高中物理 第6章 傳感器章末復(fù)習(xí)課學(xué)案 新人教版選修32

第6章 傳感器章末復(fù)習(xí)課【知識(shí)體系】 答案填寫非電學(xué)電學(xué)通斷光敏金屬熱霍爾元件溫度聲主題1常用敏感元件及應(yīng)用1常見敏感元件及特性(1)光敏電阻：光敏電阻在被光照射時(shí)電阻發(fā)生變化，光照增強(qiáng)電阻減小，光照減弱電阻增大(2)熱敏電阻和金屬熱電阻：金屬熱電阻的電阻率隨溫度升高而增大，熱敏電阻有正溫度系數(shù)、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(3)霍爾元件：能把磁感應(yīng)強(qiáng)度這一磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這一電學(xué)量的元件，UHk.2傳感器應(yīng)用的一般模式【典例1】如圖是一火警報(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()AI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R2減小R總減小I干增大U1增大U3減小I減小，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1(多選)在溫控電路中，通過熱敏電阻的阻值隨溫度的變化可實(shí)現(xiàn)對(duì)電路相關(guān)物理量的控制如圖所示的電路，R1為定值電阻，R2為半導(dǎo)體熱敏電阻(溫度越高電阻越小)，C為電容器當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)()A電容器C的帶電荷量增大B電壓表的讀數(shù)增大C電容器C兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度減小DR1消耗的功率增大解析：當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)R2的阻值變大，電路的總電阻變大由I知I變小，又UEIr，電壓表的讀數(shù)U增大，B正確；又由U1IR1及P1I2R1可知U1變小，R1耗的功率P1變小，D錯(cuò)誤；電容器兩極板間的電壓U2UU1，故U2變大，由場(chǎng)強(qiáng)E，QCU2可知Q、E都增大，故A正確，C錯(cuò)誤答案：AB題后反思本題利用熱敏電阻為傳感器，將溫度變化的信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，結(jié)合電子線路來控制加熱電路正確的電路分析、計(jì)算及看懂熱敏電阻的電阻值隨溫度變化的曲線，是解決本類習(xí)題的關(guān)鍵主題二自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)自動(dòng)控制電路時(shí)，一般按照以下思路進(jìn)行1根據(jù)題目給出的儀器和要求畫出控制電路和工作電路控制電路由電源、開關(guān)、光敏電阻(或熱敏電阻等其他敏感元件)、電磁繼電器和導(dǎo)線等組成；工作電路由電源、用電器(燈泡、電熱絲或其他用電器)、導(dǎo)線等組成這兩個(gè)電路相互獨(dú)立，又通過繼電器相關(guān)聯(lián)，繼電器實(shí)際上是工作電路的開關(guān)2分析電路的合理性電路設(shè)計(jì)完成后，要對(duì)它的合理性進(jìn)行分析，用光照射光敏電阻或?qū)崦綦娮杓訜幔瑱z查工作電路的接通和斷開是否符合實(shí)際要求比如，自控路燈電路的設(shè)計(jì)要求是白天切斷工作電路，使路燈熄滅，晚上接通工作電路，使路燈點(diǎn)亮發(fā)光【典例2】氣體傳感器利用物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)將某種氣體的濃度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并輸出，如圖所示，B為將可燃?xì)怏w或有毒氣體(如CO、CH4、瓦斯、煤氣等)濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，俗稱電子鼻當(dāng)有毒氣體濃度大時(shí)，其電阻變小根據(jù)如下材料：電源電壓U220 V，M為排風(fēng)扇，G為繼電器，A為控制電源，S為控制開關(guān)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)家用自動(dòng)排煙電路，并在圖中完成連線圖解析：電磁繼電器起開關(guān)作用，所以電池組、開關(guān)和電磁繼電器應(yīng)組成一個(gè)電路，另一個(gè)是由排風(fēng)扇和高壓電源組成的電路答案：如圖所示自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)應(yīng)注意的四點(diǎn)1要明確設(shè)計(jì)意圖，弄清控制條件和相應(yīng)的自動(dòng)控制原理2要明確應(yīng)選用哪種傳感器，該傳感器怎樣感知控制條件及怎樣轉(zhuǎn)化為電學(xué)量輸出3選用什么樣的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)怎樣執(zhí)行自動(dòng)控制4采用什么樣的電路來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制針對(duì)訓(xùn)練2如圖所示，A是浮子，B是金屬觸頭，C為住宅樓房頂上的蓄水池，M是帶水泵的電動(dòng)機(jī)，D是彈簧，E是銜鐵，F(xiàn)是電磁鐵，S1、S2分別為觸頭開關(guān)，S為開關(guān)，J為電池請(qǐng)利用上述材料，設(shè)計(jì)一個(gè)住宅樓房頂上的自動(dòng)注水裝置(1)連接電路圖；(2)簡述其工作原理(涉及的元件可用字母代替)解析：(1)如圖所示(2)按圖接好電路，合上開關(guān)S，水泵工作，水位升高，當(dāng)浮子上升使B接觸到S1時(shí)，左側(cè)電路(控制電路)工作，電磁鐵