第六章传感器1传感器及其工作原理【自主预习】【自主预习】1.1.传感器传感器: :(1)(1)定义定义: :能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等等_,_,并能把它们按照一定的规律转换为便于传并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的电压、电流等送和处理的电压、电流等_,_,或转换为电路或转换为电路_的元件。的元件。物理量物理量物理量物理量通断通断(2)(2)意义意义: :把非电学量转换为电学量把非电学量转换为电学量, ,可以方便地进行可以方便地进行_、传输、处理和、传输、处理和_。2.2.光敏电阻光敏电阻: :(1)(1)特点特点: :光照越强光照越强, ,电阻电阻_,_,光照越弱光照越弱, ,电阻电阻_。(2)(2)原因原因: :无光照时无光照时, ,载流子极少载流子极少, ,导电性能导电性能_;_;随着随着光照的增强光照的增强, ,载流子载流子_,_,导电性能导电性能_。(3)(3)作用作用: :把光照强弱这个光学量转换为把光照强弱这个光学量转换为_这个电学这个电学量。量。测量测量控制控制越小越小越大越大不好不好增多增多变好变好电阻电阻3.3.热敏电阻和金属热电阻热敏电阻和金属热电阻: :类型类型比较项目比较项目热敏电阻热敏电阻金属热电阻金属热电阻特点特点电阻率随温度的电阻率随温度的升高而升高而_电阻率随温度的升高电阻率随温度的升高而而_制作材料制作材料半导体半导体_优点优点灵敏度好灵敏度好化学稳定性好化学稳定性好, ,测温范测温范围大围大作用作用将温度这个热学量转换为将温度这个热学量转换为_这个电这个电学量学量减小减小增大增大金属金属电阻电阻4.4.霍尔元件霍尔元件: :(1)(1)构造构造: :在很小的半导体薄片上在很小的半导体薄片上, ,制作四个电极制作四个电极E E、F F、M M、N N。(2)(2)霍尔电压霍尔电压: :如图如图,E,E、F F间通入恒定电间通入恒定电流流I,I,同时外加与薄片垂直的磁场同时外加与薄片垂直的磁场B,B,则则M M、N N间出现霍尔电压间出现霍尔电压U UH H,U,UH H= =_。(3)(3)作用作用: :把磁感应强度这个磁学量转换为把磁感应强度这个磁学量转换为_这个这个电学量。电学量。电压电压【预习小测】【预习小测】1.(1.(多选多选) )传感器担负着信息采集的任务传感器担负着信息采集的任务, ,它可以它可以( () )A.A.将力学量将力学量( (如形变量如形变量) )转变成电学量转变成电学量B.B.将热学量转变成电学量将热学量转变成电学量C.C.将光学量转变成电学量将光学量转变成电学量D.D.将电学量转变成力学量将电学量转变成力学量【解析】【解析】选选A A、B B、C C。传感器是将所感受到的不便于测。传感器是将所感受到的不便于测量的物理量量的物理量( (如力、热、光、声等如力、热、光、声等) )转换成便于测量的转换成便于测量的物理量物理量( (一般是电学量一般是电学量) )的一类元件。故选项的一类元件。故选项A A、B B、C C对对, ,选项选项D D错。错。2.(2.(多选多选) )许多楼道照明灯具有这样的功能许多楼道照明灯具有这样的功能: :天黑时天黑时, ,出出现声音它就开启现声音它就开启; ;而白天而白天, ,即使有声音它也没有反应即使有声音它也没有反应, ,它它的控制电路中接入了哪些传感器的控制电路中接入了哪些传感器( () )A.A.温度传感器温度传感器 B.B.光传感器光传感器C.C.声音传感器声音传感器D.D.热传感器热传感器【解析】【解析】选选B B、C C。根据题意。