A．①和③ C．②和③
[针对训练1] 如图所示是电饭锅的结构，试回答下列问题：
(1)开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？ (2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？
(3)饭熟后，水分被大米吸收．锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？ (4)如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？为什么？
B．①和④ D．②和④
二、传感器的应用 1．力传感器的应用——电子秤
(1)作用：称量物体重量
(2)敏感元件：应变片．应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量． 2．声传感器的应用——话筒
(1)话筒的作用：把声信号转换为电信号．
(2)话筒分类：①电容式话筒；②驻极体话筒；③动圈式话筒．
3．温度传感器：(1)敏感元件：热敏电阻和金属热电阻；(2)应用：电熨斗、电饭锅、测温仪、温度报警器．
4．光传感器：(1)敏感元件：光敏电阻、光电管、光电二极管、光电三极管等；(2)应用：鼠标、火灾报警器、光控开关．
【例2】如图，一热敏电阻RT放在控温容器M内；A为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω；S为开关．已知RT在95℃时的阻值为150 Ω，在20℃时的阻值约为550 Ω.现要求在降温过程中测量在95℃～20℃之间的多个温度下RT的阻值．
(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图． (2)完成下列实验步骤中的填空： ①依照实验原理电路图连线．
②调节控温容器M内的温度，使得RT的温度为95℃. ③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全．
④闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录____________．
⑤将RT的温度降为T1(20℃＜T1＜95℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数__________，记录______________．
⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1＝__________.
⑦逐步降低T1的数值，直至20℃为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥.
[针对训练2](单选)如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光敏电阻R1能接收到发光元件A发出的光，每当工件挡住A发出的光，光传感器B就输出一个电信号，并经信号处理器处理后在屏幕显示出电信号与时间的关系，如图乙所示．若传送带保持匀加速运动，每个工件均相对传送带静止，且相邻工件间距依次为5、10、15、20、…(单位：cm)．则以下说法正确的是(不计工件挡住光的时间)( )
A．工件的加速度为0.1 m/s2 B．工件的加速度为0.2 m/s2
C．当无光照射R1时，光传感器就输出一D．当无光照射R1时，光传感器就输出一
方法总结
传感器问题具有涉及知识点多、综合性强、能力要求高等特点，而传感器的形式又多种多样，有的原理甚至较难理解．但不管怎样，搞清传感器的工作原理及过程是求解问题的关键．因此，求解时必须结合题目提供的所有信息，认真分析传感器所在的电路结构，并注意以下两个方面的问题： 1．确定传感器所感受到的物理量
传感器所感受到的物理量有力、热、磁、光、声等．
次高电压 次低电压
2．转换电路把输出转换成电学量信号
通过电学元件把敏感元件输出的物理量转换成电学量信号，最后借助转换电路把电学量信息转换为便于显示、记录、控制的量．
巩固训练
一、概念规律题组
1．(单选)关于传感器的下列说法正确的是( )
A．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的 B．金属材料也可以制成传感器
C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的 D．以上说法都不正确
2．(多选)下列说法中正确的是( )
A．话筒是一种常用的声音传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大
3．(单选)在如图所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED相距不远，下列说法正确的是( )
A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大 B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小 C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变 D．无论怎样移动触头P，L消耗的功率都不变
4．(多选)如图所示的电路中，当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明( )
A．热敏电阻在温度越高时，电阻越大 B．热敏电阻在温度越高时，电阻越小 C．半导体材料温度升高时，导电性能变差 D．半导体材料温度升高时，导电性能变好 二、思想方法题组
5．某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性，现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等．
(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在图(a)的实物图上连线．
(b)
(a)
(2)实验的主要步骤：
①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值； ②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，________，________，断开开关； ③重复第②步操作若干次，测得多组数据．
(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得图(b)的R－t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R－t关系式：R＝________＋________t(Ω)(保留3位有效数字)．
6．如图所示，图甲为热敏电阻的R—t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100 Ω.当线圈的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E＝9.0 V，内阻可以不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．问：
(1)应该把恒温箱内的加热器接在__________(填“A、B端”或“C、D端”)． (2)如果要使恒温箱内的温度保持50℃，可变电阻R′的阻值应调节为________ Ω.
