2024年高中物理第5章本章高考必考點專題講座講義含解析魯科版選修3-2

PAGEPAGE1本章高考必考點專題講座一、傳感器工作原理、常見敏感元件及應(yīng)用1．傳感器的工作原理傳感器感受的通常是非電學(xué)量，如力、熱、磁、光、聲等，而它輸出的通常是電學(xué)量，這些輸出信號是特別微弱的，通常要經(jīng)過放大后，再送給限制系統(tǒng)產(chǎn)生各種限制動作，傳感器原理如框圖所示。eq\x(\a\al(非電,學(xué)量))→eq\x(\a\al(敏感,元件))→eq\x(\a\al(轉(zhuǎn)換,元件))→eq\x(\a\al(轉(zhuǎn)換,電路))→eq\x(電學(xué)量)2．常見敏感元件及特性(1)光敏電阻：光敏電阻在被光照耀時電阻發(fā)生變更，光照增加電阻減小，光照減弱電阻增大。(2)金屬熱電阻：金屬熱電阻的電阻率隨溫度上升而增大。3．傳感器電路的分析方法同電路的動態(tài)問題分析一樣，先從部分到整體，再到部分。涉及到電路的計算問題時，由于敏感元件變更的特性，所以找準(zhǔn)對應(yīng)時刻、位置等，把握圖象的信息特別重要。[例1]如圖所示為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的變更而變更，且對溫度很敏感)的I-U關(guān)系曲線圖。(1)為了通過測量得到如圖所示I-U關(guān)系的完整曲線，在圖甲和乙兩個電路中應(yīng)選擇的是圖________；簡要說明理由：________________________________________________________________________________________。(電源電動勢為9V，內(nèi)阻不計，滑動變阻器的阻值為0～100Ω)(2)在如圖所示電路中，電源電壓恒為9V，電流表讀數(shù)為70mA，定值電阻R1＝250Ω。由熱敏電阻的I-U關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為________V；電阻R2的阻值為________Ω。[解析](1)應(yīng)選擇圖甲，因為圖甲電路電壓可從0V調(diào)到所需電壓，電壓調(diào)整范圍大。(2)由題圖知R2與熱敏電阻串聯(lián)后與R1并聯(lián)接在9V電源上，總電流I＝70mA，R1＝250Ω。設(shè)通過熱敏電阻的電流為I2，通過R1的電流為I1，則I＝I1＋I2，故I2＝I－I1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(70－\f(9,250)×103))mA＝34mA。由圖象查得34mA對應(yīng)的電壓為5.0V，R2兩端電壓U2＝9V－5.0V＝4.0V，所以R2＝eq\f(4.0V,34×10－3A)≈117.6Ω。[答案](1)甲因為甲電路電壓可從0V調(diào)到所需電壓，電壓調(diào)整范圍大(2)5.0117.6二、自控電路的設(shè)計自控電路的設(shè)計考查內(nèi)容全面，將傳感器與力、電磁綜合問題相結(jié)合，體現(xiàn)肯定的設(shè)計、創(chuàng)新實力，成為高考命題的熱點，自控電路的設(shè)計應(yīng)留意以下幾點：1．要明確設(shè)計意圖，弄清限制條件和相應(yīng)的自動限制原理。2．要明確應(yīng)選用哪種傳感器，該傳感器怎樣感知限制條件及怎樣轉(zhuǎn)化為電學(xué)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)行自動限制。4．采納什么樣的電路來實現(xiàn)自動限制。明確傳感器應(yīng)用的一般流程：傳感器eq\o(→,\s\up7(感受信息))轉(zhuǎn)換、放大、傳輸→執(zhí)行機構(gòu)[例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，S1、S2分別為觸頭開頭，S為開關(guān)，J為電池。請利用上述材料，設(shè)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，水位上升，當(dāng)浮子上升使B接觸到S1時，左側(cè)電路(限制電路)工作，電磁鐵F有磁力，拉下銜鐵E，使S2斷開，電