高中物理实验传感器的简单使用学案

实验十二传感器的简单使用1．研究热敏电阻的热敏特性装置及器材操作要领(1)绝缘：热敏电阻要绝缘处理。

(2)适当：“欧姆”挡要选择适当的倍率。

(3)调零：要先进行欧姆调零再测量。

(4)等待：加开水后要等一会儿再测阻值，以使电阻温度与水的温度相同。

(5)重新调零：欧姆表每次换挡后都要重新调零。

(6)记录：记下温度计的示数和多用电表测出的热敏电阻的阻值。

2.研究光敏电阻的光敏特性装置及器材操作要领(1)连接：按图示电路连接好。

(2)选挡：多用电表置于“×100”挡。

(3)调零：要先进行欧姆调零再测量。

(4)遮光：用手掌(或黑纸)遮光，改变射到光敏电阻上的光的多少。

(5)重新调零：欧姆表每次换挡后都要重新调零。

(6)记录：记下不同光照下光敏电阻的阻值。

数据处理(1)研究热敏电阻的热敏特性①在R T－t坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。

②结论：半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。

(2)研究光敏电阻的光敏特性①根据记录数据分析光敏电阻的特性。

②结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。

误差分析(1)温度计读数带来误差。

(2)多用电表读数带来误差。

(3)热敏电阻与水温不同带来误差。

(4)作R T－t图象时的不规范易造成误差。

热点一教材原型实验命题角度温度传感器『例1』(2018·北京石景山区二模)某实验小组进行“探究热敏电阻的温度特性”实验，实验室提供如下器材：热敏电阻R t(常温下约8 kΩ)、温度计、电流表A(量程1 mA，内阻约200 Ω)、电压表V(量程3 V，内阻约10 kΩ)、电池组E(电动势为4.5 V，内阻约1 Ω)、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)、开关S、导线若干、烧杯和水。

图1(1)根据实验所提供的器材，设计实验电路，画在图1甲所示的方框中。

(2)图乙是实验器材的实物图，图中已连接了部分导线，请根据你所设计的实验电路，补充完成实物间的连线。

高中物理传感器教案课题：传感器教学目标：1. 了解传感器的定义和分类；2. 掌握传感器的工作原理；3. 能够分析传感器在物理实验中的应用。

教学重点：1. 传感器的定义和分类；2. 传感器的工作原理；3. 传感器在物理实验中的应用。

教学难点：1. 传感器的工作原理；2. 传感器在物理实验中的应用。

教学过程：一、引入1. 利用图片展示一些常见的传感器，并让学生猜测其作用；2. 引导学生思考，什么是传感器？传感器的作用是什么？二、讲解1. 定义传感器：传感器是一种能够感知、检测并转换物理量或化学量的设备；2. 分类：按检测的物理量分为光、热、声、压、电等传感器；3. 工作原理：以温度传感器为例，讲解传感器如何通过物理或化学效应将被检测的物理量转换为电信号；4. 应用：讲解传感器在物理实验中的应用，如利用压力传感器测量气体压强等。

三、实践1. 学生分组进行实验，利用温度传感器测量不同温度下水的温度；2. 学生写出实验报告，分析传感器的工作原理和实验结果。

四、讨论1. 学生展示实验结果和分析，并进行讨论；2. 引导学生思考传感器在现实生活中的应用，并提出自己的见解。

五、总结1. 总结传感器的定义、分类、工作原理和应用；2. 引导学生思考传感器对科学技术发展的重要性。

六、作业1. 回答几道传感器相关的习题；2. 思考一个自己设计的实验，利用传感器进行数据采集和分析。

教学反思：通过这堂课的教学，学生对传感器有了更深入的了解，能够独立进行实验并分析实验结果。

同时，也引导学生思考传感器在日常生活和科学研究中的重要作用，培养了学生的实验能力和创新思维。

实验十一传感器的简单使用基础点1.实验装置及电路图2．实验目的(1)认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的特性。

(2)了解传感器的简单应用。

3．实验原理传感器是能将所感受到的物理量(如力、热、光、声等等)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件。

其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的信号按一定规律转换成便于利用的信号。

如热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号。

转换后的信号经过相应的仪器进行处理，就可以达到自动控制的目的。

4．实验器材热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。

5．实验步骤A．研究热敏电阻的热敏特性(1)实验步骤①按图所示连接好电路，将热敏电阻进行绝缘处理。

②将多用电表置于欧姆挡，选择适当的挡位测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数。

③向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值。

④将热水分几次注入烧杯，测量不同温度下热敏电阻的阻值，并记录。

(2)数据处理①根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入表中，分析热敏电阻的特性。

②在如图所示的坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。

(3)实验结论根据实验数据和R­t图线，得出结论：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。

B．研究光敏电阻的光敏特性(1)实验步骤①将光敏电阻、多用电表、小灯泡、学生电源、滑动变阻器按如图所示电路连接好，其中多用电表置于欧姆挡“×100”挡。

②先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据。

③打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。

④测量用手掌(或黑纸)遮光时光敏电阻的阻值并记录。

(2)数据处理把记录的结果填入下表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性。

光照强度弱中强无光照射电阻(Ω)光敏电阻被光照射时其电阻值发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。

实验11 传感器的简单应用【考纲链接】1.本实验在新课标物理《高考大纲》中是必考内容实验之十一.传感器的简单应用。

2. 本实验见普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3-2（人民教育出版社课程教材研究所物理课程教材研究开发中心编著，人民教育出版社出版）的第6章传感器 第4节传感器的应用实验（第70~72页）。

由于本实验是历来的教科书所没有的，许多教师没有做过，不太熟悉，有些学校实验室没有所需器材（如施密特触发器等）,所以要特别重视。

以型号HEF40106B 施密特触发器为例图6-2-1图6-2-1是型号HEF40106B 触发器的引脚示意图，由图可以看出，在同一块集成片上分别做了6块独立的施密特触发器，如果使用第1块，只需要在1i 接输入电压，在1o 接输出电压，然后分别把DD V 接到稳压电源，SS V 接地，就可以工作了。

实验原理：图6-2-2将电路按图6-2-2连接，G R 为光敏电阻，1R ，2R 为电阻箱，LED 为发光二极管，A 点为施密特触发器的输入端，Y 点为施密特触发器的输出端。

