高中物理第4章传感器与现代社会4.2研究热敏电阻的温度特性曲线课后训练沪科版选修3_2

第4章传感器与现代社会章末总结一、常见敏感元件的特点及应用1.光敏电阻：光敏电阻的阻值与所受光照的强度有关，光照增强阻值减小，光照减弱阻值增大.2.热敏电阻：热敏电阻有正温度系数、负温度系数和临界温度系数三种.正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小.3.霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量.例1如图1所示是一火警报警器的部分电路示意图.其中R2为用半导体负温度系数热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器.当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是 ( )图1A.I变大，U变大B.I变大，U变小C.I变小，U变大D.I变小，U变小答案 D解析R2所在处出现火情时，温度升高，则R2的阻值减小.R2↓→R总↓→I干↑→U1↑→U3↓→I↓，故显示器的电流I变小，由U＝E－I干r，I干变大，知U变小，故选项D正确.针对训练如图2所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，A、B接监控装置.则( )图2①当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高②当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低③当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压④当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压A.①③B.①④C.②③D.②④答案 C解析R1是光敏电阻，有光照射时，阻值变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故①错误，②正确；由闭合电路欧姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故③正确；当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故④错误，故应选C.二、传感器的应用1.传感器的应用传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用.(1)“感”是指传感器的敏感元件感应信息，并转化为电学量.(2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取并转化的电学信息传给执行机构.(3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作.2.传感器电路问题的设计思路处理与传感器有关的电路设计问题时，可将整个电路分解为：(1)传感器所在的信息采集部分；(2)转化传输部分(这部分电路往往与直流电路的动态分析有关)；(3)执行电路.例2 (多选)在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率ρ随温度t的变化关系如图3所示，由于这种特性，使PTC元件具有发热、保温双重功能.以下判断正确的是( )图3A.通电后，其电功率先增大后减小B.通电后，其电功率先减小后增大C.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变D.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变答案AD解析当电热灭蚊器温度由0升到t1的过程中，电阻器的电阻率ρ随温度的升高而减小，其电阻R随之减小，由于加在电热灭蚊器上的电压U保持不变，电热灭蚊器的电功率P随之增大，当t＝t1时，电功率P达到最大.当温度由t1升高到t2的过程中，ρ增大，R增大，P 减小.而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，高于环境温度的电热灭蚊器的散热功率P′也就越大.因此在这之间的某一温度t3会有P＝P3＝P′，即电功率P减小到等于散热功率时，即达到保温；当t<t3，P>P′，使温度自动升高到t3；当t>t3，P<P′，使温度自动降为t3，实现自动保温.例3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，某热敏电阻R T阻值随温度变化的图线如图4甲所示，图乙是由该热敏电阻R T作为传感器制作的简单自动报警器线路图.问：图4(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在________(填“a”或“b”)处.(2)若要使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片P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的滑片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正常工作的原因可能是_____________________________.答案(1)a(2)左(3)电源提供电压太小，以至于电磁铁磁性太弱或弹簧劲度系数太大解析热敏电阻R T在温度升高时阻值变小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，把右侧衔铁吸引过来，与a接触，故c应接在a处；为使启动报警的温度提高，则应使电路中电阻更大，滑动变阻器的滑片应左移.1.(传感器的应用)如图5所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中的水的水位到达金属块B时，出现的情况是 ( )图5A.L1灯亮B.L2灯亮C.L1、L2两灯同时亮D.L1、L2两灯都不亮答案 B解析由电路结构可以看出，当杯中的水的水位到达金属块B时，左端电路被接通，这样螺线管就产生磁场，相当于一个磁铁，对与弹簧相连的衔铁产生吸引作用，使之向下移动，这样L2电路被接通.2.(传感器的应用)一热敏电阻在温度为80℃时阻值很大，当温度达到100℃时阻值就很小(认为是零)，今用一电阻丝给水加热，并配以热敏电阻以保持水温在80℃到100℃之间，可将电阻丝与热敏电阻并联，一并放入水中，如图6所示，图中R1为热敏电阻，R2为电阻丝.请简述其工作原理.图6答案见解析解析开始水温较低时，R1阻值较大，电阻丝R2对水进行加热；当水温达到100℃左右时，R1阻值变得很小，R2被短路，将停止加热；当温度降低到80 ℃时，R1阻值又变得很大，R2又开始加热.这样就可达到保温的效果.3.(传感器的应用)用如图7所示的电磁继电器设计一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警，可供选择的器材如下：热敏电阻、绿灯泡、小电铃、学生电源(两个)、继电器、滑动变阻器、开关、导线.图7答案如图所示解析将热敏电阻、学生电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器的a、b端；将学生电源与电铃、绿灯泡分别接入c、d、e之间，正常情况时热敏电阻阻值大，ab间电流小，电磁铁磁性弱，ce接通，绿灯亮.温度升高时，热敏电阻阻值变小，ab间电流变大，电磁铁磁性变强，吸住衔铁，cd接通，ce断开，绿灯灭，电铃响.。

课后篇巩固提升A组1.用遥控器调电视机的频道的过程,实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。

下列属于这类传感器的是()A.红外报警装置B.走廊照明灯的声控开关C.自动洗衣机中的压力传感装置D.电饭煲中控制加热和保温的温控器解析:红外报警装置是感应红外线转换成电学量,从而引起报警,与用遥控器调电视机的频道的过程所用传感器相同,故A正确;走廊照明灯的声控开关,实际是将声波转化成电信号的过程,故B不正确;自动洗衣机中的压力传感装置,是将压力转化成电信号的过程,故C不正确;电饭煲中控制加热和保温的温控器,是将温度转化成电信号的过程,故D不正确。