F有磁力，拉下銜鐵E，使S2斷開，電動(dòng)機(jī)M不工作，停止注水，當(dāng)水位下降使B與S1脫離，電磁鐵電路停止工作，F(xiàn)無磁性，彈簧的彈力使D拉動(dòng)E，使S2接通，M工作方法總結(jié)：自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)應(yīng)注意的四點(diǎn)(1)要明確設(shè)計(jì)意圖，弄清控制條件和相應(yīng)的自動(dòng)控制原理(2)要明確應(yīng)選用哪種傳感器，該傳感器怎樣感知控制條件及怎樣轉(zhuǎn)化為電學(xué)量輸出(3)選用什么樣的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)怎樣執(zhí)行自動(dòng)控制(4)采用什么樣的電路來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制統(tǒng)攬考情隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳感器在社會(huì)實(shí)踐中應(yīng)用越來越廣泛，它是各種測(cè)量和自動(dòng)控制系統(tǒng)的“感覺器官”新課標(biāo)增加了傳感器的內(nèi)容，在新高考中一定會(huì)有所體現(xiàn)，但所占比例不會(huì)太大，且都在“了解”的水平上，不會(huì)出現(xiàn)太復(fù)雜且有難度的題目，更不會(huì)涉及大量的技術(shù)細(xì)節(jié)；命題形式一般以選擇題或填空題為主，也可能與其他知識(shí)綜合出題真題例析(2016全國卷)現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)要求熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過60 時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，提供的器材有：熱敏電阻，報(bào)警器(內(nèi)阻很小，流過的電流超過IC時(shí)就會(huì)報(bào)警)，電阻箱(最大阻值為999.9 )，直流電源(輸出電壓為U，內(nèi)阻不計(jì))，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為1 000 )，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為2 000 )，單刀雙擲開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，已知U約為18 V，IC約為10 mA；流過報(bào)警器的電流超過20 mA時(shí)，報(bào)警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，在60 時(shí)阻值為650.0 .(1)完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線(2)在電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器_(選填“R1”或“R2”)(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng)：電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為_；滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于_(選填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_將開關(guān)向_(選填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至_(4)保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用解析：(1)電路圖連線見答案圖(2)R 1 800 ，所以在電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器R2.(3)由該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，在60 時(shí)阻值為650.0 可知，電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為650.0 ；由于滑動(dòng)變阻器采用限流接法，所以滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于b端附近，不能置于另一端的原因是接通電源后，流過報(bào)警器的電流超過20 mA，報(bào)警器可能損壞；將開關(guān)向c端閉合，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至報(bào)警器開始報(bào)警答案：(1)連線如圖所示(2)R2(3)650.0b接通電源后，流過報(bào)警器的電流會(huì)超過20 mA，報(bào)警器可能損壞c報(bào)警器開始報(bào)警針對(duì)訓(xùn)練如圖所示是一種自動(dòng)控制電路示意圖，R1為光敏電阻，當(dāng)照射到R1處的光消失時(shí)，電流表A中的電流I及a、b間的電壓U的變化情況是()AI變小，U變小BI變大，U變大CI變小，U變大DI變大，U變小解析：當(dāng)照射到光敏電阻上的光消失時(shí)，光敏電阻阻值增大，通過干路的電流變小，通過R2的電流增大，電流表的示數(shù)增大，a、b之間的電壓U增大，故正確選項(xiàng)為B.