适当选择1R ，2R 的阻值后，当外界光线很强时，G R 上的电阻相对比较小，A 点的电压小于Vp ，Y 点输出高电位，发光二极管两端的电势差很小，因此不能发光；当外界光线变弱时，G R 上的电阻显著增大， A 点的电压也显著增大，当增大到Vp =3.0V 时，Y 点输出低电位，发光二极管两端有大约5V 的电势差，发光二极管开始正常发光，如果光线强度又进一步开始回升，G R 上的电阻减小，A 点的电压也开始减小，当A 点的电压小于Vn =2.2V 时，Y 点又输出高电位，发光二极管熄灭。

为了更直观地了解整个电路工作过程，也可以分别用两个电压表对A 点和Y 点的电压进行测量。

实验一：光控开关实验目的：了解光控开关，对自动控制有初步理解。

实验电路：见图6-2-3图6-2-3 实验电路1. 当光弱时，光敏电阻阻值大，电流小，A 端输入高电位（1），Y 端输出低电位（0），发光二极管亮，如图6-2-4.图6-2-42. 当光强时，光敏电阻阻值小，电流大，A 端输入低电位（0），Y 端输出高电位（1），发光二极管不亮，如图6-2-5。

高中物理 6.3 实验传感器的简单应用导学案新人教版选修6、3 实验传感器的简单应用导学案新人教版选修3-2【学习目标】1、知道传感器的意义2、了解制作传感器的常用元件（光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件、干簧管等）的特征3、了解常见传感器(电子秤、话筒、电熨斗、测温仪、鼠标、火灾报警器)的工作原理，了解光控开关、温度报警器的原理、【重点难点】了解各类传感器的工作原理及其应用【学习内容】课前自学：传感器1、意义：传感器是把非电学物理量（如_____、______、______、________、湿度、流量、声强、光照度等）转换成易于测量、传输、处理的电学量（如_____、电流、______等）或电路的通断的一种组件。

起自动控制作用。

2、敏感元光敏电阻：是一种能感知光强的_______，电阻随光照的增强而______热敏电阻：是一种能感知______的传感器，电阻一般随温度______电阻减小金属热电阻：是一种能感知温度的传感器，温度升高电阻_____霍尔元件：是一种能感知_________的传感器电容式位移传感器：是一种能感知______的传感器3、常见传感器及应用（1）、力传感器----电子秤：将应变片的形变量转化为______（2）声传感器----话筒：将声学量转化为_______（3）温度传感器电熨斗：双金属片温度传感器的作用:控制电路的通断电饭锅：双金属片温度传感器的作用:控制电路的通断测温仪：将温度转化为电学量（不同温度发射红外线不同）温度报警器：____________________________（4）光传感器机械鼠标器：_____________________火灾报警器：__________________________核心知识探究应用举例1、霍尔元件的工作原理：霍尔元件是利用霍尔效应来设计的、一个矩形半导体薄片，在其前、后、左、右分别引出一个电极，如图所示，沿PQ方向通人电流I，垂直于薄片加匀强磁场B，则在MN间会出现电势差U。

【教学主题】【教学目标】
．热敏电阻在温度越高时，电阻越大．热敏电阻在温度越高时，电阻越小．半导体材料温度升高时，导电性能变差
．传送带运动的速度是0.1 m/s ．传送带运动的速度是0.2 m/s ．该传送带每小时输送3 600个工件
电阻越小，所以用不透光的黑纸将
电阻增大，指针左偏，若用手电筒光照射R T，电阻减小，表针将向右偏．
从题图乙查得t＝20 ℃时，R的阻值为4 kΩ.
＋R g)得
9
kΩ－4 kΩ＝0.5 kΩ；
2
3.6 mA时，设热敏电阻的阻值为R′，则
应该把恒温箱内的加热器接在________(填“A、B端”或“
图见解析
为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙
可增加元器件)设计一个电路．
因为负温度系数热敏电阻温度降低时，电阻增大，故电路中电。

高中物理传感器教案一、教学目标1. 让学生了解传感器的概念、作用和分类。

2. 使学生掌握常见传感器的原理和应用。

3. 培养学生的实验操作能力，提高观察和分析问题的能力。

二、教学内容1. 传感器的概念、作用和分类2. 常见传感器的原理和应用3. 传感器实验操作注意事项三、教学重点与难点1. 教学重点：传感器的概念、作用、分类和常见传感器的应用。

