南方新高考高考物理大一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)十一 傳感器的簡(jiǎn)單使用課件

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1、實(shí)驗(yàn)十一 傳感器的簡(jiǎn)單使用實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解傳感器的工作原理，知道傳感器的作用.(2)觀察光敏電阻、熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值是如何隨光信號(hào)和熱信號(hào)的變化而變化的.(3)能處理關(guān)于三種類型傳感器(光電傳感器、熱電傳感器、電容式傳感器)的問(wèn)題.實(shí)驗(yàn)原理力熱光聲化學(xué)成分(1)傳感器：能將所感受到的諸如_、_、_、_、_等非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量(一般是電學(xué)量)的一類元件.敏感元件轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換電路外界信息(2)傳感器的一般應(yīng)用模式：由_、_和_三個(gè)部分組成，通過(guò)敏感元件獲取_并轉(zhuǎn)換成_，通過(guò)輸出部分輸出，然后經(jīng)控制器分析處理. 電信號(hào)傳感器工作過(guò)程是：通過(guò)對(duì)某一物理量敏感的元件，將感受到的

2、物理量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量.(3)傳感器的分類：_傳感器、_傳感器、_傳感器、_傳感器、_傳感器、磁電傳感器、超聲波傳感器、氣敏傳感器等.力電熱電光電聲電電容實(shí)驗(yàn)器材(1)力電傳感器.力學(xué)電學(xué)作用：把_信號(hào)(位移、速度、加速度等)轉(zhuǎn)化為_(kāi)信號(hào)(電壓、電流等).應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)、現(xiàn)代科技中，如安裝在導(dǎo)彈、飛機(jī)、潛艇和宇宙飛船上的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及 ABS 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(一種具有防滑、防鎖死等優(yōu)點(diǎn)的汽車(chē)安全控制系統(tǒng))等.(2)光敏電阻.大減小特點(diǎn)：無(wú)光照時(shí)，載流子(電流載體，如電子和離子)極少，阻值較_；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，阻值_.作用：能夠把光照_這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換成_這個(gè)電學(xué)

3、量.強(qiáng)弱電阻應(yīng)用：路燈的控制、鼠標(biāo)器、光電計(jì)數(shù)器、煙霧報(bào)警器等都是利用了光電傳感器的原理.(3)熱敏電阻.減小溫度電阻特點(diǎn)：阻值會(huì)隨溫度的升高而_.作用：能把_這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為_(kāi)這個(gè)電學(xué)量.應(yīng)用：各種家用電器(空調(diào)、冰箱、熱水器、飲水機(jī)等)的溫度控制、火警報(bào)警器、恒溫箱等.(4)金屬熱電阻.特點(diǎn)：金屬熱電阻的電阻率隨溫度的升高而_，相比之下，熱敏電阻的靈敏度較好.增大作用：能把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量.應(yīng)用：_傳感器等.溫度(5)霍爾元件.原理：外部磁場(chǎng)使運(yùn)動(dòng)的載流子受到洛倫茲力，在導(dǎo)體板的一側(cè)聚集，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的另一種電荷，從而形成橫向電場(chǎng)；橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛倫茲

4、力方向相反的靜電力，當(dāng)_與_力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板左、右兩側(cè)會(huì)形成穩(wěn)定的電壓，被稱為霍爾電勢(shì)差或_(UH)，靜電力洛倫茲霍爾電壓作用：霍爾元件能夠把_這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量.磁感應(yīng)強(qiáng)度【基礎(chǔ)檢測(cè)】(多選)如圖 S11-1 所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，圖中虛線表示激光，圓柱體表示隨傳送帶運(yùn)動(dòng)的貨物，其中 R1 為光敏電阻，R2 為定值電阻，此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是()圖 S11-1A.當(dāng)光照射 R1 時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓B.當(dāng)光照射 R1 時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓C.信號(hào)處理系統(tǒng)每獲一次低電壓就計(jì)數(shù)一次D.信號(hào)處理系統(tǒng)每獲一次高電壓就計(jì)數(shù)一次解析：激光是照在光敏電阻 R1

5、 上，信號(hào)處理系統(tǒng)與 R1 并聯(lián)，其電壓就是 R1 上的電壓，當(dāng)貨物擋光時(shí) R1 阻值大，電壓高，貨物擋光一次，就計(jì)數(shù)(貨物的個(gè)數(shù))一次，故 B、D 正確.答案：BD考點(diǎn) 含傳感器電路的分析 重點(diǎn)歸納掌握不同傳感器元件的變化規(guī)律，再結(jié)合變壓器及電路的相關(guān)規(guī)律如閉合電路歐姆定律進(jìn)行分析和計(jì)算.以下是常見(jiàn)的幾類傳感器的特點(diǎn)：圖 S11-21.角度的電容式傳感器：原理是當(dāng)旋片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電容器兩個(gè)彼此絕緣的金屬板的正對(duì)面積發(fā)生變化，從而引起電容發(fā)生變化.如圖 S11-2 甲所示.2.液體的電容式傳感器：原理是導(dǎo)電液體相當(dāng)于電容器的一個(gè)極板，當(dāng)液體的高度發(fā)生變化時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)極板的正對(duì)面積發(fā)生變化，從而引