答案:A2.温度能明显地影响金属导体和半导体材料的导电性能,如图所示为某金属导体和某半导体材料的电阻随温度变化的关系曲线,下列说法正确的是()A.图线1反映半导体材料的电阻随温度的变化关系B.图线2反映金属导体的电阻随温度的变化关系C.图线1反映金属导体的电阻随温度的变化关系D.半导体材料的电阻随温度的升高而增大解析:金属的电阻率随温度的升高而增大,半导体材料的电阻率随温度的升高而减小,合金的电阻率几乎不随温度变化。

图线1反映金属导体的电阻随温度的变化关系,图线2反映半导体材料的电阻随温度的变化关系,故C正确,A、B、D错误。

答案:C3.(多选)为确保航空安全,各机场都投入运行了一种安检设备,可以快速准确地检测出乘客有没有随身携带刀具、枪支、炸药等违禁物品,关于这种安检设备应该安装的传感器,下列说法正确的是()A.装有能检测金属的物理传感器B.装有能检测炸药的化学传感器C.装有能检测炸药的物理传感器D.装有能检测金属的化学传感器解析:检测过程中可以使用物理传感器检测刀具等金属(利用电磁感应或射线的穿透能力),可以用化学传感器中的气体传感器检测炸药。

故选A、B。

答案:AB4.类人型机器人装有作为眼睛的“传感器”,犹如大脑的“控制器”,以及可以行走的“执行器”,在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。

4.1 传感器的原理4.2 探究热敏电阻的温度特性曲线[目标定位] 1.知道传感器的定义，理解其工作原理.2.了解光敏电阻、热敏电阻等元件的特征.3.会探究热敏电阻的温度特性曲线.一、什么是传感器光声控延时开关的敏感元件有哪些？你能画出它的原理图吗？答案 有光敏感元件和声敏感元件.[要点总结]1.传感器是通过测量外界的物理量、化学量或生物量来捕捉和识别信息，并将被测量的非电学量转化成电学量的装置.2.各种传感器的作用都是把非电学量转换成电学量.3.传感器的结构非电学量――→非电信息敏感元件―→处理电路――→电信息电学量4.敏感元件是传感器中的关键性元件，它承担着直接“感知”和转换外界信息的任务.5.根据检测量的不同，传感器可分为物理型、化学型和生物型.例1 如图1是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置.其中电源电压保持不变，R 是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端.在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况.将电压表分别接在b 、c 之间与c 、d 之间，当油量变化时，电压表的示数变化有何不同？图1答案见解析解析把电压表接在b、c之间，油量增加时，R减小，电压表的示数减小；油量减少时，R 增大，电压表的示数增大.把电压表接在c、d之间，油量增加时，R减小，电路中电流增大，则R′两端的电压增大，电压表的示数增大，同理，油量减少时，电压表的示数减小.二、研究光敏电阻的导电特性在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图2所示为光敏电阻自动计数器的示意图，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什么？图2答案当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次.[要点总结]1.光敏电阻是用半导体材料(如硫化镉)制成的.特点：光照越强，电阻越小.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.例2(多选)如图3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3A.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，从而电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A 项正确，D项错误.由路端电压减小，而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，故小灯泡的功率增大，C 项正确.三、探究热敏电阻的温度特性如图4所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R t的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央.若在R t上擦一些酒精，表针将如何摆动？若用吹风机将热风吹向电阻，表针将如何摆动？图4答案由于酒精蒸发，热敏电阻R t温度降低，电阻值增大，指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，R t温度升高，电阻值减小，指针将向右偏.[要点总结]1.金属导体的电阻率随温度升高而增大.2.热敏电阻一般用人工合成的新型陶瓷材料制成，也可用半导体材料制成.3.热敏电阻所用材料根据其温度特性可分为三类(1)正温度系数的热敏材料(PTC)：电阻随温度的上升而增加.(2)负温度系数的热敏材料(NTC)：电阻随温度的上升而下降.(3)临界温度系数的热敏材料(CTC)：电阻在很小的温度范围(临界)内急剧下降.例3(多选)在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制.如图5所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小)，C为电容器.当环境温度降低时( )图5A.电容器C的带电荷量增大B.电压表的读数增大C.电容器C 两板间的电场强度减小D.R 1消耗的功率增大答案 AB解析 当环境温度降低时，R 2变大，电路的总电阻变大，由I ＝E R 总知I 变小，又U ＝E －Ir ，电压表的读数U 增大，B 正确；又由P 1＝I 2R 1可知，R 1消耗的功率P 1变小，D 错误；电容器两板间的电压U 2＝U －U 1，U 1＝IR 1，可知U 1变小，U 2变大，由场强E ′＝U 2d，Q ＝CU 2可知Q 、E ′都增大，故A 正确，C 错误.1.(对传感器的认识)关于传感器，下列说法正确的是 ( )A.所有传感器都是由半导体材料制成的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号的D.水银温度计是一种传感器答案 B解析 大多数传感器是由半导体材料制成的，某些金属也可以制成传感器，如金属热电阻，故A 错，B 对；传感器将非电学量转换为电学量，因此传感器感知的应该是“非电信号”，故C 错；水银温度计能感受热学量，但不能把热学量转化为电学量，因此不是传感器，故D 错.2.(光敏电阻的特性)如图6所示的电路中，电源两端的电压恒定，L 为小灯泡，R 为光敏电阻，R 与L 之间用挡板(未画出)隔开，LED 为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R 与LED 间距不变，下列说法中正确的是( )图6A.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.无论怎样移动滑动触头P ，L 消耗的功率都不变答案 A解析滑动触头P左移，滑动变阻器接入电路的电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R减小，最终达到增大流过灯泡的电流的效果.3.(对热敏电阻、光敏电阻的认识)如图7所示为某传感装置内部部分电路图，R T为正温度系数热敏电阻，其特性为随着温度的升高阻值增大；R1为光敏电阻，其特性为随着光照强度的增强阻值减小；R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表.若发现电压表示数增大，可能的原因是( )图7①热敏电阻温度降低，其他条件不变②热敏电阻温度升高，其他条件不变③光照减弱，其他条件不变④光照增强，其他条件不变A.①③B.①④C.②③D.②④答案 A解析①热敏电阻温度降低时，其阻值减小，外电路总电阻减小，总电流增大，路端电压随之减小，通过光敏电阻的电流减小，通过R3的电流增大，电压表的读数增大，符合题意，故①正确.②同理可得热敏电阻温度升高，其他条件不变，电压表的示数减小，不符合题意，故②错误.③光照减弱，光敏电阻的阻值增大，外电路总电阻增大，路端电压增大，则电压表的示数增大，故③正确.④光照增强，光敏电阻的阻值减小，外电路总电阻减小，路端电压减小，则电压表的示数减小，故④错误.本题选A.。

