廣西專版2023-2024學(xué)年新教材高中物理第5章傳感器2常見傳感器的工作原理及應(yīng)用課件新人教版選擇性必修第二冊(cè)

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常見傳感器的工作原理及應(yīng)用課前·基礎(chǔ)認(rèn)知課堂·重難突破素養(yǎng)·目標(biāo)定位隨堂訓(xùn)練素養(yǎng)·目標(biāo)定位目

標(biāo)

素

養(yǎng)1.了解光敏電阻的性能、工作原理及作用。2.了解金屬熱電阻和熱敏電阻的性能、工作原理及作用。3.了解電阻應(yīng)變片的性能、工作原理及作用。知

識(shí)

概

覽課前·基礎(chǔ)認(rèn)知一、光敏電阻1.材料:半導(dǎo)體材料,例如硫化鎘。2.特點(diǎn):光照越強(qiáng),電阻越小。3.原因:光敏電阻的構(gòu)成物質(zhì)為半導(dǎo)體材料,無光照時(shí),載流子極少,導(dǎo)電性能差;隨著光照的增強(qiáng),載流子增多,導(dǎo)電性變好。4.作用:把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。5.應(yīng)用:光電計(jì)數(shù)器自動(dòng)計(jì)數(shù),裝置如圖所示。

當(dāng)傳送帶上沒有物品擋住由A射向B的光信號(hào)時(shí),光敏電阻的阻值較小,供給信號(hào)處理系統(tǒng)的電壓變低;當(dāng)傳送帶上有物品擋住由A射向B的光信號(hào)時(shí),光敏電阻的阻值變大,供給信號(hào)處理系統(tǒng)的電壓變高,這種高低交替變化的信號(hào)經(jīng)過處理,就會(huì)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)的功能。微思考

將一只光敏電阻接到多用電表的兩端,電表置于倍率為100的歐姆擋。在室內(nèi)自然光的照射下,電阻值很大;在強(qiáng)光的照射下,電阻值很小。換用一只普通的電阻,小心地把電阻表面的漆涂層除去一些,使里面的導(dǎo)電膜露出來接受光照。對(duì)普通電阻重復(fù)對(duì)光敏電阻的操作,結(jié)果相同嗎?提示:不相同。普通電阻的阻值與光照的強(qiáng)度無關(guān)。二、金屬熱電阻和熱敏電阻1.金屬熱電阻。金屬的電阻率隨溫度的升高而增大。用金屬絲可以制作溫度傳感器,稱為熱電阻。圖甲為某金屬導(dǎo)線電阻的溫度特性曲線。2.熱敏電阻。熱敏電阻由半導(dǎo)體材料制成,其電阻隨溫度的變化明顯,有些熱敏電阻溫度升高電阻減小,圖乙為某一熱敏電阻的電阻隨溫度變化的特性曲線。3.注意:在工作溫度范圍內(nèi),電阻值隨溫度上升而增加的是正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻器;電阻值隨溫度上升而減小的是負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻器。微探究

某同學(xué)準(zhǔn)備用一種熱敏電阻制作一只電阻溫度計(jì)。他先通過實(shí)驗(yàn)描繪出一段該熱敏電阻的I-U曲線,如圖甲所示,再將該熱敏電阻RT,與某一定值電阻串聯(lián)接在電路中,用理想電壓表與定值電阻并聯(lián),并在電壓表的表盤上標(biāo)注溫度值,制成電阻溫度計(jì),如圖乙所示。探究下面問題:(1)溫度升高時(shí),該熱敏電阻的阻值怎樣變化?(2)圖乙中電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角大小,與溫度高低有什么關(guān)系?(3)若熱敏電阻的阻值隨溫度均勻變化,則表盤上標(biāo)注溫度刻度是否是均勻的?提示:(1)I-U圖像上的點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率的倒數(shù)表示電阻,由題圖甲可知,I越大,電阻越小,而溫度越高,則熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小。(2)溫度越高,RT阻值越小,熱敏電阻RT與定值電阻R串聯(lián)接在電路中,電路中電流越大,R的電壓越大,電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角越大,因此電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角越大,溫度值越高。(3)若熱敏電阻的阻值隨溫度線性變化,由閉合電路歐姆定律得

