学案1 认识传感器 传感器原理
[学目标定位] 1解传感器概念种类知道非电学量转换成电学量技术意义2知道常见敏感元件工作原理3通实验解温度传感器光电传感器工作原理感悟根底知识学应重性．
1．电阻率ρ反映材料导电性坏物理量电阻率越导电性越定义式ρ＝
2．行板电容器电容C＝
3．带电粒子运动方磁场方垂直时带电粒子受洛伦兹力f＝qvB方左手定判断．
什传感器
1．传感器种检测装置感受测量信息
检测感受信息定规律变换成电信号需形式信息输出满足信息传输处理存储显示记录控制等求．
2．传感器般敏感元件转换元件转换电路三局部组成．
二传感器分类
传感器般测量工作原理量传递方式等进行分类．
三两种重传感器
1．温度传感器：种温度变化转换成电学量变化装置．热敏电阻利半导体材料阻值温度变化变化特性实现温度测量．
2．光电传感器：种光学量变化转换成电学量变化传感器光电传感器光作导电性发生变化光敏电阻光电池光敏晶体等．
什传感器传感器分类
[点提炼]
1．传感器非电学量变化转换电学量变化种元件．认识传感器明确传感器感受〞非电学量常见感受〞方式改变接入电路电阻电容等．
2．传感器组成：(图1示话筒例)
图1
3．传感器分类
(1)测量进行划分分加速度传感器速度传感器位移传感器压力传感器温度传感器负荷传感器扭矩传感器等．
(2)传感器工作原理进行划分分电阻应变式传感器压电式传感器电容式传感器涡流式传感器动圈式传感器磁电式传感器差动变压器式传感器等．
(3)量传递方式进行划分分源传感器源传感器两类．
二传感器原理
[问题设计]
图2示电表选择开关置欧姆挡电表两支表笔负温度系数热敏电阻RT(温度升高电阻减)两端相连时表针恰指刻度盘正中央．假设RT擦酒精表针偏转？假设吹风机热风吹热敏电阻表针偏转？
图2
答案 酒精蒸发热敏电阻RT温度降低电阻值增指针左偏吹风机热风吹热敏电阻热敏电阻RT温度升高电阻值减指针右偏．
[点提炼]
1．温度传感器种温度变化转换电学量变化装置．
2．热敏电阻：半导体材料制成．热敏电阻阻值温度变化变化规律热敏电阻分正温度系数热敏电阻负温度系数热敏电阻．
(1)正温度系数热敏电阻温度升高电阻增．
(2)负温度系数热敏电阻(氧化锰热敏电阻)温度升高电阻减．
3．光电传感器种光学量变化转换电学量变化传感器．
4．光敏电阻般半导体材料制成．
特点：光越强电阻越．
传感器认识
例1 图3种测定油箱油量少变化少装置．中电源电压保持变R滑动变阻器金属滑片金属杆端．装置中电压表(图中没画出)通观察电压表示数解油量情况．
电压表分接bc间cd间油量变化时电压表示数变化？
图3
解析 ①电压表接bc间油量增加时R减电压表示数减油量减少时R增电压表示数增．
②电压表接cd间油量增加时R减电路中电流增R′两端电压增电压表示数增理油量减少时电压表示数减．
答案 见解析
二热敏电阻认识应
例2 图4示某热敏电阻(电阻值温度改变改变温度敏感)I－U关系曲线图．
图4
(1)通测量图示I－U关系完整曲线图5甲乙两电路中应选择图________简说明理：_______________________________________________
________________________________________________________________________
(电源电动势9 V阻计滑动变阻器阻值0～100 Ω)
图5
(2)图丙示电路中电源电压恒9 V电流表读数70 mA定值电阻R1＝250 Ω热敏电阻I－U关系曲线知热敏电阻两端电压________ V电阻R2阻值________ Ω
(3)举出应热敏电阻例子：____________________________________
解析 (1)应选择图甲原图甲示电路电压0调需电压调节范围较(图乙示电路测0附数)．
