高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題十一 第3講 實(shí)驗(yàn)：傳感器的簡單使用課件

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1、第 3 講 實(shí)驗(yàn)：傳感器的簡單使用考點(diǎn)傳感器1傳感器：傳感器能夠感受諸如力、熱、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們轉(zhuǎn)換為電壓、電流等可以很方便地進(jìn)行測量、傳輸、處理和自動(dòng)控制量，從而2傳感器的組成：由、轉(zhuǎn)換器件和轉(zhuǎn)換電路三個(gè)部分組成，通過敏感元件獲取外界信息并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過輸出部分輸出，然后經(jīng)控制器分析處理敏感元件3傳感器的分類：力電傳感器、熱電傳感器、光電傳感器、聲電傳感器、電容式傳感器、磁電傳感器、超聲波傳感器、氣敏傳感器等電學(xué)4傳感器的簡單應(yīng)用(1)力電傳感器力電傳感器主要是利用敏感元件和變阻器把力學(xué)信號(hào)(位移、速度、加速度等)轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)(電壓、電流等)的儀器力電傳感器廣泛地

2、應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)、現(xiàn)代科技中，如安裝在導(dǎo)彈、飛機(jī)、潛艇和宇宙飛船上的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及 ABS 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)等(2)熱電傳感器熱敏電阻熱電傳感器是利用熱敏電阻(半導(dǎo)體材料)的阻值會(huì)隨溫度的升高(金屬熱電阻的導(dǎo)電性能相反)的原理制成的減小它能把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量如各種家用電器(空調(diào)、冰箱、熱水器、飲水機(jī)等)的溫度控制、火警報(bào)警器、恒溫箱等(3)光電傳感器光敏電阻光電傳感器中的主要部件是光敏電阻或光電管光敏電阻的材料是一種半導(dǎo)體，無光照時(shí)，載流子極少，阻值較大；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，阻值減小光敏電阻能夠把光強(qiáng)度這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量自動(dòng)沖水機(jī)、路燈的控制、鼠標(biāo)器、光電計(jì)數(shù)

3、器、煙霧報(bào)警器等都是利用了光電傳感器的原理(4)磁電傳感器霍爾元件霍爾電壓：UHklB.d作用：把 B 這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化成 UH 這個(gè)電學(xué)量1(單選)如圖11-3-1所示是觀察電阻值隨溫度變化情況的示意圖現(xiàn)在把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴?，關(guān)于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是( ) 解析：由于金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性較好，測溫范圍較大，因而其熱靈敏性差一些；而由半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻的電阻值感溫靈敏度較高圖 11-3-1A若 R 為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化非常明顯B若 R 為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變化不明顯C若 R 為熱敏電阻(半導(dǎo)體材料制作)，讀數(shù)變化非常明顯D若 R 為熱敏電阻(半導(dǎo)體材料制作)

4、，讀數(shù)變化不明顯答案：C2(單選)圖 1132 所示是一種測定壓力的電容式傳感器，A 為固定電極，B 為可動(dòng)電極，組成一個(gè)電容大小可變的電容器可動(dòng)電極兩端固定，當(dāng)待測壓力施加在可動(dòng)電極上時(shí)，可動(dòng)電極發(fā)生形變，從而改變了電容器的電容現(xiàn)將此電容式傳感器與零刻線在中央的靈敏電流表和電源串聯(lián)，組成閉合電路，已知電流從電流表正接線柱流入時(shí)指針向右偏轉(zhuǎn)當(dāng)待測壓力增大時(shí)()圖 1132A電容器的電容將減小B靈敏電流表指針在正中央零刻線處C靈敏電流表指針向左偏轉(zhuǎn)D靈敏電流表指針向右偏轉(zhuǎn)解析：當(dāng)待測壓力增大時(shí)，電容器板間距離縮小，由知，電容器的電容增大，A 錯(cuò)；由于電容器與電源相連，故電壓 U 不變，由 QCU

5、 知，電容器的電荷量將增加，即電容器需充電，故電流從電流表的正接線柱流入，指針將向右偏轉(zhuǎn)，B、C 錯(cuò)誤，D 正確答案：答案：D【例 1】(2010 年全國卷)如圖 1133 所示，一熱敏電阻 RT 放在控溫容器 M 內(nèi)： 為毫安表，量程 6 mA，內(nèi)阻為數(shù)十歐姆；E 為直流電源，電動(dòng)勢約為 3 V，內(nèi)阻很??；R 為電阻箱，最大阻值為 999.9 ；S 為開關(guān)已知 RT 在 95 時(shí)阻值為150 ，在 20 時(shí)的阻值約為 550 .現(xiàn)要求在降溫過程中測量在 95 20 之間的多個(gè)溫度下 RT 的阻值圖 1133熱點(diǎn) 傳感器及電路知識(shí)的綜合應(yīng)用依照實(shí)驗(yàn)原理電路圖連線調(diào)節(jié)控溫容器 M 內(nèi)的溫度，使得

