通用版2018-2019版高中物理第4章傳感器與現(xiàn)代社會4.1-4.2傳感器的原理探究熱敏電阻的溫度特性曲線學案滬科版選修3 .doc
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4.1傳感器的原理4.2探究熱敏電阻的溫度特性曲線目標定位 1.知道傳感器的定義,理解其工作原理.2.了解光敏電阻、熱敏電阻等元件的特征.3.會探究熱敏電阻的溫度特性曲線.一、什么是傳感器光聲控延時開關的敏感元件有哪些?你能畫出它的原理圖嗎?答案有光敏感元件和聲敏感元件.要點總結1.傳感器是通過測量外界的物理量、化學量或生物量來捕捉和識別信息,并將被測量的非電學量轉化成電學量的裝置.2.各種傳感器的作用都是把非電學量轉換成電學量.3.傳感器的結構非電學量敏感元件處理電路電學量4.敏感元件是傳感器中的關鍵性元件,它承擔著直接“感知”和轉換外界信息的任務.5.根據(jù)檢測量的不同,傳感器可分為物理型、化學型和生物型.例1如圖1是一種測定油箱油量多少或變化多少的裝置.其中電源電壓保持不變,R是滑動變阻器,它的金屬滑片是金屬桿的一端.在裝置中使用了一只電壓表(圖中沒有畫出),通過觀察電壓表示數(shù),可以了解油量情況.將電壓表分別接在b、c之間與c、d之間,當油量變化時,電壓表的示數(shù)變化有何不同?圖1答案見解析解析把電壓表接在b、c之間,油量增加時,R減小,電壓表的示數(shù)減??;油量減少時,R增大,電壓表的示數(shù)增大.把電壓表接在c、d之間,油量增加時,R減小,電路中電流增大,則R兩端的電壓增大,電壓表的示數(shù)增大,同理,油量減少時,電壓表的示數(shù)減小.二、研究光敏電阻的導電特性在工廠生產車間的生產線上安裝計數(shù)器后,就可以準確得知生產產品的數(shù)量,如圖2所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖,其中R1為光敏電阻,R2為定值電阻.此光電計數(shù)器的基本工作原理是什么?圖2答案當光被產品擋住時,R1電阻增大,電路中電流減小,R2兩端電壓減小,信號處理系統(tǒng)得到低電壓,每通過一個產品就獲得一次低電壓,并計數(shù)一次.要點總結1.光敏電阻是用半導體材料(如硫化鎘)制成的.特點:光照越強,電阻越小.2.光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量.例2(多選)如圖3所示,R1、R2為定值電阻,L為小燈泡,R3為光敏電阻,當入射光強度增大時()圖3A.電壓表的示數(shù)增大B.R2中電流減小C.小燈泡的功率增大D.電路的路端電壓增大答案ABC解析當入射光強度增大時,R3阻值減小,外電路總電阻隨R3的減小而減小,R1兩端電壓因干路電流增大而增大,從而電壓表的示數(shù)增大,同時內電壓增大,故電路的路端電壓減小,A項正確,D項錯誤.由路端電壓減小,而R1兩端電壓增大知,R2兩端電壓必減小,則R2中電流減小,故B項正確.結合干路電流增大知流過小燈泡的電流必增大,故小燈泡的功率增大,C項正確.三、探究熱敏電阻的溫度特性如圖4所示,將多用電表的選擇開關置于歐姆擋,再將多用電表的兩支表筆與負溫度系數(shù)的熱敏電阻Rt的兩端相連,這時表針恰好指在刻度盤的正中央.若在Rt上擦一些酒精,表針將如何擺動?若用吹風機將熱風吹向電阻,表針將如何擺動?圖4答案由于酒精蒸發(fā),熱敏電阻Rt溫度降低,電阻值增大,指針應向左偏;用吹風機將熱風吹向電阻,Rt溫度升高,電阻值減小,指針將向右偏.要點總結1.金屬導體的電阻率隨溫度升高而增大.2.