高中物理 第6章 傳感器章末復習課學案 新人教版選修32

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1、 第6章 傳感器 章末復習課 【知識體系】 [答案填寫]?、俜请妼W?、陔妼W?、弁〝唷、芄饷簟、萁饘贌帷、藁魻栐、邷囟取、嗦? 主題1　常用敏感元件及應用 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電阻發(fā)生變化，光照增強電阻減小，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，負溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減?。? (3)霍爾元件： 能把磁感應強度這一磁學量轉換成電壓這一電學量的元件，UH＝k. 2．傳感器應用的一般

2、模式． 【典例1】　如圖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(　　) A．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 解析：R2所在處出現(xiàn)火情時，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U＝E－I干r，I干變大，知U變小，故選項D正確． 答案：D 針對訓練 1．(多選)在溫控電路中，通過熱敏電阻的阻值

3、隨溫度的變化可實現(xiàn)對電路相關物理量的控制．如圖所示的電路，R1為定值電阻，R2為半導體熱敏電阻(溫度越高電阻越小)，C為電容器．當環(huán)境溫度降低時(　　) 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兩極板間的電場強度減小 D．R1消耗的功率增大 解析：當環(huán)境溫度降低時．R2的阻值變大，電路的總電阻變大．由I＝知I變小，又U＝E－Ir，電壓表的讀數(shù)U增大，B正確；又由U1＝IR1及P1＝I2R1可知U1變小，R1耗的功率P1變小，D錯誤；電容器兩極板間的電壓U2＝U－U1，故U2變大，由場強E′＝，Q＝CU2可知Q、E′都增大，故A正確，C錯誤． 答案：AB

4、題后反思 本題利用熱敏電阻為傳感器，將溫度變化的信號轉化為電信號，結合電子線路來控制加熱電路．正確的電路分析、計算及看懂熱敏電阻的電阻值隨溫度變化的曲線，是解決本類習題的關鍵． 主題二　自動控制電路的設計 設計自動控制電路時，一般按照以下思路進行． 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、光敏電阻(或熱敏電阻等其他敏感元件)、電磁繼電器和導線等組成；工作電路由電源、用電器(燈泡、電熱絲或其他用電器)、導線等組成．這兩個電路相互獨立，又通過繼電器相關聯(lián)，繼電器實際上是工作電路的開關． 2．分析電路的合理性． 電路設計完成后，要對它的合理性進行分析

5、，用光照射光敏電阻或對熱敏電阻加熱，檢查工作電路的接通和斷開是否符合實際要求．比如，自控路燈電路的設計要求是白天切斷工作電路，使路燈熄滅，晚上接通工作電路，使路燈點亮發(fā)光． 【典例2】　氣體傳感器利用物質的化學反應將某種氣體的濃度轉換成電信號并輸出，如圖所示，B為將可燃氣體或有毒氣體(如CO、CH4、瓦斯、煤氣等)濃度轉換為電信號的傳感器，俗稱電子鼻．當有毒氣體濃度大時，其電阻變?。鶕?jù)如下材料：電源電壓U＝220 V，M為排風扇，G為繼電器，A為控制電源，S為控制開關，請設計一個家用自動排煙電路，并在圖中完成連線圖． 解析：電磁繼電器起開關作用，所以電池組、開關和電磁繼電器應組成一個

6、電路，另一個是由排風扇和高壓電源組成的電路． 答案：如圖所示． 自動控制電路的設計應注意的四點 1．要明確設計意圖，弄清控制條件和相應的自動控制原理． 2．要明確應選用哪種傳感器，該傳感器怎樣感知控制條件及怎樣轉化為電學量輸出． 3．選用什么樣的執(zhí)行機構，該執(zhí)行機構怎樣執(zhí)行自動控制． 4．采用什么樣的電路來實現(xiàn)自動控制． 針對訓練 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是帶水泵的電動機，D是彈簧，E是銜鐵，F(xiàn)是電磁鐵，S1、S2分別為觸頭開關，S為開關，J為電池．請利用上述材料，設計一個住宅樓房頂上的自動注水裝置． (1)連接電路圖；

