5.1-5.2 認識傳感器 常見傳感器的工作原理及應用（原卷版）

5.1-5.2生疏傳感器常見傳感器的工作原理及應用模塊一學問把握學問點一奇特的傳感器【情境導入】夜晚，樓道里漆黑一片。但隨著我們的腳步聲響，或者“路見不明一聲吼”，樓道的燈亮了，經(jīng)過后，燈則依次熄滅。這其中的奧妙是什么？【學問梳理】1．定義：能夠感受力、溫度、光、聲、化學成分等量，并能把它們依據(jù)肯定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于傳送和處理的可用信號輸出的一類器件或裝置。通常轉(zhuǎn)換成的可用信號是電壓、電流等量，或轉(zhuǎn)換為電路的。2．非電學量轉(zhuǎn)換為電學量的意義：把非電學量轉(zhuǎn)換為電學量，可以便利地進行、、處理和把握。學問點二傳感器的種類【情境導入】干簧管結(jié)構(gòu)：如圖甲所示，玻璃管內(nèi)封入了兩個軟磁性材料制成的簧片，接入圖乙電路，當條形磁體靠近干簧管時：(1)會發(fā)生什么現(xiàn)象，為什么？(2)干簧管的作用是什么？【學問梳理】1．物理傳感器：利用物質(zhì)的或物理效應制作而成，如力傳感器、磁傳感器、聲傳感器等物理傳感器。2．化學傳感器：利用，把無機或有機化學物質(zhì)的成分、濃度等轉(zhuǎn)換為電信號，如離子傳感器、氣體傳感器等化學傳感器。3．生物傳感器：利用生物活性物質(zhì)的選擇性來識別和測定生物化學物質(zhì)，如、、細胞傳感器等生物傳感器。學問點三傳感器的組成與應用模式【情境導入】在工廠生產(chǎn)車間的生產(chǎn)線上安裝計數(shù)器后，就可以精確?????得知生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量，如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻．此光電計數(shù)器的基本工作原理是什么？【學問梳理】1．傳感器的基本部分：傳感器的基本部分一般由、組成。2．敏感元件是指能直接感受或響應外界的部分；轉(zhuǎn)換元件是指能將敏感元件輸出的信號直接轉(zhuǎn)換成的部分。它們分別完成和兩個基本功能。3．傳感器應用的一般模式（2023春?阿勒泰地區(qū)期末）很多樓道照明燈具有這樣的功能：天黑時，消滅人靠近它就開啟；而在白天，即使有人靠近它也沒有反應，它的把握電路中可能接入的傳感器是（）①溫度傳感器②人體紅外線傳感器③聲音傳感器④光敏傳感器A．①② B．②③ C．③④ D．②④（2023春?玉林期末）伴隨國民物質(zhì)文化生活的日益豐富，大眾的健康意識不斷增加，對膝蓋損耗較小的騎行運動越來越受歡迎。如圖1中的氣嘴燈是下端安裝在自行車的氣嘴上的飾物，騎行時會自動發(fā)光，炫酷特別。一種氣嘴燈的感應裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示，一重物套在光滑桿上，并與上端固定在A點的彈簧連接，彈簧處于拉伸狀態(tài)，觸點M與觸點N未接觸。當車輪轉(zhuǎn)動，彈簧再次拉伸，當重物上的觸點M與觸點N接觸，電路連通，LED燈就會發(fā)光。關(guān)于此燈下面說法中正確的是（）A．停車時也會發(fā)光，只是燈光較暗 B．騎行達到肯定速度值時燈才會亮 C．無論車輪轉(zhuǎn)多快，氣嘴燈都無法在圓周運動的頂端發(fā)亮 D．此感應裝置的發(fā)光利用重物的向心運動實現(xiàn)（2023春?海淀區(qū)期末）在產(chǎn)品生產(chǎn)的流水線上，常需要對產(chǎn)品計數(shù)。圖甲是利用光敏電阻自動計數(shù)的示意圖，其中A是發(fā)光儀器，B是接收光信號的儀器，B中的主要元件是由光敏電阻組成的光電傳感器。當傳送帶上沒有產(chǎn)品攔住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值較??