学案2 用传感器做实验 信息时代离不开传感器[目标定位] 1.知道温度传感器、力传感器的原理和应用.2.理解霍尔元件的原理.3.了解现代生产、生活中常用的传感器．一、实验中常见的几种传感器的分析1．温度传感器的原理 温度传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化的原理制成的，它能把温度这个热学量转换为电压这个电学量．如各种家用电器(空调、冰箱、热水器、饮水机等)的温度控制器、火警报警器、恒温箱等．2．力传感器的原理如图1所示，力传感器可以用来测重力、压力、拉力等各种力，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．3．磁传感器的原理(霍尔效应的应用)(1)霍尔元件是一种磁敏感元件．(2)霍尔效应：如图2所示，在金属薄片相对的两侧面通以控制电流I ，在与薄片垂直方向施加磁感应强度为B 的磁场，那么，在垂直于电流和磁场方向的另外两个侧面将产生与控制电流和磁场成正比的电动势U H ，这种现象称为霍尔效应，即U H ＝R H IB d .图1 图2图3例1 (多选)如图3所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d 表示薄片的厚度，k 为霍尔系数，对于一个霍尔元件d 、k 为定值，如果保持I 恒定，则可以验证U H 随B 的变化情况．以下说法中正确的是(工作面是指较大的平面)( )A ．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，U H 将变大B ．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C ．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D ．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，U H 将发生变化答案 ABD解析 将永磁体的磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，B 增大，I 恒定，由公式U H ＝kIB d知U H 将变大，选项A 正确；地球两极的磁场方向在竖直方向上，所以霍尔元件的工作面应保持水平，使B 与工作面垂直，选项B 正确；地球赤道上的磁场沿水平方向，只有霍尔元件的工作面在竖直方向且垂直于南北时，B 才与工作面垂直，选项C 错误；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，B 在垂直工作面方向上的大小发生变化，U H 将发生变化，选项D 正确．例2 按图4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__________________________________．图4答案 由于热敏电阻阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁 亮了 电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小，电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁，右侧电路接通 小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高 小灯泡熄灭二、随处可见的传感器1．红外测温仪：是一种将红外辐射波转换成电信号的传感装置．2．数码相机和摄像机：敏感元件叫做电荷耦合器件(CCD)，它能将光信号转换成模拟电信号，模拟电信号再通过A/D 转换器转换成数字电信号．3．酒精浓度测试仪：敏感元件是酒精传感器． 在生活中还有煤气报警器、火警报警器、红外报警器、防盗报警器等等．工业生产中有热轧生产线上的传感器，农业生产中有空气湿度传感器、土壤湿度传感器、土壤营养传感器等等． 例3 如图5所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．发生火灾时，下列说法正确的是( )图5A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报D．以上说法均不正确答案 C解析由火灾报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，C对．例4 电饭煲的工作原理如图6所示，可分为两部分，即控制部分：由S2、R1和黄灯组成．工作(加热)部分：由发热电阻R3、R2和红灯组成，S1是一个磁铁限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点(103℃)时，图6自动断开，且不能自动复位(闭合)，S2是一个双金属片自动开关，当温度达到70℃～80℃时，自动断开，低于70℃时，自动闭合，红灯、黄灯是指示灯，通过的电流必须较小，所以R1、R2起________作用，R3是发热电阻，由于煮饭前温度低于70℃，所以S2是________(填“断开的”或“闭合的”)．接通电源并按下S1后，黄灯灭而红灯亮，R3发热，当温度达到70℃～80℃时，S2断开，当温度达到103℃时饭熟，S1断开，当温度降到70℃以下时，S2闭合，电饭煲处于保温状态，由以上描述可知R2________R3(填“＜”“＝”或“＞”)，若用电饭煲烧水时，直到水被烧干S1才会断开，试解释此现象．答案见解析解析R1、R2起的作用是限流，防止指示灯(氖泡)因电流过大而烧毁，S2是自动控制温度开关，当温度低于70℃时自动闭合，当温度达到70℃～80℃时又自动断开，使电饭煲处于保温状态，由于R3的功率较大，因此R2＞R3.由于开关S1必须当温度达到103℃时才自动断开，而水的沸点只有100℃，因此用电饭煲烧水时，直到水被烧干后S1才会断开．三、信息社会离不开传感器智能式传感器集信息检测、信息处理、信息记忆、逻辑思维和判断功能于一身，把计算机、各种用途的传感器和输入输出接口等制在同一块芯片上，即成为大规模集成电路智能传感器．四、遥测与遥感遥感遥测的基本原理是通过遥感传感器对观测目标产生的电磁波、热辐射进行远距离收集、转换，用计算机处理、识别，得出结论．主要应用在地球资源勘测、环境监控、气象预报、军事侦察等方面.1．(传感器的应用实例)(多选)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小．一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图7甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m，升降机静止时电流表示数为I0.某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程( )图7A．物体处于失重状态B．物体处于超重状态C．升降机一定向上做匀加速运动D．升降机可能向下做匀减速运动答案BD解析电流表的示数变为2I0且保持不变，说明压敏电阻的阻值比升降机静止时小，压敏电阻所受压力变大，物体处于超重状态，即物体具有向上的加速度，B、D正确，A、C错误．2．(传感器的应用实例)在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率ρ随温度t的变化关系如图8所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、保温双重功能．对此，以下判断正确的是 ( )图8①通电后，其电功率先增大后减小②通电后，其电功率先减小后增大③当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变④当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变A．①② B．②③C．②④ D．①④答案 D解析当温度由零升到t1的过程中，PTC的电阻率ρ随温度升高而减小，其电阻R随之减小，由于加在灭蚊器上的电压U保持不变，灭蚊器的热功率P随之增大，当t＝t1时，P＝P1达到最大．当温度继续升高，ρ增大，R增大，P减小；而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，电热灭蚊器的散热功率P′也就越大，因此在这之间的某一温度t3会有P＝P3＝P′，即电热功率P减小到等于散热功率时，即达到保温；当t＜t3时，P＞P′，使温度自动升高到t3；当t＞t3时，P＜P′，使温度自动降到t3，实现自动保温，正确选项为D.3．