7、 (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S，水泵工作，水位升高，當浮子上升使B接觸到S1時，左側電路(控制電路)工作，電磁鐵F有磁力，拉下銜鐵E，使S2斷開，電動機M不工作，停止注水，當水位下降使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E，使S2接通，M工作． 方法總結：自動控制電路的設計應注意的四點 (1)要明確設計意圖，弄清控制條件和相應的自動控制原理． (2)要明確應選用哪種傳感器，該傳感器怎樣感知控制條件及怎樣轉化為電學量輸出． (3)選用什么樣的執(zhí)行機構，該執(zhí)行機構怎樣執(zhí)行自動控制．

8、 (4)采用什么樣的電路來實現(xiàn)自動控制． 統(tǒng)攬考情 隨著科學技術的發(fā)展，傳感器在社會實踐中應用越來越廣泛，它是各種測量和自動控制系統(tǒng)的“感覺器官”．新課標增加了傳感器的內容，在新高考中一定會有所體現(xiàn)，但所占比例不會太大，且都在“了解”的水平上，不會出現(xiàn)太復雜且有難度的題目，更不會涉及大量的技術細節(jié)；命題形式一般以選擇題或填空題為主，也可能與其他知識綜合出題． 真題例析 (2016全國Ⅰ卷)現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng)，當要求熱敏電阻的溫度達到或超過60 ℃時，系統(tǒng)報警，提供的器材有：熱敏電阻，報警器(內阻很小，流過的電流超過IC時就會報警)，電阻箱(最大阻值為999.9

9、Ω)，直流電源(輸出電壓為U，內阻不計)，滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值為2 000 Ω)，單刀雙擲開關一個，導線若干． 在室溫下對系統(tǒng)進行調節(jié)，已知U約為18 V，IC約為10 mA；流過報警器的電流超過20 mA時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，在60 ℃時阻值為650.0 Ω. (1)完成待調節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線． (2)在電路中應選用滑動變阻器________(選填“R1”或“R2”)． (3)按照下列步驟調節(jié)此報警系統(tǒng)： ①電路接通前，需將電阻箱調到一定的阻值，根據(jù)實驗要求，這一阻值為________Ω

10、；滑動變阻器的滑片應置于________(選填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_________________________． ②將開關向________(選填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至________． (4)保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關向另一端閉合，報警系統(tǒng)即可正常使用． 解析：(1)電路圖連線見答案圖．(2)R＝＝ Ω＝1 800 Ω，所以在電路中應選用滑動變阻器R2.(3)①由該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，在60 ℃時阻值為650.0 Ω可知，電路接通前，需將電阻箱調到一定的阻值，根據(jù)實驗要求，這一阻值為650.0 Ω；

11、由于滑動變阻器采用限流接法，所以滑動變阻器的滑片應置于b端附近，不能置于另一端的原因是接通電源后，流過報警器的電流超過20 mA，報警器可能損壞；②將開關向c端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至報警器開始報警． 答案：(1)連線如圖所示　(2)R2　(3)①　650.0　b　接通電源后，流過報警器的電流會超過20 mA，報警器可能損壞　②　c　報警器開始報警 針對訓練 如圖所示是一種自動控制電路示意圖，R1為光敏電阻，當照射到R1處的光消失時，電流表A中的電流I及a、b間的電壓U的變化情況是(　　) A．I變小，U變小 B．I變大，U變大 C．I變小，U變大 D．I變大

