西财在线远程教育平台:第六章 传感器 第1~4节

一. 教学内容：

    第六章 传感器

第一节 传感器及其工作原理

第二节 传感器的应用（一）

第三节 传感器的应用（二）

第四节 传感器的应用实例

二. 重点、难点解析

1. 知道传感器。

2. 了解光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。

3. 会使用霍尔电压公式。

4. 了解力传感器在电子秤上的应用。

5. 了解声传感器在话筒上的应用。

6. 了解温度传感器在电熨斗上的应用。

7. 了解温度传感器在电饭锅和测温仪上的应用。

8. 了解光传感器在鼠标器和火灾报警器上的应用。

9. 了解两个实验：光控开关、温度报警器的基本原理。

10. 通过实验，加深对传感器作用的体会，培养自己的动手能力。

三. 知识内容

第一部分

（一）传感器

1. 传感器是指能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。

2. 传感器的作用：传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。

3. 传感器是由敏感元件、电子线路与控制线路等组成的

（二）光敏电阻

1. 光敏电阻的电阻率与光照强度有关。

2. 光敏电阻受到光照时电阻会变小。硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照增强，载流子增多，导电性能变好。

3. 光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量。

（三）热敏电阻和金属热电阻

1. 金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系不相同。金属导体的导电性能随温度升高而降低；半导体材料的导电性能随温度升高而变好。

2. 热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度较差。

3. 热敏电阻或金属热电阻都能够将热学量转化为电阻这个电学量。 

电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量。

（四）霍尔元件

在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差。人们把这样的现象称为霍尔效应，所产生的电势差叫霍尔电压。人们利用霍尔效应做成了霍尔元件。

霍尔电压，其决定式为。式中为薄片的厚度，为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关。

一个确定的霍尔元件的d、k、为定值，再保持I不变，则U_H的变化就与B成正比。这样，霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。

第二部分

（一）传感器应用的一般模式

（二）力传感器的应用——电子秤

应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这个电学量

（三）声传感器的应用——话筒

1. 话筒的作用是把声音信号转化为电信号。

2. 动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象。膜片接收到声波后引起振动，连接在膜片上的线圈随着一起振动，线圈在永磁体的磁场里振动从而产生感应电流（电信号），感应电流的大小和方向都变化，振幅和频率的变化都由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音。

3. 电容式话筒的工作原理：利用电容器充放电形成的充放电电流。薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电，当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流，于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压. 优点：保真度好。

4. 驻极体话筒的原理同电容式话筒，只是其内部感受声波的是驻极体塑料薄膜。优点：体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高，工作电压低。

驻极体话筒利用了电介质的极化现象：将电介质放入电场中，在前后两个表面上会分别出现正电荷与负电荷的现象，某些电介质在电场中被极化后，去掉外加电场，仍然会长期保持被极化的状态，这种材料称为驻极体。

（四）温度传感器的应用——电熨斗

温度传感器能把温度的高低转变成电信号，通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成的，电熨斗就是靠温度传感器来控制温度的。

电熨斗是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

第三部分

（一）温度传感器的应用——电饭锅

1. 电饭锅中采用了温度传感器，能够随着温度的变化自动控制电路的开关。

2. 温度传感器的主要元件是感温铁氧体。

3. 感温铁氧体的组成物质是氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成。

4. 感温铁氧体特点：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，温度达到约103℃，失去铁磁性。（居里点，又称居里温度，即指103℃）

5. 电饭锅的工作过程：开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到原有状态，则触点接通，电热板通电加热，水沸腾后，由于锅内保持100℃不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103℃”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热。