(传感器的应用分析)如图9所示是一种自动控制水温的装置，加热电路的两个端点P、Q 应接到触头a、b上还是c、d上？热敏电阻两端M、N应接到哪两个触头上？图9答案见解析解析P、Q应该分别接在触头a、b上，同时，M、N应该分别接e、f，其工作原理是：当水温升高时，热敏电阻阻值减小，电磁铁中电流增大，吸引力增大，使衔铁被吸下，a、b断开，使加热装置停止加热；当水温降低到一定程度时，热敏电阻阻值增大，电磁铁中电流减小，吸引力减小，衔铁被弹簧弹上去，使a、b之间连接，加热装置开始加热，从而实现水温控制．题组一传感器应用实例1．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是( )A．光传感器B．温度传感器C．声传感器D．压力传感器答案 A解析在电梯门口放置一障碍物，电梯门不停地开关，说明电梯门口有一个光传感器，故A 选项正确．2．(多选)电饭锅的结构图如图1所示，如果感温磁体的“居里温度”为103 ℃时，下列说法中正确的是( )图1A．常温下感温磁体具有较强的磁性B．当温度超过103 ℃时，感温磁体的磁性较强C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会达到103 ℃，这时开关按钮会跳起D．常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103 ℃，开关按钮就不会自动跳起答案ACD3．某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器元件，它们可能是( )A．热敏电阻和光敏电阻B．金属热电阻和光敏电阻C．热敏电阻和霍尔元件D．光敏电阻和驻极体话筒答案 D解析两种传感器分别把声音信号转换为电信号，把光信号转换为电信号，所以选项D正确．4．如图2所示是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两极，把这两极接入外电路，当电容值增大引起外电路的电流变化时，说明导电液体的深度h( )图2A ．增大B ．减小C ．不变D ．无法确定答案 A解析 由题意知，导线芯和导电液体构成电容器的两极，类似于平行板电容器的两极．当导电液体深度h 增大时，导线芯和导电液体正对面积增大，电容器的电容值变大．题组二 对霍尔元件的认识及应用5．如图3所示，截面为矩形的金属导体，放在磁场中，当导体中通有图示电流时，导体的上、下表面的电势关系为( )图3A ．U M >U NB ．U M ＝U NC ．U M <U ND ．无法判断答案 A解析 霍尔效应形成的原因是带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用定向移动，根据左手定则，金属导体中自由电子受到向下的洛伦兹力作用，向导体的下表面N 运动，则导体的上表面M 剩下正电荷，所以U M >U N .故选A.6．如图4所示，厚度为d 、宽度为h 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A 和下侧面A ′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时，电势差U H 、电流I 和磁感应强度B 的关系为U H ＝R H IB d.式中的比例系数R H 称为霍尔系数．霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场．横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的电场力．当电场力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差．设电流I 是由电子的定向移动形成的，电子的平均定向速度为v ，电荷量为e ，回答下列问题：图4(1)达到稳定状态时，导体板上侧面A 的电势________下侧面A ′的电势(填“高于”“低于”或“等于”)．(2)电子所受的洛伦兹力的大小为________．(3)当导体板上、下两侧之间的电势差为U H 时，电子所受电场力的大小为________．(4)由电场力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数为R H ＝1ne，其中n 代表导体板单位体积中电子的个数．答案 见解析解析 (1)导体中电子定向移动形成电流，电子运动方向与电流方向相反，利用左手定则可判定电子向A 板偏，A ′板上出现等量正电荷，所以A 板电势低于A ′板电势．(2)洛伦兹力大小F 洛＝Bev(3)电场力F 电＝Ee ＝U H h e(4)由F 洛＝F 电得Bev ＝U H h e U H ＝hvB导体中通过的电流I ＝nev ·d ·h由U H ＝R H IB d 得hvB ＝R H nevdhB d ，得R H ＝1ne. 题组三 传感器的应用分析7．如图5所示为用热敏电阻R 和继电器L 等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小．电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接．则 ( )图5A．当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下B．当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下C．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、C端答案 B解析根据温度变化，分析R的变化，确定电路中电流的变化，电流增大时，继电器L对衔铁吸引力增大，P将会被吸下．当温度降低到某一数值，热敏电阻R的阻值增大，电路中电流减小，继电器L对衔铁吸引力减小，P将不会被吸下，故A错误．当温度升高到某一数值，热敏电阻R的阻值减小，电路中电流增大，继电器L对衔铁吸引力增大，P将会被吸下．故B 正确．恒温箱内温度高到一定数值后，应与电源断开停止加热，由以上分析可知，温度升高后，A、B端断开，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端．故C、D错误．故选B.8．如图6所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁心的线圈．P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求．其工作方式是 ( )图6A．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路串联B．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路并联C．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路串联D．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路并联答案 A9．(多选)某同学设计的家庭电路保护装置如图7所示，铁心左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路．仅考虑L1在铁心中产生的磁场，下列说法正确的有( )图7A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起答案ABD解析由于零线、火线中电流方向相反，产生的磁场方向相反，所以家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零，选项A正确；家庭电路短路和用电器增多时均不会引起L2的磁通量的变化，选项B正确，C错误；地面上的人接触火线发生触电时，线圈L1中磁场变化引起L2中磁通量的变化，产生感应电流，吸起K，切断家庭电路，选项D正确．10．如图8所示为一自动控制温度的电路，请说明其工作原理．图8答案见解析解析当开关P在弹簧拉力作用下拉到上面与a接触时，电热丝工作；随着温度升高，热敏电阻温度升高、阻值减小，通过电磁铁的电流增大，电磁铁磁性增强到一定程度时把P吸到b，电热丝停止工作，指示灯亮．。