可知電路中電流I隨溫度是非線性變化的,由電壓表的示數(shù)U=IR可知,U隨溫度是非線性變化的,因此表盤標(biāo)注溫度刻度一定是不均勻的。三、電阻應(yīng)變片1.電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械形變(伸長(zhǎng)或縮短)時(shí),其電阻隨著它所受機(jī)械形變的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象,稱為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬電阻應(yīng)變片就是利用這一原理制成的。2.電阻應(yīng)變片及類型。電阻應(yīng)變片是利用電阻應(yīng)變效應(yīng)制成的,它是一種使用廣泛的力敏元件,能夠把物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。電阻應(yīng)變片有金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片兩種類型。3.力傳感器的應(yīng)用——電子秤。(1)組成及敏感元件:由金屬梁和應(yīng)變片組成,敏感元件是應(yīng)變片。(2)工作原理:(3)作用:應(yīng)變片將物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量。微判斷(1)金屬熱電阻隨溫度的升高導(dǎo)電能力增強(qiáng),它的化學(xué)穩(wěn)定性好,測(cè)量范圍大。(

)(2)熱敏電阻和金屬熱電阻都能把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換成電阻這個(gè)電學(xué)量。(

)(3)應(yīng)變片是由導(dǎo)體材料制成。(

)(4)當(dāng)金屬應(yīng)變片的表面拉伸時(shí),其電阻變大;反之,變小。(

)×√×√課堂·重難突破一

觀察光敏電阻特性重難歸納【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹客ㄟ^實(shí)驗(yàn)了解光敏電阻的特性?！緦?shí)驗(yàn)原理】閉合電路的歐姆定律,用多用電表進(jìn)行測(cè)量和觀察。【實(shí)驗(yàn)器材】光敏電阻、普通電阻、多用電表、導(dǎo)線。【實(shí)驗(yàn)步驟】1.在室內(nèi)自然光照射下,用多用電表歐姆擋兩表筆與光敏電阻兩端連接,測(cè)光敏電阻阻值,如圖所示。并記錄電阻值。2.用手張開(或用黑紙)放在光敏電阻上,擋住部分光線,再測(cè)光敏電阻的阻值,并記錄電阻值。3.全部擋住光線,再測(cè)光敏電阻的阻值,并記錄電阻值。4.換用一只普通電阻,小心地把它的漆層去除一些,使里面導(dǎo)電膜露出來接受光照。5.先在室內(nèi)光照射、再遮擋部分光線、然后全部擋住光線,分別測(cè)量普通電阻的阻值?！緮?shù)據(jù)處理】觀察記錄的電阻值,分析光敏電阻和普通電阻的特性?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的減弱而增大,而且阻值變化是非線性的。普通電阻的阻值與光照強(qiáng)弱沒有關(guān)系。典例剖析【例1】

(多選)下圖是用光敏電阻LDR和燈泡制成的一種簡(jiǎn)易水污染指示器,下列說法正確的是(

)A.嚴(yán)重污染時(shí),LDR是高電阻B.輕度污染時(shí),LDR是高電阻C.無論污染程度如何,LDR的電阻不變,阻值大小由材料本身因素決定D.該儀器的使用會(huì)因?yàn)榘滋旌屯砩鲜艿接绊懘鸢?AD解析:嚴(yán)重污染時(shí),透過污水照到LDR上的光線較少,LDR電阻較大,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤。LDR由半導(dǎo)體材料制成,受光照影響電阻會(huì)發(fā)生變化,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。白天和晚上自然光強(qiáng)弱不同,或多或少會(huì)影響LDR的電阻,選項(xiàng)D正確。學(xué)以致用1.(多選)下圖是某居住小區(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)有人通過而遮住光線時(shí),A、B之間電壓升高B.當(dāng)有人通過而遮住光線時(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,當(dāng)有人通過而遮住光線時(shí),R1的阻值變大,回路中的電流I減小,A、B間的電壓U=IR2減小,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確。由閉合電路歐姆定律得U=E-I(R1+r),當(dāng)僅增大R2的阻值時(shí),電路中的電流減小,A、B間的電壓U增大,故選項(xiàng)C正確。當(dāng)減小R2的阻值時(shí),電路中的電流增大,A、B間的電壓U減小,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。二

