2020高中物理第6章傳感器章末復習課學案新人教版選修3-2

1、2020第6章傳感器章末復習課提綱挈領(lǐng) 復習知識【知識體系】定義】能夠感理諸如力、溫度，服、宙，化學成分等.后并能把它心按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓,電流等最或轉(zhuǎn)換為電路的耍的 類元件r®電阻光傳感器敏感元件：熱敏電阻和2電阻溫度傳感雅傳感器-5磁電轉(zhuǎn)換器力傳感薜*電-挪:傳感器電班卜電彷鍋，間溫住、溫度報曹需把傳感器；火災接警器.光控開美'®傳感器:話筒答案填寫非電學電學通斷光敏金屬熱霍爾元件溫度聲總結(jié)歸納 提升能力主題1 常用敏感元件及應用1.常見敏感元件及特性.(1)光敏電阻：光敏電阻在被光照射時電阻發(fā)生變化，光照增強電阻減小，光照減弱電阻增大.(2)熱敏電阻和金

2、屬熱電阻：金屬熱電阻的電阻率隨溫度升高而增大，熱敏電阻有正溫度系數(shù)、負溫度系數(shù) 兩種.正溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而增大，負溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小.(3)霍爾元件：能把磁感應強度這一磁學量轉(zhuǎn)換成電壓這一電學量的元件，UH= kIB.2 .傳感器應用的一般模式.一執(zhí)行機構(gòu)傳感器-放大特換電路顯示器指針式電表 數(shù)字屏一計算機系統(tǒng)【典例1】如圖是一火警報警器的部分電路示意圖.其中R為用半導體負溫度系數(shù)熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a, b之間接報警器.當傳感器 R2所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流 I ,報警器兩端的電壓U的變化情況是()A. I變大，U變大B

3、. I變大，U變小C. I變小，U變大D. I變小，U變小解析：R所在處出現(xiàn)火情時，溫度升高，則R的阻值減小.R減小一 R總減小一 I干增大一 U增大一 U減小一 I減小，故顯示器的電流 I變小，由U= EI干r, I干變大，知U變小，故選項 D正確.答案：D頷對訓練1 .（多選）在溫控電路中，通過熱敏電阻的阻值隨溫度的變化可實現(xiàn)對電路相關(guān)物理量的控制.如圖所示的 電路，R為定值電阻，R為半導體熱敏電阻（溫度越高電阻越?。?，C為電容器.當環(huán)境溫度降低時 （）A.電容器C的帶電荷量增大B.電壓表的讀數(shù)增大C.電容器C兩極板間的電場強度減小D. R消耗的功率增大解析：當環(huán)境溫度降低時. R的阻值變

4、大，電路的總電阻變大.由 I=5知I變小，又U= EIr ,電壓表的 R讀數(shù)U增大，B正確；又由U = IR1及P1=I2R可知U變小，R耗的功率P1變小，D錯誤；電容器兩極板間的電壓 , 12 _ _ _， _ ，一，一人 ，U=U- U,故U變大，由場強 E'=7，Q= CU可知Q E'都增大，故 A正確，C錯誤.答案：ABA題后反思本題利用熱敏電阻為傳感器，將溫度變化的信號轉(zhuǎn)化為電信號，結(jié)合電子線路來控制加熱電路.正確的電路 分析、計算及看懂熱敏電阻的電阻值隨溫度變化的曲線，是解決本類習題的關(guān)鍵.主題二 自動控制電路的設計設計自動控制電路時，一般按照以下思路進行.1 .根

5、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 ）、導線等組成.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 .分析電路的合理性.電路設計完成后，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使路燈熄滅，晚上接通工作電路,斷開是否符合實際要求. 比如，自控路燈電路的設計要求是白天切斷工作電路, 使路燈點亮發(fā)光.B為將可【典例2】 氣體傳感器利用物質(zhì)的化學反應將某種氣體的濃度轉(zhuǎn)換成電信號并輸出，如圖

6、所示, 燃氣體或有毒氣體（如CO CH、瓦斯、煤氣等）濃度轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器，俗稱電子鼻.當有毒氣體濃度大時,其電阻變小.根據(jù)如下材料：電源電壓U= 220 V, M為排風扇，G為繼電器，A為控制電源，S為控制開關(guān)，請設計一個家用自動排煙電路，并在圖中完成連線圖.解析：電磁繼電器起開關(guān)作用，所以電池組、開關(guān)和電磁繼電器應組成一個電路，另一個是由排風扇和高壓 電源組成的電路.答案：如圖所示.自動控制電路的設計應注意的四點1 .要明確設計意圖，弄清控制條件和相應的自動控制原理.2 .要明確應選用哪種傳感器，該傳感器怎樣感知控制條件及怎樣轉(zhuǎn)化為電學量輸出.3 .選用什么樣的執(zhí)行機構(gòu)，該執(zhí)行機構(gòu)怎樣

