通用版2018-2019版高中物理第4章傳感器與現(xiàn)代社會(huì)章末學(xué)案滬科版選修3 .doc

第4章 傳感器與現(xiàn)代社會(huì)章末總結(jié)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.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1A.I變大，U變大 B.I變大，U變小C.I變小，U變大 D.I變小，U變小答案D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.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(guò)而遮蔽光線時(shí)，A、B之間電壓升高當(dāng)有人通過(guò)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A. B. C. D.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(guò)而遮蔽光線時(shí)，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(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(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)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 (多選)在家用電熱滅蚊器中，電熱部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由鈦酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率隨溫度t的變化關(guān)系如圖3所示，由于這種特性，使PTC元件具有發(fā)熱、保溫雙重功能.以下判斷正確的是()圖3A.通電后，其電功率先增大后減小B.通電后，其電功率先減小后增大C.當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在t1不變D.當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在t1和t2之間的某一值不變答案AD解析當(dāng)電熱滅蚊器溫度由0升到t1的過(guò)程中，電阻器的電阻率隨溫度的升高而減小，其電阻R隨之減小，由于加在電熱滅蚊器上的電壓U保持不變，電熱滅蚊器的電功率P隨之增大，當(dāng)tt1時(shí)，電功率P達(dá)到最大.當(dāng)溫度由t1升高到t2的過(guò)程中，增大，R增大，P減小.而溫度越高，其與外界環(huán)境溫度的差別也就越大，高于環(huán)境溫度的電熱滅蚊器的散熱功率P也就越大.因此在這之間的某一溫度t3會(huì)有PP3P，即電功率P減小到等于散熱功率時(shí)，即達(dá)到保溫；當(dāng)t<t3，P>P，使溫度自動(dòng)升高到t3；當(dāng)t>t3，P<P，使溫度自動(dòng)降為t3，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保溫.例3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4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)：圖4(1)為了使溫度過(guò)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(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)際不能正常工作的原因可能是_.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，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，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)左移. 1.(傳感器的應(yīng)用)如圖5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5A.L1燈亮 B.L2燈亮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)金屬塊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.2.(傳感器的應(yīng)用)一熱敏電阻在溫度為80時(shí)阻值很大，當(dāng)溫度達(dá)到100時(shí)阻值就很小(認(rèn)為是零)，今用一電阻絲給水加熱，并配以熱敏電阻以保持水溫在80到100之間，可將電阻絲與熱敏電阻并聯(lián)，一并放入水中，如圖6所示，圖中R1為熱敏電阻，R2為電阻絲.請(qǐng)簡(jiǎn)述其工作原理.圖6答案見解析解析開始水溫較低時(shí)，R1阻值較大，電阻絲R2對(duì)水進(jìn)行加熱；當(dāng)水溫達(dá)到100左右時(shí)，R1阻值變得很小，R2被短路，將停止加熱；當(dāng)溫度降低到80 時(shí)，R1阻值又變得很大，R2又開始加熱.這樣就可達(dá)到保溫的效果.3.(傳感器的應(yīng)用)用如圖7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)生電源(兩個(gè))、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線.圖7答案如圖所示解析將熱敏電阻、學(xué)生電源、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，綠燈滅，電鈴響.