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1、人教版 选修3-2 第六章 传感器第六章 传感器 第1节节 传传感器及其工作原理 课前预习 作业 1传感器 (1)定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等_量 ，并能把它们按照一定的规律转换为 便于传送和处理的另一个 物理量(通常是电压 、电流等_量)，或转换为电 路的通断的 元件。 (2)非电学量转换为电 学量的意义：把非电学量转换为电 学量， 可以方便地进行_、传输 、处理和_。 物理 电学 测量 控制 2光敏电阻 (1)特点：在被光照时_发生变化。 (2)原因：无光照时，载流子少，导电 性能不好；随着光照的增 强，载流子_，导电 性变好。 (3)作用：把_这个光学量转换为 _这个电
2、学量。 3热敏电阻和金属热电 阻 氧化锰热锰热 敏电电阻金属热电热电 阻 特点 电电阻率随温度的升高而 _ 电电阻率随温度的升高而_ 制作材料半导导体_ 优优点灵敏度好化学稳稳定性好，测测温范围围大 作用将_这这个热热学量转换为转换为 _这这个电电学量 电阻 增多 光照强弱电阻 减小增大 金属 温度电阻 4霍尔元件 (1)构造： 如图所示，在一个很小的矩形半导体(例如砷化铟)薄片上，制作 四个电极E、F、M、N，就成为一个霍尔元件。 (2)工作原理： 在E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，则薄 片中的载流子就在洛伦兹 力的作用下，向着与电流和磁场都 _的方向漂移，使M、N间出
3、现了电压 ，称为霍尔电压UH。 垂直 (3)霍尔电压 ： UH_。 其中d为_的厚度，k为_系数，其大小与薄片的材料有关。 一个霍尔元件的d、k为定值，再保持I恒定，则UH的变化就与B成正比 。 (4)作用： 把_这个磁学量转换为 _这个电学量。 薄片霍尔 磁感应强度电压 课堂对点训练 1.下列说法不正确的是( ) A传感器担负着信息采集的任务 B干簧管是一种能够感知磁场的传感器 C传感器不是电视 遥控接收器的主要元件 D传感器是把力、温度、光、声、化学成分转换为电 信号的主要工具 知识识点一传感器的原理 解析 逐项分析如下： 选项选项诊诊断结结 论论 A传传感器的任务务就是采集信息 B 干簧
4、管的主要构造是由平行不接触的两个极易被磁化的软铁软铁 片 组组成的，它靠近磁场时场时 被磁化后相互吸引而接触 C电视电视 遥控接收器是将遥控器发发出的光信号转转化为电为电 信号的仪仪 器 D传传感器是把非电电学量转换为电转换为电 学量的元件 2.(多选)下列说法中正确的是( ) A简单说传 感器是将外界信号转换为电 信号的装置 B传感器是由敏感元件和转换 器件两部分组成，有的半导体敏 感器元件可以直接输出电信号，本身就构成传感器 C传感器是电视 遥控接收器的主要元件 D干簧管是一种磁传感器 解析 传感器能把感知到的外界的非电学量转换 成电学量，故选 项A正确；传感器的主要组成部分是敏感元件和转
5、换 器件，故选 项B正确；电视 遥控接收器是红外线传 感器，故选项 C正确；干 簧管是利用软磁性材料制成的，因此D选项 正确。所以选项 A、B 、C、D都正确。 3(多选)如图所示为电 阻R随温度T变化的图线 。下列说法中正确的是( ) A图线 1是热敏电阻的图线 ，它是用金属材料制成的 B图线 2的热敏电阻的图线 ，它是用半导体材料制成的 C图线 1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高 D图线 2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高 解析 金属热电 阻的阻值随温度升高而增大，半导体材料的热敏电阻的 阻值随温度升高而减小，其变化规律均不成比例，所以A错误 ，B对，由 图象可以看出，图线
6、 1对应 的材料化学稳定性好但灵敏度低，图线 2对 应的材料化学稳定性差但灵敏度高，所以C错误 D对。 知识识点二热敏电阻、光敏电阻 4(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( ) A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 DR1消耗的功率增大 5(多选)如图所示，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 BR2中电流减小 C小灯泡的功率增大