根据题意, ,天黑时天黑时, ,出现声音它就开出现声音它就开启启; ;而白天而白天, ,即使有声音它也没有反应即使有声音它也没有反应, ,故电路中有光传故电路中有光传感器感器, ,即使天黑即使天黑, ,没有声音灯也不亮没有声音灯也不亮, ,故用到了声音传感故用到了声音传感器。即控制电路中接入了光传感器、声音传感器。故器。即控制电路中接入了光传感器、声音传感器。故选选B B、C C。3.3.关于光敏电阻和热敏电阻关于光敏电阻和热敏电阻, ,下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ( () )A.A.光敏电阻是用半导体材料制成的光敏电阻是用半导体材料制成的, ,其阻值随光照增强其阻值随光照增强而减小而减小, ,随光照的减弱而增大随光照的减弱而增大B.B.光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这个电学量的传感器个电学量的传感器C.C.热敏电阻是用金属铂制成的热敏电阻是用金属铂制成的, ,它对温度感知很灵敏它对温度感知很灵敏D.D.热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量的传感器量的传感器【解析】【解析】选选A A。光敏电阻是把光强转换为电阻的元件。光敏电阻是把光强转换为电阻的元件; ;热敏电阻是把温度转换为电阻的元件热敏电阻是把温度转换为电阻的元件, ,故故B B、D D错误错误; ;热热敏电阻和光敏电阻都是由半导体材料制成的敏电阻和光敏电阻都是由半导体材料制成的, ,半导体具半导体具有光敏性和热敏性有光敏性和热敏性, ,金属铂与热敏电阻相反金属铂与热敏电阻相反, ,故故C C错误。错误。4.4.金属铂的电阻值对温度高低非常敏感金属铂的电阻值对温度高低非常敏感, ,图中可能表示图中可能表示金属铂电阻的金属铂电阻的U-IU-I图线是图线是( () )【解析】【解析】选选B B。金属铂导体的电阻对温度的变化很敏感。金属铂导体的电阻对温度的变化很敏感, ,电阻随温度的升高而增大电阻随温度的升高而增大, ,在一定温度下其在一定温度下其U-IU-I图线是图线是非线性的非线性的, ,且图线的斜率越来越大且图线的斜率越来越大, ,故故B B正确。正确。 主题一什么是传感器主题一什么是传感器【互动探究】【互动探究】干簧管、色标传感器、温度传感器及力传感器等都是干簧管、色标传感器、温度传感器及力传感器等都是生活和生产中常用的传感器。请结合上述传感器思考生活和生产中常用的传感器。请结合上述传感器思考下列问题下列问题(1)(1)干簧管的工作原理及在电路中的作用是什么干簧管的工作原理及在电路中的作用是什么? ?提示提示: :干簧管可以感受外界磁场干簧管可以感受外界磁场, ,当干簧管的两个铁质当干簧管的两个铁质簧片处在磁场中时簧片处在磁场中时, ,两个簧片被磁化两个簧片被磁化, ,在磁力的作用下在磁力的作用下由原来的分离状态变成闭合状态由原来的分离状态变成闭合状态, ,磁场减弱时两个簧片磁场减弱时两个簧片又分开又分开, ,它在电路中的作用就是一个磁控开关。它在电路中的作用就是一个磁控开关。(2)(2)举例说明举例说明: :不便于测量和控制的非电学量有哪些不便于测量和控制的非电学量有哪些? ?便便于测量和控制的电学量有哪些于测量和控制的电学量有哪些? ?不便于测量和控制的非电学量主要有不便于测量和控制的非电学量主要有_等等, ,便于测量和控制的电便于测量和控制的电学量有学量有_等。等。角度、位移、速角度、位移、速度、压力、温度、声强、光照度、压力、温度、声强、光照电压、电流电压、电流(3)(3)传感器最基本的作用是什么传感器最基本的作用是什么? ?传感器的工作过程是传感器的工作过程是怎样的怎样的? ?传感器最基本的作用是传感器最基本的作用是_,_,其工作过程为其工作过程为:_:_。