2. 教学难点：传感器的工作原理和实验操作。

四、教学方法1. 采用问题驱动法，引导学生主动探究传感器的相关知识。

2. 利用实验教学法，让学生亲自动手操作，加深对传感器原理和应用的理解。

3. 采用案例分析法，结合生活实际，使学生更好地掌握传感器知识。

五、教学准备1. 实验室器材：传感器实验装置、数据采集器、计算机等。

2. 教学资源：传感器相关教材、实验指导书、PPT等。

3. 学生分组：每组4-5人，以便进行实验操作和讨论。

六、教学过程1. 引入新课：通过生活中的实例，引导学生思考传感器的作用和应用。

2. 讲解传感器的概念、作用和分类：结合PPT，讲解传感器的定义、作用和常见分类。

3. 介绍常见传感器的原理和应用：讲解温度传感器、压力传感器、光传感器等的工作原理和应用实例。

4. 进行实验操作：分组进行传感器实验，让学生亲身体验传感器的工作过程。

七、教学反思1. 反思教学内容：检查是否全面讲解传感器的概念、作用、分类和应用。

2. 反思教学方法：评估问题驱动法、实验教学法和案例分析法的运用效果。

3. 反思学生反馈：关注学生的学习兴趣和实验操作能力，针对性地进行教学调整。

八、课后作业1. 复习传感器的概念、作用、分类和常见传感器的应用。

3. 思考生活中还有哪些场景可以应用传感器，并进行简要分析。

九、教学评价1. 评价学生对传感器知识的掌握程度：通过课堂提问、实验操作和课后作业等方面进行评估。

2. 评价学生实验操作能力：观察学生在实验过程中的操作规范性和团队协作能力。

3. 评价学生对生活实例的分析能力：查看课后作业中对学生在生活中应用传感器的分析。

实验十一传感器的简单使用考纲解读1.知道什么是传感器，知道光敏电阻和热敏电阻的作用.2.能够通过实验探究光敏电阻和热敏电阻的特性.3.了解常见的各种传感器的工作原理、元件特性及设计方案．基本实验要求Ⅰ研究热敏电阻的特性1．实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察．2．实验器材半导体热敏电阻、多用电表、温度计、铁架台、烧杯、凉水和热水．3．实验步骤(1)按实验原理图甲连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；(2)把多用电表置于欧姆挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数；(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值；(4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录．4．数据处理在图1坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线．图15．实验结论热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大．6．注意事项实验时，加热水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温．基本实验要求Ⅱ研究光敏电阻的光敏特性1．实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察．2．实验器材光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线、电源．3．实验步骤(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器如实验原理图乙所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡；(2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据；(3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录．(4)用手掌(或黑纸)遮光时，观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录．4．数据处理根据记录数据分析光敏电阻的特性．5．实验结论(1)光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小．(2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．6．注意事项(1)实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少来达到实验目的；(2)欧姆表每次换挡后都要重新调零．考点一温度传感器的应用例1 对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻R T，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的．某同学将R T和两个适当的定值电阻R1、R2连成图2虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻R L 的阻值随R T所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围．为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下R L的阻值，测量电路如图2所示，图中的电压表内阻很大．实验中的部分实验数据测量结果如表所示.图2温度t/℃30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0R L阻值/Ω54.3 51.0 47.5 44.3 41.0 37.9 34.7I/mA 93.3 97.6 102.9 109.7 116.7 125.2 134.2U/V 5.07 5.02 4.97 4.90 4.83 4.75 4.66(1)根据图2所示的电路，在图3所示的实物图上连线．图3(2)为了检验R L 与t 之间近似为线性关系，在坐标纸(图4)上作出R L －t 关系图线．图4(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图5、6所示，电流表的读数为________，电压表的读数为________．此时等效电阻R L 的阻值为________；热敏电阻所处环境的温度约为________．图5 图6解析 (3)因为电流表的最小刻度为5 mA ，故读数时只需要精确到1 mA ，所以电流表的读数为115 mA ，而电压表的最小刻度为0.1 V ，故读数时要估读到0.01 V ，所以电压表的读数为5.00 V ．等效电阻R L ＝UI ≈43.5 Ω，结合R L －t 图象可知热敏电阻所处环境的温度约为62.5 ℃.答案 (1)连线如图甲所示 (2)R L －t 关系图线如图乙所示 (3)115 mA 5.00 V 43.5 Ω 62.5 ℃甲乙 递进题组1．[温度传感器的应用]如图7所示，图甲为热敏电阻的R －t 图象，图乙为用此热敏电阻R 和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100 Ω.当线圈的电流大于或等于20 mA 时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E ＝9.0 V ，内阻不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．图7(1)应该把恒温箱内的加热器接在________(填“A、B端”或“C、D端”)．(2)如果要使恒温箱内的温度保持在50 ℃，可变电阻R′的阻值应调节为________Ω.答案(1)A、B端(2)260解析恒温箱内的加热器应接在A、B端．当线圈中的电流较小时，继电器的衔铁在上方，恒温箱的加热器处于工作状态，恒温箱内温度升高．随着恒温箱内温度升高，热敏电阻R的阻值变小，则线圈中的电流变大，当线圈的电流大于或等于20 mA 时，继电器的衔铁被吸到下方来，则恒温箱加热器与电源断开，加热器停止工作，恒温箱内温度降低．随着恒温箱内温度降低，热敏电阻R的阻值变大，则线圈中的电流变小，当线圈的电流小于20 mA时，继电器的衔铁又被释放到上方，则恒温箱加热器又开始工作，这样就可以使恒温箱内保持在某一温度．要使恒温箱内的温度保持在50 °C，即50 °C时线圈内的电流为20 mA.由闭合电路欧姆定律I＝Er＋R＋R′，r为继电器的电阻．由题图甲可知，50 °C时热敏电阻的阻值为90 Ω，所以R′＝EI－(r＋R)＝260 Ω.2．[温度传感器的应用]利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高．(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变________(填“大”或“小”)．(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度．如果刻度盘正中的温度为20 °C(如图8甲所示)，则25 °C的刻度应在20 °C的刻度的________(填“左”或“右”)侧．图8(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路．答案(1)小(2)右(3)见解析图解析(1)因为负温度系数热敏电阻温度降低时，电阻增大，故电路中电流会减小．(2)由(1)的分析知，温度越高，电流越大，25 °C的刻度应对应较大电流，故在20 °C的刻度的右侧．(3)电路如图所示．考点二光电传感器的应用例2 为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻R OS在不同照度下的阻值如表所示：照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2电阻(kΩ)75 40 28 23 20 18(1)值随照度变化的特点．图9(2)如图10所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗、照度降低至1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)图10提供的器材如下：光敏电阻R OS(符号，阻值见上面表格)直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ ，R3＝40 kΩ (限选其中之一并在图中标出)开关S及导线若干．解析(1)根据表中的数据，在坐标系中描点连线，得到如图所示的变化曲线．由图可知光敏电阻阻值随照度变化的特点：光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小．(2)因天色渐暗、照度降低至1.0 lx时启动照明系统，此时光敏电阻阻值为20 kΩ，两端电压为2 V，电源电动势为3 V，故应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为10 kΩ，即选用R1.此电路的原理图如图所示．答案见解析变式题组3．[光电传感器的应用] 如图11所示为光敏电阻自动计数器的示意图，图中虚线表示激光，圆柱体表示随传送带运动的货物，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是( )图11A．当光照射R1时，信号处理系统获得高电压B．当光照射R1时，信号处理系统获得低电压C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次答案BD解析激光是照在光敏电阻R1上，信号处理系统与R1并联，其电压就是R1上的电压，当货物挡光时R1阻值大，电压高，货物挡光一次，就计数(货物的个数)一次，故B、D正确．4．[光电传感器的应用]如图12所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时( )图12A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大答案ABC解析当入射光强度增大时，R3阻值减小，外电路总电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，A项正确，D项错误；由路端电压减小，R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，故C项正确．考点三传感器在实验中的应用例3 利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等．图13甲所示为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的U－I关系图线．图13(1)实验室提供的器材有：电流传感器、电压传感器、滑动变阻器A(阻值范围0～10 Ω)、滑动变阻器B(0～100 Ω)、电动势为6 V的电源(不计内阻)、小灯泡、开关、导线若干．该同学做实验时，滑动变阻器选用的是________(选填“A”或“B”)；请在图乙的方框中画出该实验的电路图．(2)如果将该小灯泡接入图丙所示的电路中，已知电流传感器的示数为0.3 A，电源电动势为3 V．则此时小灯泡的电功率为________ W，电源的内阻为________ Ω.答案(1)A 实验电路图如图所示(2)0.69(0.66～0.72均可) 2.33(2.00～2.67均可)变式题组5．[传感器在生产、生活中的应用]图14传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用．有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图14中的虚线框所示，它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)和显示体重大小的仪表(实质是理想电流表)组成．压力传感器表面能承受的最大压强为1×107Pa ，且已知压力传感器R 的电阻与所受压力的关系如表所示．设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8 V ，取g ＝10 m/s 2.请作答：压力F/N250 500 750 1 000 1 250 1 500 … 电压R/Ω 300270240210180150120…(1)(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA ，这个人的质量是________kg. 答案 (1)1.6×10－2(2)50解析 (1)由题表格知，踏板空载时，压力传感器的电阻R ＝300 Ω，此时中电流I ＝U R ＝4.8300 A ＝1.6×10－2A.(2)当电流I ′＝20 mA ＝2×10－2A 时，压力传感器的电阻R ′＝U I ′＝ 4.82×10－2 Ω＝240 Ω，对应表格中，这个人的质量为50 kg.高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

