2019-2020學(xué)年高中物理 第3章 傳感器章末整合課件 粵教版選修3-2

章末整合 知識(shí)網(wǎng)絡(luò) 專題一幾種敏感元件的特性1 光敏電阻光敏電阻由金屬硫化物等半導(dǎo)體材料制成 其電阻率對(duì)光非常敏感 光照增強(qiáng)時(shí)電阻率明顯減小 2 熱敏電阻 1 熱敏電阻也是由半導(dǎo)體材料制成的 其電阻率對(duì)溫度非常敏感 2 熱敏電阻分為正溫度系數(shù)熱敏電阻 ptc熱敏電阻 其電阻隨溫度升高而增大 和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻 ntc熱敏電阻 其阻值隨溫度升高而減小 熱點(diǎn)專題 3 電容器平行板電容器的電容與極板面積 極板間距及電介質(zhì)材料有關(guān) 電容器可以感知引起電容變化的任一外界信息 并將其轉(zhuǎn)化為電容變化 例如 當(dāng)極板受力時(shí)會(huì)改變極板間距 從而引起電容變化 圖甲為某一熱敏電阻 電阻值隨溫度的改變而改變 且對(duì)溫度很敏感 的iu關(guān)系曲線圖 例1 甲 1 為了通過(guò)測(cè)量得到如圖甲所示iu關(guān)系的完整曲線 在圖乙和丙兩個(gè)電路中應(yīng)選擇的是圖 簡(jiǎn)要說(shuō)明理由 電源電動(dòng)勢(shì)為9v 內(nèi)阻不計(jì) 滑動(dòng)變阻器的阻值為0 100 乙丙 2 在圖丁所示電路中 電源電壓恒為9v 電流表讀數(shù)為70ma 定值電阻r1 250 由熱敏電阻的iu關(guān)系曲線可知 熱敏電阻兩端的電壓為 v 電阻r2的阻值為 3 舉出一個(gè)可以應(yīng)用熱敏電阻的例子 丁 3 恒溫箱 自動(dòng)孵化器 熱敏溫度計(jì)等 答案 1 乙因?yàn)橐译娐冯妷嚎蓮?v調(diào)到所需電壓 電壓調(diào)節(jié)范圍大 2 5 0117 6 3 恒溫箱 自動(dòng)孵化器 熱敏溫度計(jì)等 任選一例 當(dāng)光照射到光敏電阻上時(shí) 光敏電阻的阻值 填 變大 不變 或 變小 半導(dǎo)體熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料的電阻率隨 變化而改變的特性制成的 解析 本題考查傳感器中兩個(gè)常用元件光敏電阻和熱敏電阻的性質(zhì) 光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小 它可把光學(xué)量變?yōu)殡娮柽@一電學(xué)量 常用以制造光控開(kāi)關(guān) 熱敏電阻對(duì)溫度反應(yīng)敏感 它的阻值隨溫度的變化而變化 答案 變小溫度 例2 專題二傳感器在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用1 傳感器是以一定的精度和規(guī)律 將所感受到的物理量 如力 熱 磁 光 聲等 轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量 一般是電學(xué)量 的一類元件 2 傳感器的應(yīng)用過(guò)程包括三個(gè)環(huán)節(jié) 感 傳 用 1 感 是指?jìng)鞲衅鞯拿舾性惺苄畔?2 傳 是指通過(guò)電路等將傳感器敏感元件獲取的信息傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu) 3 用 是指執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用傳感器傳來(lái)的信息進(jìn)行某種顯示或某種動(dòng)作 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(zhǎng)度為l 兩邊分別有p1 p2兩個(gè)滑動(dòng)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(dòng) 彈簧處于原長(zhǎng)時(shí) 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(shí) 該電壓經(jīng)過(guò)放大 