2025年高二物理同步培优讲练（人教版选择性必修第二册）5.1认识传感器（解析版）.docx

5.1认识传感器

学习目标

学习目标

课程标准

物理素养

1.知道什么是传感器，了解传感器的种类.

2.知道传感器的组成与应用模式

物理观念：知道传感器是把非电学量转换成电学量的器件或装置。

科学思维：知道传感器在生产生活等实践活动中有广泛应用。

科学探究：知道传感器在某些方面可以代替甚至超过人类对自然的感知，能够改变人类的生产生活。

科学态度与责任：传感器在理论和实践之间架设了一个桥梁，对增强学生理解自然科学对社会进步的推动作用有重要的意义。

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思维导图

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知识梳理

课前研读课本，梳理基础知识：

一、神奇的传感器

1.定义：能够感受力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出的一类器件或装置。通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。

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，可以方便地进行测量、传输、处理和控制。

二、传感器的种类

1.物理传感器：利用物质的物理特性或物理效应制作而成，如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器。

2.化学传感器：利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号，如离子传感器、气体传感器等化学传感器。

3.生物传感器：利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质，如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等生物传感器。

三、传感器的组成与应用模式

1.传感器的基本部分：一般由敏感元件、转换元件组成。

2.敏感元件是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分;转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。它们分别完成检测和转换两个基本功能。

3.传感器应用的一般模式

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题型精讲

【题型一】传感器的工作原理和分类

1.传感器的核心元件

（1）敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。

（2）转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。

（3）信号调整与转换电路：将转换元件输出的电信号放大。

2.传感器的工作原理

传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后再输送给控制系统产生各种控制动作。传感器的工作原理如下所示：

3.分类

比较项目

工作原理

举例

物理传感器

利用物质的物理性质或物理效应感知并检测出待测对象信息

压电传感器、温度传感器、光电传感器、电感传感器、电容传感器等

化学传感器

利用化学反应识别和检测信息

气敏传感器、湿敏传感器等

生物传感器

利用生物活性物质的选择性识别和检测生物化学物质

酶传感器、组织传感器、细胞传感器等

【典型例题1】一个简单的门窗防盗报警装置示意图如图所示，门的上沿嵌入一块永磁体，当门窗紧闭时，蜂鸣器不响，指示灯亮；打开时，蜂鸣器响，指示灯灭。为实现上述功能，最适合的传感器是（）

A．光敏电阻 B．电阻应变片 C．热敏电阻 D．干簧管

【答案】D

【解析】根据题意，应使用干簧管，使得门动时穿过干簧管磁通量变化，产生感应电流。

故选D。

【典型例题2】全自动洗衣机设有多段水位自动感应装置，该装置采用的可能是下列哪种类型的传感器（????）

A．温度传感器 B．压力传感器 C．霍尔元件 D．干簧管

【答案】B

【解析】洗衣机在不同段式水位时压力不同，水位自动感应装置可能使用的是压力传感器，故B正确，ACD错误。

故选B。

【对点训练1】关于传感器，下列说法正确的是（）

A．金属材料不可以制成传感器

B．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的

C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号

D．传感器都是通过感知电压的变化来传递信号的

【答案】C

【解析】AB．传感器材料分为半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，故AB错误；

C．话筒是通过声波的振动，改变电容的大小，从而将声音信号转化为电信号的，故C正确；

D．传感器的种类很多，不一定是感知电压来实现传递信号的，故D错误。

故选C。

【对点训练2】下列应用中不是利用了传感器的有（）

A．用刻度尺测量课桌的长度

B．化工厂控制室内为了同时知道相距较远的若干个反应器中的温度所用的温度测试仪

C．宾馆房间的天花板上会安装一个报警器，当房间发生火灾时，它能通过电路发出警报

D．医疗和防疫需要的快速、准确而又与被测者身体没有接触的体温测试仪

【答案】A

【解析】A．刻度尺测量课桌长度，直接观察读数，与传感器无关，故A符合题意；

BD．医疗和防疫需要一种快速、准确而又与被测者身体没有接触的体温测试仪，化工厂的控制室为了同时知道相距较远的若干个反应器中的温度所用的温度测试仪，都是把温度这个热学量转化为电学量，利用了传感器，故BD不符合题