1、学案 1 传感器的原理 探究热敏电阻的温度特性曲线 学习目标定位 1.知道传感器的定义，理解其工作原理.2.了解光敏电阻、热敏电阻等 元件的特征.3.会探究热敏电阻的温度特性曲线 1用多用电表测电阻时，首先选择欧姆挡，然后进行欧姆调零，指针指在表盘的中值 附近，测得的阻值较准确 2电阻率 是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越小，导电性能越好，定义式 为 . RSl 3平行板电容器的电容 C . rS4kd 一、什么是传感器 1传感器是通过测量外界的物理量、化学量或生物量来捕捉和识别信息，并将被测量 的非电学量转化成电学量的装置 2传感器一般包括敏感元件与转换电路等 二、传感器的类型 根据检
2、测量的不同，传感器可分为物理型、化学型和生物型 三、探究热敏电阻的温度特性曲线 热敏电阻所用材料根据其温度特性可分为三类：正温度系数的热敏材料、负温度系数 的热敏材料、临界温度系数的热敏材料 一、什么是传感器 问题设计 光声控延时开关的敏感元件有哪些？你能画出它的原理图吗？ 答案 有光敏感元件和声敏感元件 要点提炼 1各种传感器的作用都是把非电学量转换成电学量 2传感器的结构： 非电学量 敏感元件 处理电路 电学量 非 电 信 息 电 信 息 3敏感元件是传感器中的关键性元件，它承担着直接“感知”和转换外界信息的任 务 二、研究光敏电阻的导电特性 问题设计 在工厂生产车间的生产线上安装计数器后
3、，就可以准确得知生产产品的数量，如图 1 所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中 R1 为光敏电阻，R 2 为定值电阻此光电计数器 的基本工作原理是什么？ 图 1 答案 当光被产品挡住时，R 1 电阻增大，电路中电流减小，R 2 两端电压减小，信号处 理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次 要点提炼 1光敏电阻是用半导体材料(如硫化镉) 制成的 特点：光照越强，电阻越小 2光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量 三、探究热敏电阻的温度特性 问题设计 如图 2 所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用电表的两支表笔与负温度 系数的热敏电阻 Rt 的两端相
4、连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央若在 Rt 上擦一些酒精， 表针将如何摆动？若用吹风机将热风吹向电阻，表针将如何摆动？ 图 2 答案 由于酒精蒸发，热敏电阻 Rt 温度降低，电阻值增大，指针应向左偏；用吹风机 将热风吹向电阻，R t 温度升高，电阻值减小，指针将向右偏 要点提炼 1金属导体的电阻率随温度升高而增大 2热敏电阻一般用人工合成的新型陶瓷材料制成，也可用半导体材料制成 3热敏电阻所用材料根据其温度特性可分为三类： (1)正温度系数的热敏材料(PTC)：电阻随温度的上升而增加 (2)负温度系数的热敏材料(NTC)：电阻随温度的上升而下降 (3)临界温度系数的热敏材料(CTC)：电阻在
5、很小的温度范围内急剧 下降 一、对传感器的认识 例 1 如图 3 是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置其中电源电压保持不变， R 是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端在装置中使用了一只电压表(图中没有画 出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况 将电压表分别接在 b、c 之间与 c、d 之间，当油量变化时，电压表的示数变化有何不 同？ 图 3 解析 把电压表接在 b、c 之间，油量增加时，R 减小，电压表的示数减小；油量减 少时，R 增大，电压表的示数增大 把电压表接在 c、d 之间，油量增加时，R 减小，电路中电流增大，则 R两端的电 压增大，电压表的示数增大，同理，油量减少时，电压
6、表的示数减小 答案 见解析 二、对光敏电阻的认识及应用 例 2 如图 4 所示，R 1、R 2 为定值电阻，L 为小灯泡，R 3 为光敏电阻，当入射光强度 增大时( ) 图 4 A电压表的示数增大 BR 2 中电流减小 C小灯泡的功率增大 D电路的路端电压增大 解析 当入射光强度增大时，R 3 阻值减小，外电路电阻随 R3 的减小而减小，R 1 两端 电压因干路电流增大而增大，从而电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电 压减小，A 项正确，D 项错误由路端电压减小，而 R1 两端电压增大知， R2 两端电压必减 小，则 R2 中电流减小，故 B 项正确结合干路电流增大知流过小灯泡的电
7、流必增大，故小 灯泡的功率增大，C 项正确 答案 ABC 三、对热敏电阻的认识及应用 例 3 如图 5 所示，R T 为负温度系数的热敏电阻，R 为定值电阻，若往 RT 上擦一些 酒精，在环境温度不变的情况下，关于电压表示数的变化情况，下列说法中正确的是( ) 图 5 A变大 B变小 C先变大后变小最后不变 D先变小后变大最后不变 答案 D 解析 往 RT 上擦酒精后，酒精蒸发吸热，热敏电阻 RT 温度降低，电阻值增大，根据 串联电路的分压特点，电压表示数变小当酒精蒸发完毕后，R T 的温度逐渐升高到环境温 度后不变，所以热敏电阻的阻值逐渐减小，最后不变，故电压表的示数将逐渐变大，最后 不变所
8、以选项 D 正确 1(对传感器的认识)关于传感器，下列说法正确的是 ( ) A所有传感器都是由半导体材料制成的 B金属材料也可以制成传感器 C传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的 D水银温度计是一种传感器 答案 B 解析 大多数传感器是由半导体材料制成的，某些金属也可以制成传感器，如金属热 电阻，故 A 错，B 对；传感器将非电学量转换为电学量，因此传感器感知的应该是“非电 信号” ，故 C 错；水银温度计能感受热学量，但不能把热学量转化为电学量，因此不是传 感器，故 D 错 2(对光敏电阻、热敏电阻的认识及电路分析) 如图 6 所示电路中，电源电动势为 E， 内阻为 r，R T 为负温