6、 RT 溫度為 95 將電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)某踔?，以保證儀器安全閉合開關(guān)調(diào)節(jié)電阻箱，記錄電流表的示數(shù) I0 ，并記錄_將 RT 的溫度降為 T1 20 T195 )；調(diào)節(jié)電阻箱，使 得 電 流 表 的 讀 數(shù) _ ， 記 錄_(1)在圖中畫出連線，完成實(shí)驗(yàn)原理電路圖；(2)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空復(fù)步驟.解析：(1)由于本實(shí)驗(yàn)只有一個(gè)可用來測量或觀察的電流表，所以應(yīng)該用“替代法”的思維考慮用電流表觀察保證電路的電阻不變，因此將熱敏電阻、電阻箱和電流表串聯(lián)形成測量電路而且熱敏電阻的 95和 20的阻值是已知的，所以熱敏電阻的初值之和不變，如果熱敏電阻的初始溫度為 20，則電流表數(shù)不變時(shí)電阻箱與熱敏電

7、阻的串聯(lián)電路電阻保持 550 .電阻箱的初值之和不變，則可以測量任意溫度下的電阻溫度為 T1時(shí)熱敏電阻的電阻值 RT_.逐步降低T1的數(shù)值，直至 20 為止；在每一溫度下重圖 1134(2)電阻箱的讀數(shù) R2仍為 I2電阻箱的讀數(shù) R1150 R0R1(1)電路圖如圖 1134 所示計(jì)”，為此他需要先探究該熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律現(xiàn)有下列器材：待測熱敏電阻 R(約 6002000 ), 直流毫安表(量程 6 mA，內(nèi)阻約 0.5 )，直流電壓表(量程 3 V，內(nèi)阻約 1 k)，直流恒壓電源(輸出電壓 3 V，內(nèi)阻不計(jì))，滑動(dòng)變阻器(阻值范圍 0500 )，以及水銀溫度計(jì)、加熱裝置、開關(guān)和

8、導(dǎo)線 1(2010 年佛山二模)小明設(shè)想用熱敏電阻制作一個(gè)“溫度某一溫度時(shí)，閉合開關(guān)，記下_；改變溫度，多次重復(fù)步驟操作，得出多組數(shù)據(jù)；根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算熱敏電阻阻值 R，繪制 R 隨溫度 t 變化的圖線(3)現(xiàn)將該熱敏電阻、恒壓電源、開關(guān)、導(dǎo)線、_(電壓表、電流表)連接起來，把該電表的刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就制成了一個(gè)“溫度計(jì)”若 R 隨溫度 t 變化的圖線如圖 c，則用此“溫度計(jì)”測得的溫度越高，對(duì)應(yīng)原電表表盤的刻度值越_(大、小)(1)應(yīng)選擇圖_(a、b)的電路探究熱敏電阻的溫度特性(2)主要步驟：連接電路，啟動(dòng)加熱裝置，待溫度穩(wěn)定為答案：(1)b(2)溫度計(jì)、電流表、電壓表的讀數(shù)(3)電流

9、表小圖 1135【例1】(單選)(上海浦東新區(qū) 2011 屆高三期末)演示位移傳感器的工作原理如圖 1136 所示，物體 M 在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑桿 p，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來反映)物體位移的大小 x.假設(shè)電壓表是理想的，則下列說法正確的是(圖 1136易錯(cuò)點(diǎn)：傳感器的應(yīng)用錯(cuò)解分析：不清楚傳感器在電路中的作用，不明確傳感器所影響的物理量與電路中的其他物理量之間的關(guān)系以為物體M 運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中的外電阻發(fā)生改變，電流發(fā)生改變或者物體 M 不動(dòng)時(shí)，電路中不產(chǎn)生電流正確解析：物體 M 運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表測的對(duì)應(yīng)電阻發(fā)生改變，所以其示數(shù)會(huì)發(fā)生變化，但整個(gè)電路的總電阻沒改變，所以電路中的電

10、流不變A物體 M 運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化B物體 M 運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化C物體 M 不動(dòng)時(shí)，電路中沒有電流D物體 M 不動(dòng)時(shí)，電壓表沒有示數(shù)正確答案：B導(dǎo)電液體分別與直流電源的兩極相連接，從電容 C 和導(dǎo)電液與金屬棒間的電壓 U 的變化就能反映液面的升降情況，即圖 11371(單選)如圖 1137 是一種測定液面高度的電容式傳感器的示意圖金屬棒與導(dǎo)電液體構(gòu)成一個(gè)電容器，將金屬棒和電源接通再斷開后，電壓 U 減小，反映 h 增大以上判斷正確的是( )AB CD解析：此電容器的兩個(gè)極板分別是金屬棒與導(dǎo)電液體， h增大表示電容器的正對(duì)面積增大，所以電容就增大，充電后斷開，則電量 Q 不變， h 減小，C 減小，而 UQ/C，則 U 必增大B B電源接通后，電容 C 減小，反映 h 減小電源接通后，電容 C 減小，反映 h 增大電源接通再斷開后，電壓 U 減小，反映 h 減小