(2)根欧姆定律
I1＝＝ A＝0036 A
I2＝I－I1＝007 A－0036 A＝0034 A
热敏电阻I－U关系曲线知
I＝0034 A＝34 mA时UT≈52 V
R2＝＝ Ω≈1118 Ω
答案 (1)甲 见解析
(2)52 1118
(3)热敏温度计(提出实例合理均)
三光敏电阻热敏电阻认识应
例3 (双选)图6示R1R2定值电阻L灯泡R3光敏电阻入射光强度增时( )
图6
A．电压表示数减
B．R2中电流减
C．灯泡功率增
D．电路路端电压增
解析 光强度增时R3阻值减外电路电阻R3减减R1两端电压干路电流增增电压表示数增时电压增电路路端电压减AD项均错误．路端电压减R1两端电压增知R2两端电压必减R2中电流减B项正确．结合干路电流增知流灯泡电流必增灯泡功率增C项正确．
答案 BC
传感器
1．(电容式传感器认识)(单项选择)电容式传感器种非电信号转变电信号装置电容器电容C取决极板正面积S极板间距离d极板间电介质素某物理量发生变化时引起述某素变化推出物理量值．图7示四种电容式传感器示意图关四种传感器作说法正确选项( )
图7
A．甲图传感器测量角度
B．乙图传感器测量液面高度
C．丙图传感器测量压力
D．丁图传感器测量速度
答案 D
解析 甲图角度变化导致极板正面积变化乙图液面高度变化导致极板正面积变化丙图F变化导致极板间距变化丁图中位置变化导致电介质变化．甲乙丙丁分测角度液面高度压力位移元件．应选D
2．(光敏电阻热敏电阻认识电路分析)(双选)图8示电路中电源电动势E阻rRT负温度系数热敏电阻RG光敏电阻闭合开关灯泡L正常发光环境改变(光温度)发现灯泡亮度变暗引起灯泡变暗原( )
图8
A．温度变光增强 B．温度升高光变
C．温度降低光增强 D．温度升高光减弱
答案 AC
题组 传感器认识
1．(双选)传感器担负着信息采集务( )
A．力学量(形变量)转变成电学量
B．热学量转变成电学量
C．电学量转变成光学量
D．电学量转变成力学量
答案 AB
解析 传感器感受便测量物理量(力热光声等)转换成便测量物理量(般电学量)类元件．应选项AB选项CD错．
2．(单项选择)图1示电容式话筒示意图利电容制成传感器话筒振动膜前面薄薄金属层膜距膜十微米处金属板振动膜金属层金属板构成电容器两极．两极间加电压U着话筒说话时振动膜前振动电容发生变化声音信号话筒转化电信号中导致电容变化原电容器两板间 ( )
图1
A．距离变化 B．正面积变化
C．电介质变化 D．电压变化
答案 A
解析 振动膜前振动振动膜金属层金属板间距离发生变化声音信号转化电信号．
3．(单项选择)星级宾馆洗手间装动干 洗手湿手机传感器开通电热器加热热空气机喷出湿手烘干手干 传感器工作( )
A．改变湿度 B．改变温度
C．改变磁场 D．改变电容
答案 D
解析 根动干 工作特征手干 电热器工作手撤离电热器停止工作种导体导体构成电容器手时相连接电容器确定干 设电容式传感器手改变电容D正确湿度温度驱动电热器工作理行假设干 温度湿度变化工作成室烘干机．
4．(单项选择)全动洗衣机设段式水位动感应装置该水位动感应装置采传感器( )
A．温度传感器 B．压力传感器
C．生物传感器 D．红外线传感器
答案 B
解析 水位压力压力传感器压力信号转换电信号B正确．
题组二 温度传感器热敏电阻认识电路分析
5．(单项选择)图2示观察电阻R阻值温度变化情况示意图现杯中水冷水变热水关欧姆表读数变化情况正确选项( )
图2
A．果R金属热电阻读数变变化非常明显
B．果R金属热电阻读数变变化明显
C．果R热敏电阻(半导体材料制作)读数变化非常明显
D．果R热敏电阻(半导体材料制作)读数变化明显
答案 C
解析 果R金属热电阻读数变会非常明显AB均错果R热敏电阻读数变化非常明显CD错．