6、起電容發(fā)生變化.如圖乙所示.3.位移的電容式傳感器：原理是當(dāng)電解質(zhì)板插入兩金屬極板間不同的距離時(shí)，隨著電解質(zhì)板位移的變化，電容隨之變化.如圖丙所示.4.壓力的電容式傳感器：原理是當(dāng)作用在一個(gè)電極上的壓力改變時(shí)，金屬片的形狀發(fā)生變化，兩金屬板的距離發(fā)生變化，電容隨之改變.如圖丁所示. 典例剖析例 1：如圖S11-3甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為 5 1，原線圈接入如圖乙所示的電壓，副線圈接火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)(報(bào)警器未畫(huà)出)，電壓表和電流表均為理想電表，R0為定值電阻，R 為半導(dǎo)體熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減圖 S11-3A.圖乙中電壓的有效值為 110 VB.電壓表的示數(shù)為 44 V

7、C.R 處出現(xiàn)火警時(shí)電流表示數(shù)增大D.R 處出現(xiàn)火警時(shí)電阻 R0 消耗的電功率增大思維點(diǎn)撥：(1)熱敏電阻隨溫度的升高阻值減小，變壓器負(fù)載電阻變小，副線圈電流變大.(2)根據(jù)變壓器的相關(guān)規(guī)律，分析其他物理量的變化情況.2解析：出現(xiàn)火警時(shí)，熱敏電阻 R 的阻值減小，必定導(dǎo)致副線圈的電流增大，R0 消耗的電功率增大，D 正確；按照變壓器的相關(guān)規(guī)律，可知原線圈的電流也增大，故電流表示數(shù)增大，確，B 錯(cuò)誤.答案：B【考點(diǎn)練透】如圖 S11-4 所示是一火警報(bào)警器的部分電路示意圖，其中R3 為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，當(dāng)溫度升高時(shí)，電阻會(huì)迅速減小.值班室的顯示器為電路中的電流表，a、b 之間接報(bào)警器

8、.當(dāng)傳感器 R3 所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流 I、報(bào)警器兩)圖 S11-4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 變小D.I 變小，U 變大答案：C易錯(cuò)點(diǎn) 傳感器的應(yīng)用例 2：位移傳感器的工作原理如圖 S11-5 所示，物體 M 在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑桿 P，通過(guò)電壓表顯示的數(shù)據(jù)來(lái)反映物體位移的大小 x.假設(shè)電壓表是理想的，則下列說(shuō)法正確的是()圖 S11-5A.物體 M 運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化B.物體 M 運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化C.物體 M 不動(dòng)時(shí)，電路中沒(méi)有電流D.物體 M 不動(dòng)時(shí)，電壓表沒(méi)有示數(shù)錯(cuò)解分析

9、：不清楚傳感器在電路中的作用，不明確傳感器所影響的物理量與電路中的其他物理量之間的關(guān)系，以為物體M 運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中的外電阻發(fā)生改變，電流發(fā)生改變，或者物體 M 不動(dòng)時(shí)，電路中不產(chǎn)生電流.正解分析：物體 M 運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表測(cè)的對(duì)應(yīng)電阻發(fā)生改變，所以其示數(shù)會(huì)發(fā)生變化，但整個(gè)電路的總電阻沒(méi)改變，所以電路中的電流不變.故本題答案為 B.答案：B指點(diǎn)迷津：關(guān)鍵是掌握傳感器元件物理量的變化規(guī)律，再結(jié)合電路的相關(guān)規(guī)律進(jìn)行分析和計(jì)算.【觸類旁通】(2015 年北京海淀區(qū)模擬)某種角速度計(jì)，其結(jié)構(gòu)如圖 S11-6所示.當(dāng)整個(gè)裝置繞軸 OO轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，元件 A 相對(duì)于轉(zhuǎn)軸發(fā)生位移并通過(guò)滑動(dòng)變阻器輸出電壓，電壓傳感器(傳感器內(nèi)阻無(wú)限大)接收相應(yīng)的電壓信號(hào).已知 A 的質(zhì)量為 m，彈簧的勁度系數(shù)為 k、自然長(zhǎng)度為 l，電源的電動(dòng)勢(shì)為 E、內(nèi)阻不計(jì).滑動(dòng)變阻器總長(zhǎng)也為 l，電阻分布均勻，裝置靜止時(shí)滑片 P 在變阻器的最左端 B端，當(dāng)系統(tǒng)以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則()圖 S11-6A.電路中電流隨角速度的增大而增大B.電路中電流隨角速度的增大而減小C.彈簧的伸長(zhǎng)量為 xmlkm2D.輸出電壓 U 與的函數(shù)式為 UEm2km2答案：D