金屬熱電阻和熱敏電阻重難歸納1.熱敏電阻與金屬熱電阻的對(duì)比。分類熱敏電阻金屬熱電阻特點(diǎn)負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,電阻率隨溫度的升高而減小電阻率隨溫度的升高而增大R-T圖像

(負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻)

分類熱敏電阻金屬熱電阻制作材料半導(dǎo)體金屬導(dǎo)電原理自由電子和空穴等載流子自由電子的定向移動(dòng)優(yōu)、缺點(diǎn)靈敏度較好化學(xué)穩(wěn)定性好,測(cè)溫范圍大,但靈敏度較差作用將溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量2.光敏電阻、熱敏電阻特點(diǎn)對(duì)比。元件特點(diǎn)光敏電阻半導(dǎo)體材料受到的光照增強(qiáng)時(shí),會(huì)有更多的電子獲得能量成為自由電子,即載流子數(shù)增多,于是導(dǎo)電性明顯地增強(qiáng),電阻減小熱敏電阻對(duì)于負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,溫度升高時(shí),有更多的電子獲得能量成為自由電子,即載流子數(shù)增多,于是導(dǎo)電性明顯地增強(qiáng),電阻減小如圖所示,將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋,再將電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT(溫度升高,電阻減小)的兩端相連,這時(shí)表針恰好指在刻度盤的正中央。若在RT上擦一些酒精,表針將如何偏轉(zhuǎn)?若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向熱敏電阻,表針將如何偏轉(zhuǎn)?提示:由于酒精蒸發(fā),熱敏電阻RT溫度降低,阻值增大,表針將向左偏;用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向熱敏電阻,熱敏電阻RT溫度升高,阻值減小,表針將向右偏。典例剖析【例2】下圖是一火災(zāi)報(bào)警器的一部分電路示意圖,其中R2為用半導(dǎo)體熱敏電阻(阻值隨溫度的升高而減小)制成的傳感器,電流表為值班室的顯示器,a、b之間接報(bào)警器。當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí),顯示器的電流I、報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是(

)A.I變大、U變大 B.I變小、U變小C.I變小、U變大 D.I變大、U變小答案:B解析:當(dāng)R2處出現(xiàn)火情時(shí),熱敏電阻的阻值將減小,則此時(shí)電路中的總電阻減小,由閉合電路歐姆定律可知,路端電壓將減小,報(bào)警器的電壓U減小;電路中的總電流增大,所以R1兩端的電壓增大,由于路端電壓減小,則并聯(lián)部分的電壓減小,通過R3的電流I變小,所以顯示器的電流I變小,選項(xiàng)B正確。特別提醒含有熱敏電阻的電路的動(dòng)態(tài)分析順序。

學(xué)以致用2.如圖所示,R1為定值電阻,R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,L為小燈泡。當(dāng)溫度降低時(shí)(

)A.R1兩端的電壓增大B.電流表的示數(shù)增大C.小燈泡的亮度變強(qiáng)D.小燈泡的亮度變?nèi)醮鸢?C解析:R2與小燈泡并聯(lián)后與R1串聯(lián),與電源構(gòu)成閉合電路,當(dāng)溫度降低時(shí),熱敏電阻R2的阻值增大,外電路電阻增大,電流表示數(shù)變小,R1兩端電壓減小,小燈泡兩端電壓增大,小燈泡亮度變強(qiáng),故選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤。三