《传感器的应用》导学案一、学习目标1、了解传感器的定义和工作原理。

2、掌握常见传感器的类型及其应用领域。

3、能够分析传感器在实际生活和工业生产中的应用案例。

4、培养对科技发展的关注和创新思维。

二、学习重点1、常见传感器的工作原理和特点。

2、传感器在不同领域的应用实例分析。

三、学习难点1、理解传感器的工作原理和内部结构。

2、对复杂应用案例中传感器的作用和性能进行准确评估。

四、知识链接1、物理中的电学知识，如电阻、电容、电感等。

2、信息技术中的数据采集和处理方法。

五、学习过程（一）传感器的定义和工作原理1、传感器的定义传感器是一种能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。

简单来说，传感器就是将非电量信号转换为电量信号的装置。

2、传感器的工作原理传感器通常由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成。

敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量；转换元件将敏感元件输出的物理量转换为电信号；测量电路则将电信号进行处理和转换，以满足后续的测量和控制要求。

例如，温度传感器中的热敏电阻就是敏感元件，它的电阻值会随温度的变化而变化。

通过测量电路测量热敏电阻的电阻值，就可以得到对应的温度值。

（二）常见传感器的类型1、物理传感器（1）力学传感器压力传感器：常用于测量气体或液体的压力，如汽车轮胎压力监测系统。

加速度传感器：广泛应用于智能手机、平板电脑等设备中，用于检测设备的运动状态。

称重传感器：在工业生产中用于测量物体的重量，如电子秤。

（2）温度传感器热电偶：利用两种不同金属的热电效应来测量温度，适用于高温环境。

热敏电阻：电阻值随温度变化明显，精度较高，常用于家用电器中的温度控制。

（3）光学传感器光电传感器：通过检测光的强度或光的变化来实现测量，如自动门的感应装置。

光纤传感器：利用光纤的特性进行测量，具有抗干扰能力强、精度高的特点，常用于桥梁结构监测。

（4）声学传感器麦克风：将声音信号转换为电信号，广泛应用于音频设备和通信领域。

传感器的简单使用
【实验过程】
一、研究热敏电阻的热敏特性
1.实验步骤:
(1)按图示连接好电路,将热敏电阻绝缘处理。

(2)将热水和冷水分n次注入烧杯中,记录每一次温度值和两电表读数。

(3)利用R=计算出每一次热敏电阻的阻值。

2.数据处理:
(1)根据记录数据,把测量到的温度值和电阻值填入表中,分析热敏电阻的特性。

次数
待测量
温度/℃
电阻/Ω
(2)在坐标系中,粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。

(3)根据R-t图线,得出结论(热敏电阻的阻值随温度的升高而减小)。

二、研究光敏电阻的光敏特性
1.实验步骤:
(1)将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器按如图所示电路连接好,并将多用电表置于“×100”挡。

(2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值,并记录数据。

(3)打开电源,让小灯泡发光,调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录。

(4)用手掌(或黑纸)遮光,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录。

2.数据处理:把记录的结果填入表中,根据记录数据分析光敏电阻的特性。

结论:光敏电阻的阻值被光照射时发生变化,光照增强电阻变小,光照减弱电阻变大。

【注意事项】
1.在做热敏电阻实验时,加开水后要等一会儿再测其阻值,以使电阻温度与水的温度相同,并同时读出水温和电压、电流值。

2.光敏电阻实验中,如果效果不明显,可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中,并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的强度。

3.欧姆表每次换挡后都要重新调零。

电学量传感器的简单应用 （教案）一、传感器的含义传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等）转换成易于测量、传输、处理的电学量（如电压、电流、电容等）的一种组件，起自动控制作用。

一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成，如：二、传感器的分类 1.力电传感器力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号（位移、速度、加速度等）转化为电学信号（电压、电流等）的仪器。

力电传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中，如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS 防抱死制动系统等。

（1）测物体的质量（2）测物体加（角）速度例题1-1：加速度计是测定物体加速度的仪器，它已成为导弹、飞机、潜艇后宇宙飞船制导系统的信息源。

如图为应变式加速度计示意图，当系统加速时，加速度计中的敏感元件也处于加速状态，敏感元件由弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件下端的滑动臂可在滑动变阻器R 上自由滑动，当系统加速运动时，敏感元件发生位移，并转化为电信号输出，已知：敏感元件的质量为m ，两弹簧的劲度系数为k ，电源的电动势为E ，内电阻不计，滑动变阻器的总电阻为R ，有效长度为L ，静态时输出电压为U 0。

试求加速度a 与输出电压U 的关系式。

非电物理量 转换器件 转换电路RE R E RER①滑动触头左右移动过程中，化？ ②若车的加速度大小为a 多少？③求加速度a 与输出电压U 的关系式（2）测物体加（角）速度 角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度,其结构如图所示。

当系统绕轴OO ′转动时，元件A 发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。

例题1-2：已知A 的质量为m ，弹簧的劲度系数为k 、自然长度为l ，电源的电动势为E 、内阻不计。

滑动变阻器总长也为l ，电阻分布均匀，系统静止时P 在B 点，当系统以角速度ω转动时，试写出输出电压U 与ω的函数式。

第3讲实验：传感器的简单应用一、实验目的1．了解传感器的工作过程，掌握敏感元件的特性。

2．学会传感器的简单使用。

二、实验原理传感器是将它感受到的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)，其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于利用的信号。

