(江蘇專版)2019年高考物理總復(fù)習(xí) 第45講 傳感器及其工作原理講義

1、第45講傳感器及其工作原理考情剖析考查內(nèi)容傳感器的工作原理及其應(yīng)用考綱要求知識整合考查年份考查詳情能力要求1傳感器一般概念(1)傳感器：指這樣一類元件，能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等_量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等_量，或轉(zhuǎn)換為電路的_(2)常見的傳感器有：_、_、_、力傳感器等2常見傳感器元件及其特點(diǎn)(1)光敏電阻：通常是由硫化鎘等_制成，其特點(diǎn)是光照變強(qiáng)，電阻_光敏電阻是把_這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為_這一電學(xué)量的元件它就像人的眼睛，可以看到光線的強(qiáng)弱(2)金屬熱電阻和熱敏電阻：金屬熱電阻是由鉑、銅等_制成，其特點(diǎn)是溫度升高，電阻_；熱敏電阻由半導(dǎo)體材料制成，其特點(diǎn)是溫度升

2、高，電阻_它們都能把_這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為_這個電學(xué)量與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的_好，測溫范圍_，但_較差(3)霍爾元件：通常是由半導(dǎo)體材料制成，能夠把_這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為_這個電學(xué)量(4)應(yīng)變片：通常用于力傳感器(如：電子秤)，它的作用是將_這一力學(xué)量轉(zhuǎn)化為_這一電學(xué)量(5)雙金屬片：利用兩層不同金屬的熱膨脹系數(shù)_，實(shí)現(xiàn)電路的_通常用于日光燈啟動器和電熨斗(6)感溫鐵氧體：也叫感溫磁體常溫下具有_，能夠被磁體吸引，當(dāng)溫度上升到約103時，就_，不能被磁體吸引了，通常用于電飯鍋，實(shí)現(xiàn)電路的_(7)電容式傳感器：把_、_、面積等非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為_這一電學(xué)量電容式傳感器一般分三類：變極距式；變面積式；變

3、介質(zhì)式1方法技巧考點(diǎn)1傳感器的工作原理傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如位移、速度、力、溫度、濕度、流量、聲強(qiáng)、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后，就可以很方便地進(jìn)行測量、傳輸、處理和自動控制了【典型例題1】熱敏電阻常用于溫度控制或過熱保護(hù)裝置中，如圖所示為某種熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值R隨溫度t變化的示意圖由圖可知，這種熱敏電阻在溫度上升時導(dǎo)電能力_(選填“增強(qiáng)”或“減弱”)；相對金屬熱電阻而言，熱敏電阻對溫度變化的影響應(yīng)更_(選填“敏感”或“不敏感”)2【典型例題2】(多選)計(jì)算機(jī)光驅(qū)的主要部

4、分是激光頭，它可以發(fā)射脈沖激光信號，激光掃描光盤時，激光頭利用光敏電阻自動計(jì)數(shù)器將反射回來的脈沖信號傳輸給信號處理系統(tǒng)，再通過計(jì)算機(jī)顯示出相應(yīng)信息光敏電阻自動計(jì)數(shù)器的示意圖如圖所示，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()A當(dāng)有光照射R1時，處理系統(tǒng)獲得低電壓B當(dāng)有光照射R1時，處理系統(tǒng)獲得高電壓C信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次D信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次【典型例題3】傳感器是自動控制設(shè)備中不可缺少的元件，已經(jīng)滲透到宇宙開發(fā)、環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸以及家庭生活等各種領(lǐng)域如下圖所示為幾種電容式傳感器，其中通過改變電容器兩極板間距離而引起電容變化的是()

5、【典型例題4】(多選)關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器，下列說法中正確的是()A應(yīng)變片是由導(dǎo)體材料制成的B當(dāng)應(yīng)變片的表面拉伸時，其電阻變大，反之電阻變小C傳感器輸出的是應(yīng)變片上的電壓D外力越大，輸出的電壓差值也越大考點(diǎn)2傳感器在控制電路中的應(yīng)用傳感器常與動態(tài)電路及控制電路問題結(jié)合，工作過程如圖：【典型例題5】(多選)如圖所示的火警報(bào)警裝置，R1為熱敏電阻，若溫度升高，則R1的阻值會急劇減小，從而引起電鈴電壓的增加，當(dāng)電鈴電壓達(dá)到一定值時，電鈴會響下列說法中正確的是()3A要使報(bào)警的臨界溫度升高，可以適當(dāng)增大電源的電動勢B要使報(bào)警的臨界溫度降低，可以適當(dāng)增大電源的電動勢C要使報(bào)警的臨界溫度升高，可以把

