2019-2020年高中物理選修（3-2）第4章傳感器與現(xiàn)代社會(huì)章末總結(jié)學(xué)案一、常見(jiàn)敏感元件的特點(diǎn)及應(yīng)用1光敏電阻：光敏電阻的阻值與所受光照的強(qiáng)度有關(guān)，光照增強(qiáng)阻值減小，光照減弱阻值增大2熱敏電阻：熱敏電阻有正溫度系數(shù)、負(fù)溫度系數(shù)和臨界溫度系數(shù)三種正溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而增大，負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小3霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這個(gè)電學(xué)量例1如圖1所示是一火警報(bào)警器的部分電路示意圖其中R2為用半導(dǎo)體負(fù)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(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 ()AI變大，U變大 BI變大，U變小CI變小，U變大 DI變小，U變小解析R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，溫度升高，則R2的阻值減小R2R總I干U1U3I，故顯示器的電流I變小，由UEI干r，I干變大，知U變小，故選項(xiàng)D正確答案D針對(duì)訓(xùn)練如圖2所示是某居民小區(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()圖2當(dāng)有人通過(guò)而遮蔽光線時(shí)，A、B之間電壓升高當(dāng)有人通過(guò)而遮蔽光線時(shí)，A、B之間電壓降低當(dāng)僅增大R2的阻值時(shí)，可增大A、B之間的電壓當(dāng)僅減小R2的阻值時(shí)，可增大A、B之間的電壓A BC D答案C解析R1是光敏電阻，有光照射時(shí)，阻值變小，當(dāng)有人通過(guò)而遮蔽光線時(shí)，R1的阻值變大，回路中的電流I減小，A、B間的電壓UIR2減小，故錯(cuò)誤，正確；由閉合電路歐姆定律得：UEI(R1r)，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，故正確；當(dāng)僅減小R2的阻值時(shí)，電路中的電流增大，A、B間的電壓U減小，故錯(cuò)誤，故應(yīng)選C.二、傳感器的應(yīng)用1傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用過(guò)程包括三個(gè)環(huán)節(jié)：感、傳、用(1)“感”是指?jìng)鞲衅鞯拿舾性袘?yīng)信息，并轉(zhuǎn)化為電學(xué)量(2)“傳”是指通過(guò)電路等將傳感器敏感元件獲取并轉(zhuǎn)化的電學(xué)信息傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)“用”是指執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用傳感器傳來(lái)的信息進(jìn)行某種顯示或某種動(dòng)作2傳感器電路問(wèn)題的設(shè)計(jì)思路處理與傳感器有關(guān)的電路設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)，可將整個(gè)電路分解為：(1)傳感器所在的信息采集部分；(2)轉(zhuǎn)化傳輸部分(這部分電路往往與直流電路的動(dòng)態(tài)分析有關(guān))；(3)執(zhí)行電路例2傳感器擔(dān)負(fù)著信息的采集任務(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，某熱敏電阻RT阻值隨溫度變化的圖線如圖3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)警器線路圖問(wèn)：圖3(1)為了使溫度過(guò)高時(shí)報(bào)警器鈴響，c應(yīng)接在_(填“a”或“b”)處(2)若要使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高些，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向_移動(dòng)(填“左”或“右”)(3)如果在調(diào)試報(bào)警器達(dá)到最低報(bào)警溫度時(shí)，無(wú)論如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片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)，則造成工作電路實(shí)際不能工作的原因可能是_解析熱敏電阻RT在溫度升高時(shí)阻值變小，電路中電流變大，電磁鐵磁性增強(qiáng)，把右側(cè)銜鐵吸引過(guò)