例如，光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号，热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温度信号转换成电信号，转换后的信号经过电子电路的处理就可以达到自动控制、遥控等各种目的了。

三、实验器材热敏电阻，光敏电阻，烧杯，温度计，热水，多用电表，小灯泡，学生电源，开关与导线，滑动变阻器，铁架台，光电计数器。

四、实验步骤1．研究热敏电阻的热敏特性(1)按图所示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理，多用电表的选择开关置于“×100”挡。

(2)先用多用电表测出烧杯中没有热水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数。

(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值。

(4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录。

(5)根据记录数据，分析热敏电阻的特性。

2．研究光敏电阻的光敏特性(1)将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图所示电路连接好，其中多用电表置于“×1 k”挡。

(2)先测出小灯泡不发光时光敏电阻的阻值，并记录数据。

(3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度，使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。

(4)根据记录数据，分析光敏电阻的特性。

3．将手掌或一个厚纸板插入光源和光电计数器之间，观察、分析光电计数器的工作原理。

五、数据处理根据上面记录的数据，完成以下表格内容。

六、注意事项1．热敏电阻、烧杯、温度计容易破损，实验中注意轻拿轻放。

2．光电计数器、小灯泡的额定电压比较小(不超过6 V)，实验中切忌超过其额定电压损坏器材。

6.3 传感器的应用实验：传感器的应用【学习目标】1.了解传感器在日常生活和生产中的应用.2.了解传感器应用的一般模式.3.能设计简单的应用传感器的控制电路.4.利用斯密特触发器设计光控开关和温度报警器．一、力传感器的应用——电子秤1．组成及敏感元件：由金属梁和组成，敏感元件是．(如图1所示)图12．工作原理：金属梁自由端受力F―→梁发生弯曲―→应变片的电阻变化―→两应变片上电压的差值变化3．作用：应变片能够把物体这个力学量转化为这个电学量．二、温度传感器的应用——电熨斗[问题设计]如图2所示为电熨斗的构造，其中双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属．图2(1)常温下，电熨斗的上、下触点应当是接触的还是分离的？当温度过高时双金属片将怎样起作用？(2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，这是如何利用调温旋钮来实现的？[要点提炼]双金属片温度传感器的工作原理：温度变化时，因双金属片上层金属与下层金属的不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的．三、温度传感器的应用——电饭锅[问题设计]电饭锅的结构如图3所示．图3(1)开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？(2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动发生哪些动作？(4)如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？[要点提炼]电饭锅中温度传感器为．1．居里温度：感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到约时，失去铁磁性，这一温度称为该材料的“居里温度”或“居里点”．2．自动断电原理：用手按下开关按钮通电加热，开始煮饭，当锅内温度达到时，感温铁氧体失去磁性，与永久磁铁失去吸引力，被弹簧弹开，从而推动杠杆使触点开关．四、光传感器的应用——火灾报警器1．组成：如图4所示，二极管LED、三极管和不透明的挡板．图42．工作原理：平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报．五、光控开关和温度报警器[问题设计]如图5所示的光控电路，用二极管LED模仿路灯，R G为光敏电阻，R1的最大阻值为51 kΩ，R2阻值为330 Ω.试分析其工作原理．图5[延伸思考] 要想在天更暗时路灯才会被点亮，应该怎样调节R1?[要点提炼]1．斯密特触发器：斯密特触发器是具有特殊功能的门，它可以将连续变化的信号转换为突变的信号，常用符号表示．原理：当输入端电压逐渐上升到某一个值(1.6 V)时，输出端会突然从电平跳到电平(0.25 V)，当输入端电压下降到另一个值(0.8 V)时，输出端会从电平跳到电平(3.4 V)．2．普通二极管：具有导电性．3．发光二极管：具有导电性，同时还能．4．光控开关工作原理电路图(如图6甲、乙所示)图65．温度报警器工作原理电路图(如图7所示)图7的阻值不同，则报警温度不同，可以通过调节来调节蜂鸣器的报警温度．一、传感器的应用举例例1按图8所示连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是________________________________________________________________________；用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡________，原因是________________________________________________________________________；停止吹风，会发现_______________________________________________________；把热敏电阻放入冷水中会发现_____________________________________________．错误！未找到引用源。

