高三物理第一輪復習 第十一章 第二單元第3課時 傳感器的原理及其應用課件 選修35

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1、高考總復習高考總復習物理物理第二單元傳感器第二單元傳感器 第第3課時傳感器的原理及其應用課時傳感器的原理及其應用 選修32 第十一章交變電流傳感器 高考總復習高考總復習物理物理高考總復習高考總復習物理物理基礎回顧基礎回顧考點一傳感器的含義及元件1傳感器：傳感器是指這樣一類元件：它能感受例如力、溫度、光、聲、化學成分等_量，并能把它們轉換成電壓、電流等_量，或轉換為電路的_從而能方便地進行測量、傳輸、處理和控制2傳感器的元件：制作傳感器時經(jīng)常使用的元件有光敏電阻、熱敏電阻、金屬熱電阻、霍爾元件等(1)熱敏電阻是由半導體材料制成的，常態(tài)時其阻值約為10 k，其電阻率隨溫度的變化而變化，溫度升高時，

2、其電阻率顯著_；答案：1非電學電學電壓 2(1)減小高考總復習高考總復習物理物理(2)光敏電阻也是由半導體材料制成的，其電阻率在光照射下顯著_；在沒有光照射下其阻值可以達到幾十兆歐在一般室內光照射下，電阻可以降到幾千歐，利用多用電表的歐姆擋測量不同溫度下的熱敏電阻以及不同光照射條件下光敏電阻的阻值，就可以了解熱敏電阻隨溫度以及光敏電阻隨光照的變化規(guī)律(3)霍爾元件能夠把磁感應強度轉換成電壓，當電流一定時，霍爾電壓UH與磁感應強度B成_比答案：(2)減小(3)正高考總復習高考總復習物理物理要點深化要點深化1傳感器的定義國家標準GB766587對傳感器有如下的定義，“能感受規(guī)定的被測量，并按照一定

3、的規(guī)律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”通俗地說，傳感器在現(xiàn)代技術中是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，并且能夠按照一定的規(guī)律轉換為電壓、電流等電學量；其工作過程是通過對某一物理量敏感的元件，將感受到的信號按一定的規(guī)律轉變?yōu)楸阌诶玫碾娦盘枺逊请妼W量轉換為電學量以后，就可以方便的進行測量、傳輸、處理和控制了高考總復習高考總復習物理物理2傳感器的原理傳感器感受到的通常是非電學量，如電壓、溫度、位移、濃度、速度等，而它傳輸?shù)耐ǔＪ请妼W量，如電壓值、電流值、電荷量等，這些輸出信號非常微弱，通常經(jīng)過放大后再送給控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動作傳感器的

4、原理也可以用下圖表示：非電學量 敏感元件 轉換器材 轉換電路 電學量 高考總復習高考總復習物理物理基礎回顧基礎回顧考點二傳感器的應用1傳感器應用的一般模式傳感器電路放大轉換執(zhí)行機構顯示器（指針式電表，數(shù)字屏）計算機系統(tǒng)高考總復習高考總復習物理物理2傳感器的分類目前對傳感器尚無一個統(tǒng)一的分類方法，常用的分類方法有兩個(1)按_分類，如輸入量分別是溫度、壓力、位移、速度、加速度等非電學量時，相應的傳感器稱為溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器這種分類的方法給使用者提供了方便，容易根據(jù)測量對象選擇需要的傳感器等(2)按傳感器的_分類，可分為電阻傳感器、電容傳感器、電感傳感器、

5、電壓傳感器、霍爾傳感器、光電傳感器、光柵傳感器等答案：2(1)輸入量(2)工作原理高考總復習高考總復習物理物理要點深化要點深化1力傳感器的應用電子秤(1)電子秤有應變片、電壓放大器、模數(shù)轉換器、微處理器和數(shù)字顯示器等器件電阻應變片受到力的作用時，它的電阻會發(fā)生變化，把應變片放在合適的電路中，他能夠把物體形變這個力學量轉換為電壓這個電學量高考總復習高考總復習物理物理(2)工作原理：如下圖所示，彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各貼一個應變片，在梁的自由端施力F，則梁發(fā)生彎曲，上表面拉伸，下表面壓縮，上表面應變片的電阻變大，下表面應變片的電阻變小F越大，彎曲形變越大，應變片的阻值變化就越

6、大如果讓應變片中通過的電流保持恒定，那么上面應變片兩端的電壓變大，下面應變片兩端的電壓變小傳感器把這兩個電壓的差值輸出，外力越大，輸出的電壓差值也就越大. 高考總復習高考總復習物理物理2聲傳感器的應用話筒(1)如下圖所示的話筒是一種把聲信號轉換為電信號的傳感器(2)工作原理：金屬膜片M 和固定電極N形成一個電容器，Q是兩個絕緣支架電容器被直流電源充電后，當聲波沖擊薄金屬膜片M而使之周期性振動時，電容器兩極間距離的變化而導致電容大小發(fā)生變化，電容器的電荷量隨之發(fā)生變化，電路中形成變化的電流，于是電阻R兩端就輸出了與聲音變化規(guī)律相同的電壓高考總復習高考總復習物理物理3溫度傳感器的應用電熨斗、電飯鍋