用传感器做试验信息时代离不开传感器1.如图所示是用来测定高温物体温度的电阻温度计示意图。

A是金属铂制成的探头(随温度的上升电阻率增大),B是灵敏电流计,E是恒定电源。

若将A置入高温物体中(如炼钢炉、核反应堆等),可以通过其电阻率的变更来测定温度。

则当B偏转的角度最大时,应是()A.物体的温度最高B.物体的温度最低C.由变阻器R的接法来确定温度最高还是最低D.由变阻器R的接法和电源的正、负极性来确定温度最高、最低解析:B偏转角度最大时,说明回路中电流最大,由于I=E,所以此时A的阻值最小,由于A的电E+E E阻率随温度上升而增大,所以此时物体温度最低。

温度凹凸与变阻器和电源的接法无关。

故选项B 正确。

答案:B2.(多选)如图所示是霍尔元件的工作原理示意图。

如图用d表示薄片的厚度,k为霍尔系数,对于一个霍尔元件,d、R H为定值,假如保持电流I恒定,则可以验证U H随B的变更状况,以下说法中正确的是()霍尔元件的工作原理A.将永磁体的一个磁极渐渐靠近霍尔元件的工作面时,U H将变大B.在测定地球两极的磁场强弱时,霍尔元件的工作面应保持水平C.在测定地球赤道上的磁场强弱时,霍尔元件的工作面应保持水平D.变更磁感线与霍尔元件工作面的夹角,U H将发生变更,知U H将变大,故选项A正确;在测解析:磁体的一个磁极靠近霍尔元件工作面时,B增加,由U H=R H EEE定地球两极的磁场强弱时,两磁场可看做与地面垂直,所以霍尔元件工作面应保持水平,故选项B正确;赤道处磁场可看做与地面平行,所以工作面应保持竖直,故选项C错误;若磁场与工作面夹角为θ,则应有qvB sinθ=E Hq,可见θ变更时,U H将变更,故选项D正确。

E答案:ABD3.角速度计是应用传感器来测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度的装置,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。