（二）温度传感器的应用——测温仪

1. 温度传感器测温仪优点：可以远距离读取温度的数值，因为温度信号变成电信号后可以远距离传输。

2. 常见的测温元件有：热敏电阻、金属热电阻、热电偶及红外线敏感元件等。

（三）光传感器的应用——鼠标器

1. 光电传感器，把光信号转化为电信号，然后对电信号进行放大，再将电信号输入到相应的装置，进而完成相应的自动控制。

2. 机械式鼠标器的内部组成：滚球、滚轴与码盘、红外发射管与红外接收管。（光传感器）

3. 机械式鼠标器的工作原理：鼠标器移动时，滚球运动通过轴带动两个码盘转动，红外接收管就收到断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，计算机分别统计两个方向的脉冲信号，红外接收管处理后就使屏幕上的光标产生相应的位移。

（四）光传感器的应用——火灾报警器

利用烟雾对光的散射来工作的火灾报警器其工作原理：报警器带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小。与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。

第四部分

实验一、光控开关

1. 光控开关工作原理：白天，光强度较大，光敏电阻R_G电阻值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，R_G的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到某个值（1.6V），输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光（相当于路灯亮了），这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的。

要想在天更暗时路灯才会亮：应该把R₁的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值（如1.6V），就需要R_G的阻值达到更大，即天色更暗时路灯才会亮。

2. 电磁继电器的工作原理：当线圈 A中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁B向下运动，从而带动动触点D向下与E接触，将工作电路接通，当线圈A中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁B在弹簧作用下拉起，带动触点D与E分离，自动切断工作电路。

3. 控制电路的工作原理：天较亮时，光敏电阻R_G阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻R_G电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，R_G阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端 Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭。

实验二、温度报警器。

温度报警器的工作原理：常温下，调整R₁的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻R_T阻值减小，斯密特触发器输入端A电势升高，当达到某一值（高电平），其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声。

R_l的阻值不同，则报警温度不同。要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应减小R₁的阻值，R₁阻值越小，要使斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。

【典型例题】

[例1] 如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，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. 当有光照射R₁时，信号处理系统获得高电压

B. 当有光照射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记数一次

D. 信号处理系统每获得一次高电压就记数一次

解析：

1. 光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，这样光敏电阻可以把光照强弱转换为电阻大小这个电学量。

2. 光敏电阻的电阻随光照的增强而减小。

3. 光电计数器工作原理：当有物体挡住射到光敏电阻R₁的光照时，R₁电阻增大，电路中电流减小，R₂两端电压降低，信号处理系统得到低电压，计数器每由高电压转到低电压，就计一个数，从而达到自动计数目的。

答案：AC

点评：光敏电阻一般由半导体材料做成，当半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性能明显增强。

[例2] 有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（    ）

A. 置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻

B. 置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻

C. 用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻

D. 用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻

解析：热敏电阻的阻值随温度变化而变化，定值电阻和光敏电阻不随温度变化；光敏电阻的阻值随光照变化而变化，定值电阻和热敏电阻不随之变化。

答案：AC

[例3] 如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？

分析：当电流在导体中流动时，运动电荷在洛伦兹力作用下，分别向导体上、下表面聚集，在导体中形成电场，其中上表面带负电，电势低，随着正、负电荷不断向下、上表面积累，电场增强，当运动电荷所受电场力与洛伦兹力平衡时，即 qE＝qvB时，电荷将不再向上或向下偏转，上、下表面间形成稳定电压。

解：因为自由电荷为电子，故由左手定则可判定电子向上偏，则上表面聚集负电荷，下表面带多余等量的正电荷，故下表面电势高，设其稳定电压为U，即

又因为导体中的电流

故

点评：（1）判断电势高低时注意载流子是正电荷还是负电荷。

（2）由以上计算得上、下两表面间的电压稳定时，其中n为单位体积内的自由电荷数，e为电子电荷量，对固定的材料而言为定值，若令，则，此即课本给出的公式。

[例4] 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在的示数均为 10 N（取g=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。

分析：传感器上所显示出的力的大小，即弹簧对传感器的压力，据牛顿第三定律知，此即为弹簧上的弹力大小，亦即该弹簧对滑块的弹力大小。

解：（1）如图所示，依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力F₁=14N，右侧弹簧对滑块的向左的推力 F₂=6.0 N。

