物理高中人教版選修3-2學(xué)案6-3實驗傳感器的應(yīng)用Word版含解析

第六章傳感器3實驗:傳感器的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解邏輯集成電路塊、集成電路實驗板,知道各種元器件的性能和引腳關(guān)系.2.了解光控開關(guān)電路及控制原理,會組裝光控開關(guān).3.了解溫度報警器及控制原理,會組裝溫度報警器.自主探究1.斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的轉(zhuǎn)換為突變的.斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的,常用符號表示.

2.在邏輯電路中,常把電勢的高低叫做的高低,“輸出低電平”的意思是,輸出端處于的狀態(tài).

合作探究一、光控開關(guān)思考討論:如圖所示的光控電路,用發(fā)光二極管LED模仿路燈,RG為光敏電阻,R1的最大電阻為51kΩ,R2為330Ω.(1)電路由哪幾部分組成?(2)請同學(xué)們試著分析一下光控電路的工作原理.(3)要想在天色更暗時路燈才會亮,應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些還是調(diào)小些?為什么?二、溫度報警器創(chuàng)設(shè)問題:上一節(jié)我們學(xué)習(xí)了火災(zāi)報警器,它是利用煙霧對光的散射作用,使火災(zāi)發(fā)出的光引起光敏電阻的阻值變化,從而達(dá)到報警目的.既然發(fā)生火災(zāi)時,環(huán)境溫度要升高,我們能不能用溫度傳感器來做成火災(zāi)報警器呢?思考討論:觀察溫度報警器的工作電路圖,思考下列問題.(1)電路由哪幾部分組成?(2)請同學(xué)們試著分析一下溫度報警器的工作原理.(3)要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警,應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些還是調(diào)小些?課堂檢測1.某市為了節(jié)約能源,合理適時地使用路燈,要求夜晚亮、白天熄,利用半導(dǎo)體的某種特性制成自動點亮、熄滅的裝置,實現(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.三種特性都利用了2.對于常見的可燃?xì)怏w濃度的檢測,現(xiàn)在一般用催化燃燒檢測器.它的原理如下:傳感器的核心為一惠斯通電橋,其中一橋臂上有催化劑,當(dāng)與可燃?xì)怏w接觸時,可燃?xì)怏w在有催化劑的電橋上燃燒,該橋臂的電阻發(fā)生明顯變化,其余橋臂的電阻不變化,從而引起整個電路的輸出發(fā)生變化,而該變化與可燃?xì)怏w的濃度成比例,從而實現(xiàn)對可燃?xì)怏w的檢測.由此可推斷有催化劑的橋臂上的電阻材料為()A.銅 B.合金 C.半導(dǎo)體 D.絕緣體3.如圖所示為電容式聲波傳感器的示意圖,該電路可將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號.該電路中右側(cè)金屬板b固定不動,左側(cè)是能在聲波驅(qū)動下沿水平方向左右往復(fù)運動的鍍有金屬層的振動膜a,a、b構(gòu)成了一個平行板電容器,且通過導(dǎo)線與穩(wěn)壓電源正、負(fù)極相接.a隨聲源S振動而左右往復(fù)運動.下列有關(guān)分析正確的是()A.a左右往復(fù)運動過程中,a、b板構(gòu)成的電容器的電容不變B.a左右往復(fù)運動過程中,b板所帶的電荷量不斷變化C.a左右往復(fù)運動過程中,a、b板之間的電場強度不斷變化D.a左右往復(fù)運動過程中,靈敏電流計中始終有方向不變的電流4.如圖所示為一測定液面高低的傳感器示意圖,A為固定的導(dǎo)體芯,B為導(dǎo)體芯外面的一層絕緣物質(zhì),C為導(dǎo)電液體,把傳感器接到圖示電路中,已知靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向相同.