将被测量的非电学量转换成电将被测量的非电学量转换成电学量学量非电学量非电学量敏感元件敏感元件转换元件转换元件转换电路转换电路电学量电学量【探究总结】【探究总结】1.1.传感器的定义传感器的定义: :能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置号的器件或装置, ,通常由敏感元件和转换元件组成。传通常由敏感元件和转换元件组成。传感器是以一定的精度和规律把被测量转换为与之有确感器是以一定的精度和规律把被测量转换为与之有确定关系的、便于研究的某种物理量的测量装置。定关系的、便于研究的某种物理量的测量装置。2.2.传感器的功能与人类器官的对应关系传感器的功能与人类器官的对应关系: :人们为了从外界获取信息人们为了从外界获取信息, ,必须借助于感觉器官。而在必须借助于感觉器官。而在研究自然现象和规律以及生产活动中就需要大量的传研究自然现象和规律以及生产活动中就需要大量的传感器。因此可以说感器。因此可以说, ,传感器是人类五官的延长传感器是人类五官的延长, ,又称之又称之为电五官。传感器的功能可与人类为电五官。传感器的功能可与人类5 5大感觉器官相比拟大感觉器官相比拟: :光敏传感器光敏传感器视觉视觉声敏传感器声敏传感器听觉听觉气敏传感器气敏传感器嗅觉嗅觉化学传感器化学传感器味觉味觉流体传感器流体传感器触觉触觉【典例示范】【典例示范】几年前几年前, ,中国牛奶行业经历了一次严峻考验中国牛奶行业经历了一次严峻考验, ,许多牛奶许多牛奶制品中被检测出化学原料三聚氰胺。在多种检测三聚制品中被检测出化学原料三聚氰胺。在多种检测三聚氰胺的方法中有一种氰胺的方法中有一种“酶标法检测酶标法检测”, ,若这种检测方法若这种检测方法使用了传感器使用了传感器, ,应为传感器中的哪一类应为传感器中的哪一类( () )A.A.物理传感器物理传感器B.B.化学传感器化学传感器C.C.生物传感器生物传感器D.D.温度传感器温度传感器【解析】【解析】选选C C。检测方法为酶标法。检测方法为酶标法, ,故其原理是利用了故其原理是利用了生物酶生物酶, ,应为生物传感器应为生物传感器,C,C正确。正确。【探究训练】【探究训练】1.1.为了防止火灾的发生为了防止火灾的发生, ,在宾馆房间的天花板上大多装在宾馆房间的天花板上大多装有一个传感器有一个传感器, ,该传感器是该传感器是( () )A.A.气体传感器气体传感器B.B.光敏电阻传感器光敏电阻传感器C.C.压力传感器压力传感器D.D.烟雾传感器烟雾传感器【解析】【解析】选选D D。火灾报警器当有烟雾时。火灾报警器当有烟雾时, ,经过漫反射经过漫反射, ,将将光信号转换成电信号光信号转换成电信号, ,从而发出警报从而发出警报, ,所以该传感器是所以该传感器是用光传感器实现报警的用光传感器实现报警的, ,从而制成烟雾传感器从而制成烟雾传感器, ,故故A A、B B、C C错误错误,D,D正确。正确。2.2.如图是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置。如图是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置。其中电源电压保持不变其中电源电压保持不变,R,R是滑动变阻器是滑动变阻器, ,它的金属滑片它的金属滑片是金属杆的一端。当油箱中油量减少时是金属杆的一端。当油箱中油量减少时, ,电压表的示数电压表的示数将如何变化将如何变化? ?【解析】【解析】由题图可知由题图可知, ,当油箱内液面高度变化时当油箱内液面高度变化时,R,R的金的金属滑片将会移动属滑片将会移动, ,从而引起从而引起R R两端电压的变化。当油两端电压的变化。当油量减少时量减少时,R,R的数值会增大的数值会增大, ,电路中的电流会减小电路中的电流会减小,c,c、d d间的电压会减小。间的电压会减小。答案答案: :减小减小【补偿训练】【补偿训练】1.1.