來(lái)，與a接觸，故c應(yīng)接在a處；為使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高，則應(yīng)使電路中電阻更大，這樣使報(bào)警溫度提高，滑片應(yīng)左移答案(1)a(2)左(3)電源提供電壓太小，以至于電磁鐵磁性太弱或彈簧勁度系數(shù)太大例3一熱敏電阻阻值隨溫度變化的圖像如圖4甲所示，請(qǐng)應(yīng)用這一熱敏電阻自行設(shè)計(jì)一控制電路，當(dāng)溫度高于某一值后紅色指示燈亮，而溫度低于這一值時(shí)綠色指示燈亮，并且說(shuō)明滑動(dòng)變阻器的作用圖4給你的器材有：如圖乙所示的繼電器一只，熱敏電阻一只、滑動(dòng)變阻器一只、紅、綠色指示燈各一個(gè)、兩個(gè)獨(dú)立的電池組、開關(guān)兩個(gè)、導(dǎo)線若干解析由題圖甲所示可以看出熱敏電阻的阻值隨溫度升高而降低，是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，設(shè)計(jì)的控制電路如圖所示當(dāng)溫度低于這一值時(shí)，熱敏電阻的阻值較大，流過(guò)電磁鐵的電流較小，綠燈所在電路閉合，綠色指示燈亮當(dāng)溫度高于這一值時(shí)，熱敏電阻的阻值較小，流過(guò)電磁鐵的電流較大，紅燈所在電路閉合，紅色指示燈亮滑動(dòng)變阻器作限流式連接，通過(guò)調(diào)節(jié)滿足熱敏電阻對(duì)某一溫度的控制答案(1)控制電路見(jiàn)解析圖(2)此方案中滑動(dòng)變阻器的作用：主要是通過(guò)調(diào)節(jié)滿足熱敏電阻對(duì)某一溫度的控制1(常見(jiàn)敏感元件的特點(diǎn)及應(yīng)用)如圖5所示，RT為正溫度系數(shù)熱敏電阻，R1為光敏電阻，R2和R3均為定值電阻，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，為理想電壓表，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大，可能的原因是()圖5熱敏電阻溫度升高，其他條件不變熱敏電阻溫度降低，其他條件不變光照增強(qiáng)，其他條件不變光照減弱，其他條件不變A B C D答案D解析電壓表示數(shù)變大，而R3為定值電阻，說(shuō)明流經(jīng)R3的電流增大，由電路結(jié)構(gòu)可知，這可能是由于RT阻值減小或R1阻值增大，由熱敏電阻和光敏電阻特性知，可能是由于溫度降低或光照減弱，故、正確，、錯(cuò)誤2(傳感器的應(yīng)用)如圖6所示是一種水位自動(dòng)報(bào)警器的原理示意圖，當(dāng)杯中的水的水位到達(dá)金屬塊B時(shí)，出現(xiàn)的情況是 ()圖6AL1燈亮 BL2燈亮CL1、L2兩燈同時(shí)亮 DL1、L2兩燈都不亮答案B解析由電路結(jié)構(gòu)可以看出，當(dāng)杯中的水的水位到達(dá)B時(shí)，左端電路被接通，這樣螺線管就產(chǎn)生磁場(chǎng)，相當(dāng)于一個(gè)磁鐵，對(duì)與彈簧相連的銜鐵產(chǎn)生吸引作用，使之向下移動(dòng)，這樣L2電路被接通3(傳感器的應(yīng)用)如圖7所示為大型電子地磅電路圖，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)不稱物體時(shí)，滑片P在A端，滑動(dòng)變阻器接入電路的有效電阻最大，電流較??；稱物體時(shí)，在壓力作用下滑片P下滑，滑動(dòng)變阻器有效電阻變小，電流變大，這樣把電流對(duì)應(yīng)的重量值刻在刻度盤上，就可以讀出被稱物體的重量值若滑動(dòng)變阻器上A、B間距離為L(zhǎng)，最大阻值等于定值電阻的阻值R0，已知兩彈簧的總彈力與形變量成正比，比例系數(shù)為k，則所稱物體的重量G與電流大小I的關(guān)系為 ()圖7AG2kL BGkLCGkL DGkL答案A解析設(shè)放上物體后，滑片P向下滑動(dòng)x，處于平衡由受力平衡得：Gkx由閉合電路歐姆定律得：(R0R0)IE由得：G2kL.4(傳感器的應(yīng)用)用如圖8所示的電磁繼電器設(shè)計(jì)一個(gè)高溫報(bào)警器，要求是：正常情況綠燈亮，有險(xiǎn)情時(shí)電鈴報(bào)警，可供選擇的器材如下：熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴、學(xué)生用電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線圖8答案如圖所示解析將熱敏電阻、學(xué)生用電源、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)串聯(lián)接入繼電器的a、b端；將學(xué)生用電源與電鈴、綠燈泡分別接入c、d、e之間，正常情況時(shí)熱敏電阻阻值大，ab間電流小，電磁鐵磁性弱，ce接通，綠燈亮溫度升高時(shí)，熱敏電阻阻值變小，ab間電流變大，電磁鐵磁性變強(qiáng)，吸住銜鐵，cd接通，ce斷開，綠燈滅，電鈴響