2017沪科版高中物理选修(3-2)第4章《传感器与现代社会》章末总结学案.doc

1、学案 3 章末总结 一、常见敏感元件的特点及应用 1光敏电阻：光敏电阻的阻值与所受光照的强度有关，光照增强阻值减小，光照减弱 阻值增大 2热敏电阻：热敏电阻有正温度系数、负温度系数和临界温度系数三种正温度系数 的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小 3霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量 例 1 如图 1 所示是一火警报警器的部分电路示意图其中 R2 为用半导体负温度系 数热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b 之间接报警器当传感器 R2 所在处出现火情时，显示器的电流 I，报警器两端的电压 U 的变化情况是 ( ) 图 1

2、 AI 变大，U 变大 BI 变大，U 变小 CI 变小，U 变大 DI 变小，U 变小 解析 R 2 所在处出现火情时，温度升高，则 R2 的阻值减小R 2R 总 I 干 U 1U 3I，故显示器的电流 I 变小，由 UE I 干 r，I 干 变大，知 U 变小，故 选项 D 正确 答案 D 针对训练 如图 2 所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R 1 为光 敏电阻，R 2 为定值电阻，A、B 接监控装置则( ) 图 2 当有人通过而遮蔽光线时，A、B 之间电压升高 当有人通过而遮蔽光线时， A、B 之间电压降低 当仅增大 R2 的阻值时，可增大 A、B 之间的电压 当仅减

3、小 R2 的阻值时，可增大 A、B 之间的电压 A B C D 答案 C 解析 R 1 是光敏电阻，有光照射时，阻值变小，当有人通过而遮蔽光线时，R 1 的阻值 变大，回路中的电流 I 减小， A、B 间的电压 UIR 2 减小，故错误，正确；由闭合电 路欧姆定律得：UEI( R1r) ，当仅增大 R2 的阻值时，电路中的电流减小， A、B 间的电 压 U 增大，故正确；当仅减小 R2 的阻值时，电路中的电流增大，A、B 间的电压 U 减小， 故错误，故应选 C. 二、传感器的应用 1传感器的应用 传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用 (1)“感”是指传感器的敏感元件感应信息，并转化为电学

4、量 (2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取并转化的电学信息传给执行机构 (3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作 2传感器电路问题的设计思路 处理与传感器有关的电路设计问题时，可将整个电路分解为： (1)传感器所在的信息采集部分； (2)转化传输部分(这部分电路往往与直流电路的动态分析有关)； (3)执行电路 例 2 传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将 感受到的物理量(如温度、光、声等 )转换成便于测量的量 (通常是电学量)，例如热敏传感器， 主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，某热敏电阻 RT 阻值随温度变化的图线如图 3

5、 甲 所示，图乙是由该热敏电阻 RT 作为传感器制作的简单自动报警器线路图问： 图 3 (1)为了使温度过高时报警器铃响，c 应接在_(填“a”或“b”)处 (2)若要使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片 P 向_移动( 填“左” 或“右”) (3)如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器的滑片 P 都不能 使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不 能工作的原因可能是_ 解析 热敏电阻 RT 在温度升高时阻值变小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，把右 侧衔铁吸引过来，与 a 接触， 故 c 应接在 a 处；为使启动报警的温度提高，

6、则应使电路中电阻更大，这样使报警温 度提高，滑片应左移 答案 (1)a (2)左 (3) 电源提供电压太小，以至于电磁铁磁性太弱或弹簧劲度系数太 大 例 3 一热敏电阻阻值随温度变化的图像如图 4 甲所示，请应用这一热敏电阻自行设 计一控制电路，当温度高于某一值后红色指示灯亮，而温度低于这一值时绿色指示灯亮， 并且说明滑动变阻器的作用 图 4 给你的器材有：如图乙所示的继电器一只，热敏电阻一只、滑动变阻器一只、红、绿 色指示灯各一个、两个独立的电池组、开关两个、导线若干 解析 由题图甲所示可以看出热敏电阻的阻值随温度升高而降低，是负温度系数的热 敏电阻，设计的控制电路如图所示当温度低于这一值时

7、，热敏电阻的阻值较大，流过电 磁铁的电流较小，绿灯所在电路闭合，绿色指示灯亮当温度高于这一值时，热敏电阻的 阻值较小，流过电磁铁的电流较大，红灯所在电路闭合，红色指示灯亮滑动变阻器作限 流式连接，通过调节满足热敏电阻对某一温度的控制 答案 (1)控制电路见解析图 (2)此方案中滑动变阻器的作用：主要是通过调节满足热敏电阻对某一温度的控制 1(常见敏感元件的特点及应用) 如图 5 所示，R T 为正温度系数热敏电阻， R1 为光敏电 阻，R 2 和 R3 均为定值电阻，电源电动势为 E，内阻为 r， 为理想电压表，现发现电压表 示数增大，可能的原因是( ) 图 5 热敏电阻温度升高，其他条件不变

8、 热敏电阻温度降低，其他条件不变 光照 增强，其他条件不变 光照减弱，其他条件不变 A B C D 答案 D 解析 电压表示数变大，而 R3 为定值电阻，说明流经 R3 的电流增大，由电路结构可 知，这可能是由于 RT 阻值减小或 R1 阻值增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知，可能是由 于温度降低或光照减弱，故、正确，、错误 2(传感器的应用)如图 6 所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中的水的水 位到达金属块 B 时，出现的情况是 ( ) 图 6 AL 1 灯亮 BL 2 灯亮 CL 1、L 2 两灯同时亮 DL 1、L 2 两灯都不亮 答案 B 解析 由电路结构可以看出，当杯中的水的

9、水位到达 B 时，左端电路被接通，这样螺 线管就产生磁场，相当于一个磁铁，对与弹簧相连的衔铁产生吸引作用，使之向下移动， 这样 L2 电路被接通 3(传感器的应用)如图 7 所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为 E，内阻不 计不称物体时，滑片 P 在 A 端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流较小；称物 体时，在压力作用下滑片 P 下滑，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大，这样把电流对应 的重量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重量值若滑动变阻器上 A、B 间距离为 L，最大阻值等于定值电阻的阻值 R0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为 k，则所称物体的重量 G 与电流大小

10、I 的关系为 ( ) 图 7 AG2kL BGkL EkLIR0 EkLIR0 CG kL DG kL EIR0 答案 A 解析 设放上物体后，滑片 P 向下滑动 x，处于平衡 由受力平衡得：Gkx 由闭合电路欧姆定律得： (R0 R0)IE L xL 由得：G2kL . EkLIR0 4(传感器的应用)用如图 8 所示的电磁继电器设计一个高温报警器，要求是：正常情 况绿灯亮，有险情时电铃报警，可供选择的器材如下：热敏电阻、绿灯泡、小电铃、学生 用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线 图 8 答案 如图所示 解析 将热敏电阻、学生用电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器的 a、b 端；将学 生用电源与电铃、绿灯泡分别接入 c、d、e 之间，正常情况时热敏电阻阻值大，ab 间电流 小，电磁铁磁性弱，ce 接通，绿灯亮温度升高时，热敏电阻阻值变小， ab 间电流变大， 电磁铁磁性变强，吸住衔铁，cd 接通，ce 断开，绿灯灭，电铃响