5.1-5.2 認(rèn)識傳感器 常見傳感器的工作原理及應(yīng)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(yīng)用模塊一學(xué)問把握學(xué)問點(diǎn)一奇特的傳感器【情境導(dǎo)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(xué)問梳理】1．定義：能夠感受力、溫度、光、聲、化學(xué)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(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的意義：把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，可以便利地進(jìn)行、、處理和把握。學(xué)問點(diǎn)二傳感器的種類【情境導(dǎo)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(dāng)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(xué)問梳理】1．物理傳感器：利用物質(zhì)的或物理效應(yīng)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(xué)傳感器：利用，把無機(jī)或有機(jī)化學(xué)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(xué)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(xué)物質(zhì)，如、、細(xì)胞傳感器等生物傳感器。學(xué)問點(diǎn)三傳感器的組成與應(yīng)用模式【情境導(dǎo)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(xué)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(yīng)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(yīng)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(yīng)，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(yùn)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(yīng)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(diǎn)的彈簧連接，彈簧處于拉伸狀態(tài)，觸點(diǎn)M與觸點(diǎn)N未接觸。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動，彈簧再次拉伸，當(dāng)重物上的觸點(diǎn)M與觸點(diǎn)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(dá)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(yùn)動的頂端發(fā)亮 D．此感應(yīng)裝置的發(fā)光利用重物的向心運(yùn)動實(shí)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(dāng)傳送帶上沒有產(chǎn)品攔住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值較小；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(shí)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(jìn)，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(yīng)用，下列說法正確的是（）A．煙霧散射式火災(zāi)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(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)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(shí)現(xiàn)溫度的自動把握學(xué)問點(diǎn)四光敏電阻【情境導(dǎo)入】智能手機(jī)屏幕的光線過強(qiáng)會對眼睛有害，因此手機(jī)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(jī)是感知外界光線強(qiáng)弱的感光元件是什么呢？【學(xué)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(qiáng)弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為這個電學(xué)量．學(xué)問點(diǎn)五金屬熱電阻和熱敏電阻【情境導(dǎo)入】某愛好小組為了爭辯電子溫控裝置，將熱敏電阻R1(負(fù)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(xué)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(dǎo)體在溫度變化時導(dǎo)電力量也會變化，因此可以用這種半導(dǎo)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(fù)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(diǎn)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(dǎo)體導(dǎo)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(diǎn)化學(xué)穩(wěn)定性好，測溫范圍大靈敏度較好作用將溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量學(xué)問點(diǎn)六電阻應(yīng)變片【情境導(dǎo)入】如圖所示是一個應(yīng)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(yīng)變片．結(jié)合力傳感器的特點(diǎn)，敘述它的工作原理．【學(xué)問梳理】1．電阻應(yīng)變效應(yīng)：金屬導(dǎo)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(yīng)變片：電阻應(yīng)變片有金屬電阻應(yīng)變片和，半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片的工作原理是基于半導(dǎo)體材料的．3．電阻應(yīng)變片能夠把物體形變這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為這個電學(xué)量．（2023?汕頭二模）如圖所示為無人機(jī)高度預(yù)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(dāng)a、b兩端的電壓大于U1時，把握開關(guān)自動開啟高位預(yù)警；當(dāng)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(yù)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(yù)警時的位置越低（2023?濟(jì)南模擬）如圖甲所示為某同學(xué)設(shè)計的磁報警裝置的示意圖。RB是磁敏電阻，其阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)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(dāng)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(dāng)RB處的磁場增加時，電流表示數(shù)增大 B．當(dāng)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(yuǎn)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(jìn)行調(diào)制，使得激光亮度隨音樂發(fā)生變化，在遠(yuǎn)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(yīng)的變化，再用擴(kuò)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(qiáng)度隨音樂的變化而變化 D．傳音距離“遠(yuǎn)”是利用了激光的平行度好、亮度高的特點(diǎn)模塊二鞏固提高（2023?西城區(qū)校級三模）某種光電式火災(zāi)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(qiáng)與煙霧的濃度成正比，其阻值隨光強(qiáng)的增大而減小。閉合開關(guān)，當(dāng)煙霧濃度達(dá)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O(shè)1為轉(zhuǎn)動軸的杠桿上，杠桿末端壓在壓力傳感器R1上。當(dāng)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(jìn)入下面通道；當(dāng)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(jìn)入上面通道。托盤停在圖示位置時，設(shè)進(jìn)入下面通道的大蘋果最小質(zhì)量為M0，若提高分揀標(biāo)準(zhǔn)，要求能夠進(jìn)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(dāng)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(dǎo)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(xué)利用壓敏電阻設(shè)計了推斷小車運(yùn)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(yùn)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(yùn)動 B．從t1到t2時間內(nèi)，小車做勻加速直線運(yùn)動 C．從t2到t3時間內(nèi)，小車做勻速直線運(yùn)動 D．從t2到t3時間內(nèi)，小車做勻加速直線運(yùn)動（2023春?廣陵區(qū)校級期中）當(dāng)人將手機(jī)靠近耳朵接聽電話時，手機(jī)會自動關(guān)閉屏幕從而達(dá)到防誤觸的目的，實(shí)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(qiáng)弱的物理量，光越強(qiáng)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(dāng)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(yīng)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(shè)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(dāng)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(fù)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(zāi)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(qiáng)與煙霧的濃度成正比，其阻值隨光強(qiáng)的增大而減小。閉合開關(guān)，當(dāng)煙霧濃度達(dá)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(dāng)它感應(yīng)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(dāng)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(qiáng)輻射越強(qiáng) C．該測溫門感應(yīng)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(dǎo)體材料制成的 B．傳感器肯定是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量 C．傳感器把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)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(yīng)實(shí)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?，F(xiàn)利用該光敏電阻、低壓電源和電磁繼電器設(shè)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(yīng)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(shí)現(xiàn)燈泡白天亮，晚上不亮的功能 D．若將低壓電源正負(fù)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(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，從而便利進(jìn)行測量、傳輸和把握。（1）為了測量儲罐中某種不導(dǎo)電液體液面