第4章传感器与现代社会章末总结一、常见敏感元件的特点及应用1.光敏电阻：光敏电阻的阻值与所受光照的强度有关，光照增强阻值减小，光照减弱阻值增大.2.热敏电阻：热敏电阻有正温度系数、负温度系数和临界温度系数三种.正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小.3.霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量.例1如图1所示是一火警报警器的部分电路示意图.其中R2为用半导体负温度系数热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器.当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是 ( )图1A.I变大，U变大B.I变大，U变小C.I变小，U变大D.I变小，U变小答案 D解析R2所在处出现火情时，温度升高，则R2的阻值减小.R2↓→R总↓→I干↑→U1↑→U3↓→I↓，故显示器的电流I变小，由U＝E－I干r，I干变大，知U变小，故选项D正确.针对训练如图2所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，A、B接监控装置.则( )图2①当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高②当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低③当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压④当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压A.①③B.①④C.②③D.②④答案 C解析R1是光敏电阻，有光照射时，阻值变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故①错误，②正确；由闭合电路欧姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故③正确；当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故④错误，故应选C.二、传感器的应用1.传感器的应用传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用.(1)“感”是指传感器的敏感元件感应信息，并转化为电学量.(2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取并转化的电学信息传给执行机构.(3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作.2.传感器电路问题的设计思路处理与传感器有关的电路设计问题时，可将整个电路分解为：(1)传感器所在的信息采集部分；(2)转化传输部分(这部分电路往往与直流电路的动态分析有关)；(3)执行电路.例2 (多选)在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率ρ随温度t的变化关系如图3所示，由于这种特性，使PTC元件具有发热、保温双重功能.以下判断正确的是( )图3A.通电后，其电功率先增大后减小B.通电后，其电功率先减小后增大C.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变D.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变答案AD解析当电热灭蚊器温度由0升到t1的过程中，电阻器的电阻率ρ随温度的升高而减小，其电阻R随之减小，由于加在电热灭蚊器上的电压U保持不变，电热灭蚊器的电功率P随之增大，当t＝t1时，电功率P达到最大.当温度由t1升高到t2的过程中，ρ增大，R增大，P 减小.而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，高于环境温度的电热灭蚊器的散热功率P′也就越大.因此在这之间的某一温度t3会有P＝P3＝P′，即电功率P减小到等于散热功率时，即达到保温；当t<t3，P>P′，使温度自动升高到t3；当t>t3，P<P′，使温度自动降为t3，实现自动保温.例3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，某热敏电阻R T阻值随温度变化的图线如图4甲所示，图乙是由该热敏电阻R T作为传感器制作的简单自动报警器线路图.问：图4(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在________(填“a”或“b”)处.(2)若要使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片P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的滑片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正常工作的原因可能是_____________________________.答案(1)a(2)左(3)电源提供电压太小，以至于电磁铁磁性太弱或弹簧劲度系数太大解析热敏电阻R T在温度升高时阻值变小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，把右侧衔铁吸引过来，与a接触，故c应接在a处；为使启动报警的温度提高，则应使电路中电阻更大，滑动变阻器的滑片应左移.1.(传感器的应用)如图5所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中的水的水位到达金属块B时，出现的情况是 ( )图5A.L1灯亮B.L2灯亮C.L1、L2两灯同时亮D.L1、L2两灯都不亮答案 B解析由电路结构可以看出，当杯中的水的水位到达金属块B时，左端电路被接通，这样螺线管就产生磁场，相当于一个磁铁，对与弹簧相连的衔铁产生吸引作用，使之向下移动，这样L2电路被接通.2.(传感器的应用)一热敏电阻在温度为80℃时阻值很大，当温度达到100℃时阻值就很小(认为是零)，今用一电阻丝给水加热，并配以热敏电阻以保持水温在80℃到100℃之间，可将电阻丝与热敏电阻并联，一并放入水中，如图6所示，图中R1为热敏电阻，R2为电阻丝.请简述其工作原理.图6答案见解析解析开始水温较低时，R1阻值较大，电阻丝R2对水进行加热；当水温达到100℃左右时，R1阻值变得很小，R2被短路，将停止加热；当温度降低到80 ℃时，R1阻值又变得很大，R2又开始加热.这样就可达到保温的效果.3.(传感器的应用)用如图7所示的电磁继电器设计一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警，可供选择的器材如下：热敏电阻、绿灯泡、小电铃、学生电源(两个)、继电器、滑动变阻器、开关、导线.图7答案如图所示解析将热敏电阻、学生电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器的a、b端；将学生电源与电铃、绿灯泡分别接入c、d、e之间，正常情况时热敏电阻阻值大，ab间电流小，电磁铁磁性弱，ce接通，绿灯亮.温度升高时，热敏电阻阻值变小，ab间电流变大，电磁铁磁性变强，吸住衔铁，cd接通，ce断开，绿灯灭，电铃响.。