7、D电路的路端电压 增大 解析 当照射光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3 的减小而减小，R1两端电压 因干路电流增大而增大，同时内 电压 增大，故电路路端电压 减小，而电压 表的示数增大，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，则小灯泡的功率 增大，C项正确，故选A、B、C。 6.关于霍尔元件，下列说法正确的是( ) A把温度这个热学量转化为电 阻这个电学量 B把磁感应强度这个磁学量转化为电压这 个电学量 C把力这个力学量转化为电压这 个电学量 D把光照这个光学量
8、转化为电 阻这个电学量 解析 霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量的变化转化为其 两表面电压 的变化这个电学量的，故B正确。 知识识点三霍尔元件 7(多选)如图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UH随B的变化情况，以下 说法中正确的是( ) A将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，UH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，UH将发生变化 8.如图所示的电路可将声音信号
9、转换为电 信号，该电 路中右 侧固定不动的金属板b与能在声波驱动 下沿水平方向振动的 镀有金属层的振动膜a构成一个电容器，a、b通过导线 与恒 定电源两极相接。若声源S做简谐 运动，则( ) Aa振动过 程中，a、b板间的电场 强度不变 Ba振动过 程中，a、b板所带电 荷量不变 Ca振动过 程中，灵敏电流计中始终有方向不变的电流 Da向右的位移最大时，a、b板所构成的电容器的电容最大 知识识点四电容式传感器 易错分析 本题易错选项 及错误 原因分析如下： 易错选错选 项项 错误错误 原因 A误认为电误认为电 容器始终终和电电源相连连，电压电压 不变变，那么电场电场 强度就不变变 B 忽略了电
10、电容器的电电容受板间间距离的影响，误认为电误认为电 容不变变，板间电压间电压 不变变，从而极板上带电带电 量不变变 C 误认为误认为 振动动膜a只是向里振动动，由于U不变变，C变变大，则则Q变变大，电电容 器始终处终处 于充电电状态态 9(多选)电容式传感器的用途非常广泛，由于电容器的电容 C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质 这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起电容的变化 ，如图是某种电容式传感器的示意图，关于这个传感器的作 用，下列说法正确的是( ) A可以通过电 介质的左右移动来测量位移 B可以通过电 介质的左右移动再结合时间 来测量速度 C可以通过电 介质的左右
11、移动来测量极板受到的压力 D可以通过电 介质的左右移动结 合时间 来测量极板的速度 解析 电容器可以由电介质的变化引起电容的变化测量位移 x，也可以结合时间 来测量位移变化的快慢即速度，故A、B 选项 正确；电介质的运动与极板的变化都影响电容的变化， 故不能通过电 介质的运动来测量极板受到的压力及极板的运 动快慢，C、D错误 。 10如图所示为测 定压力的电容式传感器，将平行板电容器 、灵敏电流表(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路，当压 力F作用于可动膜片电极上时，膜片发生形变，引起电容的 变化，导致灵敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力使 膜片电极从图中的虚线推到图中实线 位置并保持固定
12、的过程 中，灵敏电流表指针偏转情况为(电流从电流表正接线柱流 入时指针向右偏)( ) A向右偏到某一刻度后回到零刻度 B向左偏到某一刻度后回到零刻度 C向右偏到某一刻度后不动 D向左偏到某一刻度后不动 11如图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，当外电路中的 电流变化说明电容值增大时，则导电 液体的深度h变化为( ) Ah增大 Bh减小 Ch不变D无法确定 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，当液面高度发生变化时相当于两 极正对面积发 生变化，会引起电容的变化，与平行板电容器 类比可得，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。 温馨提示：请点击按扭进入WORD文档作业 课后提升训练