有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机, ,洗手后将洗手后将湿手靠近湿手靠近, ,机内的传感器就开通电热器加热机内的传感器就开通电热器加热, ,有热空气有热空气从机内喷出从机内喷出, ,将湿手烘干将湿手烘干, ,手靠近干手机能使传感器工手靠近干手机能使传感器工作作, ,是因为是因为( () )A.A.改变湿度改变湿度B.B.改变温度改变温度C.C.改变磁场改变磁场D.D.改变电容改变电容【解析】【解析】选选D D。根据自动干手机工作的特征。根据自动干手机工作的特征, ,手靠近干手靠近干手机时电热器开始工作手机时电热器开始工作, ,手撤离后电热器停止工作手撤离后电热器停止工作, ,人人是一种导体是一种导体, ,可以与其他导体构成电容器可以与其他导体构成电容器, ,手靠近时相手靠近时相当于连接一个电容器当于连接一个电容器, ,可以确定干手机内设有电容式传可以确定干手机内设有电容式传感器感器, ,由于手的靠近改变了电容的大小由于手的靠近改变了电容的大小, ,故选项故选项D D正确正确; ;用湿度和温度来驱动电热器工作用湿度和温度来驱动电热器工作, ,理论上可行理论上可行, ,但是假但是假如干手机是由于温度、湿度的变化而工作就成了室内如干手机是由于温度、湿度的变化而工作就成了室内烘干机。烘干机。2.2.传感器是把非电学物理量传感器是把非电学物理量( (如位移、压力、流量、声如位移、压力、流量、声强等强等) )转换成电学量的一种元件。如图所示为一种电容转换成电学量的一种元件。如图所示为一种电容式传感器式传感器, ,电路可将声音信号转化为电信号。电路中电路可将声音信号转化为电信号。电路中a a、b b构成一个电容器构成一个电容器,b,b是固定不动的金属板是固定不动的金属板,a,a是能在是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜。声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜。若声源若声源S S发出频率恒定的声波使发出频率恒定的声波使a a振动振动, ,则则a a在振动过程在振动过程中中( () )A.aA.a、b b板之间的电场强度不变板之间的电场强度不变B.aB.a、b b板所带的电荷量不变板所带的电荷量不变C.C.电路中始终有方向不变的电流电路中始终有方向不变的电流D.D.向右位移最大时向右位移最大时, ,电容器的电容最大电容器的电容最大 【解析】【解析】选选D D。a a、b b始终跟电源相连始终跟电源相连, ,电势差电势差U U不变不变, ,由由于于a a、b b间距离变化间距离变化, ,由由E=E= 知场强变化知场强变化,A,A错误错误; ;由由C=C= 知知d d变化时变化时C C变化变化,a,a向右位移最大时向右位移最大时, ,电容最大电容最大,D,D正确正确; ;由由Q=CUQ=CU知知a a、b b所带电荷量变化所带电荷量变化, ,电路中电流方向电路中电流方向改变改变,B,B、C C错误。错误。主题二传感器的几种敏感元件主题二传感器的几种敏感元件【互动探究】【互动探究】1.1.光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、霍尔元件有什光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、霍尔元件有什么不同么不同? ?