觀察熱敏電阻特性重難歸納方案1:(簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn))將多用電表的選擇開關(guān)調(diào)到電阻擋(注意選擇適當(dāng)?shù)谋堵?,將一只熱敏電阻(負(fù)溫度系數(shù))連接到多用電表表筆的兩端。分別用手和冷水改變熱敏電阻的溫度,觀察電阻的變化情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果:隨著溫度的升高,熱敏電阻的阻值在減小。方案2:【實(shí)驗(yàn)原理】熱敏電阻的電阻率會(huì)隨著溫度的升高而變化。【實(shí)驗(yàn)器材】半導(dǎo)體熱敏電阻(負(fù)溫度系數(shù))、多用電表、溫度計(jì)、鐵架臺(tái)、燒杯、涼水和熱水?！緦?shí)驗(yàn)步驟】1.按實(shí)驗(yàn)原理圖甲安裝好實(shí)驗(yàn)器材,將熱敏電阻絕緣處理;當(dāng)燒杯中水溫發(fā)生變化時(shí),熱敏電阻的阻值將發(fā)生相應(yīng)變化。2.把多用電表置于歐姆擋,并選擇適當(dāng)?shù)牧砍虦y(cè)出燒杯中沒有水時(shí)熱敏電阻的阻值,并記下溫度計(jì)的示數(shù)。3.向燒杯中注入少量的冷水,使熱敏電阻浸沒在冷水中,記下溫度計(jì)的示數(shù)和多用電表測(cè)量的熱敏電阻的阻值。4.將熱水分幾次注入燒杯中,測(cè)出不同溫度下熱敏電阻的阻值,并記錄?！緮?shù)據(jù)處理】在圖乙所示坐標(biāo)系中,粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小,隨溫度的降低而增大。【注意事項(xiàng)】實(shí)驗(yàn)時(shí),加熱水后要等一會(huì)兒再測(cè)熱敏電阻阻值,以使電阻溫度與水的溫度相同,并同時(shí)讀出水溫。典例剖析【例3】某實(shí)驗(yàn)小組探究一種熱敏電阻的溫度特性。現(xiàn)有器材:直流恒流電源(在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定)、電壓表、待測(cè)熱敏電阻、保溫容器、溫度計(jì)、開關(guān)和導(dǎo)線等。(1)若用上述器材測(cè)量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特征,請(qǐng)你在圖甲中的實(shí)物圖上連線。(2)實(shí)驗(yàn)的主要步驟:①正確連接電路,在保溫容器中注入適量冷水,接通電源,調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值;②在保溫容器中添加少量熱水,待溫度穩(wěn)定后,閉合開關(guān),記錄

和

的數(shù)值,斷開開關(guān);

③重復(fù)第②步操作若干次,測(cè)得多組數(shù)據(jù)。(3)實(shí)驗(yàn)小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值,并據(jù)此繪得如圖乙所示的R-t關(guān)系圖像,請(qǐng)根據(jù)圖像寫出該熱敏電阻的R-t關(guān)系式:R=

+

t(Ω)(保留3位有效數(shù)字)。

答案:(1)如圖所示。

(2)溫度計(jì)

電壓表

(3)100

0.400解析:(2)水溫改變后,熱敏電阻的阻值會(huì)變化,在電流不變的情況下,電壓表的示數(shù)隨之改變。每次待溫度穩(wěn)定后,閉合開關(guān),需要記錄溫度計(jì)和電壓表的數(shù)值。(3)從題圖乙知R與t成線性關(guān)系,且縱軸上截距(當(dāng)t=0

℃時(shí))R=100

Ω;當(dāng)t=10

℃時(shí),R=104

Ω;當(dāng)t=70

℃時(shí)R=128

Ω,所以斜率

,所以R=100+0.400t(Ω)。特別提醒按熱敏電阻隨溫度變化的規(guī)律,熱敏電阻可分為正溫度系數(shù)的熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,正溫度系數(shù)的熱敏電阻隨溫度升高電阻增大,負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻隨溫度升高電阻減小。學(xué)以致用3.傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù),在自動(dòng)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(cè)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,某種熱敏電阻阻值隨溫度變化的圖線如圖甲所示,圖乙是由該熱敏電阻RT作為傳感器制作的簡(jiǎn)單自動(dòng)報(bào)警器的線路圖。(1)為了使溫度過高時(shí)報(bào)警器響鈴,c應(yīng)接在

(選填“a”或“b”)處。

(2)若使啟動(dòng)報(bào)警器的溫度提高些,應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片P向

(選填“左”或“右”)移動(dòng)。

(3)如果在調(diào)試報(bào)警器最低報(bào)警溫度時(shí),無論如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P都不能使報(bào)警器工作,且電路連接完好,各電路元件都能處于工作狀態(tài),則造成工作電路不能正常工作的原因可能是