熱敏電阻一般用人工合成的新型陶瓷材料制成,也可用半導體材料制成.3.熱敏電阻所用材料根據(jù)其溫度特性可分為三類(1)正溫度系數(shù)的熱敏材料(PTC):電阻隨溫度的上升而增加.(2)負溫度系數(shù)的熱敏材料(NTC):電阻隨溫度的上升而下降.(3)臨界溫度系數(shù)的熱敏材料(CTC):電阻在很小的溫度范圍(臨界)內急劇下降.例3(多選)在溫控電路中,通過熱敏電阻阻值隨溫度的變化可實現(xiàn)對電路相關物理量的控制.如圖5所示電路,R1為定值電阻,R2為半導體熱敏電阻(溫度越高電阻越小),C為電容器.當環(huán)境溫度降低時()圖5A.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兩板間的電場強度減小D.R1消耗的功率增大答案AB解析當環(huán)境溫度降低時,R2變大,電路的總電阻變大,由I知I變小,又UEIr,電壓表的讀數(shù)U增大,B正確;又由P1I2R1可知,R1消耗的功率P1變小,D錯誤;電容器兩板間的電壓U2UU1,U1IR1,可知U1變小,U2變大,由場強E,QCU2可知Q、E都增大,故A正確,C錯誤. 1.(對傳感器的認識)關于傳感器,下列說法正確的是 ()A.所有傳感器都是由半導體材料制成的B.金屬材料也可以制成傳感器C.傳感器主要是通過感知電壓的變化來傳遞信號的D.水銀溫度計是一種傳感器答案B解析大多數(shù)傳感器是由半導體材料制成的,某些金屬也可以制成傳感器,如金屬熱電阻,故A錯,B對;傳感器將非電學量轉換為電學量,因此傳感器感知的應該是“非電信號”,故C錯;水銀溫度計能感受熱學量,但不能把熱學量轉化為電學量,因此不是傳感器,故D錯.2.(光敏電阻的特性)如圖6所示的電路中,電源兩端的電壓恒定,L為小燈泡,R為光敏電阻,R與L之間用擋板(未畫出)隔開,LED為發(fā)光二極管(電流越大,發(fā)出的光越強),且R與LED間距不變,下列說法中正確的是()圖6A.當滑動觸頭P向左移動時,L消耗的功率增大B.當滑動觸頭P向左移動時,L消耗的功率減小C.當滑動觸頭P向右移動時,L消耗的功率可能不變D.無論怎樣移動滑動觸頭P,L消耗的功率都不變答案A解析滑動觸頭P左移,滑動變阻器接入電路的電阻減小,流過二極管的電流增大,從而發(fā)光增強,使光敏電阻R減小,最終達到增大流過燈泡的電流的效果.3.(對熱敏電阻、光敏電阻的認識)如圖7所示為某傳感裝置內部部分電路圖,RT為正溫度系數(shù)熱敏電阻,其特性為隨著溫度的升高阻值增大;R1為光敏電阻,其特性為隨著光照強度的增強阻值減小;R2和R3均為定值電阻,電源電動勢為E,內阻為r,V為理想電壓表.若發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大,可能的原因是()圖7熱敏電阻溫度降低,其他條件不變熱敏電阻溫度升高,其他條件不變光照減弱,其他條件不變光照增強,其他條件不變A. B. C. D.答案A解析熱敏電阻溫度降低時,其阻值減小,外電路總電阻減小,總電流增大,路端電壓隨之減小,通過光敏電阻的電流減小,通過R3的電流增大,電壓表的讀數(shù)增大,符合題意,故正確.同理可得熱敏電阻溫度升高,其他條件不變,電壓表的示數(shù)減小,不符合題意,故錯誤.光照減弱,光敏電阻的阻值增大,外電路總電阻增大,路端電壓增大,則電壓表的示數(shù)增大,故正確.光照增強,光敏電阻的阻值減小,外電路總電阻減小,路端電壓減小,則電壓表的示數(shù)減小,故錯誤.本題選A.- 配套講稿:
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