7、(1)如下圖所示，溫度傳感器一般由半導體材料制成的熱敏電阻和金屬熱電阻制成，它是把熱信號轉換為電壓信號而進行自動控制的電熨斗的內部裝有雙金屬片溫度傳感器，雙金屬片的膨脹系數(shù)不同，上層金屬的膨脹大于下層金屬，溫度變化時，由于雙金屬片的膨脹系數(shù)不同從而控制電路的通斷，以達到控制溫度的目的高考總復習高考總復習物理物理(2)如右圖所示，電飯鍋中應用的溫度傳感器，其主要元件是感溫鐵氧體感溫鐵氧體是用氧化錳、氧化鋅和氧化鐵粉末混合燒結而成的它的特點是：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但是當溫度上升到“居里溫度”或“居里點”(約103 )時，就失去了鐵磁性，不能被磁體吸引了電飯鍋中的溫度傳感器起限溫開關的

8、作用，手動閉合，當感溫鐵氧體的溫度上升到“居里點”時，開關自動斷開，且不能自動復位，以此來控制電飯鍋中的溫度高考總復習高考總復習物理物理高考總復習高考總復習物理物理題型一結合傳感器的選擇題結合傳感器的選擇題在近幾年可謂雨后春筍、千姿百態(tài)，給人們耳目一新的感覺那么，解答這類題的關鍵是要明確各類元件的特點，結合動力學和電學知識進行分析，從而作出正確的選擇高考總復習高考總復習物理物理 慣性制導系統(tǒng)已廣泛應用于彈道式導彈工程中，這個系統(tǒng)的重要元件之一是加速度計加速度計的構造原理的示意圖如右圖所示沿導彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一質量為m的滑塊，滑塊兩側分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連；兩彈簧的另一端與

9、固定壁相連滑塊原來靜止于O點，彈簧處于自然長度，滑塊上有指針可通過標尺測出滑塊的位移，然后通過控制系統(tǒng)進行制導設某段時間內導彈沿水平方向運動，指針向左偏離O點的距離為x，則這段時間內導彈的加速度()A方向向左，大小為kx/mB方向向右，大小為kx/mC方向向左，大小為2kx/mD方向向右，大小為2kx/m高考總復習高考總復習物理物理解析：撇開陌生的信息，通過相似性聯(lián)系，抓住主要信息并加以比較和分析，從而找到解答試題的正確方法分析這類問題可知它與平時的受力問題是類似的，問題就轉化為我們所熟悉的物理信息，即彈簧受力問題由導彈沿水平向左偏移x，則以導彈為研究對象，彈簧一邊受擠壓，一邊受拉伸，其受力情

10、況如圖： ，則合力Fmg2kx，加速度a ，顯然方向是向右的，故D項正確答案：D2kxm 高考總復習高考總復習物理物理題型訓練題型訓練1.演示位移傳感器的工作原理如圖所示，物體M在導軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑桿P，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的大小x.假設電壓表是理想的，則下列說法正確的是()A物體M運動時，電源內的電流會發(fā)生變化B物體M運動時，電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化C物體M不動時，電路中沒有電流D物體M不動時，電壓表沒有示數(shù)高考總復習高考總復習物理物理解析：物體M運動時，電壓表測的對應電阻發(fā)生改變，所以其示數(shù)會發(fā)生變化，但整個電路的總電阻沒改變，所以電路中的電流不變答案：B高

11、考總復習高考總復習物理物理這類題目不涉及傳感器的技術細節(jié)，在考查知識的同時，更多考查同學們對所學知識的理解能力，對實際問題的分析和判斷能力、對圖象信息的提取和加工能力同樣是知識考查，但經(jīng)過命題者的匠心組合，題目的內容更加新穎、形式更加靈活，這是現(xiàn)今高考的熱點趨勢，有的同學因讀不透材料、看不懂圖象、得不到信息而墜入云里霧中，但若設置成直接考查直線運動、圓周運動等知識的題目，又顯得索然無味將基本知識、基本規(guī)律融入新情景中，正是命題專家絞盡腦汁、苦心經(jīng)營的結果題型二結合傳感器的綜合題高考總復習高考總復習物理物理 將金屬塊m用壓縮的輕彈簧卡在一個矩形的箱中，如右圖所示，在箱的上頂板和下底板裝有壓力傳感

12、器，箱可以沿豎直軌道運動當箱以a2.0 m/s2的加速度豎直向上做勻減速運動時，上頂板的壓力傳感器顯示的壓力為6.0 N，下底板的壓力傳感器顯示的壓力為10.0 N(取g10 m/s2)(1)若上頂板壓力傳感器的示數(shù)是下底板壓力傳感器的示數(shù)的一半，試判斷箱的運動情況(2)要使上頂板壓力傳感器的示數(shù)為零，箱沿豎直方向運動的情況可能是怎樣的？高考總復習高考總復習物理物理解析：(1)當箱子以a2.0 m/s2的加速度豎直向上做勻減速運動時，對金屬塊進行受力分析得：mgFNFma 代入數(shù)值得m0.50 kg.由于彈簧長度不變，F(xiàn)10 N當上頂板壓力傳感器的示數(shù)是下底板壓力傳感器的示數(shù)的一半時，對金屬塊