。(寫出一種可能即可)答案:(1)a(2)左(3)電源提供的電流太小,導(dǎo)致電磁鐵的磁性太弱;彈簧的勁度系數(shù)太大,電磁鐵的吸引力小于彈力解析:(1)根據(jù)題圖甲可得,該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小,為了使溫度過高時(shí)報(bào)警器響鈴,則應(yīng)選擇電磁鐵將銜鐵吸下時(shí)電路接通,即c應(yīng)該接在a處。(2)若使啟動(dòng)報(bào)警器的溫度提高些,則相當(dāng)于減小臨界狀態(tài)時(shí)熱敏電阻的阻值,為了使電路中電流仍等于剛好接通時(shí)的電流,應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值,則應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片P向左移動(dòng)。(3)在最低報(bào)警溫度時(shí)不能報(bào)警,說明此時(shí)電路中產(chǎn)生的電流不能使銜鐵與a接觸,這可能由多種原因造成,如:①電源提供的電流太小,導(dǎo)致電磁鐵的磁性太弱;②彈簧的勁度系數(shù)太大,電磁鐵的吸引力小于彈力等。四電阻應(yīng)變片、電容式位移傳感器、霍爾元件重難歸納1.應(yīng)變式力傳感器。(1)應(yīng)變式力傳感器的構(gòu)造。如圖所示,應(yīng)變式力傳感器由金屬梁和應(yīng)變片組成。其中,應(yīng)變片是一種敏感元件。(2)應(yīng)變式力傳感器的工作原理。如上圖所示,彈簧鋼制成的梁形元件右端固定,在梁的上下表面各貼一個(gè)應(yīng)變片,在梁的自由端施力F,則梁發(fā)生彎曲,上表面拉伸,下表面壓縮,上表面應(yīng)變片的電阻變大,下表面應(yīng)變片的電阻變小。F越大,彎曲形變?cè)酱?應(yīng)變片的阻值變化就越大。如果讓應(yīng)變片中通過的電流保持恒定,則上表面應(yīng)變片兩端的電壓變大,下表面應(yīng)變片兩端的電壓變小。因此可得,力F越大,輸出的電壓差值就越大。2.電容式傳感器。(1)工作原理。電容器的電容決定于極板間的正對(duì)面積S、極板間距d、極板間的電介質(zhì)這幾個(gè)因素。如果某個(gè)物理量(如角度θ、位移x、深度H等)的變化引起上述某個(gè)因素的變化,從而引起電容的變化,通過電容的變化就可以確定上述物理量的變化,這種電容器稱為電容式傳感器。(2)常見電容式傳感器。

種類傳感器原理測(cè)定角度θ的電容式傳感器

當(dāng)動(dòng)片與定片之間的角度θ發(fā)生變化時(shí),引起極板正對(duì)面積S的變化,使電容C發(fā)生變化,知道C的變化,就可以知道θ的變化情況測(cè)定液面高度h的電容式傳感器

在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì),放入導(dǎo)電液體中,導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩個(gè)極,導(dǎo)線芯外面的絕緣物質(zhì)就是電介質(zhì),液面高度h發(fā)生變化時(shí),引起正對(duì)面積發(fā)生變化,使電容C發(fā)生變化,知道C的變化,就可以知道h的變化情況種類傳感器原理測(cè)定壓力F的電容式傳感器

待測(cè)壓力F作用于可動(dòng)膜片電極上的時(shí)候,膜片發(fā)生形變,使極板間距離d發(fā)生變化,引起電容C的變化,知道C的變化,就可以知道F的變化情況測(cè)定位移x的電容式傳感器