滑块所受合力产生加速度a₁，根据牛顿第二定律有

得4 m/s²

a₁与F₁同方向，即向前（向右）。

（2）a传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力，因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以右弹簧的弹力变为N。滑块所受合力产生加速度，由牛顿第二定律得，a₂=10m/s²，方向向左。

[例5] 在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC 元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率随温度t的变化关系如图所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、保温双重功能。对此，以下判断正确的是（    ）

① 通电后，其电功率先增大，后减小 

② 通电后，其电功率先减小，后增大 

③ 当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t₁不变 

④ 当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t₁和t₂之间的某一值不变

A. ①③             B. ②③             C. ②④             D. ①④

分析：当电热灭蚊器温度由0升到t₁的过程中，电阻器的电阻率随温度升高而减小，其电阻R随之减小，由于加在灭蚊器上的电压U保持不变，灭蚊器的热功率P随之增大，当t=t₁时，P=P₁达到最大。当温度由t₁升高到t₂的过程中增大，R增大，P减小；而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，高于环境温度的电热灭蚊器的散热功率P′也就越大；因此在这之间的某一温度t₃会有P=P₃= P′，即电热功率P减小到等于散热功率时，即达到保温；当t3，P>P′，使温度自动升高到t₃；当t>t₃，P′，使温度自动降为t₃，实现自动保温，正确答案为D。

点评：对给定图象的题目，要注意分析图象信息，把握变化规律，并结合所学物理规律进行分析讨论。

[例6] 如图甲为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R₁=20 kΩ，R₂=10 kΩ，R₃=40 kΩ，R_t为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示。当 a、b端电压 U_ab<0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当U_ab>0时，电压鉴别器使S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在_________℃。

解析：设电路两端电压为U，当U_ab=0时，有

解得R_t=20 kΩ

由图乙可知，当R_t=20 kΩ时，t=35℃

[例7] 如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图。A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮。车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内脉冲数为n，累计脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量和数据是           ，小车速度的表达式为v=        ；行程的表达式为=      。

解析：这是一道以实际问题为背景的实验题，显然无法通过迁移课本实验中的方法来解决。但是题目给出了装置图，该图及题文中的相关说明给我们一定提示，光束原来是连续的，是转动的齿轮使光束变为脉冲，因此脉冲情况必定与齿轮（或车轮）的转动有关，也就与速度和行程有关。

根据速度的意义和车正常行驶的情况，应有v=2πR f，其中R为车轮的半径，f为单位时间内车轮转过的圈数；若车轮的齿数为P，则转一圈应有P个脉冲被B接收到，因此有，代入上式，有。

同样，根据行程的意义，应有，其中f为整个行程中车轮转过的圈数；而，所以。可见，还必须测量的物理量和数据是车轮的半径R和齿轮齿数P，速度和行程的表达式如上面两式所示。

答案：车轮的半径R和齿轮齿数P；；

[例8] 现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干。如图所示，试设计一个温控电路。要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图说明工作过程。

分析：热敏电阻R₁与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路。

    答案：（1）电路图如图所示

（2）工作过程：闭合S，当温度低于设计值时热敏电阻阻值大，通过电磁继电器电流不能使它工作，K接通电炉丝加热，当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，K断开，电炉丝断电，停止供热。当温度低于设计值，又重复前述过程。

点评：该电路可以用于恒温箱、自动孵化器等，电路设计是高中电学应了解的内容，对于培养能力、理论联系实际将起到推动作用，也是高考的趋向。

【模拟试题】

一. 选择题

1. 利用半导体材料可以制成（    ）

A. 标准电阻      B. 热敏电阻      C. 光敏电阻       D. 晶体管

2. 下列方法有可能使半导体材料的电阻率减小的是（    ）

A. 升高半导体的温度                 B. 用光照射半导体

C. 在半导体中加入微量其它杂质       D. 以上情况都不可能

3. 有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度减小，则这种元件可能是（     ）

A. 金属导体       B. 绝缘体        C. 半导体         D. 超导体

4. 关于各种材料的电阻率，下列说法正确的是（     ）

A. 纯金属的电阻率较合金的电阻率小

B. 把一根长导线截成两段，每段的电阻率是原来的

C. 任何材料的电阻率在任何条件下都不可能为零

D. 任何材料的电阻率都随温度的升高而增大

5. 如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U ，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在的电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的（    ）