6．(单项选择)图3示R1定值电阻R2负温度系数热敏电阻L灯泡温度降低时( )
图3
A．R1两端电压增
B．电流表示数增
C．灯泡亮度变强
D．灯泡亮度变弱
答案 C
解析 R2灯泡L联R1串联电源构成闭合电路温度降低时热敏电阻R2阻值增外电路电阻增电流表读数减灯泡L两端电压增灯泡亮度变强R1两端电压减C正确．
题组三 光敏电阻认识电路分析
7．(单项选择)遥控器调换电视机频道程实际传感器光信号转化电信号程．属类传感器 ( )
A．红外报警装置
B．走廊明灯声控开关
C．动洗衣机中压力传感装置
D．电饭煲中控制加热保温温控器
答案 A
解析 遥控器利红外线传输信号A项正确．
8．(双选)图4示利硫化镉制成光敏电阻动计数器示意图中A发光仪器B光敏电阻(光增强时电阻变)说法中正确选项 ( )
图4
A．传送带没物品挡住A射B光信号时光敏电阻阻值变电压表读数变
B．传送带没物品挡住A射B光信号时光敏电阻阻值变电压表读数变
C．传送带物品挡住A射B光信号时光敏电阻阻值变电压表读数变
D．传送带物品挡住A射B光信号时光敏电阻阻值变电压表读数变
答案 AD
解析 光敏电阻阻值光强度关光强度越光敏电阻阻值越．传送带没物品挡住A射B光信号时光敏电阻阻值变电路中电流变电源阻电压变路端电压变电压表读数变选项A正确相反传送带物品挡住A射B光信号时光敏电阻阻值变电路中电流变电源阻电压变路端电压变电压表读数变选项D正确．
9．(单项选择)图5示R3光敏电阻(光增强时电阻变)开关S闭合没光射时ab两点等电势．光射电阻R3时( )
图5
A．a点电势高b点电势
B．a点电势低b点电势
C．a点电势等b点电势
D．a点电势b点电势法拟
答案 A
解析 R3光敏电阻光增强时电阻变R3两端电压减a点电势升高电阻阻值变a点电势高b点电势．
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[学目标定位] 1解传感器概念种类知道非电学量转换成电学量技术意义2知道常见敏感元件工作原理3通实验解温度传感器光电传感器工作原理感悟根底知识学应重性．
1．电阻率ρ反映材料导电性坏物理量电阻率越导电性越定义式ρ＝
2．行板电容器电容C＝
3．带电粒子运动方磁场方垂直时带电粒子受洛伦兹力f＝qvB方左手定判断．
什传感器
1．传感器种检测装置感受测量信息
检测感受信息定规律变换成电信号需形式信息输出满足信息传输处理存储显示记录控制等求．
2．传感器般敏感元件转换元件转换电路三局部组成．
二传感器分类
传感器般测量工作原理量传递方式等进行分类．
三两种重传感器
1．温度传感器：种温度变化转换成电学量变化装置．热敏电阻利半导体材料阻值温度变化变化特性实现温度测量．
2．光电传感器：种光学量变化转换成电学量变化传感器光电传感器光作导电性发生变化光敏电阻光电池光敏晶体等．
什传感器传感器分类
[点提炼]
1．传感器非电学量变化转换电学量变化种元件．认识传感器明确传感器感受〞非电学量常见感受〞方式改变接入电路电阻电容等．
2．传感器组成：(图1示话筒例)
图1
3．传感器分类
(1)测量进行划分分加速度传感器速度传感器位移传感器压力传感器温度传感器负荷传感器扭矩传感器等．
(2)传感器工作原理进行划分分电阻应变式传感器压电式传感器电容式传感器涡流式传感器动圈式传感器磁电式传感器差动变压器式传感器等．
(3)量传递方式进行划分分源传感器源传感器两类．
二传感器原理
[问题设计]
图2示电表选择开关置欧姆挡电表两支表笔负温度系数热敏电阻RT(温度升高电阻减)两端相连时表针恰指刻度盘正中央．假设RT擦酒精表针偏转？假设吹风机热风吹热敏电阻表针偏转？
图2
答案 酒精蒸发热敏电阻RT温度降低电阻值增指针左偏吹风机热风吹热敏电阻热敏电阻RT温度升高电阻值减指针右偏．
[点提炼]