；有產(chǎn)品攔住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值變大。實現(xiàn)自動計數(shù)功能的電路如圖乙所示，a、b之間接示波器。水平傳送帶勻速前進，產(chǎn)品通過時會攔住光信號。示波器顯示的電壓隨時間變化的圖像如圖丙所示。若計數(shù)電路中的電源兩端的電壓恒為6V，光敏電阻與阻值為1kΩ的定值電阻串聯(lián)。已知t＝0.1s時間信號被產(chǎn)品攔住。下列說法正確的是（）A．R1為光敏電阻 B．光信號被產(chǎn)品攔住時，光敏電阻的阻值為2kΩ C．光信號被產(chǎn)品攔住時，光敏電阻的阻值為0.5kΩ D．每分鐘通過計數(shù)裝置的產(chǎn)品數(shù)量為300個（2023春?浦東新區(qū)校級期末）關(guān)于傳感器及其應用，下列說法正確的是（）A．煙霧散射式火災報警器都是利用溫度傳感器來工作的 B．傳感器一般是把非電學量轉(zhuǎn)化為電學量來工作的 C．電子秤所使用的測力裝置是紅外線傳感器 D．電熨斗通過壓力傳感器實現(xiàn)溫度的自動把握學問點四光敏電阻【情境導入】智能手機屏幕的光線過強會對眼睛有害，因此手機都有一項可以調(diào)整亮度的功能，該功能既可以自動調(diào)整，也可以手動調(diào)整。自動調(diào)整功能，手機是感知外界光線強弱的感光元件是什么呢？【學問梳理】光敏電阻在被光照射時發(fā)生變化，光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉(zhuǎn)換為這個電學量．學問點五金屬熱電阻和熱敏電阻【情境導入】某愛好小組為了爭辯電子溫控裝置，將熱敏電阻R1(負溫度系數(shù))、定值電阻R2以及電壓表和電流表連入如圖所示的電路中，熱敏電阻的阻值隨溫度的上升而減小。(1)閉合開關(guān)S后，溫度上升時，電流表的示數(shù)如何變化？(2)閉合開關(guān)S后，溫度降低時，電壓表的示數(shù)如何變化？【學問梳理】1．金屬熱電阻：金屬的電阻率隨溫度的而增大，利用這一特性，金屬絲可以制作傳感器，稱為熱電阻．2．熱敏電阻：用材料制成，氧化錳制成的熱敏電阻的阻值隨溫度的上升而．【重難詮釋】有些半導體在溫度變化時導電力量也會變化，因此可以用這種半導體材料制作熱敏電阻。熱敏電阻是電阻值隨溫度變化而變化的敏感元件。在其工作溫度范圍內(nèi)，電阻值隨溫度上升而增大的是正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻；電阻值隨溫度上升而減小的是負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻。金屬熱電阻和熱敏電阻的區(qū)分項目金屬熱電阻熱敏電阻(NTC)特點電阻率隨溫度的上升而增大電阻率隨溫度的上升而減小R－T圖像制作材料金屬半導體導電原理自由電子的定向移動自由電子和空穴等載流子優(yōu)點化學穩(wěn)定性好，測溫范圍大靈敏度較好作用將溫度這個熱學量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學量學問點六電阻應變片【情境導入】如圖所示是一個應變式力傳感器，彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，在梁的上、下表面各貼一個應變片．結(jié)合力傳感器的特點，敘述它的工作原理．【學問梳理】1．電阻應變效應：金屬導體在外力作用下發(fā)生氣械形變時，其電阻也隨之變化的現(xiàn)象．2．電阻應變片：電阻應變片有金屬電阻應變片和，半導體電阻應變片的工作原理是基于半導體材料的．3．電阻應變片能夠把物體形變這個力學量轉(zhuǎn)換為這個電學量．（2023?汕頭二模）如圖所示為無人機高度預警系統(tǒng)電路圖。電路中的R1和R2，其中一個是定值電阻，另一個是氣壓傳感器（可等效為可變電阻）。飛行高度越低，對氣壓傳感器的壓力越大，氣壓傳感器的電阻值越小。