2019高中物理 第六章 傳感器章末復(fù)習(xí)提升課（六）課件 新人教版選修3-2

1、鏈 接 高 考 專 題 突 破 章末復(fù)習(xí)提升課(六) 綜 合 測 評 先總攬全局 再填寫關(guān)鍵 電學(xué) 溫度 光 磁電 電子秤 話筒 電熨斗 溫度報(bào)警器 光控 火災(zāi) 1.傳感器 傳感器是能夠把易感受的力、溫度、光、聲、 化學(xué)成分等非電學(xué)量按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為容易 進(jìn)行測量、傳輸、處理和控制的電壓、電流等電 學(xué)量或轉(zhuǎn)換為電路通斷的一類元件 原理如下所示： 2光敏電阻 光敏電阻是用半導(dǎo)體材料制成的，其特點(diǎn) 是在被光照射時(shí)電阻會發(fā)生變化，光照增強(qiáng)電阻 減小，光照減弱電阻增大，其作用是把光學(xué)量轉(zhuǎn) 換為電學(xué)量 3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 大其特點(diǎn)是化學(xué)穩(wěn)定性好，測溫范圍大，但靈

2、 敏度較差 熱敏電阻是由半導(dǎo)體材料制成的，其電阻率 對溫度非常敏感熱敏電阻有正溫度系數(shù)(PTC熱 敏電阻)、負(fù)溫度系數(shù)(NTC熱敏電阻)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(fù) 溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減 小金屬熱電阻和熱敏電阻都能把熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為 電學(xué)量 4電容器 平行板電容器的電容大小與極板正對面積、 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)化為相應(yīng)的 電容變化例如，當(dāng)極板受力時(shí)會改變極板間距， 從而引起電容變化 如圖61甲所示為某一熱敏電阻(電阻值隨溫 度的改變而改變，且對溫度很敏感)的IU關(guān)系曲 線圖 (1)為了通過測量得到如圖

3、甲所示IU關(guān)系的 完整曲線，在圖61乙(a)和(b)兩個電路中應(yīng)選擇 的是_； 簡要說明理由： _. (電源電動勢為9 V，內(nèi)阻不計(jì)，滑動變阻器 的阻值為0100 ) 圖61 (2)在圖62所示電路中，電源電壓恒為9 V， 電流表讀數(shù)為70 mA，定值電阻R1250 .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_. 圖62 (3)舉出一個可以應(yīng)用熱敏電阻的例子 1如圖63所示，一熱敏電阻RT放在控溫容 器M內(nèi)；為毫安表，量程6 mA，內(nèi)阻為數(shù)十歐 姆；E為直流電源，電動勢約為3 V，內(nèi)阻很?。?R為電阻箱，最大阻值為999.9 ；S為開關(guān)已知 RT在95 時(shí)的

4、阻值為150 ，在20 時(shí)的阻值約 為550 .現(xiàn)要求在降溫過程中測量在9520 之 間的多個 溫度下RT的值 圖63 (1)在圖中畫出連線，完成實(shí)驗(yàn)原理電路圖 (2)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空： 依照實(shí)驗(yàn)原理電路圖連線 調(diào)節(jié)控溫容器M內(nèi)的溫度，使得RT的溫 度為95 . 將電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)某踔?，以保證儀器 安全 閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱，記錄電流表的 示數(shù)I0，并記錄_ 將RT的溫度降為T1(20 T195 )；調(diào)節(jié) 電阻箱，使得電流表的讀數(shù)_，記錄 _ 溫度為T 1 時(shí)熱敏電阻的電阻值RT 1 _ 逐步降低T1的數(shù)值，直至20 為止；在每 一溫度下重復(fù)步驟. 【解析】由于本實(shí)驗(yàn)只有一只可以測量和

5、 觀察的直流電流表，所以應(yīng)該用“替代法”，考 慮到用電流表觀察而保證電路中電阻不變，因此 將熱敏電阻、電阻箱和電流表串聯(lián)形成測量電路， 而且熱敏電阻RT的阻值在95 和20 時(shí)是已 知的，所以如果熱敏電阻的初始溫度為95 ，則 電流表示數(shù)不變時(shí)，電阻箱和熱敏電阻的阻值之 和應(yīng)保持150 和電阻箱的初值之和不變；如果熱 敏電阻的初始溫度為20 ，則電流表示數(shù)不變時(shí)， 電阻箱和熱敏電阻的阻值之和應(yīng)保持550 和電阻 箱的初值之和不變因此可以測量任意溫度下的 電阻 【答案】(1)實(shí)驗(yàn)原理電路圖如圖所示 (2)電阻箱的讀數(shù)R0 仍為I0電阻箱的讀數(shù)R1 R0R1150 以傳感器為橋梁可以將多方面的物理