答案：B1(多選)當(dāng)前傳感器被廣泛應(yīng)用于各種電器、電子產(chǎn)品之中，下述關(guān)于常用的幾種家用電子器件所采用傳感器說法中，正確的是()A電視機(jī)對(duì)無線遙控信號(hào)的接收主要是采用了光傳感器B電子體溫計(jì)中主要是采用了溫度傳感器C電腦所用的光電鼠標(biāo)主要是采用聲波傳感器D電子秤中主要是采用了力傳感器解析：電視機(jī)對(duì)無線遙控信號(hào)的接收采用了紅外線傳感器，電腦所用的光電鼠標(biāo)主要采用了光傳感器，所以A、C項(xiàng)錯(cuò)誤答案：BD2(多選)巨磁電阻(GMR)電流傳感器可用來準(zhǔn)確檢測(cè)大容量遠(yuǎn)距離直流輸電線路中的強(qiáng)電流，其原理利用了巨磁電阻效應(yīng)，巨磁電阻效應(yīng)是指某些磁性材料的電阻R在一定磁場(chǎng)作用下隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B的增加而急劇減小的特性如圖所示為檢測(cè)電路的原理圖，設(shè)輸電線路電流為I(不是GMR中的電流)，GMR為巨磁電阻，R1、R2為定值電阻已知輸電線路電流I在巨磁電阻GMR處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與I成正比，下列有關(guān)說法正確的是()A如果I增大，電壓表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)增大B如果I增大，電流表 示數(shù)減小，電壓表示數(shù)增大C如果I減小，電壓表示數(shù)增大，電壓表示數(shù)增大D如果I減小，電流表 示數(shù)減小，電壓表示數(shù)減小解析：如果I增大，巨磁電阻(GMR)電流傳感器處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大，巨磁電阻的電阻減小，巨磁電阻中電流增大，電流表 示數(shù)增大，電壓表 示數(shù)增大，電壓表 示數(shù)減小，選項(xiàng)A正確B錯(cuò)誤；如果I減小，巨磁電阻(GMR)電流傳感器處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，巨磁電阻的電阻增大，巨磁電阻中電流減小，電流表 示數(shù)減小，電壓表 示數(shù)減小，電壓表 示數(shù)增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確答案：AD3如圖所示為一種溫度自動(dòng)報(bào)警器的原理圖，在水銀溫度計(jì)的頂端封入一段金屬絲，以下說法正確的是()A溫度升高至74 時(shí)，L1亮燈報(bào)警B溫度升高至74 時(shí)，L2亮燈報(bào)警C溫度升高至78 時(shí)，L1亮燈報(bào)警D溫度升高至78 時(shí)，L2亮燈報(bào)警解析：當(dāng)溫度低于78 時(shí)，繼電器線圈中沒有電流，此時(shí)燈L1亮，但不報(bào)警；當(dāng)溫度升高到78 時(shí)，繼電器線圈有電流，磁鐵吸下銜鐵燈L2被接通，所以燈L2亮且報(bào)警，溫度升高至74 時(shí)，只是燈L1亮，不會(huì)報(bào)警，故A、B、C選項(xiàng)錯(cuò)，D選項(xiàng)正確答案：D4慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛用于導(dǎo)彈工程中，這個(gè)系統(tǒng)的重要元件是加速度計(jì)加速度計(jì)的構(gòu)造和原理的示意圖如圖示，沿導(dǎo)彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊，滑塊的兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連，兩彈簧的另一端與固定壁相連滑塊原來靜止，彈簧處于自然長度滑塊上有指針，可通過標(biāo)尺測(cè)出滑塊的位移，然后通過控制系統(tǒng)得到的電壓情況進(jìn)行制導(dǎo)設(shè)某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運(yùn)動(dòng)，指針向左偏離O點(diǎn)的距離為s，則這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度()A方向向左，大小為 B方向向右，大小為C方向向左，大小為 D方向向右，大小為解析：小物體受到左側(cè)彈簧的向右的彈力，大小為ks，同時(shí)小物體還受到右側(cè)彈簧的向右的彈力，大小也為ks，故合力為F2 ks，方向水平向右，根據(jù)牛頓第二定律a，方向水平向右，D正確答案：D5有一種測(cè)量物體重量的電子秤，其電路主要由三部分構(gòu)成：踏板、壓力傳感器R(實(shí)際上是一個(gè)阻值可隨壓力變化的電阻器)、顯示體重的儀表G(實(shí)質(zhì)上是電流表)，原理圖如圖中的虛線所示，不計(jì)踏板的質(zhì)量已知電流表的量程為2 A，內(nèi)阻為1 ，電源電動(dòng)勢(shì)為12 V，內(nèi)阻為1，電阻R隨壓力F變化的函數(shù)式為R300.01F(F和R的單位分別為N和)(1)求該秤能測(cè)量的最大體重(2)通過計(jì)算，得出該秤零刻度線(即踏板空載時(shí)的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表G刻度盤的哪個(gè)刻度處？(3)寫出該秤測(cè)量的重力與電流表中電流的函數(shù)關(guān)系解析：(1)由電流表量程可知電路中最大電流為2 A，由閉合電路歐姆定律EI(Rrrg)，可解得壓力傳感器R的最小值為4.由電阻R隨壓力F的變化的函數(shù)式為R300.01 F，可得壓力最大值F2 600 N，即該秤能測(cè)量的最大體重為2 600 N.(2)踏板空載時(shí)，F(xiàn)0，R30.由閉合電路歐姆定律，EI(Rrrg)，可解得I0.375 A，即該秤零刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表G刻度盤的0.375 A刻度處(3)由EI(Rrrg)和R300.01 F可得：EI(300.01Frrg)將電動(dòng)勢(shì)E12 V、內(nèi)阻r1、電流表內(nèi)阻rg1代入化簡得：F3 200.6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375