7、執(zhí)行自動控制.4 .采用什么樣的電路來實現(xiàn)自動控制.做t對訓練2 .如圖所示，A是浮子，B是金屬觸頭，C為住宅樓房頂上的蓄水池，M是帶水泵的電動機，D是彈簧，E是銜鐵，F(xiàn)是電磁鐵，Si、S2分別為觸頭開關(guān)，S為開關(guān)，J為電池.請利用上述材料，設計一個住宅樓房頂上的自 動注水裝置.（1）連接電路圖；（2）簡述其工作原理（涉及的元件可用字母代替）.解析：（1）如圖所示.（2）按圖接好電路，合上開關(guān) S,水泵工作，水位升高，當浮子上升使 B接觸到Si時，左側(cè)電路（控制電路） 工作，電磁鐵F有磁力，拉下銜鐵 E,使 險斷開，電動機 M不工作，停止注水，當水位下降使 B與Si脫離，電磁 鐵電路停止工作，

8、F無磁性，彈簧的彈力使 D拉動E,使&接通，M工作.方法總結(jié)：自動控制電路的設計應注意的四點（1）要明確設計意圖，弄清控制條件和相應的自動控制原理.（2）要明確應選用哪種傳感器，該傳感器怎樣感知控制條件及怎樣轉(zhuǎn)化為電學量輸出.（3）選用什么樣的執(zhí)行機構(gòu)，該執(zhí)行機構(gòu)怎樣執(zhí)行自動控制.（4）采用什么樣的電路來實現(xiàn)自動控制.分析考情體驗真題頷攬考情隨著科學技術(shù)的發(fā)展，傳感器在社會實踐中應用越來越廣泛，它是各種測量和自動控制系統(tǒng)的“感覺器 官”.新課標增加了傳感器的內(nèi)容，在新高考中一定會有所體現(xiàn)，但所占比例不會太大，且都在“了解”的水平 上，不會出現(xiàn)太復雜且有難度的題目，更不會涉及大量的技術(shù)細

9、節(jié)；命題形式一般以選擇題或填空題為主，也可 能與其他知識綜合出題.頷題例析（2016 全國I卷）現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng)，當要求熱敏電阻的溫度達到或超過60 C時，系統(tǒng)報警，提供的器材有：熱敏電阻，報警器 （內(nèi)阻很小，流過的電流超過Ic時就會報警），電阻箱（最大阻值為999.9 Q）,直流電源（輸出電壓為U,內(nèi)阻不計），滑動變阻器 R（最大阻值為1 000 ）,滑動變阻器 R（最大阻 值為2 000 Q）,單刀雙擲開關(guān)一個，導線若干.在室溫下對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，已知U約為18 V, Ic約為10 mA;流過報警器的電流超過 20 mA時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減

10、小，在60 C時阻值為650.0 Q.（1）完成待調(diào)節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線.I-|報警薄,電弊一J, 1_電阻粘 7HAM 常動交融器盧一電阻（2）在電路中應選用滑動變阻器 （選填" R”或“ R2”）.置于（3）按照下列步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng):電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一定的阻值，根據(jù)實驗要求，這一阻值為Q;滑動變阻器的滑片應（選填"a”或“ b”）端附近，不能置于另一端的原因是將開關(guān)向（選填" c”或" d”）端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至（4）保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報警系統(tǒng)即可正常使用.解析：（1）電路圖連線見

11、答案圖.（2） R=蘆=10：0 3 Q= 1 800 ，所以在電路中應選用滑動變阻器R2.（3）由該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，在 60 c時阻值為650.0 可知，電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一定的阻值，根據(jù)實驗要求，這一阻值為650.0 Q;由于滑動變阻器采用限流接法，所以滑動變阻器的滑片應置于端附近，不能置于另一端的原因是接通電源后，流過報警器的電流超過20 mA,報警器可能損壞；將開關(guān)向端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至報警器開始報警.答案：（1）連線如圖所示 （2） R （3） 650.0 b接通電源后，流過報警器的電流會超過20 mA報警器可能損壞c報警器開始報警針對訓練

12、如圖所示是一種自動控制電路示意圖,R為光敏電阻，當照射到R處的光消失時，電流表A中的電流I及a、b間的電壓U的變化情況是（）J Q弋出I /V-A.變小,U變小B.變大,U變大C.變小,U變大D.變大,U變小R的電流增大，電解析：當照射到光敏電阻上的光消失時，光敏電阻阻值增大，通過干路的電流變小，通過 流表的示數(shù)增大，a、b之間的電壓U增大，故正確選項為 B.答案：B章末集訓迎戰(zhàn)兩考1 .（多選）當前傳感器被廣泛應用于各種電器、電子產(chǎn)品之中，下述關(guān)于常用的幾種家用電子器件所采用傳感器說法中，正確的是（）A.電視機對無線遙控信號的接收主要是采用了光傳感器B.電子體溫計中主要是采用了溫度傳感器C.