思维提升
1．所谓传感器，就是能够把不易测量的力、运动、热、光等物理量转换为易于测量的电学物理量的元件或装置．
2．不同的传感器特性不同，制作它们的材料亦不同．熟练掌握不同传感器的不同特性是解决传感器问题的关键．
3．传感器需借助转换器件和转换电路完成非电学量向电学量的转换，分清传感器所在电路和熟知串并联电路的规律是解决传感器问题的基础．
课后作业
【基础演练】
1．(多选)美国科学家Willard S. Boyle与George E. Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖．CCD是将光学量转变成电学量的传感器．下列器件可作为传感器的有( )
A．发光二极管 C．霍尔元件
2．传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻将热学量转换为电学量．热敏电阻随温度变化的图象如图甲所示，图乙是由热敏电阻Rt作为传感器制作的简单自动报警器线路图．问：
B．热敏电阻 D．干电池
(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在________(填“a”或“b”)
(2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P点向________移动(填“左”或“右”)． (3)如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的原因可能是__________________________________．
3．用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度，该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组合成的压力传感器，用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后．汽车静止时，传感器a、b的示数均为10 N．(g取10 m/s2)
(1)若传感器a的示数为14 N，b的示数为6.0 N，求此时汽车的加速度大小和方向． (2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零．
4．电流传感器可以像电流表一样测量电流，它的优点是反应非常快，可以捕捉到瞬间的电流变化，还可以与计算机相连，能在很短的时间内画出电流随时间的变化图象．按图甲连接电路，提供8 V直流电源，先使开关S与1相连，电源向电容器充电，这个过程可在瞬间完成，然后把开关S掷向2，电容器放电，传感器将电流信息传入计算机，屏上显示出电流随时间变化的I－t曲线，如图乙所示．
(1)图中画出的竖直狭长矩形(图乙最左端)，它的面积表示的物理意义是__________________； (2)估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量是________________C； (3)根据以上数据估算，电容器的电容是________F.
5．这是一个研究圆周运动向心力的实验设计：在一个透明玻璃做成的圆台面上均匀贴了数条反光度很高的狭窄铝箔纸条，在圆盘上方某处安装了一个光传感器，它具有发射红外光线、同时可接收反射光的功能．台面上有一条光滑的凹槽，凹槽的尽头，靠近台壁处安装了一个力传感器(可以感知力的大小)，力传感器前放置一个小球．圆盘转动时，光传感器发出的光线在铝箔处反射被光传感器接收，在没有铝箔处将透射过去．小球压迫力传感器，获得传感器给球的弹力，这个力充当小球做圆周运动的向心力，力的大小可以通过传感器测量．当光传感器和力传感器通过数据采集系统与电脑连接后，电脑显示屏可显示出光接收波形图(见图)和力的测量数值F0.现已知光传感器在圆台面上的投影与转轴相距r，小球的质量为m，球心与转轴相距R，铝箔宽度d，电脑显示出铝箔条反射光的最短时间为t1. (1)用上述条件可以求出小球做圆周运动所需要的向心力F＝________，并与F0比较，从而验证向心力公式． (2)这一设计对转台做非匀速圆周运动的情况是否适用，简要说明理由． 6．为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表： 照度(lx) 电阻(kΩ) 0.2 75 0.4 40 0.6 28 0.8 23 1.0 20 1.2 18 (1)根据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点． (2)如图所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统．请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 (lx)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．
(不考虑控制开关对所设计电路的影响) 提供的器材如下： 光敏电阻Rp(符号
，阻值见上表)；
直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；
定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ ，R3＝40 kΩ (限选其中之一并在图中标出) 开关S及导线若干．
实验：传感器的简单使用
基本实验要求Ⅰ
研究热敏电阻的特性 1．实验原理
闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察． 2．实验器材
半导体热敏电阻、多用电表、温度计、铁架台、烧杯、凉水和热水． 3．实验步骤
(1)按实验原理图甲连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；
(2)把多用电表置于欧姆挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数；
(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值；
(4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录． 4．数据处理
在如图坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线．
5．实验结论
热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大． 6．注意事项
实验时，加热水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温．
基本实验要求Ⅱ
研究光敏电阻的光敏特性 1．实验原理
闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察． 2．实验器材
光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线、电源． 3．实验步骤
(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器如实验原理图乙所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡；
(2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据；
(3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录．
(4)用手掌(或黑纸)遮光时，观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录． 4．数据处理