A. 距离变化          B. 正对面积变化

C. 介质变化          D. 电压变化

6. 如图所示是一种延时开关，当S₁闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通。当S₁断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放。则（    ）

A. 由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用

B. 由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用

C. 如果断开B线圈的电键S₂，无延时作用

D. 如果断开B线圈的电键S₂，延时将变长

7. 如图所示为一测定液面高低的传感器示意图，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体，把传感器接到图示电路中，已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同。如果发现指针正向右偏转，则导电液体的深度h变化为（    ）

A. h正在增大      B. h正在减小

C. h不变          D. 无法确定

8. 随着生活质量的提高，自动干手机已进人家庭。洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干。手靠近干手机能使传感器工作，是因为（    ）

A. 改变了湿度         B. 改变了温度

C. 改变了磁场         D. 改变了电容

9. 如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈，P为可经O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱，电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是（    ）

A. A与B接信号电压，C与D可跟被控电路串联

B. A与B接信号电压，C与D可跟被控电路并联

C. C与 D接信号电压，A与B可跟被控电路串联

D. C与 D接信号电压，A与B可跟被控电路并联

10. 演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x，假设电压表是理想的，则下列说法正确的是（    ）

A. 物体M运动时，电源内的电流会发生变化

B. 物体M运动时，电压表的示数会发生变化

C. 物体M不动时，电路中没有电流

D. 物体M不动时，电压表没有示数

二. 填空题

11. 下述仪器或装置用到传感器的有__________（填字母代号）

A. 自动报警器   B. 电子台秤    C. 电视遥控器     D. 红外线探测仪

12. 为解决楼道的照明问题，在楼道内安装一个传感器与控制电灯的电路相接。当楼道内有走动而发出声响时，电灯即被电源接通而发光，这种传感器为________传感器，它输入的是_________信号，经传感器转换后，输出的是_________信号。

13. 光电传感器利用_________将___________信号转换成了__________信号；热电传感  器利用____________将_________信号转换成了___________信号，从而实现自动控制的目的。

14. 如图所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光，若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变化是___________，发生这一现象的主要原因是________（填字母代号）

A. 小灯泡的电阻发生了变化

B. 小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化

C. 电阻丝的电阻率随温度发生了变化

D. 电源的电压随温度发生了变化

三. 解答题

15. 光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用，其中就可用于街道路灯的自动控制开关。如图所示为模拟电路，其中A为光敏电阻，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯，请连成正确的电路，达到日出灯熄，日落灯亮的效果。简要说明工作原理。

16. 如图所示为一种加速度仪的示意图。质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧，电源的电动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中。求：

① 系统的加速度a（以向右为正）和电压表读数U的函数关系式。

② 将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？为什么？

③ 若电压表指针指在满刻度的3/4位置，此时系统的加速度大小和方向如何？

17. 某学生为了测量一个物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。

现有下列器材：力电转换器、质量为m₀的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个，开关及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。

请完成对该物体质量的测量：

（1）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调。并且使调节范围尽可能大，画出这一完整的电路（包括力电转换器在内）。

（2）简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m。

（3）设想实验中可能会出现的问题。

【试题答案】

1. BCD

点拨：标准电阻是几乎不受温度影响的电阻，一般是用锰铜合金或镍铜合金制作的。

2. ABC

3. C

点拨：金属导体的电阻随温度升高而增大，超导体的电阻几乎为零，半导体（如热敏电阻）的阻值随温度升高而减小。

4. A

点拨：合金的电阻率比纯金属的大，故A正确；金属电阻率是金属导体的特性，故B错；超导材料达到一定低温时，其电阻率可达到零，故C错；半导体（热敏电阻）的电阻率随温度升高而减小，故D错。

