滬科版高中物理選修(3-2)第4章《傳感器與現(xiàn)代社會(huì)》章末總結(jié)學(xué)案

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1、最新滬科版高中物理選修(3-2)第4章《傳感器與現(xiàn)代社 會(huì)》章末總結(jié)學(xué)案 章末總結(jié) 梳理知識(shí)體系構(gòu)建內(nèi)容綱要 網(wǎng)絡(luò)"構(gòu)建區(qū) (定義,通過(guò)測(cè)量外界的物理量、化學(xué)量或今物量來(lái)捕捉和is別信息,并將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成 電學(xué)量的裝置 組成 敏感元件 轉(zhuǎn)換電路 7 / 6 ?物迪懵感器? 傳感器與現(xiàn)代社會(huì)看 分類化學(xué)型傳感器按幢涯的不同劃分 .生物型傳感器? ‘溫度侍感器 力傳感器 小用J蔽傳康器 加紅外測(cè)溫儀 數(shù)科相機(jī)和攝像機(jī) .酒精祓度測(cè)試儀 .研究熱轅電阻的溫度特性曲線 歸納同愛(ài)專題 熟練解題技巧 專題"整合區(qū) 一、常見(jiàn)敏感元件的特點(diǎn)及應(yīng)用

2、 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 .熱敏電阻:熱敏電阻有正溫度系數(shù)、負(fù)溫度系數(shù)和臨界溫度系數(shù)三種.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. 3 .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

3、,U變大 B. I變大,U變小 C. I變小,U變大 D. I變小,U變小 解析 &所在處出現(xiàn)火情時(shí),溫度升高,則R2的阻值減小.R2J-R總J - I干 T -Ui T - JJ-I J ,故顯示器的電流I變小,由U=E—I干r,I干變大,知U變小,故選項(xiàng)D正 確. 答案 D 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 ,Ri為光敏 電阻,R2為定值電阻 A B接監(jiān)控裝置.則( ) ①當(dāng)有人通過(guò)而遮蔽光線時(shí),A、B之間電壓升高 ②當(dāng)有人通過(guò)而遮蔽光線時(shí),A、B之 間電壓降低 ③當(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),

4、 可增大A、B之間的電壓 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 答案 C 解析 Ri是光敏電阻,有光照射時(shí),阻值變小,當(dāng)有人通過(guò)而遮蔽光線時(shí),Ri的阻值變大,回 路中的電流I減小,A、B間的電壓U = IR2減小,故①錯(cuò)誤,②正確;由閉合電路歐姆定律得: U= E—I(Ri+r),當(dāng)僅增大 R的阻值時(shí),電路中的電流減小,A、B間的電壓 U增大,故③正 確;當(dāng)僅減小R2的阻值時(shí),電路中的電流增大,A、B間的電壓U減小,故④錯(cuò)誤,故應(yīng)選C. 二、傳感器的應(yīng)用 i .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)

5、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)才i著重要作用 ,傳感器能夠?qū)⒏? 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

6、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): (1)為了使溫度過(guò)高時(shí)報(bào)警器鈴響 (2)若要使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高些 ,c應(yīng)接在(填“ a”或" b”)處. 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)際不能工作 的原因可能是. 解析 熱敏電阻 Rt在溫度升高時(shí)阻值變小,電路中電流變大,電磁鐵磁性增強(qiáng),把右側(cè)銜 鐵吸引過(guò)來(lái),與a接觸,

7、 故c應(yīng)接在a處;為使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高 ,則應(yīng)使電路中電阻更大,這樣使報(bào)警溫度提 高,滑片應(yīng)左移. 答案(1)a (2)左(3)電源提供電壓太小,以至于電磁鐵磁性太弱或彈簧勁度系數(shù)太大 【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 ,而溫度低于這一值時(shí)綠色指示燈亮 ,并且說(shuō) 明滑動(dòng)變阻器的作用. 甲 彈 觸點(diǎn) 0C 給你的器材有:如圖乙所示的繼電器一只 ,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(kāi)關(guān)兩個(gè)、