1．温度传感器种温度变化转换电学量变化装置．
2．热敏电阻：半导体材料制成．热敏电阻阻值温度变化变化规律热敏电阻分正温度系数热敏电阻负温度系数热敏电阻．
(1)正温度系数热敏电阻温度升高电阻增．
(2)负温度系数热敏电阻(氧化锰热敏电阻)温度升高电阻减．
3．光电传感器种光学量变化转换电学量变化传感器．
4．光敏电阻般半导体材料制成．
特点：光越强电阻越．
传感器认识
例1 图3种测定油箱油量少变化少装置．中电源电压保持变R滑动变阻器金属滑片金属杆端．装置中电压表(图中没画出)通观察电压表示数解油量情况．
电压表分接bc间cd间油量变化时电压表示数变化？
图3
解析 ①电压表接bc间油量增加时R减电压表示数减油量减少时R增电压表示数增．
②电压表接cd间油量增加时R减电路中电流增R′两端电压增电压表示数增理油量减少时电压表示数减．
答案 见解析
二热敏电阻认识应
例2 图4示某热敏电阻(电阻值温度改变改变温度敏感)I－U关系曲线图．
图4
(1)通测量图示I－U关系完整曲线图5甲乙两电路中应选择图________简说明理：_______________________________________________
________________________________________________________________________
(电源电动势9 V阻计滑动变阻器阻值0～100 Ω)
图5
(2)图丙示电路中电源电压恒9 V电流表读数70 mA定值电阻R1＝250 Ω热敏电阻I－U关系曲线知热敏电阻两端电压________ V电阻R2阻值________ Ω
(3)举出应热敏电阻例子：____________________________________
解析 (1)应选择图甲原图甲示电路电压0调需电压调节范围较(图乙示电路测0附数)．
(2)根欧姆定律
I1＝＝ A＝0036 A
I2＝I－I1＝007 A－0036 A＝0034 A
热敏电阻I－U关系曲线知
I＝0034 A＝34 mA时UT≈52 V
R2＝＝ Ω≈1118 Ω
答案 (1)甲 见解析
(2)52 1118
(3)热敏温度计(提出实例合理均)
三光敏电阻热敏电阻认识应
例3 (双选)图6示R1R2定值电阻L灯泡R3光敏电阻入射光强度增时( )
图6
A．电压表示数减
B．R2中电流减
C．灯泡功率增
D．电路路端电压增
解析 光强度增时R3阻值减外电路电阻R3减减R1两端电压干路电流增增电压表示数增时电压增电路路端电压减AD项均错误．路端电压减R1两端电压增知R2两端电压必减R2中电流减B项正确．结合干路电流增知流灯泡电流必增灯泡功率增C项正确．
答案 BC
传感器
1．(电容式传感器认识)(单项选择)电容式传感器种非电信号转变电信号装置电容器电容C取决极板正面积S极板间距离d极板间电介质素某物理量发生变化时引起述某素变化推出物理量值．图7示四种电容式传感器示意图关四种传感器作说法正确选项( )
图7
A．甲图传感器测量角度
B．乙图传感器测量液面高度
C．丙图传感器测量压力
D．丁图传感器测量速度
答案 D
解析 甲图角度变化导致极板正面积变化乙图液面高度变化导致极板正面积变化丙图F变化导致极板间距变化丁图中位置变化导致电介质变化．甲乙丙丁分测角度液面高度压力位移元件．应选D
2．(光敏电阻热敏电阻认识电路分析)(双选)图8示电路中电源电动势E阻rRT负温度系数热敏电阻RG光敏电阻闭合开关灯泡L正常发光环境改变(光温度)发现灯泡亮度变暗引起灯泡变暗原( )
图8
A．温度变光增强 B．温度升高光变
C．温度降低光增强 D．温度升高光减弱
答案 AC
题组 传感器认识
1．(双选)传感器担负着信息采集务( )
A．力学量(形变量)转变成电学量