13、電腦所用的光電鼠標主要是采用聲波傳感器D.電子秤中主要是采用了力傳感器解析：電視機對無線遙控信號的接收采用了紅外線傳感器，電腦所用的光電鼠標主要采用了光傳感器，所以 A、C項錯誤.答案：BD2 .（多選）巨磁電阻（GMR）電流傳感器可用來準確檢測大容量遠距離直流輸電線路中的強電流，其原理利用了 巨磁電阻效應，巨磁電阻效應是指某些磁性材料的電阻R在一定磁場作用下隨磁感應強度 B的增加而急劇減小的特性.如圖所示為檢測電路的原理圖，設輸電線路電流為1（不是GM砰的電流），GM時巨磁電阻，R、R2為定值電阻.已知輸電線路電流 I在巨磁電阻GMRb產(chǎn)生的磁場的磁感應強度 B的大小與I成正比，下列有關(guān)說法

14、正確 的是（）A.如果I增大，電壓表B.如果I增大,電流表示數(shù)減小，電壓表C.如果I減小，電壓表D.如果I減小，電流表4）示數(shù)增大電壓表示數(shù)增大示數(shù)增大，電壓表示數(shù)增大示數(shù)減小，電壓表、一，示數(shù)減小解析：如果I增大，巨磁電阻（GMR）電流傳感器處磁場的磁感應強度B增大，巨磁電阻的電阻減小，巨磁電阻中電流增大，電流表G）示數(shù)增大，電壓表示數(shù)增大，電壓表示數(shù)減小，選項A正確B錯誤;如果I減小，巨磁電阻（GMR）電流傳感器處磁場的磁感應強度B減小，巨磁電阻的電阻增大，巨磁電阻中電流減小,電流表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)增大，選項 C錯誤，D正確.答案：AD3 .如圖所示為一種溫度自動報警器

15、的原理圖，在水銀溫度計的頂端封入一段金屬絲，以下說法正確的是A.溫度升高至74 C時，Li亮燈報警ksm2ks m解析：小物體受到左側(cè)彈簧的向右的彈力，大小為ks,同時小物體還受到右側(cè)彈簧的向右的彈力，大小也為ks,故合力為F=2 ks,方向水平向右，根據(jù)牛頓第二定律F 2 ksa= 一= m m,方向水平向右，D正確.B.溫度升高至74 C時，L2亮燈報警C.溫度升高至78 C時，Li亮燈報警D.溫度升高至78 C時，L2亮燈報警解析：當溫度低于78 c時，繼電器線圈中沒有電流，此時燈Li亮，但不報警；當溫度升高到78 c時，繼電器線圈有電流，磁鐵吸下銜鐵燈 L2被接通，所以燈L2亮且報警，

16、溫度升高至74 C時，只是燈Li亮，不會報警， 故A、B、C選項錯，D選項正確.答案：D4 .慣性制導系統(tǒng)已廣泛用于導彈工程中，這個系統(tǒng)的重要元件是加速度計.加速度計的構(gòu)造和原理的示意圖如圖示，沿導彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一個質(zhì)量為m的滑塊，滑塊的兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連，兩彈簧的另一端與固定壁相連.滑塊原來靜止，彈簧處于自然長度.滑塊上有指針，可通過標尺測出滑塊的位移，然后通過控制系統(tǒng)得到的電壓情況進行制導.設某段時間內(nèi)導彈沿水平方向運動，指針向左偏離O點的距離為s,則這段時間內(nèi)導彈的加速度（）ksA.萬向向左，大小為-B ,萬向向右，大小為2ks C萬向向左,大小為育D萬向

17、向右,大小為答案：DR（實際上是一個阻值可隨5 .有一種測量物體重量的電子秤，其電路主要由三部分構(gòu)成：踏板、壓力傳感器壓力變化白電阻器）、顯示體重的儀表 G（實質(zhì)上是電流表），原理圖如圖中的虛線所示，不計踏板的質(zhì)量.已知電流表的量程為2 A,內(nèi)阻為1 ，電源電動勢為12 V,內(nèi)阻為1，電阻R隨壓力F變化的函數(shù)式為 R= 30-0.01 F（F和R的單位分別為N和）.（1）求該秤能測量的最大體重.（2）通過計算，得出該秤零刻度線（即踏板空載時的刻度線）應標在電流表 G刻度盤的哪個刻度處?（3）寫出該秤測量的重力與電流表中電流的函數(shù)關(guān)系.解析：（1）由電流表量程可知電路中最大電流為由閉合電路歐姆定律E= I( R+ r + r g),可解得壓力傳感器R的最小值為4 Q .由電阻R隨壓