根据记录数据分析光敏电阻的特性． 5．实验结论
(1)光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小． (2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量． 6．注意事项
(1)实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少来达到实验目的； (2)欧姆表每次换挡后都要重新调零． 考点一 温度传感器的应用 例1 对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的．某同学将RT和两个适当的定值电阻R1、R2连成图甲虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围．为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下RL的阻值，测量电路如图甲所示，图中的电压表内阻很大．实验中的部分实验数据测量结果如表所示. 图甲 图乙 图丙 温度t/℃ RL阻值/Ω I/mA U/V 回答下列问题： (1)根据图甲所示的电路，在图乙所示的实物图上连线． (2)为了检验RL与t之间近似为线性关系，在坐标纸(图丙)上作出RL－t关系图线． (3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图所示，电流表的读数为________，电压表的读数为________．此时等效电阻RL的阻值为________；热敏电阻所处环境的温度约为________． 30.0 54.3 93.3 5.07 40.0 51.0 97.6 5.02 50.0 47.5 102.9 4.97 60.0 44.3 109.7 4.90 70.0 41.0 116.7 4.83 80.0 37.9 125.2 4.75 90.0 34.7 134.2 4.66
递进题组
1．[温度传感器的应用]如图所示，图甲为热敏电阻的R－t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100 Ω.当线圈的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E＝9.0 V，内阻不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．
(1)应该把恒温箱内的加热器接在________(填“A、B端”或“C、D端”)．
(2)如果要使恒温箱内的温度保持在50 ℃，可变电阻R′的阻值应调节为________Ω.
2．[温度传感器的应用]利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高．
(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变________(填“大”或“小”)．
(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度．如果刻度盘正中的温度为20 °C(如图甲所示)，则25 °C的刻度应在20 °C的刻度的________(填“左”或“右”)侧．
(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路．
考点二 光电传感器的应用 例2 为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻ROS在不同照度下的阻值如表所示： 照度(lx) 电阻(kΩ) 0.2 75 0.4 40 0.6 28 0.8 23 1.0 20 1.2 18 (1)根据表中数据，请在图甲给定的坐标系中描绘出光敏电阻阻值随照度变化的曲线，并说明光敏电阻阻值随照度变化的特点． 图甲 图乙 (2)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗、照度降低至1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响) 提供的器材如下： 光敏电阻ROS(符号，阻值见上面表格) 直流电源E(电动势3 V，内阻不计)； 定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ ，R3＝40 kΩ (限选其中之一并在图中标出) 开关S及导线若干． 变式题组 3．[光电传感器的应用] （多选）如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，图中虚线表示激光，圆柱体表示随传送带运动的货物，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是( ) A．当光照射R1时，信号处理系统获得高电压 B．当光照射R1时，信号处理系统获得低电压 C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次 D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
4．[光电传感器的应用]（多选）如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时( ) A．电压表的示数增大 B．R2中电流减小 C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大
考点三 传感器在实验中的应用
例3 利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等．图甲所示为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的U－I关系图线．
(1)实验室提供的器材有：电流传感器、电压传感器、滑动变阻器A(阻值范围0～10 Ω)、滑动变阻器B(0～100 Ω)、电动势为6 V的电源(不计内阻)、小灯泡、开关、导线若干．该同学做实验时，滑动变阻器选用的是________(选填“A”或“B”)；请在图乙的方框中画出该实验的电路图．
(2)如果将该小灯泡接入图丙所示的电路中，已知电流传感器的示数为0.3 A，电源电动势为3 V．则此时小灯泡的电功率为________ W，电源的内阻为________ Ω.
变式题组 5．[传感器在生产、生活中的应用]传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用．有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)和显示体重大小的仪表(实质是理想电流表)组成．压力传感器表面能承受的最大压强为1×107 Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如表所示．设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8 V，取g＝10 m/s2.请作答： 压力F/N 电压R/Ω 0 300 250 270 500 240 750 210 1 000 180 1 250 150 1 500 120 … … (1)该秤零点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘________A处． (2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA，这个人的质量是________kg.
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容