2022年高中物理 第3章 傳感器章末總結(jié)學(xué)案 教科版選修3-2

2022年高中物理 第3章 傳感器章末總結(jié)學(xué)案 教科版選修3-2一、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1AI變大，U變大 BI變大，U變小CI變小，U變大 DI變小，U變小解析R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，溫度升高，則R2的阻值減小R2R總I干U1U3I，故顯示器的電流I變小，由UEI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，R1為光敏電阻，R2為定值電阻，A、B接監(jiān)控裝置則()圖2當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí)，A、B之間電壓升高當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí)，A、B之間電壓降低當(dāng)僅增大R2的阻值時(shí)，可增大A、B之間的電壓當(dāng)僅減小R2的阻值時(shí)，可增大A、B之間的電壓ABCD答案C解析R1是光敏電阻，有光照射時(shí)，阻值變小，當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí)，R1的阻值變大，回路中的電流I減小，A、B之間的電壓UIR2減小，故錯(cuò)誤，正確由閉合電路歐姆定律得：UEI(R1r)，當(dāng)僅增大R2的阻值時(shí)，電路中的電流減小，A、B之間的電壓U增大，故正確；當(dāng)僅減小R2的阻值時(shí)，電路中的電流增大，A、B之間的電壓U減小，故錯(cuò)誤故應(yīng)選C.二、傳感器的應(yīng)用1傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用過程包括三個(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)利用傳感器傳來的信息進(jìn)行某種顯示或某種動(dòng)作2傳感器電路問題的設(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惺艿降奈锢砹?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：圖3(1)為了使溫度過高時(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)銜鐵吸引過來，與a接觸，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，當(dāng)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)線若干等解析由題圖中甲可以看出熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻當(dāng)溫度低于某一值時(shí)，熱敏電阻的阻值較大，流過電磁鐵的電流較小，a、b為常閉觸點(diǎn)，連接上綠燈，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，流過電磁鐵的電流較大，c、d被閉合，連接上紅燈，紅色指示燈亮，滑動(dòng)變阻器作限流式連接，通過調(diào)節(jié)滿足熱敏電阻對(duì)某一溫度的控制答案設(shè)計(jì)的控制電路如圖所示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熱敏電阻溫度升高，其他條件不變熱敏電阻溫度降低，其他條件不變光照增強(qiáng)，其他條件不變光照減弱，其他條件不變A B C D答案D解析電壓表示數(shù)變大，而R3為定值電阻，說明流經(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R1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、正確，、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 ()圖6AL1燈亮 BL2燈亮CL1、L2兩燈同時(shí)亮 DL1、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)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所示是一個(gè)測(cè)定液面高度的傳感器，在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放在導(dǎo)電液體中，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩極，把這兩極接入外電路，當(dāng)電容值增大引起外電路的電流變化時(shí)，說明導(dǎo)電液體的深度h()圖7A增大 B減小C不變 D無法確定答案A解析由題意知，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩極，類似于平行板電容器的兩極當(dāng)導(dǎo)電液體深度h增大時(shí)，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體正對(duì)面積增大，電容器的電容值變大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)線圖8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，a、b間電流小，電磁鐵磁性弱，c、e接通，綠燈亮；溫度升高時(shí)，熱敏電阻阻值變小，a、b間電流變大，電磁鐵磁性變強(qiáng)，吸住銜鐵，c、d接通，c、e斷開，綠燈滅，電鈴響