学案50 传感器的简单使用一、概念规律题组1．关于传感器的下列说法正确的是()A．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的B．金属材料也可以制成传感器C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信的D．以上说法都不正确2．下列说法中正确的是()A．话筒是一种常用的声音传感器，其作用是将电信转换为声信B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断C．电子秤所使用的测力装置是力传感器D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大3．在如图1所示的电路中，图1电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED相距不远，下列说法正确的是()A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变D．无论怎样移动触头P，L消耗的功率都不变4．如图2所示的电路中，当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明()图2A．热敏电阻在温度越高时，电阻越大B．热敏电阻在温度越高时，电阻越小C．半导体材料温度升高时，导电性能变差D．半导体材料温度升高时，导电性能变好二、思想方法题组5．(广东单科高考)某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性，现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等．(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在图3(a)的实物图上连线．(a)(b)图3(2)实验的主要步骤：①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，________，________，断开开关；③重复第②步操作若干次，测得多组数据．(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得图(b)的R－t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R－t关系式：R＝________＋________t(Ω)(保留3位有效数字)．6．如图4所示，图甲为热敏电阻的R—t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100 Ω.当线圈的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E＝9.0 V，内阻可以不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．问：图4(1)应该把恒温箱内的加热器接在__________(填“A、B端”或“C、D端”)．(2)如果要使恒温箱内的温度保持50℃，可变电阻R′的阻值应调节为________ Ω.一、传感器的工作原理1．概念：能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成电信的器件或装置，叫传感器．2．组成：一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成．3．原理：通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量．例如，光电传感器利用光敏电阻将光信转换成电信；热电传感器利用热敏电阻将温度信转换成电信．4．流程：5．类别：最简单的传感器由一个敏感元件(兼转换器)组成，它感受被测量时，直接输出电学量，如热电偶．有的传感器由敏感元件和转换器件组成，设有转换电路，如光电池、光电管等；有的传感器，转换电路不止一个，要经过若干次转换．6．传感器的分类：目前对传感器尚无一个统一的分类方法，常用的分类方法有两个：(1)按输入量分类，如输入量分别为温度、压力、位移、速度、加速度等非电学量时，相应的传感器称为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器．(2)按传感器的工作原理分类，可分为电阻传感器、电容传感器、电感传感器、电压传感器、霍尔传感器、光电传感器、光栅传感器等．7．传感器的元件：制作传感器时经常使用的元件有光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件等．例1如图5甲是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电荷量Q将随待测物体的上下运动而变化．若Q随时间t的变化关系为Q＝bt＋a(a、b为大于零的常数)，其图象如图乙所示，那么图丙、图丁中反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能是()图5A．①和③B．①和④C．②和③D．②和④[规范思维][针对训练1] 如图6所示是电饭锅的结构，试回答下列问题：图6(1)开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？(2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？(3)饭熟后，水分被大米吸收．锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？(4)如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？为什么？二、传感器的应用1．力传感器的应用——电子秤(1)作用：称量物体重量(2)敏感元件：应变片．应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量．2．声传感器的应用——话筒(1)话筒的作用：把声信转换为电信．(2)话筒分类：①电容式话筒；②驻极体话筒；③动圈式话筒．3．温度传感器：(1)敏感元件：热敏电阻和金属热电阻；(2)应用：电熨斗、电饭锅、测温仪、温度报警器．4．光传感器：(1)敏感元件：光敏电阻、光电管、光电二极管、光电三极管等；(2)应用：鼠标、火灾报警器、光控开关．【例2】(2010·全国理综Ⅱ·23)如图7，一热敏电阻RT放在控温容器M内；A为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω；S为开关．已知RT在95℃时的阻值为150 Ω，在20℃时的阻值约为550 Ω.现要求在降温过程中测量在95℃～20℃之间的多个温度下RT的阻值．(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图．(2)完成下列实验步骤中的填空：①依照实验原理电路图连线．②调节控温容器M内的温度，使得RT的温度为95℃.③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全．④闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录____________．⑤将RT的温度降为T1(20℃＜T1＜95℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数__________，记录______________．⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值R T1＝__________.⑦逐步降低T1的数值，直至20℃为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥.[规范思维][针对训练2] 如图8甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光敏电阻R1能接收到发光元件A发出的光，每当工件挡住A发出的光，光传感器B就输出一个电信，并经信处理器处理后在屏幕显示出电信与时间的关系，如图乙所示．若传送带保持匀加速运动，每个工件均相对传送带静止，且相邻工件间距依次为5、10、15、20、…(单位：cm)．则以下说法正确的是(不计工件挡住光的时间)()图8A．工件的加速度为0.1 m/s2B．工件的加速度为0.2 m/s2C．当无光照射R1时，光传感器就输出一次高电压D．当无光照射R1时，光传感器就输出一次低电压[规范思维]【基础演练】1．(2011·江苏·6)美国科学家Willard S. Boyle与George E. Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖．CCD是将光学量转变成电学量的传感器．下列器件可作为传感器的有()A．发光二极管B．热敏电阻C．霍尔元件D．干电池2．传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻将热学量转换为电学量．热敏电阻随温度变化的图象如图9甲所示，图乙是由热敏电阻Rt作为传感器制作的简单自动报警器线路图．问：图9(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在________(填“a”或“b”)(2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P点向________移动(填“左”或“右”)．(3)如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的原因可能是__________________________________．3．用如图10所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度，该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组合成的压力传感器，用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后．汽车静止时，传感器a、b的示数均为10 N．(g取10 m/s2)图10(1)若传感器a的示数为14 N，b的示数为6.0 N，求此时汽车的加速度大小和方向．(2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零．4．电流传感器可以像电流表一样测量电流，它的优点是反应非常快，可以捕捉到瞬间的电流变化，还可以与计算机相连，能在很短的时间内画出电流随时间的变化图象．按图11甲连接电路，提供8 V直流电源，先使开关S与1相连，电源向电容器充电，这个过程可在瞬间完成，然后把开关S掷向2，电容器放电，传感器将电流信息传入计算机，屏上显示出电流随时间变化的I－t曲线，如图乙所示．