提示提示: :元件元件特性特性原因原因光敏电阻光敏电阻光照越强光照越强, ,电电阻阻_光照增强光照增强, ,载流子载流子_, ,电阻电阻_金属热电阻金属热电阻温度越高温度越高, ,电电阻阻_温度升高温度升高, ,金属电阻率金属电阻率_, ,电阻电阻_越小越小增多增多减小减小越大越大增大增大增大增大元件元件特性特性原因原因热敏热敏电阻电阻负温度系数负温度系数的热敏电阻的热敏电阻温度越温度越高高, ,电阻电阻_温度升高温度升高, ,载流子载流子_, ,电阻电阻_正温度系数正温度系数的热敏电阻的热敏电阻温度越温度越高高, ,电阻电阻_温度升高温度升高, ,载流子载流子_, ,电阻电阻_越小越小增多增多减小减小越大越大减少减少增大增大元件元件特性特性原因原因霍尔元件霍尔元件在电流不变的在电流不变的情况下情况下, ,霍尔霍尔电压与磁感应电压与磁感应强度成强度成_载流子在洛伦兹力的作载流子在洛伦兹力的作用下用下, ,在与电流和磁场在与电流和磁场垂直方向聚集垂直方向聚集, ,形成霍形成霍尔电压尔电压正比正比2.2.电容式位移传感器的工作原理是什么电容式位移传感器的工作原理是什么? ?提示提示: :电容器内部的电介质发生位移时电容器内部的电介质发生位移时, ,会导致电容器会导致电容器的电容发生变化的电容发生变化, ,就能够把物体的位移这个力学量转换就能够把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量。为电容这个电学量。3.3.楼道照明灯一般都装有光声控延时开关楼道照明灯一般都装有光声控延时开关, ,当白天外界当白天外界光线较强时光线较强时, ,光声控延时开关总处于断开状态光声控延时开关总处于断开状态, ,灯不亮灯不亮; ;当夜晚光线较弱且有声响时光声控延时开关处于导通当夜晚光线较弱且有声响时光声控延时开关处于导通状态状态, ,灯亮灯亮, ,延时一段时间后延时一段时间后, ,开关断开开关断开, ,灯熄灭。据此灯熄灭。据此判断判断, ,光声控延时开关里面安装有哪些种类的敏感元件光声控延时开关里面安装有哪些种类的敏感元件? ?各有什么作用各有什么作用? ?提示提示: :光声控延时开关中安装有光敏元件光声控延时开关中安装有光敏元件, ,用于感知外用于感知外界光线的强弱界光线的强弱; ;还安装有声敏元件还安装有声敏元件, ,用于感知外界声响。用于感知外界声响。【探究总结】【探究总结】1.1.敏感元件敏感元件: :敏感元件指能够灵敏地感受被测量并做出响应的元件敏感元件指能够灵敏地感受被测量并做出响应的元件, ,是传感器中能直接感受被测量的部分。它是传感器的是传感器中能直接感受被测量的部分。它是传感器的重要组成部分重要组成部分, ,敏锐地感受某种物理、化学、生物信息敏锐地感受某种物理、化学、生物信息并将其转换为电信号。有些传感器并将其转换为电信号。有些传感器, ,它的敏感元件与转它的敏感元件与转换元件合并在一起。例如换元件合并在一起。例如, ,半导体气体、湿度、温度和半导体气体、湿度、温度和压力传感器等。压力传感器等。2.2.敏感元件的种类敏感元件的种类: :(1)(1)光敏元件光敏元件: :电阻值随入射光电阻值随入射光( (一般指可见光一般指可见光) )强弱而强弱而变化的敏感元件。通常入射光增强时变化的敏感元件。通常入射光增强时, ,电阻值减小。电阻值减小。(2)(2)力敏元件力敏元件: :随外界压力改变而变化的敏感元件。力随外界压力改变而变化的敏感元件。力敏元件种类繁多敏元件种类繁多, ,如电阻式力敏元件、电容式力敏元件、如电阻式力敏元件、电容式力敏元件、压电式力敏元件等。压电式力敏元件等。(3)(3)磁敏元件磁敏元件: :一种磁电转换元件一种磁电转换元件, ,包括霍尔元件、磁阻包括霍尔元件、磁阻元件、磁敏二极管、磁敏晶体管等。元件、磁敏二极管、磁敏晶体管等。(4)(4)气敏元件气敏元件: :电参数随外界气体种类和浓度变化而变电参数随外界气体种类和浓度变化而变化的敏感元件。化的敏感元件。(5)(5)湿敏元件湿敏元件: :随环境湿度变化而变化的敏感元件。随环境湿度变化而变化的敏感元件。