2022-2023學年新教材高中物理第五章傳感器章末小結(jié)課件新人教版選擇性必修第二冊

第五章傳感器章

末

小

結(jié)方法歸納提煉進考場練真題知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建傳感器溫度聲可用敏感轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換傳感器電子秤溫度警報器光電計數(shù)器電容式位移傳感器傳感器控制開關(guān)自動的雙向開關(guān)單向電流放大方法歸納提煉

2．與傳感器相關(guān)的物理知識以傳感器為橋梁可以將多方面的物理知識整合在一起，在實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特性，下表是幾種傳感器及與其相聯(lián)系的物理知識。傳感器種類敏感元件實際應(yīng)用與之相聯(lián)系的物理知識光傳感器光敏電阻火災報警器直流電路動態(tài)分析溫度傳感器熱敏電阻電熨斗、電飯鍋直流電路問題力傳感器壓敏電阻電子秤力學、運動學與直流電路電容傳感器電容器話筒力學、運動學與含電容器的電路3.傳感器問題的分析方法傳感器問題應(yīng)從如下三個方面分析。(1)感受量分析：要明確傳感器所感受的物理量；(2)信號分析：分析輸入信號及輸出信號，以及輸出信號與輸入信號間的變化規(guī)律；(3)執(zhí)行機構(gòu)工作分析：分析所獲得的信息控制執(zhí)行機構(gòu)進行工作的過程。

電飯煲的工作原理如下圖所示，可分為兩部分，即控制部分，由S2、R1和黃燈組成；工作(加熱)部分，由發(fā)熱電阻R3、R2和紅燈組成，S1是一個磁鋼限溫開關(guān)，手動閉合，當此開關(guān)的溫度達到居里點(103℃)時，自動斷開，且不能自動復位(閉合)，S2是一個雙金屬片自動開關(guān)，當溫度達到70℃～80℃時，自動斷開，低于70℃時，自動閉合，紅燈、黃燈是指示燈，通過其電流必須較小，所以R1、R2起______作用，R3是發(fā)熱電阻，由于煮飯前溫度低于70℃，所以S2是________(填“斷開的”或“閉合的”)。例1限流閉合的接通電源并按下S1后，黃燈熄而紅燈亮，R3發(fā)熱，當溫度達到70℃～80℃時，S2斷開，當溫度達到103℃時飯熟，S1斷開，當溫度降到70℃以下時，S2閉合，電飯煲處于保溫狀態(tài)，由以上描述可知R2____R3(填“＜”“＝”“＞”)，若用電飯煲燒水時，直到水被燒干S1才會斷開，試解釋此現(xiàn)象。>

思路引導：通過紅燈、黃燈的電流必須較小，根據(jù)歐姆定律可知R1、R2起限流作用；根據(jù)電飯煲的工作原理和水的沸點說明用電飯煲燒水時，直到水被燒干S1才會斷開的原因。解析：R1、R2起的作用是限流，防止指示燈(氖泡)因電流過大而燒毀，S2是自動控制溫度開關(guān)，當溫度低于70℃時自動閉合，當溫度高于70℃～80℃時又自動斷開，使電飯煲處于保溫狀態(tài)，由于R3的功率較大，因此R2＞R3。由于開關(guān)S1必須當溫度達到103℃時才自動斷開，而水的沸點只有100℃，因此用電飯煲燒水時，直到水被燒干后S1才會斷開。答案：由于開關(guān)S1必須當溫度達到103℃時才自動斷開，而水的沸點只有100℃，因此用電飯煲燒水時，直到水被燒干后S1才會斷開。二、自動控制電路的設(shè)計與組裝自動控制電路的設(shè)計及組裝為力學、電學、磁學的一個大綜合，通過傳感器把它們聯(lián)系在一起，特別是簡單電路的設(shè)計，不論是敏感元件的基礎(chǔ)知識，還是器材的組裝、調(diào)試、器材連接、電路設(shè)計，考查內(nèi)容既具體又靈活。近幾年來，高考特別重視對動手能力的考查，而不局限于只會做題，更注重學生的研究方法和創(chuàng)新思維。1．設(shè)計自動控制電路時，一般按照以下的思路進行。(1)根據(jù)題目給出的儀器和要求畫出控制電路和工作電路，控制電路由電源、開關(guān)、光敏電阻(或熱敏電阻等其他敏感元件)、電磁繼電器和導線等組成；工作電路由電源、用電器(燈泡、電熱絲或其他用電器)、導線組成。這兩個電路相互獨立，又通過繼電器相關(guān)聯(lián)，繼電器實際上是工作電路的開關(guān)。(2)分析自動控制電路的合理性電路設(shè)計完成后，要對它的合理性進行分析，用光照射光敏電阻或?qū)崦綦娮杓訜?，檢查工作電路的接通和斷開是否符合實際要求。比如，自控路燈電路的設(shè)計要求是白天切斷工作電路，使路燈熄滅，晚上接通工作電路，使路燈發(fā)光。

現(xiàn)有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動變阻器、開關(guān)和導線若干。如圖所示，試設(shè)計一個溫控電路。要求溫度低于某一溫度時，電爐絲自動通電供熱，超過某一溫度時，又可以自動斷電，畫出電路圖并說明工作過程。例2思路引導：本題考查熱敏電阻與電磁繼電器，熱敏電阻RT與滑動變阻器及電磁繼電器構(gòu)成控制電路。解析：電路圖如圖所示。工作過程：閉合S，當溫度低于設(shè)定值時，熱敏電阻阻值大，通過電磁繼電器的電流不能使它工作，K接通電爐絲加熱；當溫度達到設(shè)定值時，熱敏電阻的阻值減小到某值，通過電磁繼電器的電流達到工作電流，K斷開，電爐絲斷電，停止供熱；當溫度低于設(shè)定值時，又重復前述過程。進考場練真題