图11(1)图中画出的竖直狭长矩形(图乙最左端)，它的面积表示的物理意义是__________________；(2)估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量是________________C；(3)根据以上数据估算，电容器的电容是________F.【能力提升】5．这是一个研究圆周运动向心力的实验设计：在一个透明玻璃做成的圆台面上均匀贴了数条反光度很高的狭窄铝箔纸条，在圆盘上方某处安装了一个光传感器，它具有发射红外光线、同时可接收反射光的功能．台面上有一条光滑的凹槽，凹槽的尽头，靠近台壁处安装了一个力传感器(可以感知力的大小)，力传感器前放置一个小球．圆盘转动时，光传感器发出的光线在铝箔处反射被光传感器接收，在没有铝箔处将透射过去．小球压迫力传感器，获得传感器给球的弹力，这个力充当小球做圆周运动的向心力，力的大小可以通过传感器测量．当光传感器和力传感器通过数据采集系统与电脑连接后，电脑显示屏可显示出光接收波形图(见图12)和力的测量数值F0.现已知光传感器在圆台面上的投影与转轴相距r，小球的质量为m，球心与转轴相距R，铝箔宽度d，电脑显示出铝箔条反射光的最短时间为t1.图12(1)用上述条件可以求出小球做圆周运动所需要的向心力F＝________，并与F0比较，从而验证向心力公式．(2)这一设计对转台做非匀速圆周运动的情况是否适用，简要说明理由．6．(2009·山东理综·23(2))为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反(1)度变化的特点．图13(2)如图13所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统．请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 (lx)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：光敏电阻R p(符，阻值见上表)；直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ (限选其中之一并在图中标出)开关S及导线若干．学案50 传感器的简单使用【课前双基回扣】1．B 2.BC 3.A4．BD[电流表的示数增大，说明电路中的电流增大，电阻减小，所以这个热敏电阻的电阻率是随温度的升高而降低的；电阻率减小，电阻值在其他条件不变时减小，导电性能变好，故选项B、D正确．]5．(1)连线如图(2)②记录温度计的示数记录电压表的示数(3)1000.400解析(1)实物连接要注意导线不能交叉，电压表并联在电阻两端．(2)根据实验目的，需测出热敏电阻的阻值和水温，水温由温度计读出，电阻用伏安法测量，已记录电流值，因此还需记录电压表示数．(3)由图象知电阻与温度呈线性关系，设R＝R0＋kt，由图得当t＝10 ℃时，R＝104 Ω；当t＝50 ℃时，R＝120 Ω，代入上式可得R0＝100 Ω，k＝0.400.6．(1)A、B端(2)260解析恒温箱内的加热器应接在A、B端．当线圈中的电流较小时，继电器的衔铁在上方，恒温箱的加热器处于工作状态，恒温箱内温度升高．随着恒温箱内温度升高，热敏电阻R的阻值变小，则线圈中的电流变大，当线圈的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸到下方来，则恒温箱加热器与电源断开，加热器停止工作，恒温箱内温度降低．随着恒温箱内温度降低，热敏电阻R的阻值变大，则线圈中的电流变小，当线圈的电流小于20 mA时，继电器的衔铁又被释放到上方，则恒温箱加热器又开始工作，这样就可以使恒温箱内保持在某一温度．要使恒温箱内的温度保持50℃，即50℃时线圈内的电流为20 mA.由闭合电路欧姆定律I＝Er＋R＋R′，r为继电器的电阻．由图甲可知，50℃时热敏电阻的阻值为90 Ω，所以R′＝EI－R－r＝260 Ω.思维提升1．所谓传感器，就是能够把不易测量的力、运动、热、光等物理量转换为易于测量的电学物理量的元件或装置．2．不同的传感器特性不同，制作它们的材料亦不同．熟练掌握不同传感器的不同特性是解决传感器问题的关键．3．传感器需借助转换器件和转换电路完成非电学量向电学量的转换，分清传感器所在电路和熟知串并联电路的规律是解决传感器问题的基础．【核心考点突破】例1 C [平行板电容器间电压恒定，板间场强E ＝U d ＝Q Cd ＝Q εS 4πkd d ＝4πkQεS，故E ∝Q ，即E ∝bt ＋a，故②可能正确．板间电荷量Q ＝UC ＝U εS 4πkD ＝UεS4πkd ，与已知Q 随时间的变化关系对比可知d ∝(t ＋a)，即待测物体的运动为匀速运动，故③可能正确．][规范思维]本题以电容式速度传感器和图象立意命题，考查了匀强电场中的场强与电势差的关系、平行板电容器知识和用图象表示物理量之间的关系等，本题难度较大．求解本题，要注意利用“Q 随时间t 的变化关系Q ＝bt ＋a及其图象乙”这一信息，然后结合电场相关知识导出图丙、图丁涉及的两物理量间的数学关系式，进而判断给定图象的正误．【例2】 (1)(2)④电阻箱的读数R 0 ⑤仍为I 0 电阻箱的读数R 1 ⑥R 0－R 1＋150 Ω解析 (1)电阻箱的最大阻值与热敏电阻的最大阻值相差不大，因此电阻箱应为与热敏电阻串联．(2)要求出在不同温度下RT 的阻值，在闭合电路中读出电流表的示数，然后记录电阻箱的读数R 0，由闭合电路欧姆定律E ＝I 0(RT ＋R 0＋r)＝I 0(150 Ω＋R 0＋r)①改变RT 的温度为T 1，调节电阻箱，使得电流表的读数仍为I 0，记录电阻箱的读数R 1，则E ＝I 0(R T1＋R 1＋r)②解①②得R T1＝R 0－R 1＋150 Ω.[规范思维] (1)热敏电阻的阻值随温度的升高而减小；(2)本题实际上是含有传感器的电学实验的设计，明确实验原理是解题的关键．[针对训练] 1．见解析解析 (1)开始煮饭时压下手动开关，使永磁体和感温磁体吸合，以保持触点接触，接通电热电路；手松开后这个按钮不会恢复到图示状态，因为永磁体与感温磁体相互吸引，弹簧的弹力不能使永磁体恢复原状态．(2)水沸腾后，锅内的温度应大致保持在100℃，因为水的沸点是100℃，此时水分未被米吸收完，锅内水分较充足，所以能保持一段时间．(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度会由100℃升到103℃，达到居里点，此时开关按钮会自动弹起，断开加热电路，进入保温状态．因为锅底温度达到103℃时，感温磁体失去磁性，永磁体再不能与它吸合，在弹簧的作用下，开关按钮恢复初始状态．(4)如果用电饭锅烧水，水沸腾后不能自动断电，因为水沸腾的温度是100℃，而不能达到103℃(居里点)，水将一直沸腾直到烧干．2．BD[规范思维] 光照越强，光敏电阻的阻值越小．思想方法总结传感器问题具有涉及知识点多、综合性强、能力要求高等特点，而传感器的形式又多种多样，有的原理甚至较难理解．但不管怎样，搞清传感器的工作原理及过程是求解问题的关键．因此，求解时必须结合题目提供的所有信息，认真分析传感器所在的电路结构，并注意以下两个方面的问题：1．确定传感器所感受到的物理量传感器所感受到的物理量有力、热、磁、光、声等．2．转换电路把输出转换成电学量信通过电学元件把敏感元件输出的物理量转换成电学量信，最后借助转换电路把电学量信息转换为便于显示、记录、控制的量．【课时效果检测】1．BC [发光二极管有单向导电性，A 错；热敏电阻和霍尔元件都可作为传感器，B 、C 对；干电池是电源，D 错．]2．(1)a (2)左 (3)电源提供的电流太小，导致电磁铁的磁性太弱或弹簧的劲度系数太大等原因解析 (1)温度过高时，热敏电阻阻值很小，左边电路电流很大，螺线管产生的强磁场使竖直金属片与a 接触，此时报警器工作，则c 应接触a 才能使电路接通．(2)使启动报警的温度提高些，即要求温度更高时竖直金属片与a 接触，而温度更高时热敏电阻更小，要使电流不至于过早变大而报警，则应增大滑动变阻器的电阻，故滑动变阻器滑片P 点向左移动．(3)在最低报警温度时不能报警，说明此时电路中产生的电流不能让竖直片与a 接触．这可能有多种原因造成，如①电源提供的电流太小，导致电磁铁的磁性太弱；②弹簧的劲度系数太大，电磁铁的吸引力小于弹力等．3．(1)4 m/s 2 向右 (2)10 m/s 2 向左解析 传感器上所显示出力的大小，即弹簧对传感器的压力，据牛顿第三定律知，此即为弹簧上的弹力大小，亦即该弹簧对滑块的弹力大小．(1)如右图所示，依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力F 1＝14 N ，右侧弹簧对滑块的向左的推力F 2＝6.0 N. 滑块所受合力产生加速度a 1，根据牛顿第二定律有F 1－F 2＝ma 1得a 1＝F 1－F 2m ＝14－6.02.0m/s 2＝4 m/s 2 a 1与F 1同方向，即向前(向右)．(2)a 传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力F 1′＝0，因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以右弹簧的弹力变为F 2′＝20 N.滑块所受合力产生加速度，由牛顿第二定律得F 合＝F 2′＝ma 2得a 2＝F 2′m＝－10 m/s 2 负表示方向向后(向左)．4．(1)电容器0.1 s 内放电的电荷量 (2)5.60×10－3(5.52×10－3～5.68×10－3) (3)7.00×10－4(6.90×10－4～7.10×10－4)解析 (1)因为q ＝It ，所以I －t 图象下的“面积”表示电荷量q.(2)图象与坐标轴所围的“面积”有70个格(69～71个格)，所以电量为70×0.2×0.4×10－3 C ＝5.60×10－3 C(5.52×10－3～5.68×10－3 C 都算正确)．(3)电容器充电的电压等于电源电动势E ＝8 V ，由C ＝Q E得C ＝7.00×10－4 F(6.90×10－4～7.10×10－4 F 都算正确)． 5．(1)m d 2R t 21r 2 (2)适用．因为牛顿第二定律具有瞬时性，只要取对应瞬时值即可比较． 解析 光传感器所在位置的线速度为d/t 1，所以转盘转动的角速度ω＝v r ＝d rt 1，小球做圆周运动所需向心力F ＝mω2R ＝m(d rt 1)2R. 6．见解析解析 (1)光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如下图所示，其特点是：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小．(2)当光照度降至1.0 (lx)时，光敏电阻的阻值为R p ＝20 kΩ，设计原理图如下图所示．根据欧姆定律与串联电阻的分压U 12R p ＝E －U 12R即220＝3－2RR ＝10 kΩ即与R p 串联的电阻应选R 1＝10 kΩ.易错点评1．注意区分热敏电阻和金属热电阻．随温度的升高，热敏电阻的阻值减小，而金属热电阻的阻值增大．2．在敏感元件和固定元件串联的电路中，应注意区分电学量信的输出是从敏感元件两端，还是从固定元件两端．3．传感器元件往往与电磁继电器相结合，应注意区分被控制的电路是在继电器工作时工作，还是在继电器不工作时工作．4．传感器元件往往与逻辑电路相结合，应注意分析逻辑电路的逻辑关系．。