隨著電介質(zhì)進(jìn)入極板間的長(zhǎng)度發(fā)生變化,電容C發(fā)生變化,知道C的變化,就可以知道x的變化情況3.霍爾元件。(1)霍爾元件的工作原理:E、F間通入恒定的電流I,同時(shí)外加與薄片垂直的磁場(chǎng)B時(shí),薄片中的載流子就在洛倫茲力作用下,向著與電流和磁場(chǎng)都垂直的方向漂移,使M、N間出現(xiàn)電壓(如圖所示)。(2)霍爾元件在電流、電壓穩(wěn)定時(shí),載流子所受靜電力和洛倫茲力二力平衡。(3)霍爾電壓:UH=(d為薄片的厚度,k為霍爾系數(shù))。當(dāng)電流I一定時(shí),UH與B成正比,所以霍爾元件能把磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量。圖甲表示某力敏元件的阻值R隨所受壓力變化的情況。把這個(gè)力敏元件與秤臺(tái)、電池、電流表組合起來(圖乙),用力敏元件作為承重的載體,把電流表的刻度改為相應(yīng)的質(zhì)量刻度,就得到了一個(gè)簡(jiǎn)易電子秤。那么,mA與mB對(duì)應(yīng)物體的質(zhì)量哪個(gè)應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上?物體的質(zhì)量與電流是否是線性關(guān)系?提示:根據(jù)R-m關(guān)系可知R=R0-km可知,物體質(zhì)量與電流是非線性關(guān)系,且m越大,I越大,即mB對(duì)應(yīng)的物體質(zhì)量應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上。典例剖析【例4】下圖為測(cè)定壓力的電容式傳感器,將平行板電容器、靈敏電流表(零刻度在中間)和電源串聯(lián)成閉合回路。當(dāng)壓力F作用于可動(dòng)膜片電極上時(shí),膜片發(fā)生形變,引起電容的變化,導(dǎo)致靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)。在對(duì)膜片開始施加壓力使膜片電極從圖中的虛線推到圖中實(shí)線位置并保持固定的過程中,靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)情況為(電流從電流表正接線柱流入時(shí)指針向右偏)(

)A.向右偏到某一刻度后回到零刻度B.向左偏到某一刻度后回到零刻度C.向右偏到某一刻度后不動(dòng)D.向左偏到某一刻度后不動(dòng)答案:A解析:壓力F作用時(shí),極板間距d變小,由

,電容器電容C變大,又根據(jù)Q=CU,極板的電荷量變大,所以電容器充電,靈敏電流計(jì)中通過由正接線柱流入的電流,所以指針將右偏。極板保持固定后,充電結(jié)束,指針回到零刻度。選項(xiàng)A正確。特別提醒電容式傳感器是應(yīng)用了電容器的電容跟板間距離、正對(duì)面積、電介質(zhì)及引起它們改變的因素(如力、位移、壓強(qiáng)、聲音等)的關(guān)系,將這些非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電容器的電容這個(gè)電學(xué)量。學(xué)以致用4.(多選)下列關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器的說法正確的是(

)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(shí),其電阻變大;反之變小C.傳感器輸出的是應(yīng)變片上的電壓D.外力越大,輸出的電壓值也越大答案:BD解析:應(yīng)變片多用半導(dǎo)體材料制成,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。當(dāng)應(yīng)變片拉伸時(shí),其電阻變大,選項(xiàng)B正確。傳感器輸出的是上、下兩應(yīng)變片上的電壓差值,并且隨著外力的增大,輸出的電壓差值越大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。隨堂訓(xùn)練1.(多選)有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件,將這三只元件分別接入如圖所示電路中的A、B兩點(diǎn)后,用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中,觀察歐姆表的示數(shù),下列說法正確的是(

)A.置入熱水中與不置入熱水中相比,歐姆表示數(shù)變化較大的一定是熱敏電阻B.置入熱水中與不置入熱水中相比,歐姆表示數(shù)不變化的一定是定值電阻C.用黑紙包住與不用黑紙包住相比,歐姆表示數(shù)變化較大的一定是光敏電阻D.用黑紙包住與不用黑紙包住相比,歐姆表示數(shù)相同的一定是定值電阻答案:AC解析:熱敏電阻的阻值隨溫度的變化而變化,定值電阻和光敏電阻的阻值不隨溫度發(fā)生變化,故選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤。光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的變化而變化,而定值電阻和熱敏電阻的阻值不隨光照強(qiáng)度的變化而變化,故選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。2.如圖所示,將一光敏電阻接入多用電表兩表筆上,將多用電表的選擇開關(guān)置