當a、b兩端的電壓大于U1時，把握開關(guān)自動開啟高位預警；當a、b兩端的電壓小于U2（U1、U2為定值）時，把握開關(guān)自動開啟低位預警。下列說法正確的是（）A．U1＜U2 B．U1＝U2 C．R2為定值電阻 D．若定值電阻的阻值越大，開啟高位預警時的位置越低（2023?濟南模擬）如圖甲所示為某同學設計的磁報警裝置的示意圖。RB是磁敏電阻，其阻值隨磁感應強度變化的圖線如圖乙所示。R1和R2為兩個電阻箱，a、b兩端接報警器，當電壓增大到某一值時，會觸發(fā)報警器報警。下列說法正確的是（）A．當RB處的磁場增加時，電流表示數(shù)增大 B．當RB處的磁場增加時，a、b兩端的電壓減小 C．增大R2的阻值，更簡潔觸發(fā)報警器報警 D．增大R1的阻值，更簡潔觸發(fā)報警器報警（多選）（2023春?佛山期末）小明制作一個遠距離光傳音裝置，結(jié)構(gòu)如圖所示，用互感器以及激光頭組成的電路對音樂信號進行調(diào)制，使得激光亮度隨音樂發(fā)生變化，在遠處的接收電路中，被激光照射的敏感元件的電阻值會隨激光亮度變化而變化，從而使得定值電阻R0兩端電壓發(fā)生相應的變化，再用擴音器把電信號轉(zhuǎn)化成音樂，下列相關(guān)說法正確的是（）A．敏感元件可以是光敏電阻 B．激光頻率會隨音樂的變化而變化 C．流經(jīng)激光頭的電流強度隨音樂的變化而變化 D．傳音距離“遠”是利用了激光的平行度好、亮度高的特點模塊二鞏固提高（2023?西城區(qū)校級三模）某種光電式火災報警器的原理如圖所示，由紅外光源放射的光束經(jīng)煙塵粒子散射后照射到光敏電阻上，光敏電阻接收的光強與煙霧的濃度成正比，其阻值隨光強的增大而減小。閉合開關(guān)，當煙霧濃度達到肯定值時，干簧管中的兩個簧片被磁化而接通，觸發(fā)蜂鳴器報警。為了能在更低的煙霧濃度下觸發(fā)報警，下列調(diào)整正確的是（）A．增大電源E3的電動勢 B．增大干簧管上線圈的匝數(shù) C．增大電阻箱R1的阻值 D．增大電阻箱R2的阻值（2023?海淀區(qū)校級三模）如圖所示為蘋果自動分揀裝置，可以把質(zhì)量大小不同的蘋果，自動分揀開。該裝置的托盤秤壓在一個以O1為轉(zhuǎn)動軸的杠桿上，杠桿末端壓在壓力傳感器R1上。當大蘋果通過托盤秤時，R1所受的壓力較大因而電阻較小，R2兩端獲得較大電壓，該電壓激勵放大電路并保持一段時間，使電磁鐵吸動分揀開關(guān)的銜鐵，打開下面通道，讓大蘋果進入下面通道；當小蘋果通過托盤秤時，R2兩端的電壓不足以激勵放大電路，分揀開關(guān)在彈簧向上彈力作用下處于水平狀態(tài)，小蘋果進入上面通道。托盤停在圖示位置時，設進入下面通道的大蘋果最小質(zhì)量為M0，若提高分揀標準，要求能夠進入下面通道的大蘋果的最低質(zhì)量增大，下面操作可行的是（）A．其他條件不變的狀況下，只將托盤秤壓在杠桿上的位置向左移動一些 B．其他條件不變的狀況下，只適當減小R2的阻值 C．其他條件不變的狀況下，只轉(zhuǎn)變放大電路中電磁鐵部分導線繞行的方向 D．其他條件不變的狀況下，只增大和傳感器R1相連接電路中電源電動勢（2023春?松江區(qū)校級期末）壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，右位同學利用壓敏電阻設計了推斷小車運動狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖（a）所示，將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間放置一個絕緣重球．小車向右做直線運動過程中，電流表示數(shù)如圖（b）所示，下列推斷正確的是（）A．從t1到t2時間內(nèi)，小車做勻速直線運動 B．從t1到t2時間內(nèi)，小車做勻加速直線運動 C．從t2到t3時間內(nèi)，小車做勻速直線運動 D．從t2到t3時間內(nèi)，小車做勻加速直線運動（2023春?廣陵區(qū)校級期中）當人將手機靠近耳朵接聽電話時，手機會自動關(guān)閉屏幕從而達到防誤觸的目的，實現(xiàn)這一功能可能用到的傳感器為（）A．