9、度系数热敏电阻，R G 为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡 L 正常发光， 由于环境改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是 ( ) 图 6 A温度不变，光照增强 B温度升高，光照不变 C温度降低，光照增强 D温度升高，光照减弱 答案 AC 3(对光敏电阻、热敏电阻的认识及电路分析) 如图 7 所示， Rt 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，V 为理想电压表，现 发现电压表示数增大，可能的原因是( ) 图 7 A热敏电阻温度升高，其他条件不变 B热敏电阻温度降低，其他条件不变 C光照减弱，其他条件不变
10、 D光照增强，其他条件不变 答案 BC 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 减小或 R1 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 B、C 项正确，A 、D 项错误 题组一 对传感器的认识 1传感器担负着信息采集的任务，它可以( ) A将力学量(如形变量)转变成电学量 B将热学量转变成电学量 C将光学量转变成电学量 D将电学量转变成力学量 答案 ABC 解析 传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等) 转换成便于 测量的物理量(一般是电学量 )的一类元件故选项 A、B、 C
11、对，选项 D 错 2.如图 1 所示，是电容式话筒的示意图，它是利用电容制成的传感器，话筒的振动膜 前面有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板 构成电容器的两极在两极间加一电压 U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容 发生变化，从而使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因是电容器两板 间的 ( ) 图 1 A距离变化 B正对面积变化 C电介质变化 D电压变化 答案 A 解析 振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声 音信号转化为电信号 题组二 对光敏电阻的认识及电路分析 3如图 2 所示是利用硫化镉制成的光敏电阻
12、自动计数器的示意图，其中 A 是发光仪 器，B 是光敏电阻(光照增强时电阻变小 )，下列说法中正确的是 ( ) 图 2 A当传送带上没有物品挡住由 A 射向 B 的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表 读数变小 B当传送带上没有物品挡住由 A 射向 B 的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表 读数变大 C当传送带上有物品挡住由 A 射向 B 的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读 数变小 D当传送带上有物品挡住由 A 射向 B 的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读 数变大 答案 AD 解析 光敏电阻的阻值与光照强度有关，光照强度越大，光敏电阻阻值越小当传送 带上没有物品挡住由 A 射向
13、B 的光信号时，光敏电阻阻值变小，电路中电流变大，电源内 阻上的电压变大，路端电压变小，所以电压表读数变小，选项 A 正确；相反，当传送带上 有物品挡住由 A 射向 B 的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电路中电流变小，电源内阻上 的电压变小，路端电压变大，所以电压表读数变大，选项 D 正确 4.如图 3 所示，R 3 是光敏电阻(光照时电阻变小) ，当开关 S 闭合后，在没有光照射时， a、b 两点等电势当用光照射电阻 R3 时，则( ) 图 3 Aa 点电势高于 b 点电势 Ba 点电势低于 b 点电势 Ca 点电势等于 b 点电势 Da 点电势和 b 点电势的大小无法比较 答案 A 解析
14、R 3 是光敏电阻，当有光照射时电阻变小，R 3 两端电压减小，故 a 点电势升高， 因其他电阻的阻值不变，所以 a 点电势高于 b 点电势 5如图 4 所示，电源两端的电压恒定，L 为小灯泡，R 为光敏电阻，D 为发光二极管 (电流越大，发光越强)，且 R 与 D 距离较近且不变，下列说法中正确的是( ) 图 4 A当滑片向左移动时，L 消耗的功率增大 B当滑动向左移动时，L 消耗的功率减小 C当滑片向右移动时，L 消耗的功率不变 D无论怎样移动滑动触头， L 消耗的功率不变 答案 A 解析 电源电压恒定，也就是说，并联电路两端电压恒定，当滑片向左移动时，发光 二极管发光变强，光敏电阻的电阻
15、变小，所以电流变大，则 L 的功率变大，故选项 A 正 确 题组三 对热敏电阻、金属热电阻的认识及电路分析 6对热敏电阻，正确的叙述是( ) A受热后，电阻随温度的升高而变化明显 B受热后，电阻基本不变 C热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度，反应快，而且精确度高 D以上说法都不对 答案 AC 7.如图 5 所示是观察电阻 R 的阻值随温度变化情况的示意图，现在把杯中的水由冷水 变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是( ) 图 5 A如果 R 为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显 B如果 R 为金属热电阻，读数变小，且变化不明显 C如果 R 为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化非常明
16、显 D如果 R 为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显 答案 C 解析 如果 R 为金属热电阻，则读数变大，但不会非常明显，故 A、B 均错；如果 R 为热敏电阻，读数变化非常明显，故 C 对，D 错 8如图 6 所示，R 1 为定值电阻，R 2 为负温度系数的热敏电阻，L 为小灯泡，当温度 降低时( ) 图 6 AR 1 两端的电压增大 B电流表的示数增大 C小灯泡的亮度变强 D小灯泡的亮度变弱 答案 C 解析 R 2 与灯泡 L 并联后再与 R1 串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏 电阻 R2 的阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯泡 L 两端的电压增大，灯泡的 亮度变强，R 1 两端的电压减小，故只有 C 正确
