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（原卷版）.docx

5.2常见传感器的工作原理及应用

学习目标

学习目标

课程标准

物理素养

1.知道光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、电阻应变片的工作原理及应用。

2.了解金属热电阻和热敏电阻的特性及其在生活、生产中的应用。

3.了解电阻应变片、电容式位移传感器的特性及其在生活、生产中的应用。

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，其主要元件是敏感元件。

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理特性，知道利用其特性可以制作传感器的敏感元件。

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。

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，这既是传感器原理的核心部分，也是培养学生创新能力的核心环节。

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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、光敏电阻

光敏电阻在被光照射时发生变化，光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为这个电学量．

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而增大，利用这一特性，金属丝可以制作传感器，称为热电阻．

2．热敏电阻：用材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而．

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，半导体电阻应变片的工作原理是基于半导体材料的．

3．电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为这个电学量．

四、电容式位移传感器（位移传感器）

原理：它能把物体的这个力学量转换为这个电学量，如图所示，当物体向左运动时，电容；当物体向右运动时，电容。

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题型精讲

【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．

【典型例题1】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，下列说法正确的是（????）

A．有光照射时的阻值比无光光照时大

B．有光照射时两端的电压比无光照射时大

C．有光照射时电源两端的电压比无光照射时小

D．有光照射时消耗的电功率比无光照射时小

【典型例题2】一理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，R为定值电阻，为光敏电阻（其电阻随光照强度增大而减小），下列说法正确的是（）

A．副线圈输出电压为31.1V

B．副线圈输出电压的频率为5Hz

C．光照强度减小时，原线圈的电流增大

D．光照强度增大时，变压器的输出功率增大

【对点训练1】如图所示，是光敏电阻，当开关S闭合后在没有光照射时，用光照射电阻时，则（）

??

A．的电阻变大 B．的电阻变小

C．的电阻没有变化 D．以下说法全错

【对点训练2】将多用电表的选择开关置于欧姆挡，然后进行欧姆调零。如图所示，将一光敏电阻连在多用电表两表笔之间，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ，则可判断（）

A．θ=θ B．θθ

C．θθ D．不能确定θ和θ的关系

【题型二】金属热电阻和热敏电阻

1．金属热电阻：金属导体的电阻随温度的升高而增大，如图图线①所示．

2．热敏电阻

(1)热敏电阻指用半导体材料制成，电阻值随温度变化发生明显变化的电阻．如图图线②所示为某热敏电阻的电阻—温度特性曲线．

(2)热敏电阻分正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻两类，电阻值随温度升高而增大的是正温度系数(PTC)热敏电阻；电阻值随温度升高而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻．常用的是负温度系数热敏电阻．

【典型例题3】某种感温式火灾报警器如图1所示，其简化的工作电路如图2所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的交流电源。副线圈连接报警系统，其中RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R0为滑动变阻器，R1为定值电阻。当警戒范围内发生火灾，环境温度升高达到预设值时，报警装置（图中未画出）通过检测R1的电流触发报警。下列说法正确的是（）

A．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压减小

B．警戒范围内出现火情时，原线圈输入功率变小

C．通过定值电阻R1的电流过高时，报警装置就会报警

D．若要调低预设的报警温度，可增大滑动变阻器R0的阻值

【典型例题4】嫦娥六号采用了大量的传感器。某金属热电阻和热敏电阻的阻值R随温度T变化的关系图像如图所示，下列说法