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2021届高考物理必考实验十二：传感器的简单使用1.实验原理(1)传感器的作用传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。
(2)传感器的工作过程通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定的规律转换成便于测量的信号。
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达到方便检测、自动控制、遥控等各种目的。
传感器工作的原理可用下图表示:2.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、滑动变阻器、开关、导线等。
3.实验步骤及数据处理(1)研究热敏电阻的热敏特性①实验步骤a.按图所示连接好电路,将热敏电阻绝缘处理。
b.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。
c.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出的热敏电阻的阻值。
d.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。
②数据处理a.根据记录数据,把测量到的温度、电阻阻值填入下表中,分析热敏电阻的特性。
次数123456待测量温度/℃电阻/Ωb.在坐标系中,粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。
c.根据实验数据和R-t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。
(2)研究光敏电阻的光敏特性①实验步骤a.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“×100”的欧姆挡。
b.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。
c.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。
d.观察用手掌(或黑纸)遮光时电阻的阻值,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。
名师预测
1．传感器担负着信息采集的任务，它常常是( )
A．将力学量(如形变量)转变成电学量 B．将热学量转变成电学量
C．将光学量转变成电学量 D．将电学量转变成力学量
2．下面哪些技术涉及到传感器的应用( )
A．宾馆的自动门 B．工厂、电站的静电除尘
C．家用电饭煲的跳闸和保温 D．声控开关
3．在街旁的路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的( )
A．压敏性 B．光敏性 C．热敏性 D．三种特性都利用
4.
图10－3－6
如图10－3－6所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时( )
A．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
5.
图10－3－7
逻辑电路在电子线路中有着重要的应用．某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动控制门电路．天黑了，让路灯自动接通；天亮了，让路灯自动熄灭．图10－3－7中RG是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会显著减小．R是可调电阻，起分压作用．“非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号，或将低压信号转变为高压信号
，J为路灯总开关控制继电器，它在获得高电压时才启动(图中未画路灯电路)．
(1)当天黑时，RG变________“非”门电路获得________电压，J得到________电压．(填“大”“小”或“高
”“低”)
(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，现要调节自动控制装置，使得它在天色较黑时才会自动接通开关，应将R调________(填“大”或“小”)一些．。
实验9：传感器的简单使用一、实验目的1．知道传感器的作用。
2．观察热敏电阻和光敏电阻的阻值是如何随热信号和光信号而变化的。
二、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______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________将光信号转换成电信号；热电传感器利用________将温度信号转换成电信号。
4．流程5．传感器的分类（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，相应的传感器被称为____传感器、____传感器、____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。
三、实验器材热敏电阻、光敏电阻、多用电表、烧杯、温度计、热水、光电计数器、强光源、学生电源、小灯泡、滑动变阻器、开关等。
四、实验步骤1．研究热敏电阻的热敏特性（1）将热敏电阻与欧姆表接成电路，如图所示。
（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，把测量到的温度、电阻值填入下表中，分析热敏电阻的特性。
（6）在如图所示坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图象。
（7）根据实验数据和R－t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。
2．研究光敏电阻的光敏特性（1）将光电传感器、欧姆表、灯泡、滑动变阻器如图所示电路连接好，其中多用电表置于欧姆“×100”挡。
专题49 传感器的简单使用【满分:110分时间：90分钟】一、选择题(本大题共12小题，每小题5分，共60分。
在每小题给出的四个选项中。
18题只有一项符合题目要求； 912题有多项符合题目要求。
全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
）1．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．下列器件不可作为传感器的是： ( )A．干簧管B．干电池C．霍尔元件D．热敏电阻【答案】B【解析】干簧管、霍尔元件以及热敏电阻都可以做传感器，但是干电池不能做传感器，故选B。
【名师点睛】此题是对传感器的考查；关键是了解传感器的工作原理及其作用，并且要了解物理学史等知识。
2．通常当人走向银行门口时, 门会自动打开,是因为门上安装了下列那种传感器：（ )A．温度传感器 B．压力传感器C．红外线传感器 D．声音传感器【答案】C【名师点睛】一般人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线,被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的；一切物体都能发出红外线，随着温度越高发出红外线越强。
3．以下家用电器中不是利用温度传感器的是：（）Ａ．空调机Ｂ．自动门Ｃ．电冰箱Ｄ．电饭煲【答案】B【解析】空调机利用了温度传感器来确保恒温工作，故应用了温度传感器,故A正确;而自动门是利用红外线，没有应用温度传感器，故B错误；电冰箱利用了温度传感器,故C正确;电饭锅,则是由电流做功产生热量,当达到103℃时，磁钢失去磁性，导致开关关闭,所以属于温度传感器,故D正确。