13、受力分析應用牛頓第二定律可得mg FFma1，可解得a10，箱子處于靜止或勻速直線運動(2)當上頂板壓力傳感器的示數(shù)為零時，F(xiàn)N0，由牛頓第二定律得mgFma2解得a210 m/s2，負號表示a方向向上12 高考總復習高考總復習物理物理若箱和金屬塊的加速度a10 m/s2時，進一步壓縮彈簧，此時傳感器示數(shù)也為0，因此，只要a10 m/s2，均能使上頂板壓力傳感器的示數(shù)為零所以箱子可能做a10 m/s2豎直向上的勻加速直線運動或豎直向下的勻減速直線運動答案：(1)箱子處于靜止或勻速直線運動；(2)箱子可能做a10 m/s2豎直向上的勻加速直線運動或豎直向下的勻減速直線運動點評：通過壓力傳感器，可

14、以把物體的運動狀態(tài)問題轉換為力的測量問題，只要測得所受力就可以知其運動狀態(tài)本題最關鍵的一點是上下板都有示數(shù)，彈簧長度不變則彈力不變，故下底板示數(shù)仍為10 N.高考總復習高考總復習物理物理 題型訓練題型訓練2.如圖所示為某種電子秤的原理示意圖，AB為一均勻的滑線電阻，阻值為R，長度為L，兩邊分別有P1、P2兩個滑動頭P1可在豎直絕緣光滑的固定桿MN上保持水平狀態(tài)而上下自由滑動，彈簧處于原長時，P1剛好指著A端，P1與托盤固定相連，若P1、P2間出現(xiàn)電壓時，該電壓經(jīng)過放大，通過信號轉換后在顯示屏上將顯示物體重力的大小已知彈簧的勁度系數(shù)為k，托盤自身質量為m0，電源電動勢為E，內阻不計，當?shù)氐闹亓?/p>

15、速度為g.求：高考總復習高考總復習物理物理 題型訓練題型訓練(1)托盤上未放物體時，在托盤自身重力作用下，P1離A的距離x1；(2)托盤上放有質量為m的物體時，P1離A的距離x2；(3)在托盤上未放物體時通常先校準零點，其方法是：調節(jié)P2，使P2離A點的距離也為x1，從而使P1、P2間的電壓為零校準零點后，將物體m放在托盤上，試推導出物體質量m與P1、P2間的電壓U之間的函數(shù)關系式高考總復習高考總復習物理物理解析：移動托盤帶動P1的移動，使P1、P2間出現(xiàn)電勢差，電勢差大小反映了托盤向下移動的距離大小，因R為均勻的滑線電阻器，故其阻值與長度成正比(1)由平衡條件得：m0gkx1，解得：(2)托

16、盤放上重物重新平衡后有：m0gmgkx2，解得：(3)設電路中的電流為I，由閉合電路歐姆定律知EIR設P1、P2間的電阻為Rx，距離為x，則根據(jù)部分電路歐姆定律得UIRx，又解得答案：(1)x1x1m0gk. x2mm0gk. RxRxL得 xx2x1mgk mkLgEU. m0gk (2)x2mm0gk (3)m kLgEU 高考總復習高考總復習物理物理高考總復習高考總復習物理物理 壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學利用壓敏電阻設計了判斷小車運動狀態(tài)的裝置，其工作原理如下圖(a)所示將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間放置一個絕緣重球小車向右做直線運動過程中，電流表示數(shù)如下

17、圖(b)所示下列判斷正確的是()A從t1到t2時間內，小車做勻速直線運動B從t1到t2時間內，小車做勻加速直線運動C從t2到t3時間內，小車做勻速直線運動D從t2到t3時間內，小車做勻加速直線運動警示不能正確分析力電傳感器的關系高考總復習高考總復習物理物理錯解：由圖(b)可知，在t1t2時間內，電流是均勻增加的，說明小車正在向右做勻加速直線運動，故B正確；在t2t3時間內，電流大小不變，說明壓敏電阻大小不變，小車的加速度等于零，說明小車正在向右做勻速直線運動，故C正確選BC.高考總復習高考總復習物理物理分析糾錯：以上錯解的原因在于不能通過電流圖象根據(jù)電路知識分析壓敏電阻的變化，結合題意對壓敏電阻的說明分析其所受壓力的變化，運用牛頓第二定律解答正確的思路是：由圖(b)可知，從t1到t2時間內，電路中電流持續(xù)增大，電阻不斷變小，由壓敏電阻的原理可知電阻所受的壓力持續(xù)變大，故小車的加速度變大，小車做變加速直線運動，故AB項錯誤；從t2到t3時間內，電流大小不變，但比0t1時間內大，說明絕緣小球對壓敏電阻的壓力比原來大，但保持不變，故小車向右作勻加速直線運動，C項錯誤，則D項正確答案：D高考總復習高考總復習物理物理祝祝您您