2025年高二物理同步培優(yōu)講練（人教版選擇性必修第二冊）5.1認識傳感器（原卷版）

5.1認識傳感器

課程標準物理素養(yǎng)

物理觀念：知道傳感器是把非電學量轉換成電學量的器件或裝置。

1.知道什么是傳感器，了科學思維：知道傳感器在生產生活等實踐活動中有廣泛應用。

解傳感器的種類.科學探究：知道傳感器在某些方面可以代替甚至超過人類對自然的感知，能

2.知道傳感器的組成與應夠改變人類的生產生活。

用模式科學態(tài)度與責任：傳感器在理論和實踐之間架設了一個橋梁，對增強學生理

解自然科學對社會進步的推動作用有重要的意義。

（一）課前研讀課本，梳理基礎知識：

一、神奇的傳感器

1.定義：能夠感受力、溫度、光、聲、化學成分等量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉換為便于傳送

和處理的可用信號輸出的一類器件或裝置。通常轉換成的可用信號是電壓、電流等量，或轉換為

電路的。

2.非電學量轉換為電學量的意義：把非電學量轉換為電學量，可以方便地進行、、處理和控制。

二、傳感器的種類

1.物理傳感器：利用物質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的成分、濃度等轉換為電信號，如離子

傳感器、氣體傳感器等化學傳感器。

3.生物傳感器：利用生物活性物質的選擇性來識別和測定生物化學物質，如、、細

胞傳感器等生物傳感器。

三、傳感器的組成與應用模式

1.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;轉換元件是指能將敏感元件輸出

的信號直接轉換成的部分。它們分別完成和兩個基本功能。

3.傳感器應用的一般模式

【題型一】傳感器的工作原理和分類

1.傳感器的核心元件

（1）敏感元件：能直接感受或響應外界被測非電學量的部分。

（2）轉換元件：能將敏感元件輸出的信號直接轉換成電信號的部分。

（3）信號調整與轉換電路：將轉換元件輸出的電信號放大。

2.傳感器的工作原理

傳感器感受的通常是非電學量，如壓力、溫度、位移、濃度、速度、酸堿度等，而它輸出的通

常是電學量，如電壓、電流、電荷量等，這些輸出信號是非常微弱的，通常要經過放大后再輸

送給控制系統(tǒng)產生各種控制動作。傳感器的工作原理如下所示：

3.分類

比較項目工作原理舉例

物理傳感器利用物質的物理性質或物理效應壓電傳感器、溫度傳感器、光電

感知并檢測出待測對象信息傳感器、電感傳感器、電容傳感

器等

化學傳感器利用化學反應識別和檢測信息氣敏傳感器、濕敏傳感器等

生物傳感器利用生物活性物質的選擇性識別酶傳感器、組織傳感器、細胞傳

和檢測生物化學物質感器等

【典型例題1】一個簡單的門窗防盜報警裝置示意圖如圖所示，門的上沿嵌入一塊永磁體，當門窗緊閉時，

蜂鳴器不響，指示燈亮；打開時，蜂鳴器響，指示燈滅。為實現(xiàn)上述功能，最適合的傳感器是（）

A．光敏電阻B．電阻應變片C．熱敏電阻D．干簧管

【典型例題2】全自動洗衣機設有多段水位自動感應裝置，該裝置采用的可能是下列哪種類型的傳感器（）

A．溫度傳感器B．壓力傳感器C．霍爾元件D．干簧管

【對點訓練1】關于傳感器，下列說法正確的是（）

A．金屬材料不可以制成傳感器

B．所有傳感器的材料都是由半導體材料做成的

C．話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將聲信號轉換為電信號

D．傳感器都是通過感知電壓的變化來傳遞信號的

【對點訓練2】下列應用中不是利用了傳感器的有（）

A．用刻度尺測量課桌的長度

B．化工廠控制室內為了同時知道相距較遠的若干個反應器中的溫度所用的溫度測試儀

C．賓館房間的天花板上會安裝一個報警器，當房間發(fā)生火災時，它能通過電路發(fā)出警報

D．醫(yī)療和防疫需要的快速、準確而又與被測者身體沒有接觸的體溫測試儀

【題型二】傳感器的組成與應用模式

一冷庫中的自動控溫設備如圖所示，容器中是導電液體，其液面與兩個電極剛剛接觸，試探究分

析其自動控溫原理。

［提示］冷庫中溫度較低時，導電液體體積較小，此時兩電極未與導電液體接觸，制冷機不工作，當冷庫中溫

度升高，致使導電液體受熱膨脹，體積增大，液面升高，當液面與兩電極接觸時，電路接通，制冷機開始工作，

冷庫溫度降低，導電液體溫度降低，液面下降，當液面與電極分離時，電路斷開，制冷機停止工作。

