2019-2020年高中物理選修（3-2）第4章《傳感器與現(xiàn)代社會》章末總結(jié)學案.doc

2019-2020年高中物理選修（3-2）第4章傳感器與現(xiàn)代社會章末總結(jié)學案一、常見敏感元件的特點及應用1光敏電阻：光敏電阻的阻值與所受光照的強度有關(guān)，光照增強阻值減小，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強度這個磁學量轉(zhuǎn)換成電壓這個電學量例1如圖1所示是一火警報警器的部分電路示意圖其中R2為用半導體負溫度系數(shù)熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a、b之間接報警器當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I，報警器兩端的電壓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，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D正確答案D針對訓練如圖2所示是某居民小區(qū)門口利用光敏電阻設(shè)計的行人監(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當有人通過而遮蔽光線時，A、B之間電壓升高當有人通過而遮蔽光線時，A、B之間電壓降低當僅增大R2的阻值時，可增大A、B之間的電壓當僅減小R2的阻值時，可增大A、B之間的電壓A BC D答案C解析R1是光敏電阻，有光照射時，阻值變小，當有人通過而遮蔽光線時，R1的阻值變大，回路中的電流I減小，A、B間的電壓UIR2減小，故錯誤，正確；由閉合電路歐姆定律得：UEI(R1r)，當僅增大R2的阻值時，電路中的電流減小，A、B間的電壓U增大，故正確；當僅減小R2的阻值時，電路中的電流增大，A、B間的電壓U減小，故錯誤，故應選C.二、傳感器的應用1傳感器的應用傳感器的應用過程包括三個環(huán)節(jié)：感、傳、用(1)“感”是指傳感器的敏感元件感應信息，并轉(zhuǎn)化為電學量(2)“傳”是指通過電路等將傳感器敏感元件獲取并轉(zhuǎn)化的電學信息傳給執(zhí)行機構(gòu)(3)“用”是指執(zhí)行機構(gòu)利用傳感器傳來的信息進行某種顯示或某種動作2傳感器電路問題的設(shè)計思路處理與傳感器有關(guān)的電路設(shè)計問題時，可將整個電路分解為：(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態(tài)分析有關(guān))；(3)執(zhí)行電路例2傳感器擔負著信息的采集任務，在自動控制中發(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)換成便于測量的量(通常是電學量)，例如熱敏傳感器，主要是應用了半導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單自動報警器線路圖問：圖3(1)為了使溫度過高時報警器鈴響，c應接在_(填“a”或“b”)處(2)若要使啟動報警的溫度提高些，應將滑動變阻器的滑片P向_移動(填“左”或“右”)(3)如果在調(diào)試報警器達到最低報警溫度時，無論如何調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P都不能使報警器工作，且電路連接完好，各電路元件都能處于工作狀態(tài)，則造成工作電路實際不能工作的原因可能是_解析熱敏電阻RT在溫度升高時阻值變小，電路中電流變大，電磁鐵磁性增強，把右側(cè)銜鐵吸引過來，與a接觸，故c應接在a處；為使啟動報警的溫度提高，則應使電路中電阻更大，這樣使報警溫度提高，滑片應左移答案(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，請應用這一熱敏電阻自行設(shè)計一控制電路，當溫度高于某一值后紅色指示燈亮，而溫度低于這一值時綠色指示燈亮，并且說明滑動變阻器的作用圖4給你的器材有：如圖乙所示的繼電器一只，熱敏電阻一只、滑動變阻器一只、紅、綠色指示燈各一個、兩個獨立的電池組、開關(guān)兩個、導線若干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，是負溫度系數(shù)的熱敏電阻，設(shè)計的控制電路如圖所示當溫度低于這一值時，熱敏電阻的阻值較大，流過電磁鐵的電流較小，綠燈所在電路閉合，綠色指示燈亮當溫度高于這一值時，熱敏電阻的阻值較小，流過電磁鐵的電流較大，紅燈所在電路閉合，紅色指示燈亮滑動變阻器作限流式連接，通過調(diào)節(jié)滿足熱敏電阻對某一溫度的控制答案(1)控制電路見解析圖(2)此方案中滑動變阻器的作用：主要是通過調(diào)節(jié)滿足熱敏電阻對某一溫度的控制1(常見敏感元件的特點及應用)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，電源電動勢為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，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，、錯誤2(傳感器的應用)如圖6所示是一種水位自動報警器的原理示意圖，當杯中的水的水位到達金屬塊B時，出現(xiàn)的情況是 ()圖6AL1燈亮 BL2燈亮CL1、L2兩燈同時亮 DL1、L2兩燈都不亮答案B解析由電路結(jié)構(gòu)可以看出，當杯中的水的水位到達B時，左端電路被接通，這樣螺線管就產(chǎn)生磁場，相當于一個磁鐵，對與彈簧相連的銜鐵產(chǎn)生吸引作用，使之向下移動，這樣L2電路被接通3(傳感器的應用)如圖7所示為大型電子地磅電路圖，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計不稱物體時，滑片P在A端，滑動變阻器接入電路的有效電阻最大，電流較?。环Q物體時，在壓力作用下滑片P下滑，滑動變阻器有效電阻變小，電流變大，這樣把電流對應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變阻器上A、B間距離為L，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7AG2kL BGkLCGkL DGkL答案A解析設(shè)放上物體后，滑片P向下滑動x，處于平衡由受力平衡得：Gkx由閉合電路歐姆定律得：(R0R0)IE由得：G2kL.4(傳感器的應用)用如圖8所示的電磁繼電器設(shè)計一個高溫報警器，要求是：正常情況綠燈亮，有險情時電鈴報警，可供選擇的器材如下：熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴、學生用電源、繼電器、滑動變阻器、開關(guān)、導線圖8答案如圖所示解析將熱敏電阻、學生用電源、滑動變阻器、開關(guān)串聯(lián)接入繼電器的a、b端；將學生用電源與電鈴、綠燈泡分別接入c、d、e之間，正常情況時熱敏電阻阻值大，ab間電流小，電磁鐵磁性弱，ce接通，綠燈亮溫度升高時，熱敏電阻阻值變小，ab間電流變大，電磁鐵磁性變強，吸住銜鐵，cd接通，ce斷開，綠燈滅，電鈴響