如果發(fā)現(xiàn)指針正向右偏轉(zhuǎn),則導(dǎo)電液體的深度h變化為()A.正在增大 B.正在減小C.不變 D.無法確定5.如圖所示的光控電路用發(fā)光二極管LED模擬路燈,RG為光敏電阻.A為斯密特觸發(fā)器輸入端,在天黑時路燈(發(fā)光二極管)會點亮.下列說法正確的是()A.天黑時,Y處于高電平B.天黑時,Y處于低電平C.當(dāng)R1調(diào)大時,天更暗時,燈(發(fā)光二極管)點亮D.當(dāng)R1調(diào)大時,天較亮?xí)r,燈(發(fā)光二極管)就能點亮6.在制作光控電路實驗中,某同學(xué)按電路圖將元件安裝完畢后,發(fā)現(xiàn)將裝置置于黑暗環(huán)境中,接通電源,燈泡不發(fā)光,原因可能是()A.二極管兩極接反 B.電阻R與光敏電阻位置顛倒C.電阻R阻值太小 D.燈泡斷路7.如圖是溫度報警器電路示意圖,下列關(guān)于此電路的分析正確的是()A.當(dāng)RT的溫度升高時,RT減小,A端電勢降低,Y端電勢升高,蜂鳴器會發(fā)出報警聲B.當(dāng)RT的溫度升高時,RT減小,A端電勢升高,Y端電勢降低,蜂鳴器會發(fā)出報警聲C.當(dāng)增大R1時,A端電勢升高,Y端電勢降低,蜂鳴器會發(fā)出報警聲D.當(dāng)增大R1時,A端電勢降低,Y端電勢升高,蜂鳴器會發(fā)出報警聲8.如圖所示是繼電器的原理圖,當(dāng)在接線柱2、3間接入電源時,電磁鐵便將銜鐵P吸離A而與B接觸,從而達(dá)到控制電路的目的,接線柱與接有電源的負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻串接,接線柱與外電路串接,即可在溫度過高時切斷外電路,實現(xiàn)對外電路的自動控制.

9.如圖是一個警報器裝置的邏輯電路圖,RT是一個熱敏電阻,低溫時電阻值很大,高溫時電阻值很小,R是一個阻值較小的分壓電阻,A為斯密特觸發(fā)器輸入端.(1)為什么在高溫時電鈴會響?(2)為了提高電路的靈敏度,即將報警溫度調(diào)得低些,那么R的值應(yīng)該大一些還是小一些?10.大多樓道燈具有這樣的功能:天黑時,出現(xiàn)聲音它就開啟;而在白天,即使有聲音它也沒有反應(yīng).(1)控制電路中接入了哪幾種傳感器?(2)從這幾種傳感器來的信號,應(yīng)通過哪種門電路后,再進(jìn)入執(zhí)行電路?11.某同學(xué)用較為精密的儀器測量光敏電阻的電阻值與光強的關(guān)系,得出下列一組數(shù)據(jù).次數(shù)1234光強/cd3.004.005.006.00電阻/kΩ0.6020.4490.3600.304通過這組數(shù)據(jù),你能判斷出電阻值R與光強I的關(guān)系嗎?12.在蜂鳴式溫度報警器電路中,若將RT和R1兩電阻位置互換,R1取適當(dāng)阻值,如圖所示,還能報警嗎?為什么?參考答案自主探究1.模擬信號數(shù)字信號非門2.電平低電勢合作探究一、光控開關(guān)(1)斯密特觸發(fā)器、光敏電阻、發(fā)光二極管LED模仿路燈、滑動變阻器、定值電阻.(2)原理分析:在白天,光強度較大,光敏電阻RG電阻值較小,加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低,則輸出端Y輸出高電平,發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通;當(dāng)天色暗到一定程度時,RG的阻值增大到一定值,斯密特觸發(fā)器的輸入端A端的電壓上升到某個值(1.6V),輸出端Y突然從高電平跳到低電平,則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光(相當(dāng)于路燈亮了),這樣就達(dá)到了使路燈天明熄滅,天暗自動開啟的目的.(3)要想在天色更暗時路燈才會亮,應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些,這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓達(dá)到某個值(1.6V),就需要RG的阻值達(dá)到更大,即天色更暗.