【拓展延伸】【拓展延伸】常见电容式传感器常见电容式传感器名称名称传感器传感器原理原理测定角度测定角度的电容的电容式传感器式传感器 当动片与定片之间的角度当动片与定片之间的角度发生变化时发生变化时, ,引起极板正引起极板正对面积对面积S S的变化的变化, ,使电容使电容C C发发生变化。知道生变化。知道C C的变化的变化, ,就就可以知道可以知道的变化情况的变化情况名称名称传感器传感器原理原理测定液测定液面高度面高度h h的电容的电容式传感式传感器器 在导线芯的外面涂上一层绝缘物质在导线芯的外面涂上一层绝缘物质, ,放入导电液体中放入导电液体中, ,导线芯和导电液导线芯和导电液体构成电容器的两个极体构成电容器的两个极, ,导线芯外导线芯外面的绝缘物质就是电介质面的绝缘物质就是电介质, ,液面高液面高度度h h发生变化时发生变化时, ,引起正对面积发生引起正对面积发生变化变化, ,使电容使电容C C发生变化。知道发生变化。知道C C的的变化变化, ,就可以知道就可以知道h h的变化情况的变化情况名称名称传感器传感器原理原理测定压力测定压力F F的电容的电容式传感器式传感器 待测压力待测压力F F作用于可动膜片作用于可动膜片电极上的时候电极上的时候, ,膜片发生形膜片发生形变变, ,使极板间距离使极板间距离d d发生变发生变化化, ,引起电容引起电容C C的变化。知的变化。知道道C C的变化的变化, ,就可以知道就可以知道F F的的变化情况变化情况名称名称传感器传感器原理原理测定位移测定位移x x的电容的电容式传感器式传感器 随着电介质进入极板间的随着电介质进入极板间的长度发生变化长度发生变化, ,电容电容C C发生发生变化。知道变化。知道C C的变化的变化, ,就可就可以知道以知道x x的变化情况的变化情况【典例示范】【典例示范】广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中的温度传感器的温度传感器, ,是利用热敏电阻的阻值随温度变化而变是利用热敏电阻的阻值随温度变化而变化的特性工作的。在图甲中化的特性工作的。在图甲中, ,电源的电动势电源的电动势E=9.0V,E=9.0V,内内电阻不可忽略电阻不可忽略, , 为内阻不计的灵敏电流表为内阻不计的灵敏电流表,R,R0 0为保护为保护电阻电阻,R,R为热敏电阻为热敏电阻, ,其电阻值与温度变化关系如图乙的其电阻值与温度变化关系如图乙的R-tR-t图象所示。则热敏电阻图象所示。则热敏电阻R R与摄氏温度与摄氏温度t t的关系为的关系为R=R=; ;闭合电键闭合电键S,S,当当R R的温度等于的温度等于4040时时, ,电流表示数电流表示数I I1 1=2.25mA,=2.25mA,则当电流表的示数则当电流表的示数I I2 2=3.6mA=3.6mA时时, ,热敏电阻热敏电阻R R的温度是的温度是。【解题指南】【解题指南】解答本题要把握以下三点解答本题要把握以下三点: :(1)(1)温度传感器就是一只可变电阻。温度传感器就是一只可变电阻。(2)(2)可变电阻的阻值随温度升高而减小可变电阻的阻值随温度升高而减小, ,并且是阻值随并且是阻值随温度线性变化。温度线性变化。(3)(3)根据闭合电路的欧姆定律根据闭合电路的欧姆定律, ,建立起电阻与电流的关建立起电阻与电流的关系系, ,结合电阻与温度的关系结合电阻与温度的关系, ,就能找到电流与温度的关就能找到电流与温度的关系。系。【解析】【解析】设热敏电阻设热敏电阻R R与摄氏温度与摄氏温度t t的关系式为的关系式为R=kt+b,R=kt+b,在在R-tR-t图象上取两点图象上取两点, ,如取如取4040对应的电阻对应的电阻3.5k, 3.5k, 120120对应的电阻对应的电阻2k,2k,代入代入R=kt+bR=kt+b得得,3 500=k,3 500=k40+b, 40+b, 2 000=k2 000=k120+b,120+b,联立解得联立解得k=-18.75,b=4.25k=-18.75,b=4.2510103 3, ,所所以该热敏电阻的以该热敏电阻的R-tR-t关系式为关系式为R=-18.75t+4.25R=-18.75t+4.2510103 3。