专题5.2 常见传感器的工作原理及应用-2022-2023学年高二物理举一反三系列（人教版2019选择性必修第二册）（原卷板）

3.0 cande 2025-05-09 15 4 2.59MB 43 页 3知币

专题 5.2 常见传感器的工作原理及应用

【人教版】

【题型 1 光敏电阻的应用】..............................................................................................................

【题型 2 金属热电阻】......................................................................................................................

【题型 3 热敏电阻的应用】..............................................................................................................

【题型 4 联系实际】..........................................................................................................................

【题型 5 霍尔元件】..........................................................................................................................

【题型 6 位移传感器】......................................................................................................................

【题型 7 温度传感器】......................................................................................................................

【题型 8 电子秤】..............................................................................................................................

【题型 1 光敏电阻的应用】

【例 1】为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电

阻控制，如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度变化曲线，照度可以反映光的强弱，光

越强照度越大，照度单位为：勒克斯(lx)。

(1)如图乙所示，电源电动势为 3 V，内阻不计，当控制开关两端电压上升至 2 V 时控制开

关自动启动照明系统。要求当天色渐暗照度降至 1.0(lx)时控制开关接通照明系统，则 R1＝

________kΩ。

(2)某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值，设计了如图丙所示的电路进行测量，电

源(E＝3 V，内阻未知)，电阻箱(0～99 999 Ω)。实验时将电阻箱阻值置于最大，闭合 S1，

将S2与1相连，减小电阻箱阻值，使灵敏电流计的示数为 I，图丁为实验时电阻箱的阻值，

其读数为________ kΩ；然后将 S2与2相连，调节电阻箱的阻值如图戊所示，此时电流表

的示数恰好为 I，则光敏电阻的阻值为________ kΩ(结果保留 3位有效数字)。

【变式 1-1】某同学为定性探究光敏电阻阻值随光照强度变化的关系，设计了如图(a)所示

的电路。所用器材有：置于暗箱(图中虚线区域)中的光敏电阻 RG、小灯泡和刻度尺；阻值

为R的定值电阻；理想电压表；电动势为 E、内阻为 r的电源；开关 S；导线若干。

实验时，先按图(a)连接好电路，然后改变暗箱中光源到光敏电阻的距离 d，记录电压表的

示数 U，获得多组数据如下表。

d/cm 8.50 10.00 12.00 13.50 15.00 17.00 18.50 20.00 22.00 23.50 25.00

U/mV 271.0 220.0 180.0 156.7 144.9 114.0 94.8 89.5 78.6 72.5 65.0

回答下列问题：

(1)光敏电阻阻值 RG与电压表示数 U的关系式为 RG＝________(用E、r、R、U表示)；

(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给的第二组数据点，并作出 U－d的非线性曲线：

(3)依据实验结果可推断：光敏电阻的阻值随着光照强度的减小而________(填“增大”或

“减小”)；

(4)该同学注意到智能手机有自动调节屏幕亮度的功能，光照强度大时屏幕变亮，反之变

暗。他设想利用光敏电阻的特性，实现“有光照射光敏电阻时，小灯泡变亮；反之变暗”

的功能，设计了如图(c)所示电路，则电路中________(填“R1”或“R2”)为光敏电阻，另一个

为定值电阻。

【变式 1-2】一台臭氧发生器 P的电阻为 10 kΩ，当供电电压等于 24 V 时能正常工作，否

则不产生臭氧。现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置，要求它在有光照时能产生臭

氧，在黑暗时不产生臭氧，拟用一个光敏电阻 R1对它进行控制，R1的阻值在有光照时为

100 Ω，黑暗时为 1 000 Ω，允许通过的最大电流为 3 mA；电源 E的电动势为 36 V，内阻

不计；另有一个滑动变阻器 R2，阻值为 0～100 Ω，允许通过的最大电流为 0.4 A；还有一

个开关 S和导线若干。臭氧发生器 P和光敏电阻 R1的符号如图所示。

设计一个满足上述要求的电路图，图中各元件要标上字母代号，其中滑动变阻器两固定接

线柱端分别标上字母A、B(电路图画在虚线框内)。

【变式 1-3】电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度，将光敏电阻 Rx和定值

电阻 R0接在 9 V 的电源上，光敏电阻阻值随光强变化关系如表所示：

光强 I/cd 1 2 3 4 5

电阻值/Ω 18 9 6 3.6

[“光强”是表示光强弱程度的物理量，符号为I，单位为坎德拉(cd)]

(1)当光照强度为 4坎德拉(cd)时光敏电阻 Rx的大小为__________ Ω。

(2)其原理是光照增强，光敏电阻 Rx阻值变小，施加于玻璃两端的电压降低，玻璃透明度下

降，反之则玻璃透明度上升。若电源电压不变，R0是定值电阻，则下列电路图中符合要求

的是__________(填序号)。

(3)现已知定值电阻 R0为12 Ω，用电压表测得光敏电阻两端的电压为 3 V，则此时光照强度

为__________。

【题型 2 金属热电阻】

【例 2】用如图 a所示的电路测量铂热敏电阻的阻值与温度的关系。

(1)开关闭合前，滑动变阻器的滑片应移至________(选填“A”或“B”)端。

(2)实验测得不同温度下的阻值，并绘得如图 b的Rt-t关系图线，根据图线写出该热敏电阻

的Rt-t关系式：Rt＝______(Ω)。

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