光傳感器和位移傳感器 B．磁傳感器和溫度傳感器 C．磁傳感器和聲傳感器 D．壓力傳感器和加速度傳感器（2023春?順義區(qū)校級月考）為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所用光敏電阻制作光控開關(guān)來把握照明系統(tǒng)，如圖為電路原理圖。圖中直流電源電動勢為3V，內(nèi)阻可不計，R為可變電阻，RG為光敏電阻，其在不同照度下的阻值如下表（照度是描述光的強弱的物理量，光越強照度越大，lx是它的單位）。若把握開關(guān)兩端電壓升至2V時將自動開啟照明系統(tǒng)，則以下說法正確的是（）照度/lx0.20.40.60.81.01.2電阻RG/kΩ754028232018A．若將R接入電路的阻值調(diào)整為20kΩ，則當照度降低到1.0時啟動照明系統(tǒng) B．若要使照明系統(tǒng)在照度降低到1.2時啟動，則要將R接入電路的阻值調(diào)整為36kΩ C．若要在光照更暗時啟動照明系統(tǒng)，應將R接入電路的阻值調(diào)小 D．R接入電路的阻值不變時，照度越小，把握開關(guān)兩端的電壓越大（2023?海淀區(qū)二模）如圖所示為某小組設計的電子秤原理圖。輕質(zhì)托盤與豎直放置的輕彈簧相連。R0為定值電阻，滑動變阻器R的滑片與彈簧上端連接。當盤中沒有放物體時，滑片剛好位于滑動變阻器的最上端。該小組用抱負電壓表的示數(shù)U反映待測物體的質(zhì)量m；用單位質(zhì)量變化下，電壓表示數(shù)變化量的確定值|ΔUA．僅更換阻值更大的定值電阻R0，電子秤靈敏度會下降 B．電子秤的靈敏度會隨待測物體質(zhì)量的增大而增大 C．彈簧的勁度系數(shù)越小，電子秤的量程越大 D．電壓表示數(shù)與待測物體質(zhì)量成非線性關(guān)系（2023?寧波二模）某種光電式火災報警器的原理如圖所示，由紅外光源放射的光束經(jīng)煙塵粒子散射后照射到光敏電阻上，光敏電阻接收的光強與煙霧的濃度成正比，其阻值隨光強的增大而減小。閉合開關(guān)，當煙霧濃度達到肯定值時，干簧管中的兩個簧片被磁化而接通，觸發(fā)蜂鳴器報警。為了能在更低的煙霧濃度下觸發(fā)報警，下列調(diào)整正確的是（）A．增大電阻箱R1的阻值 B．增大電阻箱R2的阻值 C．增大電源E3的電動勢 D．增大干簧管上線圈的匝數(shù)（多選）（2022秋?黃岡期末）紅外測溫門在疫情防控中發(fā)揮了重要作用，它使用了一種傳感器，當它感應到有人走近時會自動對人測溫，假如體溫低于37.3℃門會自動打開。下列說法中正確的是（）A．當人體溫低于37.3℃時不會向外輻射紅外線 B．人的體溫越高，測溫門測量時接收到的最強輻射越強 C．該測溫門感應到人體輻射的電磁波比可見光的波長短 D．該測溫門上使用的傳感器是將接收到的紅外信號轉(zhuǎn)化為電信號（2022春?東昌府區(qū)校級期中）關(guān)于傳感器，下列說法正確的是（）A．全部傳感器都是由半導體材料制成的 B．傳感器肯定是把非電學量轉(zhuǎn)換為電學量 C．傳感器把非電學量轉(zhuǎn)換為電學量是為了便利地測量、傳輸、處理和把握 D．干簧管是通過磁鐵靠近產(chǎn)生電磁感應實現(xiàn)自動把握的（2023春?寶山區(qū)校級期中）某光敏電阻RT沒有受到光照射（或光較暗）時，阻值較大，有光照射時，阻值較小。現(xiàn)利用該光敏電阻、低壓電源和電磁繼電器設計了自動把握電路，如圖所示。下列說法正確的是（）A．該把握電路利用了電磁感應的原理 B．白天流過R3的電流小于晚上流過R3的電流 C．該電路能實現(xiàn)燈泡白天亮，晚上不亮的功能 D．若將低壓電源正負極調(diào)換，則該把握電路無法完成自動把握功能（2022秋?昌平區(qū)期末）傳感器讓我們的生活變得更加便利，其基本工作原理是把非電學量轉(zhuǎn)換為電學量，從而便利進行測量、傳輸和把握。（1）為了測量儲罐中某種不導電液體液面