12、，U變小 解析：當照射到光敏電阻上的光消失時，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，故正確選項為B. 答案：B 1．(多選)當前傳感器被廣泛應用于各種電器、電子產品之中，下述關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．電視機對無線遙控信號的接收主要是采用了光傳感器 B．電子體溫計中主要是采用了溫度傳感器 C．電腦所用的光電鼠標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：電視機對無線遙控信號的接收采用了紅外線傳感器，電腦所用的光電鼠標主要采用了光傳感器，所以A、C項錯誤．

13、 答案：BD 2．(多選)巨磁電阻(GMR)電流傳感器可用來準確檢測大容量遠距離直流輸電線路中的強電流，其原理利用了巨磁電阻效應，巨磁電阻效應是指某些磁性材料的電阻R在一定磁場作用下隨磁感應強度B的增加而急劇減小的特性．如圖所示為檢測電路的原理圖，設輸電線路電流為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處產生的磁場的磁感應強度B的大小與I成正比，下列有關說法正確的是(　　) 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

14、．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)電流傳感器處磁場的磁感應強度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A正確B錯誤；如果I減小，巨磁電阻(GMR)電流傳感器處磁場的磁感應強度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C錯誤，D正確． 答案：AD 3．如圖所示為一種溫度自動報警器的原理圖，在水銀溫度計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，L1亮燈報警 B．溫度升高至74

15、 ℃時，L2亮燈報警 C．溫度升高至78 ℃時，L1亮燈報警 D．溫度升高至78 ℃時，L2亮燈報警 解析：當溫度低于78 ℃時，繼電器線圈中沒有電流，此時燈L1亮，但不報警；當溫度升高到78 ℃時，繼電器線圈有電流，磁鐵吸下銜鐵燈L2被接通，所以燈L2亮且報警，溫度升高至74 ℃時，只是燈L1亮，不會報警，故A、B、C選項錯，D選項正確． 答案：D 4．慣性制導系統(tǒng)已廣泛用于導彈工程中，這個系統(tǒng)的重要元件是加速度計．加速度計的構造和原理的示意圖如圖示，沿導彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一個質量為m的滑塊，滑塊的兩側分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連，兩彈簧的另一端與固定壁相連．滑塊原來

16、靜止，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)得到的電壓情況進行制導．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s，則這段時間內導彈的加速度(　　) 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：小物體受到左側彈簧的向右的彈力，大小為ks，同時小物體還受到右側彈簧的向右的彈力，大小也為ks，故合力為F＝2 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：D 5．有一種測量物體重量的電子秤，其電路主要由三部分構成：踏板、壓力傳感器R(實際上是一個阻值可隨壓力

17、變化的電阻器)、顯示體重的儀表G(實質上是電流表)，原理圖如圖中的虛線所示，不計踏板的質量．已知電流表的量程為2 A，內阻為1 Ω，電源電動勢為12 V，內阻為1Ω，電阻R隨壓力F變化的函數(shù)式為R＝30－0.01F(F和R的單位分別為N和Ω)． (1)求該秤能測量的最大體重． (2)通過計算，得出該秤零刻度線(即踏板空載時的刻度線)應標在電流表G刻度盤的哪個刻度處？ (3)寫出該秤測量的重力與電流表中電流的函數(shù)關系． 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E＝I(R＋r＋rg)， 可解得壓力傳感器R的最小值為4Ω. 由電阻R隨壓力F的變化的函

18、數(shù)式為R＝30－0.01 F， 可得壓力最大值F＝2 600 N， 即該秤能測量的最大體重為2 600 N. (2)踏板空載時，F(xiàn)＝0，R＝30Ω. 由閉合電路歐姆定律，E＝I(R＋r＋rg)， 可解得I＝0.375 A， 即該秤零刻度線應標在電流表G刻度盤的0.375 A刻度處． (3)由E＝I(R＋r＋rg)和R＝30－0.01 F可得： E＝I(30－0.01F＋r＋rg)． 將電動勢E＝12 V、內阻r＝1Ω、電流表內阻rg＝1Ω代入化簡得：F＝3 200－. 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375