6、R2的滑片P適當(dāng)向下移D要使報(bào)警的臨界溫度降低，可以把R2的滑片P適當(dāng)向下移【典型例題6】傳感器擔(dān)負(fù)著信息的采集任務(wù)，在自動控制中發(fā)揮著重要作用，傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(通常是電學(xué)量)，例如熱敏傳感器，主要是應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻將熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量熱敏電阻隨溫度變化的圖象如圖實(shí)甲所示，圖乙是由熱敏電阻R1作為傳感器制作的簡單自動報(bào)警器線路圖問：(1)為了使溫度過高時報(bào)警器鈴響，c應(yīng)接在_(選填“a”或“b”)(2)若使啟動報(bào)警的溫度提高些，應(yīng)將滑動變阻器滑片P點(diǎn)向_移動(選填“左”或“右”)4當(dāng)堂檢測1.(多選)傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我們的生活

7、，為我們帶來了方便下列可以用來控制電路通斷的溫度傳感器元件有()A雙金屬片B應(yīng)變片C感溫鐵氧體D干簧管2在街旁的路燈，江海里的航標(biāo)都要求在夜晚亮，白天熄，利用半導(dǎo)體的電學(xué)特性制成了自動點(diǎn)亮、熄滅的裝置，實(shí)現(xiàn)了自動控制，這是利用半導(dǎo)體的()A壓敏性B光敏性C熱敏性D三種特性都利用3電容式加速度傳感器的原理結(jié)構(gòu)如圖所示，質(zhì)量塊右側(cè)連接輕質(zhì)彈簧，左側(cè)連接電介質(zhì)，彈簧右端和電容器都固定在外框上，質(zhì)量塊可帶動電介質(zhì)移動改變電容則()第3題圖A電介質(zhì)插入極板間越深，電容器電容越小B當(dāng)傳感器以恒定加速度運(yùn)動時，電路中有恒定電流C若傳感器原來向右勻速運(yùn)動，突然減速時彈簧會伸長D當(dāng)傳感器由靜止突然向右加速瞬間，

8、電路中有順時針方向電流4光電門傳感器為門式結(jié)構(gòu)，如圖所示A管發(fā)射紅外線，B管接收紅外線A、B之間無擋光物體時，電路斷開；有物體經(jīng)過A、B之間時B管擋被光，電路接通計(jì)算機(jī)根據(jù)擋光物體的_和_，自動算出物體的_第4題圖5如圖所示，圖甲為熱敏電阻的Rt圖象，圖乙為用此熱敏電阻R、可變電阻R和繼電器組成的一個簡單恒溫箱溫控電路繼電器線圈電阻為100，當(dāng)線圈電流大于或等于10mA時，繼電器的銜鐵被吸合，E是為繼電器線圈供電的電池，電動勢E6V，內(nèi)阻不計(jì)，圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源第5題圖5(1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在_(選填“A、B”或“C、D”)兩端(2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持為100

9、，可變電阻R的值應(yīng)調(diào)節(jié)為_(3)若可變電阻R可在380470范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，則此恒溫箱可控制的恒溫范圍是_6時，R1減小，若保持R2的滑片P位置不動，由串聯(lián)分壓知識可知，為保持U鈴R2E不第45講傳感器及其工作原理知識整合基礎(chǔ)自測1(1)非電學(xué)電學(xué)通斷(2)熱電傳感器光電傳感器聲電傳感器2(1)半導(dǎo)體材料變小光照強(qiáng)度電阻(2)金屬材料增大減小溫度電阻穩(wěn)定性大精確度(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度電壓(4)物體形變電壓(5)不同通斷(6)鐵磁性失去鐵磁性通斷(7)力位移電容方法技巧典型例題1增強(qiáng)敏感【解析】從圖中可看出，溫度上升時，熱敏電阻的阻值變小，即對電流的阻礙作用減弱，導(dǎo)電能力增強(qiáng)；從圖中還可看出在溫度變化相

