2022年高中物理《第三章 傳感器》學(xué)案 教科版選修3-2

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1、2022年高中物理《第三章 傳感器》學(xué)案 教科版選修3-2 傳感器 一、常見敏感元件的特點(diǎn)及應(yīng)用 1．光敏電阻：光敏電阻的阻值與所受光照的強(qiáng)度有關(guān)，光照增強(qiáng)阻值減小，光照減弱阻值增大． 2．金屬熱電阻：金屬熱電阻的電阻率隨溫度升高而增大． 3．熱敏電阻：熱敏電阻有正溫度系數(shù)和負(fù)溫度系數(shù)兩種．正溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而增大，負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小． 4．霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這個(gè)電學(xué)量． 例1　如圖1所示是一火警報(bào)警器的部分電路示意圖．其中R2為用半導(dǎo)體負(fù)溫度系數(shù)熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a、b之間接

2、報(bào)警器．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流I，報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是 (　　) 圖1 A．I變大，U變大 B．I變大，U變小 C．I變小，U變大 D．I變小，U變小 針對(duì)訓(xùn)練　如圖2所示是某居民小區(qū)門口利用光敏電阻設(shè)計(jì)的行人監(jiān)控裝置，R1為光敏電阻，R2為定值電阻，A、B接監(jiān)控裝置．則(　　) 圖2 ①當(dāng)有人通過(guò)而遮蔽光線時(shí)，A、B之間電壓升高?、诋?dāng)有人通過(guò)而遮蔽光線時(shí)，A、B之間電壓降低?、郛?dāng)僅增大R2的阻值時(shí)，可增大A、B之間的電壓　④當(dāng)僅減小R2的阻值時(shí)，可增大A、B之間的電壓 A．①③ B．①④ C．②③ D．

3、②④ 二、傳感器的應(yīng)用 1．傳感器的應(yīng)用 傳感器的應(yīng)用過(guò)程包括三個(gè)環(huán)節(jié)：感、傳、用． (1)“感”是指?jìng)鞲衅鞯拿舾性袘?yīng)信息，并轉(zhuǎn)化為電學(xué)量． (2)“傳”是指通過(guò)電路等將傳感器敏感元件獲取并轉(zhuǎn)化的電學(xué)信息傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)． (3)“用”是指執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用傳感器傳來(lái)的信息進(jìn)行某種顯示或某種動(dòng)作． 2．傳感器電路問(wèn)題的設(shè)計(jì)思路 處理與傳感器有關(guān)的電路設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)，可將整個(gè)電路分解為： (1)傳感器所在的信息采集部分； (2)轉(zhuǎn)化傳輸部分(這部分電路往往與直流電路的動(dòng)態(tài)分析有關(guān))； (3)執(zhí)行電路． 例2　傳感器擔(dān)負(fù)著信息的采集任務(wù)，在自動(dòng)控制中發(fā)揮著重要作用，傳感器能夠?qū)⒏?/p>

4、受到的物理量(如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量(通常是電學(xué)量)，例如熱敏傳感器，主要是應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻，某熱敏電阻RT阻值隨溫度變化的圖線如圖3甲所示，圖乙是由該熱敏電阻RT作為傳感器制作的簡(jiǎn)單自動(dòng)報(bào)警器線路圖．問(wèn)： 圖3 (1)為了使溫度過(guò)高時(shí)報(bào)警器鈴響，c應(yīng)接在________(填“a”或“b”)處． (2)若要使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高些，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向________移動(dòng)(填“左”或“右”)． (3)如果在調(diào)試報(bào)警器達(dá)到最低報(bào)警溫度時(shí)，無(wú)論如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P都不能使報(bào)警器工作，且電路連接完好，各電路元件都能處于工作狀態(tài)，則造成工作電路實(shí)際不能工

5、作的原因可能是______________________________________________________________． 例3　一熱敏電阻阻值隨溫度變化的圖像如圖4甲所示．請(qǐng)應(yīng)用這一熱敏電阻自行設(shè)計(jì)一控制電路．當(dāng)溫度高于某一值后紅色指示燈亮，則溫度低于這一值時(shí)綠色指示燈亮． 圖4 給你的器材有：如圖乙所示的繼電器一個(gè)(a、b為常閉觸點(diǎn)．c、d為常開觸點(diǎn))、熱敏電阻一只、滑動(dòng)變阻器一只、紅綠色指示燈各一個(gè)、兩個(gè)獨(dú)立的電池組、開關(guān)兩個(gè)、導(dǎo)線若干等． 1．(常見敏感元件的特點(diǎn)及應(yīng)用) 如圖5所示，RT為正溫度系數(shù)熱敏電阻，R1為光敏電阻，R2和R3均

6、為定值電阻，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，為理想電壓表，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大，可能的原因是(　　) 圖5 ①熱敏電阻溫度升高，其他條件不變　②熱敏電阻溫度降低，其他條件不變　③光照增強(qiáng)，其他條件不變　④光照減弱，其他條件不變 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 2．(傳感器的應(yīng)用)如圖6所示是一種水位自動(dòng)報(bào)警器的原理示意圖，當(dāng)杯中的水的水位到達(dá)金屬塊B時(shí)，出現(xiàn)的情況是 (　　) 圖6 A．L1燈亮 B．L2燈亮 C．L1、L2兩燈同時(shí)亮 D．L1、L2兩燈都不亮 3．(傳感器的應(yīng)用)如圖7所示為大型電子地磅電路圖，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻

7、不計(jì)．不稱物體時(shí)，滑片P在A端，滑動(dòng)變阻器接入電路的有效電阻最大，電流較小；稱物體時(shí)，在壓力作用下滑片P下滑，滑動(dòng)變阻器有效電阻變小，電流變大，這樣把電流對(duì)應(yīng)的重量值刻在刻度盤上，就可以讀出被稱物體的重量值．若滑動(dòng)變阻器上A、B間距離為L(zhǎng)，最大阻值等于定值電阻的阻值R0，已知兩彈簧的總彈力與形變量成正比，比例系數(shù)為k，則所稱物體的重量G與電流大小I的關(guān)系為 (　　) 圖7 A．G＝2kL－ B．G＝kL＋ C．G＝＋kL D．G＝kL 4．(傳感器的應(yīng)用)用如圖8所示的電磁繼電器設(shè)計(jì)一個(gè)高溫報(bào)警器，要求是：正常情況綠燈亮，有險(xiǎn)情時(shí)電鈴報(bào)警．可供選擇的器材如下：熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴、學(xué)生用電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線．