闭合电键闭合电键S,S,当当R R的温度等于的温度等于4040时时, ,热敏电阻热敏电阻R R的阻值为的阻值为3.5k,3.5k,电流表示数电流表示数I I1 1=2.25mA,=2.25mA,由闭合电路欧姆定律得由闭合电路欧姆定律得E=IE=I1 1(R(R0 0+r+3 500),+r+3 500),则当电流表的示数则当电流表的示数I I2 2=3.6mA=3.6mA时时, , E=IE=I2 2(R(R0 0+r+R),+r+R),联立解得联立解得R=2k,R=2k,由题图乙得热敏电阻由题图乙得热敏电阻R R的温度是的温度是120120。答案答案: :-18.75t+4.25-18.75t+4.2510103 3120120【探究训练】【探究训练】1.(20181.(2018杭州高二检测杭州高二检测) )下列有关各种电阻应用的说下列有关各种电阻应用的说法中错误的是法中错误的是( () )A.A.热敏电阻可应用于温度测控装置中热敏电阻可应用于温度测控装置中B.B.光敏电阻是一种光电传感器光敏电阻是一种光电传感器C.C.电阻丝可应用于电热设备中电阻丝可应用于电热设备中D.D.电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用【解析】【解析】选选D D。热敏电阻的原理是通过已知某电阻的电。热敏电阻的原理是通过已知某电阻的电阻值与温度的函数关系阻值与温度的函数关系, ,测得该热敏电阻的值即可获取测得该热敏电阻的值即可获取温度温度, ,从而应用于温度测控装置中从而应用于温度测控装置中,A,A说法正确说法正确; ;光敏电光敏电阻是将光信号与电信号进行转换的传感器阻是将光信号与电信号进行转换的传感器,B,B说法正确说法正确; ;电阻丝通过电流会产生热效应电阻丝通过电流会产生热效应, ,可应用于电热设备中可应用于电热设备中,C,C说法正确说法正确; ;电阻对直流和交流均起到阻碍的作用电阻对直流和交流均起到阻碍的作用,D,D说法说法错误。错误。2.(20182.(2018成都高二检测成都高二检测) )传感器是把非电学量转换成传感器是把非电学量转换成电学量的一种元件。如图所示电学量的一种元件。如图所示, ,乙、丙是两种常见的电乙、丙是两种常见的电容式传感器容式传感器, ,现将乙、丙两种传感器分别接到图甲的电现将乙、丙两种传感器分别接到图甲的电路中进行实验路中进行实验( (电流从电流表正接线柱流入时指针向右电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏偏),),下列实验现象中正确的是下列实验现象中正确的是( () )A.A.当乙传感器接入电路实验时当乙传感器接入电路实验时, ,若若F F变小变小, ,则电流表指针则电流表指针向右偏转向右偏转B.B.当乙传感器接入电路实验时当乙传感器接入电路实验时, ,若若F F变大变大, ,则电流表指针则电流表指针向左偏转向左偏转C.C.当丙传感器接入电路实验时当丙传感器接入电路实验时, ,若液体深度若液体深度h h变大变大, ,则电则电流表指针向左偏流表指针向左偏D.D.当丙传感器接入电路实验时当丙传感器接入电路实验时, ,若液体深度若液体深度h h变小变小, ,则电则电流表指针向左偏流表指针向左偏【解析】【解析】选选D D。当乙传感器接入电路实验时。