6、知識整 合在一起，在實(shí)際問題中既可以直接考查傳感器 知識，也可以考查敏感元件的敏感特性，幾種傳 感器及與其相聯(lián)系的物理知識，如表： 傳感器種類傳感器種類敏感元件敏感元件與之相聯(lián)系的物理知識與之相聯(lián)系的物理知識 光電傳感器光電傳感器光敏電阻光敏電阻直流電路動態(tài)分析直流電路動態(tài)分析 溫度傳感器溫度傳感器熱敏電阻熱敏電阻直流電路問題直流電路問題 力傳感器力傳感器壓敏電阻壓敏電阻力學(xué)、運(yùn)動學(xué)與直流電路力學(xué)、運(yùn)動學(xué)與直流電路 電容傳感器電容傳感器電容器電容器力、運(yùn)動與含電容電路力、運(yùn)動與含電容電路 青島奧運(yùn)會帆船賽場采用風(fēng)力發(fā)電給蓄電池充電，為 路燈提供電能用光敏電阻作為傳感器控制路燈電路的開 關(guān)，實(shí)現(xiàn)

7、自動控制 光敏電阻的阻值隨照射光的強(qiáng)弱而變化，作為簡化模 型，可以近似認(rèn)為，照射光較強(qiáng)(如白天)時(shí)電阻幾乎為0； 照射光較弱(如夜晚)時(shí)電阻接近于無窮大利用光敏電阻 作為傳感器，借助電磁開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)路燈自動在白天關(guān) 閉，夜晚打開電磁開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖64所示.1、2兩 接線柱之間是勵磁線圈，3、4兩接線柱分別與彈簧片和觸 點(diǎn)連接 當(dāng)勵磁線圈中電流大于等于50 mA時(shí)，電磁 鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點(diǎn)分離，3、4斷開；電 流小于50 mA時(shí)，3、4接通勵磁線圈中允許通 過的最大電流為100 mA. 圖64 (1)利用以下器材設(shè)計(jì)一個自動控制路燈的電 路，畫出電路原理圖 光敏電阻R1，符號 燈泡L

8、，額定功率40 W，額定電壓36 V，符 號 保護(hù)電阻R2，符號 電磁開關(guān)，符號 蓄電池E，電壓36 V，內(nèi)阻很小 開關(guān)S，導(dǎo)線若干 (2)回答下列問題： 如果勵磁線圈的電阻為200 ，勵磁線圈 允許加的最大電壓為_V，保護(hù)電阻R2的阻 值范圍為_. 在有些應(yīng)用電磁開關(guān)的場合，為了安全， 往往需要在電磁鐵吸合鐵片時(shí)，接線柱3、4之間 從斷開變?yōu)榻油榇?，電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)如 何改造？請結(jié)合本題中電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說 明 答： _. 任意舉出一個其他的電磁鐵應(yīng)用的例 子 答： _. 【解析】(1)電路原理如圖所示 【答案】(1)見解析(2)20160520 把觸點(diǎn)從彈簧片右側(cè)移到彈簧片左側(cè)，保證

9、當(dāng) 磁鐵吸合鐵片時(shí)，3、4之間接通；不吸合時(shí)，3、 4之間斷開見解析 2為了節(jié)能環(huán)保，一些公共場所使用光控開 關(guān)控制照明系統(tǒng)光控開關(guān)可采用光敏電阻來控 制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的 元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大， 照度單位為lx)某光敏電阻RP在不同照度下的阻 值如下表： 照度照度(lx)0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 電阻電阻(k)75 40 28 23 20 18 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請?jiān)趫D65甲所示的坐標(biāo) 系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值 隨照度變化的特點(diǎn) (2)如圖65乙所示，當(dāng)1、2兩端加電壓上升 至2 V時(shí)，控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)請利用下 列器材設(shè)計(jì)一個簡單電路，給1、2兩端提供電壓， 要求當(dāng)天色漸暗照度降低至1.0 lx時(shí)啟動照明系統(tǒng)， 在虛線框內(nèi)完成電路原理圖(不考慮控制開關(guān)對 所設(shè)計(jì)電路的影響) 提供的器材如下： 光敏電阻Rp(符號 ，阻值見上表)； 直流電