通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)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(zhì)量為m0 電源電動(dòng)勢(shì)為e 內(nèi)阻不計(jì) 當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間 求 1 托盤上未放物體時(shí) 在托盤自身重力作用下 p1離a的距離x1 例3 2 托盤上放有質(zhì)量為m的物體時(shí) p1離a的距離x2 3 托盤上未放物體時(shí)通常先校準(zhǔn)零點(diǎn) 其方法是 調(diào)節(jié)p2 使p2離a的距離也為x1 從而使p1 p2間的電壓為零 校準(zhǔn)零點(diǎn)后 將物體m放在托盤上 試推導(dǎo)出物體質(zhì)量m與p1 p2間的電壓u之間的函數(shù)關(guān)系式 解析 托盤的移動(dòng)帶動(dòng)p1移動(dòng) 使p1 p2間出現(xiàn)電勢(shì)差 電勢(shì)差的大小反映了托盤向下移動(dòng)距離的大小 由于r為均勻的滑線電阻 則其阻值與長(zhǎng)度成正比 如圖甲為半導(dǎo)體材料做成的熱敏電阻的阻值隨溫度變化的曲線 圖乙為用此熱敏電阻r和繼電器做成的溫控電路 設(shè)繼電器的線圈電阻為rx 50 當(dāng)繼電器線圈中的電流大于或等于ic ic 20ma 時(shí) 繼電器的銜鐵被吸合 左側(cè)電源電動(dòng)勢(shì)為6v 內(nèi)阻可不計(jì) 試問(wèn)溫度滿足什么條件時(shí) 電路右側(cè)的小燈泡會(huì)發(fā)光 例4 答案 50 1 傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用過(guò)程包括三個(gè)環(huán)節(jié) 感 傳 用 1 感 是指?jìng)鞲衅鞯拿舾性袘?yīng)信息 并轉(zhuǎn)換為電學(xué)量 2 傳 是指通過(guò)電路等將傳感器敏感元件獲取并轉(zhuǎn)換的電學(xué)信息傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu) 3 用 是指執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用傳感器傳來(lái)的信息進(jìn)行某種顯示或某種動(dòng)作 解題策略 2 傳感器電路問(wèn)題的設(shè)計(jì)思路處理與傳感器有關(guān)的電路設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí) 可將整個(gè)電路分解為 1 傳感器所在的信息采集部分 2 轉(zhuǎn)換傳輸部分 這部分電路往往與直流電路的動(dòng)態(tài)分析有關(guān) 3 執(zhí)行電路 1 如圖所示是一種水位自動(dòng)報(bào)警器的原理示意圖 當(dāng)杯中的水的水位到達(dá)金屬塊b時(shí) 出現(xiàn)的情況是 a l1燈亮b l2燈亮c l1 l2兩燈同時(shí)亮d l1 l2兩燈都不亮 答案 b 解析 由電路結(jié)構(gòu)可以看出 當(dāng)杯中的水的水位到達(dá)b時(shí) 左端電路被接通 這樣螺線管就產(chǎn)生磁場(chǎng) 相當(dāng)于一個(gè)磁鐵 對(duì)與彈簧相連的銜鐵產(chǎn)生吸引作用 使之向下移動(dòng) 這樣l2電路被接通 2 多選 如圖所示是某居民小區(qū)門口利用光敏電阻設(shè)計(jì)的行人監(jiān)控裝置 r1為光敏電阻 r2為定值電阻 a b接監(jiān)控裝置 則 a 當(dāng)有人通過(guò)而遮蔽光線時(shí) a b之間電壓升高b 當(dāng)有人通過(guò)而遮蔽光線時(shí) a b之間電壓降低 c 當(dāng)僅增大r2的阻值時(shí) 可增大a b之間的電壓d 當(dāng)僅減小r2的阻值時(shí) 可增大a b之間的電壓 答案 bc 解析 r1是光敏電阻 有光照射時(shí) 阻值變小 當(dāng)有人通過(guò)而遮蔽光線時(shí) r1的阻值變大 回路中的電流i減小 a b之間的電