2025年高二物理同步培优讲练（人教版选择性必修第二册）5.2常见传感器的工作原理及应用（解析版）.pdf

5.2常见传感器的工作原理及应用

课程标准物理素养

1.知道光敏电阻、金属热

电阻、热敏电阻、电阻应物理观念：认识传感器就是把非电学量转换为电学量的装置，其主要元件是

变片的工作原理及应用。敏感元件。

2.了解金属热电阻和热科学思维：了解光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻和电阻应变片等材料的物

敏电阻的特性及其在生理特性，知道利用其特性可以制作传感器的敏感元件。

活、生产中的应用。科学探究：利用电容器的结构改变影响电容的性质，设计电容式位移传感器。

3.了解电阻应变片、电科学态度与责任：把各种物理量的变化转换为方便传输的电学量，这既是传

容式位移传感器的特性及感器原理的核心部分，也是培养学生创新能力的核心环节。

其在生活、生产中的应用。

（一）课前研读课本，梳理基础知识：

一、光敏电阻

光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，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．

二、金属热电阻和热敏电阻

1．金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性，金属丝可以制作温度传感器，称为热

电阻．

2．热敏电阻：用半导体材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小．

三、电阻应变片

1．电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变时，其电阻也随之变化的现象．

2．电阻应变片：电阻应变片有金属电阻应变片和半导体电阻应变片，半导体电阻应变片的工作原理是基于

半导体材料的压阻效应．

3．电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量．

四、电容式位移传感器（位移传感器）

原理：它能把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量，如图所示，当物体向左运动时，电容增大；

当物体向右运动时，电容减小。

【题型一】光敏电阻

1．光敏电阻一般由半导体材料制成，当半导体材料被光照射时，载流子增多，导电性能明显增强，光敏电

阻把光照的强弱转换为电阻的大小．

2．光敏电阻的阻值随光照强度的增强而明显减小．

RR

【典型例题】根据光敏电阻特性设计的自动计数器的电路图如图所示，其中为光敏电阻，为定值电

112

R

阻，电源电动势和内阻恒定，信号处理系统会实时监测两端的电压，每获得一次低电压就记数一次，下

2

列说法正确的是（）

AR

．有光照射时的阻值比无光光照时大

1

BR

．有光照射时两端的电压比无光照射时大

1

C．有光照射时电源两端的电压比无光照射时小

DR

．有光照射时消耗的电功率比无光照射时小

2

【答案】C

ABR

【解析】．由图可知，每当光照被挡住时，信号处理系统获得一次低电压就记数一次，则此时光敏电阻1

RR

两端电压较大，阻值较大；故有光照射时的阻值比无光光照时小，有光照射时两端的电压比无光照射

11

AB

时小，故错误；

CR

．有光照射时，光敏电阻的阻值比无光光照时小，则外电阻总阻值比无光照射时小，电源两端的电压比

1

C

无光照射时小，故正确；

D