1.分析思路

物理傳感器是將所感受的物理量（如力、熱、光等）轉換為便于測量的電學量的器件。我們可以把傳

感器的應用過程分為三個步驟：

（1）信息采集；

（2）信息加工、放大、傳輸；

（3）利用所獲得的信息執(zhí)行某種操作。

2.分析傳感器問題要注意四點

（1）感受量分析

要明確傳感器所感受的物理量，如力、熱、光、磁、聲等。

（2）敏感元件分析

明確傳感器的敏感元件，分析它的輸入信號及輸出信號，以及輸入信號與輸出信號間的變化規(guī)律。

（3）電路結構分析

認真分析傳感器所在的電路結構，在熟悉常用電子元件工作特點基礎上，分析電路輸出信號與輸入信

號間的規(guī)律。

（4）執(zhí)行機構工作分析

傳感器的應用，不僅包含非電學量如何向電學量轉化的過程，還包含根據(jù)所獲得的信息控制執(zhí)行機構

進行工作的過程。

【典型例題3】動車上裝有煙霧報警裝置，其原理如圖所示，M為煙霧傳感器，其阻值RM隨著煙霧濃度的

改變而變化，N為定值電阻，滑動變阻器的滑片P已調整至合適位置，電源電動勢和內阻恒定不變。當車廂

內有人抽煙時，煙霧濃度增大，導致N兩端的電壓增大，裝置發(fā)出警報。下列說法正確的是（）

A．煙霧濃度增大時，RM的阻值減小

B．煙霧濃度增大時，通過滑動變阻器的電流增大

C．滑片P向右移動可以提高報警靈敏度

D．煙霧濃度增大時，煙霧傳感器消耗的功率一定增大

【典型例題4】圖甲所示為用傳感器測量某直流電源（在圖甲中用電池的符號來表示）的電動勢E和內電阻

r的實驗電路，按此原理測量得到多組數(shù)據(jù)后作出的UI圖像如圖乙所示。下列說法正確的是（）

A．圖中A、B分別為電壓傳感器和電流傳感器

B．閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應置于b端

C．根據(jù)圖乙可求出該電源的電動勢E=1.48V

D．根據(jù)圖乙可求出該電源的內阻r1.43Ω

【對點訓練3】某型號酒精測試儀的工作原理圖如圖所示，傳感器R的阻值隨氣體中酒精濃度的增大而減小。

當一位酒駕駕駛員對著測試儀吹氣時（）

A．傳感器的電阻增大B．電流表的示數(shù)變小C．電壓表的示數(shù)變大D．電源的總功

率增大

【對點訓練4】交警使用的某型號酒精測試儀如圖甲所示，其工作原理如圖乙所示，傳感器電阻R的阻值隨

氣體中酒精濃度的增大而減小，電源的電動勢為E，內阻為r，電路中的電表均為理想電表。當一位酒駕駕

駛員對著測試儀吹氣時，下列說法中正確的是（）

A．電壓表的示數(shù)變大，電流表的示數(shù)變小

B．電壓表的示數(shù)變小，電流表的示數(shù)變小

C．酒精氣體濃度越大，R0的功率越小

D．電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量的絕對值之比保持不變

【基礎強化】

1．關于傳感器，下列說法正確的是（）

A．金屬材料也可以制成傳感器

B．水銀溫度計是一種傳感器

C．傳感器主要是通過感知溫度的變化來傳遞信號的

D．所有傳感器都是由塑料制成的

2．在“新冠疫情”期間，為了減少人與人之間的接觸，人們采用了無接觸式測溫儀——“額溫槍”來測量人體

溫度，該測溫儀利用的是（）

A．紅外線傳感器B．壓力傳感器C．氣體傳感器D．聲音傳感器

3．關于傳感器及其應用，下列說法正確的是（）

A．干簧管是利用電磁感應原理控制電路通斷

B．機器人“眼睛”利用了光傳感器

C．紅外測溫儀向人體發(fā)射紅外線，從而測量人體溫度

D．話筒是一種能夠將電信號轉換為聲音信號的傳感器

4．下列關于傳感器的說法正確的是（）

A．話筒是一種常用的傳感器，其作用是將電信號轉換為聲音信號

B．在天黑樓道里出現(xiàn)聲音時，樓道里的燈才亮，它的控制電路中只需要用到聲音傳感器

C．光照越強光敏電阻的阻值越大

D．霍爾元件能夠把磁感應強度這個磁學量轉換為電壓這個電學量

5．2024年初，朝鮮測試了一種正在研發(fā)的高超音速電磁導彈，能制造極速變化的磁場來干擾地面通訊，并

發(fā)送實時地面狀況，到達目標后還能實現(xiàn)自爆，下列說法錯誤的是（）

A．導彈通過發(fā)射波長為106m的無線電波來實時發(fā)送信息

B．高超音速電磁導彈里有風力傳感器，可以間接粗略測出飛行速度

C．要制造技極速變化的磁場，可以通過接上高頻電壓來實現(xiàn)

