2018年高考物理 考点一遍过 专题55 传感器

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1、专题55传感器一、传感器1．定义：传感器是能把力、温度、光、声、化学成分等物理量，按照一定的规律转换为便于传送和处理的另一个物理量（通常是电压、电流等电学量），或转换为电路的通断的元件。2．工作原理：非电学量→敏感元件→转换器件→转换电路→电学量二、常见传感器元件名称输入物理量输出物理量变化规律干簧管磁场电路通断有磁场电路接通，无磁场电路断开金属热电阻温度电阻温度越高，电阻率越大热敏电阻温度电阻温度越高，电阻率越小光敏电阻光强电阻光照越强，电阻率越小电容式位移传感器位移电容，改变εr、S、d霍尔元件磁感应强度电压应变片形变电压拉伸电阻变大，压缩电阻变小双金属片温度电路通断热膨胀系数不同

2、，升高相同温度，膨胀程度不同感温铁氧体温度电路通断常温具有铁磁性，温度高于居里温度失去铁磁性如图所示，R4是半导体材料制成的热敏电阻，电阻率随温度的升高而减小，这就是一个火警报警器的电路，电流表是安放在值班室的显示器，电源两极间接一个报警器，当R4所在处出现火情时，显示器的电流I和报警器两端的电压U的变化情况是A．I变大，U变小B．I变大，U变大C．I变小，U变大D．I变小，U变小【参考答案】A【详细解析】当R4所在处出现火情时，R4的电阻减小，路端总电阻减小，所以路端电压减小，即报警器两端的电压U减小，总电流增大，故通过R1的电流增大，R1两端的电压增大，故并联电路的电压减小，通过R

3、3的电流减小，所以通过R4支路的电流增大，电流表的示数增大，选A。【名师点睛】电阻类传感器主要分为金属热电阻和半导体材料电阻两类，前者的电阻率随温度升高而增大，后者的电阻率随温度升高或光照增强而减小。含电阻类传感器的电路问题本质上一般是动态电路问题，解题时要注意外部环境条件和传感器元件电阻的变化趋势。1．如图所示，Rt为金属热电阻，R1为光敏电阻，R2、R3均为定值电阻，电源电动势为E、内阻为r，V为理想电压表。现发现电压表示数增大，可能的原因是A．金属热电阻温度升高，其他条件不变B．光照增强，其他条件不变C．金属热电阻温度升高，光照增强，其他条件不变D．金属热电阻温度降低，光照减弱，

4、其他条件不变【答案】D小；如果总电阻减小，则路端电压减小，通过R3的电流减小，电压表示数减小；如果总电阻增大，则总电流减小，路端电压增大，通过R1的电流增大，通过R3的电流减小，电压表示数减小，C错误。金属热电阻温度降低，电阻减小，光照减弱，R1电阻增大；如果总电阻减小，则总电流增大，路端电压减小，通过R1的电流减小，通过R3的电流增大，电压表示数增大；如果总电阻增大，则路端电压增大，通过R3的电流增大，电压表示数增大，D正确。霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿z轴方向的磁场，磁感应强度B=B0+kz（B0、k均为大于零的常数）。将传感器固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I

5、不变（方向向右）。当物体沿z轴方向运动时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面产生的电势差U也不同。则A．若该霍尔元件是电子导电，则上板电势比下板电势高B．传感器灵敏度与通过的电流有关C．传感器灵敏度与上、下表面的距离有关D．当物体沿z轴正方向移动时，上、下表面的电势差U变小【参考答案】AB【详细解析】由左手定则，霍尔元件中的电子受洛伦兹力向下运动，下板电势低、上板电势高，A正确；霍尔元件内部形成电场，最终电子在电场力和洛伦兹力作用下平衡，设霍尔元件沿x、y、z轴的长宽分别为a、b、c，有，电流I=nevbc，可得，沿z轴正方向移动时，上、下表面的电势差U变大，D错误；将对z求

6、导有，与通过的电流I有关，与上、下表面的距离b无关，B正确，C错误。【知识拓展】由霍尔电压，结合本题中，可知霍尔系数，其中n为载流子单位体积的数密度，q为载流子的电荷量，即霍尔系数由材料本身决定。1．霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电势差的效应，人们利用霍尔效应制成测量磁场的磁传感器。这类磁传感器测出的是磁感应强度沿轴线方向的分量。如图甲所示，某同学将磁传感器调零后探究条形磁铁附近的磁场，计算机显示磁感应强度为正，他接下来用探头同样的取向研究长直螺线管（电流方向如图乙所示）轴向的磁场，以螺线管轴线的中心点为坐标原点，沿轴线向右为x轴正方向，建立坐标系。下列图象中可能正确的

7、是【答案】A电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置。由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一物理量的值，如图所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四种传感器的作用，下列说法不正确的是A．甲传感器可以用来测量角度B．乙传感器可以用来测量液面的高度C．丙传感器可以用来测量压力D．丁传感器可以用来测量速度【参考答案】D【详细解析】甲