4.1 传感器的原理4.2 探究热敏电阻的温度特性曲线[目标定位] 1.知道传感器的定义，理解其工作原理.2.了解光敏电阻、热敏电阻等元件的特征.3.会探究热敏电阻的温度特性曲线.一、什么是传感器光声控延时开关的敏感元件有哪些？你能画出它的原理图吗？ 答案 有光敏感元件和声敏感元件.[要点总结]物理量、化学量或生物量来捕捉和识别信息，并将被测量的非电学量转化成电学量的装置. 非电学量转换成电学量.非电学量――→非电信息敏感元件―→处理电路――→电信息电学量4.敏感元件是传感器中的关键性元件，它承当着直接“感知〞和转换外界信息的任务. 检测量的不同，传感器可分为物理型、化学型和生物型.例1 如图1是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置.其中电源电压保持不变，R 是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端.在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况.将电压表分别接在b 、c 之间与c 、d 之间，当油量变化时，电压表的示数变化有何不同？图1答案 见解析解析把电压表接在b、c之间，油量增加时，R减小，电压表的示数减小；油量减少时，R 增大，电压表的示数增大.把电压表接在c、d之间，油量增加时，R减小，电路中电流增大，那么R′两端的电压增大，电压表的示数增大，同理，油量减少时，电压表的示数减小.二、研究光敏电阻的导电特性在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图2所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻.此光电计数器的根本工作原理是什么？图2答案当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次.[要点总结]半导体材料(如硫化镉)制成的.特点：光照越强，电阻越小.光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量.例2(多项选择)如图3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3B.R2中电流减小答案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，从而电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A 项正确，D项错误.由路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，那么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，故小灯泡的功率增大，C项正确.三、探究热敏电阻的温度特性如图4所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R t R t上擦一些酒精，表针将如何摆动？假设用吹风机将热风吹向电阻，表针将如何摆动？图4答案由于酒精蒸发，热敏电阻R t温度降低，电阻值增大，指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，R t温度升高，电阻值减小，指针将向右偏.[要点总结]增大.2.热敏电阻一般用人工合成的新型陶瓷材料制成，也可用半导体材料制成.(1)正温度系数的热敏材料(PTC)：电阻随温度的上升而增加.(2)负温度系数的热敏材料(NTC)：电阻随温度的上升而下降.(3)临界温度系数的热敏材料(CTC)：电阻在很小的温度范围(临界)内急剧下降.例3(多项选择)在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制.如图5所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小)，C为电容器.当环境温度降低时( )图5C的带电荷量增大C两板间的电场强度减小D.R 1消耗的功率增大 答案 AB解析 当环境温度降低时，R 2变大，电路的总电阻变大，由I ＝ER 总知I 变小，又U ＝E －Ir ，电压表的读数U 增大，B 正确；又由P 1＝I 2R 1可知，R 1消耗的功率P 1变小，D 错误；电容器两板间的电压U 2＝U －U 1，U 1＝IR 1，可知U 1变小，U 2变大，由场强E ′＝U 2d，Q ＝CU 2可知Q 、E ′都增大，故A 正确，C 错误.1.(对传感器的认识)关于传感器，以下说法正确的选项是 ( ) 答案 B解析 大多数传感器是由半导体材料制成的，某些金属也可以制成传感器，如金属热电阻，故A 错，B 对；传感器将非电学量转换为电学量，因此传感器感知的应该是“非电信号〞，故C 错；水银温度计能感受热学量，但不能把热学量转化为电学量，因此不是传感器，故D 错.2.(光敏电阻的特性)如图6所示的电路中，电源两端的电压恒定，L 为小灯泡，R 为光敏电阻，R 与L 之间用挡板(未画出)隔开，LED 为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R 与LED间距不变，以下说法中正确的选项是( )图6P 向左移动时，L 消耗的功率增大 P 向左移动时，L 消耗的功率减小 P 向右移动时，L 消耗的功率可能不变 P ，L 消耗的功率都不变答案 A解析 滑动触头P 左移，滑动变阻器接入电路的电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R减小，最终到达增大流过灯泡的电流的效果.3.(对热敏电阻、光敏电阻的认识)如图7所示为某传感装置内部局部电路图，R T为正温度系数热敏电阻，其特性为随着温度的升高阻值增大；R1为光敏电阻，其特性为随着光照强度的增强阻值减小；R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表.假设发现电压表示数增大，可能的原因是( )图7①热敏电阻温度降低，其他条件不变②热敏电阻温度升高，其他条件不变③光照减弱，其他条件不变④光照增强，其他条件不变A.①③B.①④C.②③D.②④答案 A解析①热敏电阻温度降低时，其阻值减小，外电路总电阻减小，总电流增大，路端电压随之减小，通过光敏电阻的电流减小，通过R3的电流增大，电压表的读数增大，符合题意，故①正确.②同理可得热敏电阻温度升高，其他条件不变，电压表的示数减小，不符合题意，故②错误.③光照减弱，光敏电阻的阻值增大，外电路总电阻增大，路端电压增大，那么电压表的示数增大，故③正确.④光照增强，光敏电阻的阻值减小，外电路总电阻减小，路端电压减小，那么电压表的示数减小，故④错误.此题选A.。