D．要引爆火藥，可以通過變壓器升壓來實現(xiàn)引爆

6．如圖，是一種電感式微小位移傳感器的原理圖。1是待測位移的物體，3是空心線圈，軟鐵芯2部分插

在線圈3中，并且可以隨著物體1在線圈中左右平移。要能夠準確反映出物體1的左右位置變化，那么應

該在a、b間連接的是（）

A．在a、b間串接干電池和靈敏電流計

B．在a、b間接靈敏電流計

C．在a、b間串接交流電源和靈敏電流計

D．在a、b間電壓表

【素養(yǎng)提升】

7．（多選）如圖，關于干簧管，下列說法中正確的是（）

A．磁體靠近干簧管，小燈泡會亮

B．改變磁體磁極的方向，然后靠近干簧管，小燈泡不亮

C．干簧管作為磁傳感器，經常被用于控制電路的通斷

D．干簧管作為磁傳感器，可被用于定量測量磁感應強度

8．（多選）圖甲是氯化鋰濕敏電阻原理示意圖，當空氣濕度升高時，其電阻率變大。某同學設計圖乙的電

路來監(jiān)測空氣濕度變化，其中RH是氯化鋰濕敏電阻，R0是定值電阻，在環(huán)境溫度一定時，閉合開關，以下

說法正確的是（）

A．空氣濕度越高，RH阻值越小

B．空氣濕度越低，電路中電流越大

C．空氣濕度越高，電壓表的示數(shù)越大

D．空氣濕度越低，電源兩端電壓越大

9．（多選）科學家研究發(fā)現(xiàn)，磁敏電阻（GMR）的阻值隨所處空間磁場的增強而增大，隨所處空間磁場的

減弱而減小，如圖所示電路中，GMR為一磁敏電阻，R、R2為滑動變阻器，R1、R3為定值電阻，磁敏電阻

所在電路的電源電動勢為E、內阻為r（r<R1）。當開關S1和S2閉合時，電容器中一帶電微粒恰好處于靜止

狀態(tài)。則（）

A．只調節(jié)電阻R，當P1向右端移動時，電阻R1消耗的電功率變小

B．只調節(jié)電阻R，當P1向右端移動時，磁敏電阻所在電路電源的輸出功率變大

C．只調節(jié)電阻R，當P1向左端移動時，電容器中的帶電微粒向下運動

D．只調節(jié)電阻R2，當P2向下端移動時，磁敏電阻消耗的電功率變小

10．（多選）電容式加速度傳感器在安全氣囊、手機移動設備方面應用廣泛。其原理如圖所示，質量塊左、

右側分別連接電介質、輕質彈簧，彈簧與電容器固定在外框上，質量塊可帶動電介質相對于外框無摩擦左

右移動，但不能上下移動。下列關于該傳感器的說法正確的是（）

A．當電路中沒有電流時，電容器所帶電荷量保持不變

B．當電路沒有電流時，傳感器不一定處于平衡狀態(tài)

C．當電路中有順時針方向的電流時，電容器電容一定增大

D．當電路中有順時針方向的電流時，傳感器一定向右運動

11．（多選）電容式加速度傳感器是常見的手機感應裝置，結構如圖所示。質量塊的上端連接輕質彈簧，下

端連接電介質，彈簧與電容器固定在外框上，質量塊帶動電介質移動改變電容，則下列說法正確的是（）

A．當傳感器處于靜止狀態(tài)時，電容器不帶電

B．電介質插入極板越深，電容器所帶電量越多

C．當傳感器由靜止突然向前加速時，會有電流由a流向b

D．當傳感器以恒定加速度向前運動，達到穩(wěn)定后電流表指針不偏轉

12．（多選）電容式加速度傳感器是常見的手機感應裝置，結構如圖所示。質量塊的上端連接輕質彈簧，下

端連接電介質，彈簧與電容器固定在外框上，質量塊帶動電介質移動改變電容，則下列說法正確的是（）

A．電介質插入極板越深，電容器電容越大

B．當傳感器處于靜止狀態(tài)時，電容器不帶電

C．當傳感器由靜止突然向前加速時，會有電流由a流向b

D．當傳感器以恒定加速度向前運動，達到穩(wěn)定后電流表指針不偏轉

【能力培優(yōu)】

13．（多選）交通