常见传感器的工作原理及应用 （人教版2019选择性必修二册）（解析版）.docx

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专题5.2常见传感器的工作原理及应用

【人教版】

TOC\o1-3\t正文,1\h

【题型1光敏电阻的应用】

【题型2金属热电阻】

【题型3热敏电阻的应用】

【题型4联系实际】

【题型5霍尔元件】

【题型6位移传感器】

【题型7温度传感器】

【题型8电子秤】

【题型1光敏电阻的应用】

【例1】为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电阻控制，如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度变化曲线，照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为：勒克斯(lx)。

(1)如图乙所示，电源电动势为3V，内阻不计，当控制开关两端电压上升至2V时控制开关自动启动照明系统。要求当天色渐暗照度降至1.0(lx)时控制开关接通照明系统，则R1＝________kΩ。

(2)某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值，设计了如图丙所示的电路进行测量，电源(E＝3V，内阻未知)，电阻箱(0～99999Ω)。实验时将电阻箱阻值置于最大，闭合S1，将S2与1相连，减小电阻箱阻值，使灵敏电流计的示数为I，图丁为实验时电阻箱的阻值，其读数为________kΩ；然后将S2与2相连，调节电阻箱的阻值如图戊所示，此时电流表的示数恰好为I，则光敏电阻的阻值为________kΩ(结果保留3位有效数字)。

解析：(1)电阻R1和R0串联，有eq\f(U1,R1)＝eq\f(U0,R0)，U0＝2V，当照度1.0(lx)时，电阻R0＝20kΩ，则R1＝10kΩ。

(2)题图丁的电阻为R2＝62.5kΩ，题图戊的电阻R2′＝22.5kΩ，本题采用等效法测电阻，前后两次电路中的电流相等，则电路中的电阻相等，则有R2＝R0′＋R2′，所以R0′＝40kΩ。

答案：(1)10(2)62.540.0

【变式1-1】某同学为定性探究光敏电阻阻值随光照强度变化的关系，设计了如图(a)所示的电路。所用器材有：置于暗箱(图中虚线区域)中的光敏电阻RG、小灯泡和刻度尺；阻值为R的定值电阻；理想电压表；电动势为E、内阻为r的电源；开关S；导线若干。

实验时，先按图(a)连接好电路，然后改变暗箱中光源到光敏电阻的距离d，记录电压表的示数U，获得多组数据如下表。

d/cm

8.50

10.00

12.00

13.50

15.00

17.00

18.50

20.00

22.00

23.50

25.00

U/mV

271.0

220.0

180.0

156.7

144.9

114.0

94.8

89.5

78.6

72.5

65.0

回答下列问题：

(1)光敏电阻阻值RG与电压表示数U的关系式为RG＝________(用E、r、R、U表示)；

(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给的第二组数据点，并作出U－d的非线性曲线：

(3)依据实验结果可推断：光敏电阻的阻值随着光照强度的减小而________(填“增大”或“减小”)；

(4)该同学注意到智能手机有自动调节屏幕亮度的功能，光照强度大时屏幕变亮，反之变暗。他设想利用光敏电阻的特性，实现“有光照射光敏电阻时，小灯泡变亮；反之变暗”的功能，设计了如图(c)所示电路，则电路中________(填“R1”或“R2”)为光敏电阻，另一个为定值电阻。

答案(1)eq\f(E,U)R－R－r

(2)见解析图

(3)增大(4)R2

解析由闭合电路欧姆定律得E＝eq\f(U,R)(R＋r＋RG)，

得RG＝eq\f(E,U)R－R－r。

(2)作出第二组数据点，用平滑的曲线连起来。

(3)由题知，当d增大，光照强度减小，U减小，由RG＝eq\f(E,U)R－R－r可得RG增大。

(4)若R1为光敏电阻，因为光照强度变大，R1电阻减小，由“串反并同”可知灯泡变暗；若R2为光敏电阻，光照强度变大，R2电阻减小，通过灯泡的电流增大，灯泡变亮，故R2为光敏电阻。

【变式1-2】一台臭氧发生器P的电阻为10kΩ，当供电电压等于24V时能正常工作，否则不产生臭氧。现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置，要求它在有光照时能产生臭氧，在黑暗时不产生臭氧，拟用一个光敏电阻R1对它进行控制，R1的阻值在有光照时为100Ω，黑暗时为1000Ω，允许通过的最大电流为3mA；电源E的电动势为36V，内阻不计；另有一个滑动变阻器R2，阻值为0～100Ω，允许通过的最大电流为0.4A；还有一个开关S和导线若干。臭氧发生器P和光敏电阻R1的符号如图所示。

设计一个满足上述要求的电路图，图中各元件要标上字母代号，其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母A、B(电路图画在虚线框内)。

答案如图所示

解析因滑动变阻器最大阻值100