一、高考真題探析典題

(2020·全國卷Ⅲ，23)已知一熱敏電阻當溫度從10℃升至60℃時阻值從幾千歐姆降至幾百歐姆，某同學利用伏安法測量其阻值隨溫度的變化關(guān)系。所用器材：電源E、開關(guān)S、滑動變阻器R(最大阻值為20Ω)、電壓表(可視為理想電表)和毫安表(內(nèi)阻約為100Ω)。(1)在所給的器材符號之間畫出連線，組成測量電路圖。(2)實驗時，將熱敏電阻置于溫度控制室中，記錄不同溫度下電壓表和毫安表的示數(shù)，計算出相應(yīng)的熱敏電阻阻值。若某次測量中電壓表和毫安表的示數(shù)分別為5.5V和3.0mA，則此時熱敏電阻的阻值為________kΩ(保留2位有效數(shù)字)。實驗中得到的該熱敏電阻阻值R隨溫度t變化的曲線如圖甲所示。1.8

(3)將熱敏電阻從溫控室取出置于室溫下，測得達到熱平衡后熱敏電阻的阻值為2.2kΩ。由圖甲求得，此時室溫為__________℃(保留3位有效數(shù)字)。25.5

(4)利用實驗中的熱敏電阻可以制作溫控報警器，其電路的一部分如圖乙所示。圖中，E為直流電源(電動勢為10V，內(nèi)阻可忽略)；當圖中的輸出電壓達到或超過6.0V時，便觸發(fā)報警器(圖中未畫出)報警。若要求開始報警時環(huán)境溫度為50℃，則圖中_____(填“R1”或“R2”)應(yīng)使用熱敏電阻，另一固定電阻的阻值應(yīng)為________kΩ(保留2位有效數(shù)字)。R1

1.2

思路引導：第(1)問要求考生了解滑動變阻器的限流式與分壓式、電流表的內(nèi)接法與外接法；第(2)問直接利用歐姆定律求出該狀態(tài)下的電阻值即可；第(3)問通過解讀R－t圖像可直接讀出2.2kΩ時環(huán)境的溫度；第(4)問主要是對電路的動態(tài)分析，通過R2兩端輸出電壓的變化，確定熱敏電阻，再根據(jù)串聯(lián)電路的特點求出固定電阻的阻值。解析：(1)滑動變阻器用分壓式，電壓表可視為理想表，所以用電流表外接，連線如圖所示。(4)溫度升高時，該熱敏電阻阻值減小，分得電壓減少。而溫度高時要求輸出電壓升高，以觸發(fā)報警，所以R1為熱敏電阻。由圖線可知，溫度為50℃時，R1＝0.8kΩ，由歐姆定律可得E＝I(R1＋R2)，U＝IR2，代入數(shù)據(jù)解得R2＝1.2kΩ。二、臨場真題練兵1．(2019·天津卷，4)筆記本電腦機身和顯示屏對應(yīng)部位分別有磁體和霍爾元件。當顯示屏開啟時磁體遠離霍爾元件，電腦正常工作；當顯示屏閉合時磁體靠近霍爾元件，屏幕熄滅，電腦進入休眠狀態(tài)。如圖所示，一塊寬為a、長為c的矩形半導體霍爾元件，元件內(nèi)的導電粒子是電荷量為e的自由電子，通入方向向右的電流時，電子的定向移動速度為v。當顯示屏閉合時元件處于垂直于上表面、方向向下的勻強磁場中，于是元件的前、后表面間出現(xiàn)電壓U，以此控制屏幕的熄滅。則元件的

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答案：D2．(2021·廣東卷，12)某小組研究熱敏電阻阻值隨溫度的變化規(guī)律。根據(jù)實驗需要已選用了規(guī)格和量程合適的器材。(1)先用多用電表預判熱敏電阻阻值隨溫度的變化趨勢。選擇適當倍率的歐姆擋，將兩表筆______，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指向右邊“0Ω”處。測量時觀察到熱敏電阻溫度越高，相同倍率下多用電表指針向右偏轉(zhuǎn)角度越大，由此可判斷熱敏電阻阻值隨溫度的升高而______。短接

減小(2)再按圖連接好電路進行測量。①閉合開關(guān)S前，將滑動變阻器R1的滑片滑到___端(選填“a”或“b”)。將溫控室的溫度設(shè)置為T，電阻箱R0調(diào)為某一阻值R01。閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，使電壓表和電流表的指針偏轉(zhuǎn)到某一位置。記錄此時電壓表和電流表的示數(shù)、T和R01。斷開開關(guān)S。再將電壓表與熱敏電阻C端間的導線改接到D端，閉合開關(guān)S。反復調(diào)節(jié)R0和R1，使電壓表和電流表的示數(shù)與上述記錄的示數(shù)相同。記錄此時電阻箱的阻值R02。斷開開關(guān)S。②實驗中記錄的阻值R01______R02(選填“大于”“小于”或“等于”)。此時熱敏電阻阻值RT＝______________。