8、導(dǎo)線若干. ,是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏 解析由題圖甲所示可以看出熱敏電阻的阻值隨溫度升高而降低 電阻,設(shè)計(jì)的控制電路如圖所示.當(dāng)溫度低于這一值時(shí) ,熱敏電阻的阻值較大,流過(guò)電磁鐵的 電流較小,綠燈所在電路閉合,綠色指示燈亮.當(dāng)溫度高于這一值時(shí) ,熱敏電阻的阻值較小,流 過(guò)電磁鐵的電流較大,紅燈所在電路閉合,紅色指示燈亮.滑動(dòng)變阻器作限流式連接 ,通過(guò)調(diào) 節(jié)滿足熱敏電阻對(duì)某一溫度的控制. 熱敏也阻 /~t0 -rzn-^- 銜鐵 綠燈 —(SH 觸點(diǎn)b-I 紅燈 答案(1)控制電路見(jiàn)解析圖. (2)此方案中滑動(dòng)變阻器的作用:主要是通過(guò)調(diào)節(jié)滿足熱敏電

9、阻對(duì)某一溫度的控制. 自我?檢測(cè)區(qū) 檢測(cè)學(xué)習(xí)效果體驗(yàn)成功快樂(lè) 1.(常見(jiàn)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 ,Ri為光敏電 阻,R2和R3均為定值電阻,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( ) 熱敏電阻 -I > i—i 一 光敏電配 /?: —H 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), C

10、.②③ D.②④ 其他條件不變 ④光照減弱,其他條件不變 A.①③ B.①④ 答案 D 解析 電壓表示數(shù)變大,而R3為定值電阻,說(shuō)明流經(jīng) R3的電流增大,由電路結(jié)構(gòu)可知,這 可能是由于Rt阻值減小或 Ri阻值增大,由熱敏電阻和光敏電阻特性知 ,可能是由于溫度降低 或光照減弱,故②、④正確,①、③錯(cuò)誤. 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( ) C. L1、L2兩燈同時(shí)亮 D. L1、L2兩燈都不亮 答案 B 解析 由電路結(jié)構(gòu)可以看出,當(dāng)杯中的水的水位到達(dá) B時(shí),左端電路被接通,這樣螺線管 就產(chǎn)

11、生磁場(chǎng),相當(dāng)于一個(gè)磁鐵,對(duì)與彈簧相連的銜鐵產(chǎn)生吸引作用 ,使之向下移動(dòng),這樣L2電路 被接通. 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?。环Q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 阻的阻值Ro,已知兩彈簧的總彈力與形變量成正比 流大小I的關(guān)系為( ) -T^ 『扁 君 圖 EkL A. G=2kL- - A、B間距離為L(zhǎng),最大阻值等于定值電 ,比例系數(shù)為

12、k,則所稱物體的重量 G與電 E? S —<— 7 EkL B. G=kL + - C. G = E IR0 卜kL D. G=kL 答案 A 解析設(shè)放上物體后,滑片P向下滑動(dòng)x,處于平衡. 由受力平衡得:G=kx0 由閉合電路歐姆定律得: L _ x (R0+—^R0)I= E ② 由①②得:G=2kL-EkL. IR0 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(kāi)關(guān)、導(dǎo)線. 答案如圖所示. 解析 將熱敏電阻、學(xué)生用電源、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)串聯(lián)接入繼電器的 a、b端;將學(xué) 生用電源與電鈴、綠燈泡分別接入 c、d、e之間,正常情況時(shí)熱敏電阻阻值大 ,ab間電流小, 電磁鐵磁性弱,ce接通,綠燈亮.溫度升高時(shí),熱敏電阻阻值變小,ab間電流變大,電磁鐵磁性變 強(qiáng),吸住銜鐵,cd接通,ce斷開(kāi),綠燈滅,電鈴響.

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