2017_2018學(xué)年高中物理第4章傳感器與現(xiàn)代社會(huì)同步備課（課件學(xué)案）（打包6套）滬科版.zip,2017,_2018,學(xué)年,高中物理,傳感器,現(xiàn)代社會(huì),同步,備課,課件,打包,滬科版 學(xué)案3　章末總結(jié) 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?。? 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 (　　) 圖1 A．I變大，U變大 B．I變大，U變小 C．I變小，U變大 D．I變小，U變小 答案　D 解析　R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，溫度升高，則R2的阻值減?。甊2↓→R總↓→I干↑→U1↑→U3↓→I↓，故顯示器的電流I變小，由U＝E－I干r，I干變大，知U變小，故選項(xiàng)D正確． 針對(duì)訓(xùn)練　如圖2所示是某居民小區(qū)門(mén)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(　　) ①當(dāng)有人通過(guò)而遮蔽光線時(shí)，A、B之間電壓升高?、诋?dāng)有人通過(guò)而遮蔽光線時(shí)，A、B之間電壓降低　③當(dāng)僅增大R2的阻值時(shí)，可增大A、B之間的電壓?、墚?dāng)僅減小R2的阻值時(shí)，可增大A、B之間的電壓 圖2 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 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U＝IR2減小，故①錯(cuò)誤，②正確；由閉合電路歐姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，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③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④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　小強(qiáng)用恒溫箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)恒溫箱的溫度持續(xù)升高，無(wú)法自動(dòng)控制．經(jīng)檢查，恒溫箱的控制器沒(méi)有故障．參照?qǐng)D3，下列對(duì)故障判斷正確的是(　　) 圖3 A．只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障 B．只可能是溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障 C．熱敏電阻和溫度設(shè)定裝置都可能出現(xiàn)故障 D．可能是加熱器出現(xiàn)故障 答案　C 解析　由恒溫箱原理圖可知，若熱敏電阻出現(xiàn)故障或溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障都會(huì)向控制器傳遞錯(cuò)誤信息，導(dǎo)致控制器發(fā)出錯(cuò)誤指令，故C正確，A、B錯(cuò)誤．若加熱器出現(xiàn)故障，只有一種可能，即不能加熱，而題中加熱器一直加熱才會(huì)使溫度持續(xù)升高，故D錯(cuò)誤． 例3　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4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4 (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__________________________________________________________． 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 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. 1．(傳感器的應(yīng)用)如圖5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5 A．L1燈亮 B．L2燈亮 C．L1、L2兩燈同時(shí)亮 D．L1、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)金屬塊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． 2．(傳感器的應(yīng)用)一熱敏電阻在溫度為80℃時(shí)阻值很大，當(dāng)溫度達(dá)到100℃時(shí)阻值就很小，今用一電阻絲給水加熱，并配以熱敏電阻以保持水溫在80℃到100℃之間，可將電阻絲與熱敏電阻并聯(lián)，一并放入水中，如圖6所示，圖中R1為熱敏電阻，R2為電阻絲．請(qǐng)簡(jiǎn)述其工作原理． 圖6 答案　見(jiàn)解析 解析　開(kāi)始水溫較低時(shí)，R1阻值較大，電阻絲R2對(duì)水進(jìn)行加熱；當(dāng)水溫達(dá)到100℃左右時(shí)，R1阻值變得很小，R2被短路，將停止加熱；當(dāng)溫度降低到80 ℃時(shí)，R1阻值又變得很大，R2又開(kāi)始加熱．這樣就可達(dá)到保溫的效果． 3．(傳感器的應(yīng)用)用如圖7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(kāi)關(guān)、導(dǎo)線． 圖7 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(kāi)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(kāi)，綠燈滅，電鈴響． 5