实验十二传感器的简单使用一、研究热敏电阻的热敏特性二、研究光敏电阻的光敏特性◎注意事项1.在做研究热敏电阻的热敏特性实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温。

2.在做研究光敏电阻的光敏特性实验时，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少。

3.欧姆表每次换挡后都要重新调零。

热点一教材原型实验命题角度温度传感器【例1】(2018·北京石景山区二模)某实验小组进行“探究热敏电阻的温度特性”实验，实验室提供如下器材：热敏电阻R t(常温下约8 kΩ)、温度计、电流表A(量程1 mA，内阻约200 Ω)、电压表V(量程3 V，内阻约10 kΩ)、电池组E(电动势为4.5 V，内阻约1 Ω)、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)、开关S、导线若干、烧杯和水。

图1(1)根据实验所提供的器材，设计实验电路，画在图1甲所示的方框中。

(2)图乙是实验器材的实物图，图中已连接了部分导线，请根据你所设计的实验电路，补充完成实物间的连线。

(3)闭合开关前，滑动变阻器的滑动触头P应置于______ (填“a”或“b”)端。

(4)实验小组利用完整的实验装置测量出不同温度下的电阻值，画出该热敏电阻的R t－t图象如图2中的实测曲线，与图中理论曲线相比二者有一定的差异。

除了偶然误差外，关于产生系统误差的原因或减小系统误差的方法，下列说法中正确的是( )图2A.电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大B.电压表的分流造成电阻的测量值总比真实值小C.温度升高到一定值后，电流表宜采用外接法D.温度升高到一定值后，电流表宜采用内接法解析(1)本实验中要探究热敏电阻的温度特性曲线，故滑动变阻器采用分压接法，同时热敏电阻阻值较大，故应采用电流表内接法；如图甲所示(2)根据电路图连接实物图，如图乙所示。

(3)因当滑动触头打到a端时待测电路电压或电流为零，从而保护电流表，故答案为a。

实验11 传感器的简单应用【考纲链接】1.本实验在新课标物理《高考大纲》中是必考内容实验之十一.传感器的简单应用。

2. 本实验见普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3-2（人民教育出版社课程教材研究所物理课程教材研究开发中心编著，人民教育出版社出版）的第6章传感器 第4节传感器的应用实验（第70~72页）。

由于本实验是历来的教科书所没有的，许多教师没有做过，不太熟悉，有些学校实验室没有所需器材（如施密特触发器等）,所以要特别重视。

以型号HEF40106B 施密特触发器为例图6-2-1图6-2-1是型号HEF40106B 触发器的引脚示意图，由图可以看出，在同一块集成片上分别做了6块独立的施密特触发器，如果使用第1块，只需要在1i 接输入电压，在1o 接输出电压，然后分别把DD V 接到稳压电源，SS V 接地，就可以工作了。

实验原理：图6-2-2将电路按图6-2-2连接，G R 为光敏电阻，1R ，2R 为电阻箱，LED 为发光二极管，A 点为施密特触发器的输入端，Y 点为施密特触发器的输出端。

适当选择1R ，2R 的阻值后，当外R上的电阻相对比较小，A点的电压小于Vp，Y点输出高电位，发光二极管界光线很强时，GR上的电阻显著增大， A点的电压两端的电势差很小，因此不能发光；当外界光线变弱时，G也显著增大，当增大到Vp=3.0V时，Y点输出低电位，发光二极管两端有大约5V的电势R上的电阻减小，A点的差，发光二极管开始正常发光，如果光线强度又进一步开始回升，G电压也开始减小，当A点的电压小于Vn=2.2V时，Y点又输出高电位，发光二极管熄灭。

为了更直观地了解整个电路工作过程，也可以分别用两个电压表对A点和Y点的电压进行测量。

实验一：光控开关实验目的：了解光控开关，对自动控制有初步理解。

实验电路：见图6-2-3图6-2-3 实验电路实验步骤：1. 当光弱时，光敏电阻阻值大，电流小，A端输入高电位（1），Y端输出低电位（0），发光二极管亮，如图6-2-4.图6-2-42. 当光强时，光敏电阻阻值小，电流大，A 端输入低电位（0），Y 端输出高电位（1），发光二极管不亮，如图6-2-5。