B．热学量转变成电学量
C．电学量转变成光学量
D．电学量转变成力学量
答案 AB
解析 传感器感受便测量物理量(力热光声等)转换成便测量物理量(般电学量)类元件．应选项AB选项CD错．
2．(单项选择)图1示电容式话筒示意图利电容制成传感器话筒振动膜前面薄薄金属层膜距膜十微米处金属板振动膜金属层金属板构成电容器两极．两极间加电压U着话筒说话时振动膜前振动电容发生变化声音信号话筒转化电信号中导致电容变化原电容器两板间 ( )
图1
A．距离变化 B．正面积变化
C．电介质变化 D．电压变化
答案 A
解析 振动膜前振动振动膜金属层金属板间距离发生变化声音信号转化电信号．
3．(单项选择)星级宾馆洗手间装动干 洗手湿手机传感器开通电热器加热热空气机喷出湿手烘干手干 传感器工作( )
A．改变湿度 B．改变温度
C．改变磁场 D．改变电容
答案 D
解析 根动干 工作特征手干 电热器工作手撤离电热器停止工作种导体导体构成电容器手时相连接电容器确定干 设电容式传感器手改变电容D正确湿度温度驱动电热器工作理行假设干 温度湿度变化工作成室烘干机．
4．(单项选择)全动洗衣机设段式水位动感应装置该水位动感应装置采传感器( )
A．温度传感器 B．压力传感器
C．生物传感器 D．红外线传感器
答案 B
解析 水位压力压力传感器压力信号转换电信号B正确．
题组二 温度传感器热敏电阻认识电路分析
5．(单项选择)图2示观察电阻R阻值温度变化情况示意图现杯中水冷水变热水关欧姆表读数变化情况正确选项( )
图2
A．果R金属热电阻读数变变化非常明显
B．果R金属热电阻读数变变化明显
C．果R热敏电阻(半导体材料制作)读数变化非常明显
D．果R热敏电阻(半导体材料制作)读数变化明显
答案 C
解析 果R金属热电阻读数变会非常明显AB均错果R热敏电阻读数变化非常明显CD错．
6．(单项选择)图3示R1定值电阻R2负温度系数热敏电阻L灯泡温度降低时( )
图3
A．R1两端电压增
B．电流表示数增
C．灯泡亮度变强
D．灯泡亮度变弱
答案 C
解析 R2灯泡L联R1串联电源构成闭合电路温度降低时热敏电阻R2阻值增外电路电阻增电流表读数减灯泡L两端电压增灯泡亮度变强R1两端电压减C正确．
题组三 光敏电阻认识电路分析
7．(单项选择)遥控器调换电视机频道程实际传感器光信号转化电信号程．属类传感器 ( )
A．红外报警装置
B．走廊明灯声控开关
C．动洗衣机中压力传感装置
D．电饭煲中控制加热保温温控器
答案 A
解析 遥控器利红外线传输信号A项正确．
8．(双选)图4示利硫化镉制成光敏电阻动计数器示意图中A发光仪器B光敏电阻(光增强时电阻变)说法中正确选项 ( )
图4
A．传送带没物品挡住A射B光信号时光敏电阻阻值变电压表读数变
B．传送带没物品挡住A射B光信号时光敏电阻阻值变电压表读数变
C．传送带物品挡住A射B光信号时光敏电阻阻值变电压表读数变
D．传送带物品挡住A射B光信号时光敏电阻阻值变电压表读数变
答案 AD
解析 光敏电阻阻值光强度关光强度越光敏电阻阻值越．传送带没物品挡住A射B光信号时光敏电阻阻值变电路中电流变电源阻电压变路端电压变电压表读数变选项A正确相反传送带物品挡住A射B光信号时光敏电阻阻值变电路中电流变电源阻电压变路端电压变电压表读数变选项D正确．
9．(单项选择)图5示R3光敏电阻(光增强时电阻变)开关S闭合没光射时ab两点等电势．光射电阻R3时( )
图5
A．a点电势高b点电势
B．a点电势低b点电势
C．a点电势等b点电势
D．a点电势b点电势法拟
答案 A
解析 R3光敏电阻光增强时电阻变R3两端电压减a点电势升高电阻阻值变a点电势高b点电势．
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