当乙传感器接入电路实验时, ,若若F F变小变小, ,电容器两极板间的距离增大电容器两极板间的距离增大, ,根据电容的决定式根据电容的决定式C=C= 得知得知, ,电容减小电容减小, ,而电压不变而电压不变, ,则由则由Q=CUQ=CU可知可知, ,电电容器所带的电量减小容器所带的电量减小, ,电容器放电电容器放电, ,电路中有顺时针方电路中有顺时针方向的电流向的电流, ,则电流表指针向左偏转则电流表指针向左偏转, ,故故A A错误错误; ;当乙传感当乙传感器接入电路实验时器接入电路实验时, ,若若F F变大变大, ,电容器两极板间的距离减电容器两极板间的距离减小小, ,根据电容的决定式根据电容的决定式C=C= 得知得知, ,电容增大电容增大, ,而电压而电压不变不变, ,则由则由Q=CUQ=CU可知可知, ,电容器所带的电量增加电容器所带的电量增加, ,电容器充电容器充电电, ,电路中有逆时针方向的电流电路中有逆时针方向的电流, ,则电流表指针向右偏则电流表指针向右偏转转, ,故故B B错误错误; ;当丙传感器接入电路实验时当丙传感器接入电路实验时, ,若导电溶液若导电溶液深度深度h h变大变大, ,两电极正对面积增大两电极正对面积增大, ,电容增大电容增大, ,而电压不而电压不变变, ,则电容器充电则电容器充电, ,电路中有逆时针方向的电流电路中有逆时针方向的电流, ,则电流则电流表指针向右偏转表指针向右偏转, ,故故C C错误错误; ;当丙传感器接入电路实验时当丙传感器接入电路实验时, ,若导电溶液深度若导电溶液深度h h变小变小, ,两电极正对面积减小两电极正对面积减小, ,电容减小电容减小, ,而电压不变而电压不变, ,则电容器放电则电容器放电, ,电路中有顺时针方向的电电路中有顺时针方向的电流流, ,则电流表指针向左偏转则电流表指针向左偏转, ,故故D D正确。正确。3.(20163.(2016北京高考北京高考) )热敏电阻常用于温度热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。如图为某种热敏控制或过热保护装置中。如图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值电阻和金属热电阻的阻值R R随温度随温度t t变化的变化的示意图。由图可知示意图。由图可知, ,这种热敏电阻在温度上升时导电能这种热敏电阻在温度上升时导电能力力( (选填选填“增强增强”或或“减弱减弱”););相对金属热电相对金属热电阻而言阻而言, ,热敏电阻对温度变化的响应更热敏电阻对温度变化的响应更( (选填选填“敏感敏感”或或“不敏感不敏感”) )。【解析】【解析】从图中可看出从图中可看出, ,温度上升时温度上升时, ,热敏电阻的阻值热敏电阻的阻值越小越小, ,即对电流的阻碍作用越小即对电流的阻碍作用越小, ,导电能力越强。从图导电能力越强。从图中还可看出在温度变化相同时中还可看出在温度变化相同时, ,热敏电阻的阻值变化更热敏电阻的阻值变化更大大, ,故热敏电阻对温度变化的响应更敏感。故热敏电阻对温度变化的响应更敏感。答案答案: :增强敏感增强敏感【补偿训练】【补偿训练】如图所示如图所示, ,截面为矩形的金属导体截面为矩形的金属导体, ,放在磁场中放在磁场中, ,当导当导体中通有电流时体中通有电流时, ,导体的上下表面的电势有什么关导体的上下表面的电势有什么关系系( () )A.UA.UM MUUN NB.UB.UM M=U=UN NC.UC.UM MUUUN N。故选。故选A A。【通法悟道】【通法悟道】电容式传感器的应用电容式传感器的应用(1)(1)电容式传感器是应用了电容器的电容跟板间距离、电容式传感器是应用了电容器的电容跟板间距离、正对面积、电介质及引起它们改变的因素正对面积、电介质及引起它们改变的因素( (如力、位移、如力、位移、压强、声音等压强、声音等) )的关系的关系, ,将这些非电学量转化为电容器将这些非电学量转化为电容器的电容这个电学量。的电容这个电学量。【课堂小结】【课堂小结】