10、同時，熱敏電阻的阻值變化更大，故熱敏電阻對溫度變化的響應(yīng)更敏感典型例題2BD【解析】由題知，當(dāng)光照射R1時，R1減小，R總減小，所以回路電流增大，R2為定值電阻，因而兩端電壓變大，信號處理系統(tǒng)獲得電壓即R2電壓，故A錯誤B正確；因?yàn)橹挥挟?dāng)物體通過時才有光反射到R1上，所以D選項(xiàng)正確，而C選項(xiàng)錯誤典型例題3C【解析】A是通過改變介電常數(shù)改變電容，A錯誤；B和D是通過改變正對面積改變電容，B、D錯誤；C是通過改變兩極板間距改變電容，C正確典型例題4BD【解析】應(yīng)變片是由半導(dǎo)體材料制成，常用于電子秤，其特點(diǎn)是當(dāng)表面拉伸時，其電阻變大當(dāng)應(yīng)變片受力越大時，彎曲形變越大，上下表面的阻值變化越大，在電流恒定

11、時，上下表面電壓差越大，傳感器輸出的就是這個電壓差典型例題5BD【解析】熱敏電阻阻值隨溫度升高而急劇減小，當(dāng)臨界溫度升高R2rR1變，應(yīng)適當(dāng)減小電源電動勢E，A項(xiàng)錯誤；同理若臨界溫度降低，應(yīng)適當(dāng)增大電源電動勢E，B項(xiàng)正確；若保持電源電動勢E不變，當(dāng)臨界溫度升高時，R1減小，為保證U鈴不變，需減小R2，即將R2滑片上移，C項(xiàng)錯誤；同理當(dāng)臨界溫度降低，應(yīng)將R2滑片下移，D項(xiàng)正確典型例題6(1)a(2)左【解析】(1)溫度升高熱敏電阻變小，控制左邊電路電流變大，電磁鐵磁性變強(qiáng)，開關(guān)接觸a點(diǎn)，要使溫度過高時報(bào)警器報(bào)警，C應(yīng)接在a處(2)滑片P左移，滑動變阻器接入電路阻值變大，在溫度更高時控制電路有足夠

12、大電流，使磁鐵有足夠大吸引力吸引開關(guān)，因此滑片向左移可以提高報(bào)警器的靈敏度當(dāng)堂檢測C1AC【解析】由于兩層金屬的熱膨脹系數(shù)不同，雙金屬片受熱發(fā)生彎曲，控制電路通斷，所以雙金屬片是溫度傳感器，A正確；壓力作用大，應(yīng)變片發(fā)生形變，電阻變化，應(yīng)變片是一種力傳感器，所以B錯誤；感溫鐵氧體是溫度傳感器，它在常溫下具有鐵磁性，能被磁鐵吸引，當(dāng)溫度上升到約103時，就失去磁性，不能被磁鐵吸引了，正確；干簧管是一種磁傳感器，當(dāng)磁體靠近它時，兩簧片被磁化而接通，起到開關(guān)作用，D錯誤2B【解析】街旁的路燈和江海里的航標(biāo)，都是利用了半導(dǎo)體的光敏性，夜晚電阻大，白天電阻小，控制了電路的通斷3D【解析】電介質(zhì)插入極板間越深，電容器電容越大，A項(xiàng)錯誤；傳感器以恒定7加速度運(yùn)動時，彈簧的彈力提供質(zhì)量塊的加速度，加速度不變則彈力不變，電介質(zhì)插入深度不變，電容器電容不變，電路中無電流，B項(xiàng)錯誤；向右勻速突然減速，由于慣性彈簧將被壓縮，C項(xiàng)錯誤；傳感器由靜止突然向右加速，電介質(zhì)插入深度變大，電容器電容變大，而電容器兩端電壓不變，電容器充電，形成順時針電流4寬度擋光時間速度【解析】物塊剛接觸光電門時，電路接通，計(jì)時開始；物體通過時，電路斷開，通電結(jié)束，計(jì)時結(jié)束計(jì)算機(jī)根據(jù)擋光物體的寬度和擋光時