二、溫度報警器(1)斯密特觸發(fā)器、熱敏電阻、蜂鳴器、滑動變阻器、定值電阻.(2)常溫下,調(diào)整R1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端A處于低電平,則輸出端Y處于高電平,無電流通過蜂鳴器,蜂鳴器不發(fā)聲;當(dāng)溫度升高時,熱敏電阻RT阻值減小,斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢升高,當(dāng)達(dá)到某一值(高電平),其輸出端由高電平調(diào)到低電平,蜂鳴器通電,從而發(fā)出報警聲,R1的阻值不同,則報警器溫度不同.(3)要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警,應(yīng)該減小R1的阻值.R1阻值越小,要使斯密特觸發(fā)器輸入端達(dá)到高電平,則熱敏電阻阻值要求越小,即溫度越高.課堂檢測1.B解析:題目中半導(dǎo)體應(yīng)能感知光照強度變化,并輸出電信號,控制電路通斷,所以利用了半導(dǎo)體的光敏性,故B項正確.2.C解析:可燃?xì)怏w燃燒后電阻發(fā)生變化的原因,是由于溫度升高造成的,所以此電阻應(yīng)屬于熱敏電阻,而能夠隨溫度變化其電阻有較明顯變化的材料只可能是選項中的半導(dǎo)體材料,故選C項.3.BC解析:由于平行板電容器兩極板與電池兩極始終連接,兩板間的電壓U保持不變,根據(jù)電場強度公式E=Ud、電容的決定式C=εS4πkd,可判斷出A項錯誤,C項正確;a、b板所帶電荷量Q=CU,電容C變化,導(dǎo)致Q變化,B項正確;由于聲源S在水平方向做周期性的往復(fù)振動,電容C不斷變化導(dǎo)致電荷量Q不斷變化,所以電容器出現(xiàn)周期性的充電、放電現(xiàn)象.顯然,電流計中電流方向不斷變化,4.B解析:由電源極性及電流方向可知,A、B構(gòu)成的電容器上的電荷量減小,根據(jù)C=QU,電容C在減小,故正對面積S減小,即h在減小,B項正確5.BC解析:天黑時,RG阻值增大到一定值,斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓上升到某個值,輸出端Y突然由高電平跳到低電平;R1調(diào)大時,A端電壓降低,只有天更暗時,RG電阻更大時,路燈才點亮,故B、C兩項正確.6.ABD解析:若二極管接反,無法觸發(fā)晶體管導(dǎo)通,所以A項正確;若電阻R與光敏電阻位置顛倒,則光線較強時,光敏電阻阻值小,電阻R上電壓較高,晶體管獲正向電壓導(dǎo)通;而夜晚時,光敏電阻阻值大,電阻R上電壓較低,無法觸發(fā)晶體管導(dǎo)通,B項正確;若電阻R阻值太小,光敏電阻會一直獲較高的正向電壓使晶體管導(dǎo)通,燈泡一直處于發(fā)光狀態(tài),C項錯誤;若燈泡斷路時,則不會發(fā)光,D項正確.7.BC解析:當(dāng)RT溫度升高時,電阻減小,A點電勢升高到某一數(shù)值,Y端電勢突然降低,蜂鳴器導(dǎo)通發(fā)出警報,A項錯誤,B項正確;當(dāng)增大R1時,A端電勢升高到某一數(shù)值,Y端電勢突然降低,電流通過蜂鳴器,發(fā)出報警聲,C項正確,D項錯誤.8.解析:A為常閉觸點,正常情況下與銜鐵P相吸;B為常開觸點,正常情況下與銜鐵P分離,因此,1、5與外電路相連,以便加熱.當(dāng)溫度越來越高時,電磁鐵將銜鐵P吸下,以切斷電路.所以,2、3應(yīng)與接有電源的熱敏電阻相連.答案:2、31、59.解析:(1)熱敏電阻的溫度上升,RT變小,A的電壓低到某一值時,Y會由低電平跳到高電平,加在電鈴兩端的電壓變大,電鈴響起.(2)若R的值大,由于它的分壓作用,使RT兩端的電壓不太高,則外界溫度不太高時,就能使PX之間電壓降到低電壓輸入,而當(dāng)A的電壓降低到某一值時,Y會由低電平跳到高電平,加在電鈴兩端的電壓變大,電鈴響起.答案:(1)見解析(2)R的值應(yīng)大一些10.答案:(1)接入了兩種傳感器:光傳感器(通常用的是光敏電阻),聲傳感器(通常用的是微型駐極體話筒).(2)因為點亮樓道燈需