5. A 

解析：电容式话筒中振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器相当于一个平行板电容器。当人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使两极板间的距离发生变化，从而导致电容器的电容发生变化，所以选A。

6. BC

7. B

点拨：由电源极性及电流方向可知，A、B构成的电容器上的电荷量减小，据，电容C在减小，可推知正对面积S减小，即h在减小。

8. D  人是导体，可以与其它导体构成电容器。手靠近干手机时，改变了设置在干手机内的电容式传感器的电容，干手机开始工作。能否用湿度和温度来驱使电热器工作，理论上是可行的，但作为干手机，这种传感器的设置有很大缺陷。干手机周围的环境（如湿度和温度）一年四季都在变化，与手的靠近无关，假如湿度、温度发生变化，干手机就马上工作，岂不成了“室内烘干机”？故选项D正确。

9. A 

分析：由图可知A、B是电磁继电器线圈，所以A、B应接信号电压，线圈随信号电压变化使电磁继电器相吸或排斥，从而使C、D接通或断开，进而起到控制作用，所以选项A正确。

10. B 

分析：电压表为理想电表，则电压表不分流，故触头移动时不会改变电路的电阻，也就不会改变电路中的电流，故A错误；电压表测得是触头P左侧电阻分得的电压，故示数随物体M的移动，亦即触头的运动而变，故B正确，C、D错误。

11. A、B、C、D

12. 声电；声；电

13. 光敏电阻；光；电；热敏电阻；温度；电

14. 变暗；  C

点拨：电阻丝的电阻率随温度的升高而增大，电阻也增大，根据知，小灯泡的实际功率减小，所以变暗。

15. 解：电路连接如图所示。当天亮时，光线照射光敏电阻A，其阻值迅速减小，控制回路电流增大，断电器B工作，吸住衔铁使触点断开，路灯熄灭。当夜晚降临，光线变暗，光敏电阻A的阻值增大。控制回路电流减小，弹簧将衔铁拉起，触点接通，路灯点亮。

16. 解：（1）当振子向左偏离中间位置x距离时，由牛顿第二定律得

         ①   

电压表的示数为

     ② 

由以上两式解得          ③ 

（2）均匀，因为加速度a与电压表示数U是一次函数（线性关系）。

（3）当滑动触头滑到最右端时，电压表最大示数，电压表指针指在满刻度的3/4位置时， 

代入③式解得      方向向左。 

17. 分析：（1）力电转换器虽然是一个全新的仪器，但它与其他所有测量仪器一样，有它们的共性，即需要有一个“调零”步骤，这个“调零”工作的要求就是当受压面上不放物体时通过对输入电路的输入电压的调节从而使输出电压为零，这就是力电转换器的“调零”。

（2）为了使输入电路上的电压可调节且调节范围尽可能大一些，可以用滑动变阻器组成分压电路。

（3）根据题给信息“被测物体质量与输出电压成正比”，先在受压面上放质量为m₀的砝码，测出其输出电压U₀，然后将待测物体放在受压面上，测出其输出电压U，根据两者的比例关系，便可得出m。

解：（1）设计的电路图如图所示。

（2）测量步骤与结果如下：

① 闭合开关 S，调节变阻器的滑片 P，使力电转换器的输出电压为零

② 将质量为m₀的砝码放在力电转换器的受压面上，记下此时的输出电压U₀

③ 取下砝码，将待测物体放在力电转换器的受压面上，记下此时的输出电压U。

由以上测量可求出比例系数k及待测物体的质量m

因为U₀=km₀g，所以有：  

又由于U = kmg，所以待测物体的质量为：  

（3）实验中可能会出现的问题有：

① 因电源电压太小而输出电压调不到零

② 待测物体的质量超过此力电转换器的量程