【课堂新坐标】（教师用书）2013-2014学年高中物理 4.2 探究热敏电阻的温度特性曲线课后知能检测沪科版选修3-21．随着科学技术的进步，社会的发展，人们研制了各种传感器，这使人们获取信息的领域更宽广、更深入，下列关于传感器的说法正确的是( )A．传感器是一种联络、传递感情的设备B．传感器是一种感知、探测物理量的工具C．传感器测量的不一定是物理量，也可以是化学量或生物量D．传感器是将被测量的非电学量转换成电学量【解析】传感器是通过敏感元件将外界的物理量、化学量或生物量等非电学量转换成电学量的装置，所以它一般包括敏感元件(也就是探测器)和转换电路．【答案】CD2．人类发射的绕地球运转的所有航天器，在轨道上工作时都需要电能，所需要的电能都是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的，要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用下列哪种传感器来感知太阳方位( )A．力传感器B．光传感器C．温度传感器D．生物传感器【解析】太阳帆的有效采光面积不同，所产生的电流不同，当电流最大时正对太阳，所以应用的是光传感器，B对，A、C、D错．【答案】 B3．(2012·赤峰高二检测)如图4－1－7所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R OS为光敏电阻，当照射光强度增大时( )图4－1－7A．电压表的示数增大B．R2中的电流增大C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大【解析】当照射光强度增大时，R OS变小，R OS、L与R2的并联电阻变小，因为I＝Er＋R1＋R并，所以I变大，因此电压表示数变大．又因U外＝E－Ir，I变大，所以路端电压变小．并联电路电压变小，流过R2的电流减小，总电流增大，所以流过L和R OS的电流增大，小灯泡的功率增大，因此A、C都正确．【答案】AC4．下列关于传感器的结构及其核心的说法正确的是( )A．传感器至少要由敏感元件和转换电路两部分构成B．传感器只需要敏感元件就够了C．传感器的核心是敏感元件D．传感器的核心是转换电路【解析】传感器应该至少包括敏感元件和转换电路两部分，敏感元件是传感器的核心，它的作用是采集非电学参数的变化，并将其转换成电学参数的变化．转换电路是将敏感元件采集的信息进行处理，以电压或电流的形式输出．【答案】AC5．如图4－1－8所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时( )图4－1－8A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱【解析】R2为负温度系数的热敏电阻，当温度降低时，R2就会增大，并联电阻增大，总电阻增大，电流表示数减小，R1两端电压减小，L两端电压增大，亮度变强，故答案为C.【答案】 C6．许多牛奶制品中被检测出化学原料三聚氰胺．在多种检测三聚氰胺的方法中有一种“酶标法检测”，这种检测方法使用的传感器，应为传感器中的哪一类( ) A．物理传感器B．化学传感器C．生物传感器D．温度传感器【解析】检测方法为酶标法，所以其原理应该是利用了生物酶，故应为生物传感器，所以C正确．【答案】 C7．(2013·济南一中高二检测)随着生活质量的提高，自动干手机已进入家庭．洗手后，将湿手靠近干手机，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为( )A．改变湿度B．改变温度C．改变磁场D．改变电容【解析】根据自动干手机工作的特征，手靠近干手机电热器工作，手撤离后电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容器．手靠近时相当于连接一个电容器，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容大小，故D正确；用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于温度、湿度的变化工作就成了室内烘干机．【答案】 D8．(2013·镇安中学高二检测)某仪器内部的电路如图4－1－9所示，其中M是一个质量较大的金属块，左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，当金属块处于平衡时两根弹簧均处于原长状态，此时两灯均不亮．若将该仪器固定在一辆汽车上，则下列说法正确的是( )图4－1－9A．当汽车加速前进时，甲灯亮B．当汽车加速前进时，乙灯亮C．当汽车刹车时，甲灯亮D．当汽车刹车时，乙灯亮【解析】汽车加速前进时，M与左边触点接触，乙灯亮，所以B正确；当汽车刹车时，M与右边触点接触，甲灯亮，所以C正确．【答案】BC图4－1－10如图4－1－10所示，两块水平放置的金属板距离为d ，用导线、电键K 与一个n 匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B 中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m 、电量为＋q 的小球．K 断开时传感器上有示数，K 闭合时传感器上恰好无示数．则线圈中磁场B 的变化情况和磁通量变化率分别是( )A．正在增加，ΔΦΔt ＝mgd q B ．正在减弱，ΔΦΔt ＝mgd nqC ．正在减弱，ΔΦΔt ＝mgd qD ．正在增加，ΔΦΔt ＝mgd nq【解析】 欲使传感器恰好无示数，＋q 小球应处在两板间竖直向上的电场中，且有q U d＝mg ，又由法拉第电磁应定律得U ＝n ΔΦΔt ，联立可得ΔΦΔt ＝mgd nq，根据楞次定律可知向上的磁场B 正在增加，故D 正确，A 、B 、C 错误．【答案】 D10．酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器．酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图4－1－11所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系．如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U 与酒精气体浓度c 之间的对应关系正确的是( )图4－1－11A ．U 越大，表示c 越大，c 与U 成正比B ．U 越大，表示c 越大，但是c 与U 不成正比C ．U 越大，表示c 越小，c 与U 成反比D ．U 越大，表示c 越小，但是c 与U 不成反比【解析】 传感器电阻r′的倒数与浓度c 是正比关系，即1r′＝kc.电路中的电流为I ＝E r′＋R ＋R 0＋r ，电压表示数U ＝IR 0＝ER 0r′＋R ＋R 0＋r ＝kR 0E k R ＋R 0＋r ＋1c，可见电压与浓度的关系不是正比关系，但随浓度的增加而增加，故B 正确．【答案】 B图4－1－12如图4－1－12所示是电阻式温度计，一般是利用金属铂做的，已知铂丝的电阻随温度的变化情况，测出铂丝的电阻就可以知道其温度．这实际上是一个传感器，它是将____________转化为______________来进行测量的．【解析】 金属铂的电阻率随温度的变化而变化，根据R ＝ρL S可知，金属铂的电阻随温度的变化而变化．测出铂丝的电阻就可以知道其温度．可见此传感器是将温度转化为电阻来进行测量的．【答案】 温度 电阻12．(2013·南京高二检测)如图4－1－13所示是一种自动控制水温的装置，加热电路的两个端点P 、Q 应接在触头a 、b 之间还是c 、d 之间？热敏电阻两端M 、N 应接在哪两个触头之间？图4－1－13【解析】 P 、Q 应该分别接在触头a 、b 之间，同时，M 、N 应该分别接e 、f ，其工作原理是：当水温升高时，热敏电阻阻值减小，电磁铁中电流增大，吸引力增大，使衔铁被吸下，a 、b 断开，使加热装置停止加热；当水温降低到一定程度时，热敏电阻温度减小，电磁铁中电流减小，吸引力减小，衔铁被弹簧拉上去，使a 、b 之间连接，加热装置开始加热，从而实现水温控制．。