【名师点睛】本题考查了温度传感器在家用电器中的应用,了解各种家用电器的工作原理是解题的关键．热敏电阻是当温度变化时，导致电阻的阻值发生变化；而光敏电阻则是当有光时，其电阻的阻值发生变化．它们的电阻都是变小，而金属电阻则是变大。
2019年高考物理一轮复习专题49 传感器的简单使用（讲）（含解析）1.知道什么是传感器.2.知道热敏电阻和光敏电阻的作用.3.会讨论常见的各种传感器的工作原理、元件特征及设计方案.4.会设计简单的温度报警器．实验目的1．认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的特性．2．了解传感器在技术上的简单应用．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．实验过程一、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．在做热敏实验时，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．光敏实验中，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．3．欧姆表每次换挡后都要重新调零．★典型案例★某兴趣小组为了研制一台“电子秤”，找到一个力电转换传感器，该传感器的输出电压正比于受压面的正压力，实验操作时，先调节传感器输入端的电压(要求从零开始调节)，使力电转换传感器在空载时的输出电压为零；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压。
(1)如图所示，E为直流电源；S为开关；R为滑动变阻器；为电压表，在图中用笔画线代替导线连接成实验电路图。
(2)若将质量为m0的砝码放在力电转换传感器的受压面上，电压表的示数为U0；然后取下砝码，再将待测质量为m的物体放在力电转换传感器的受压面上，电压表的示数为U，则待测物体的质量m ＝________。
【答案】(1)如图所示 (2) 00U m U 【解析】(1)要求传感器输入端的电压从零开始调节，故滑动变阻器采用分压式接法。
【名师点睛】这是一道设计型实验题，属开放型试题中重要的一种．力电转换器是学生没有用过的新仪器，能不能在试题所提供的各种信息中抓住最关键的有用信息，对学生的处理信息、电路设计和实验创新能力提出了较高要求。
专题46 传感器的简单使用（讲）
1．交变电流的产生及其各物理量的变化规律，应用交流电的图象解决问题．
2．利用有效值的定义，对交变电流的有效值进行计算．
3．理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率之间的关系应用，变压器动态变化的分析方法．4．远距离输电的原理和相关计算．
5．传感器的简单使用，能够解决与科技、社会紧密结合的问题．
6．高考对本章知识的考查主要体现在“三突出”：①突出考查交变电流的产生过程；②突出考查交变电流的图象和交变电流的四值；③突出考查变压器，对变压器的原理理解的同时，还要掌握变压器的静态计算和动态分析，远距离输电也要重视。
对本专题知识点高考每年必考．命题频率较高的知识点有交变电流的变化规律（包括图象）、最大值与有效值等，以选择题的形式出现。
变压器的原理，电压比、电流比及功率关系是考查的重点；将本章知识与电磁感应等结合的力、电综合题，或考查与本章知识有关的实际应用。
1．知道什么是传感器．
2．知道热敏电阻和光敏电阻的作用．
3．会讨论常见的各种传感器的工作原理、元件特征及设计方案．
4．会设计简单的温度报警器．
实验目的
1．认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的特性．
2．了解传感器在技术上的简单应用．
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．
实验过程
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．在做热敏实验时，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．光敏实验中，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．
3．欧姆表每次换挡后都要重新调零．
★典型案例★如图所示为一种常见的身高体重测量仪。
测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。
质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。
当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，则该同学身高和质量分别为：（）
A ．v （t 0–t ），00M U
U B ．12
v （t 0–t ），00M U U C ．v （t 0–t ），
000()M U U U - D ．12v （t 0–t ），000()M U U U - 【答案】D
【名师点睛】此题以身高体重测量仪为背景，考查了物体的平衡、传感器及速度的计算问题。
解本题的关键是搞清测量的原理，然后联系物理知识列方程解答；此题难度不大，但是题目
新颖，有创新，能较好地考查学生分析问题、处理问题的能力。
★针对练习1★当人走向银行门口时，门就会自动打开，是因为门上安装了下列那种传感器： （ ）
A ．温度传感器
B ．压力传感器
C ．红外线传感器
D ．声音传感器
【答案】C
【解析】高于绝对零度的物质都可以产生红外线，一般人体都有恒定的体温，一般在37度，
所以会发出特定波长的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的红外线而进行工作的，故C 项说法正确、ABD 所用传感器并非用于自动门上的传感器，应选C 。
【名师点睛】了解各种传感器的原理和应用范围即可做出正确判断。
★针对练习2★小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示．将热敏电
阻R 安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，
指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响．图甲中
继电器的供电电压U 1=3V ，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R 0为30Ω．当线圈中的电流
大于等于50mA 时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响．图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的
图象．
（1）由图乙可知，当环境温度为40℃时，热敏电阻阻值为_____________Ω．当环境温度升高时，热敏电阻阻值将____________，继电器的磁性将____________（均选填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）图甲中警铃的接线柱C应与接线柱__________相连，指示灯的接线柱D应与接线柱
____________相连（均选填“A”或“B”）．
（3）请计算说明，环境温度____________时，警铃报警．
【答案】（1）70；减小；增大．（2）B，A．（3）环境温度大于等于80℃时，警铃报警．
【名师点睛】本题既考查电磁继电器原理的分析，也考查了结合欧姆定律的内容进行相关的计算，综合性比较强，解题时要仔细分析。
