2018-2019學(xué)年高中物理 第三章 傳感器 1 傳感器 2 溫度傳感器和光傳感器學(xué)案 教科版選修3-2.doc
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1傳感器2溫度傳感器和光傳感器學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識 脈 絡(luò)1.了解傳感器的概念、結(jié)構(gòu)及各部分的作用(難點)2.通過實驗感知半導(dǎo)體熱敏電阻的特性(重點)3.了解干簧管的構(gòu)造及作用(重點)4.知道溫度與光傳感器常用的敏感元件及其在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用(重點)自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知知識梳理一、傳感器2敏感元件的原理(1)根據(jù)感知原理分類物理類:基于力、熱、光、電磁和聲等物理效應(yīng)化學(xué)類:基于化學(xué)反應(yīng)的原理生物類:基于酶、抗體和激素等分子識別功能(2)原理:大多數(shù)傳感器是通過敏感元件把非電學(xué)量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妼W(xué)量,或轉(zhuǎn)化為電路的控制開關(guān),從而實現(xiàn)方便的顯示、記錄、處理和控制(3)應(yīng)用實例半導(dǎo)體熱敏電阻:具有電阻隨溫度靈敏變化的特性,可以實現(xiàn)對溫度的測量常用于溫度傳感器干簧管:感知磁場的敏感元件,常用于磁場控制開關(guān)二、溫度傳感器和光傳感器1溫度傳感器(1)概念:溫度傳感器是把溫度轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器(2)幾種常用的溫度傳感器:熱雙金屬片溫度傳感器a敏感元件:兩種熱膨脹系數(shù)相差較大的金屬片焊接或軋制成的熱雙金屬片b工作原理:溫度升高時,由于兩面金屬膨脹程度不同,雙金屬片就會變形因此熱雙金屬片可作為溫度的敏感元件利用了熱雙金屬片對溫度的感知表現(xiàn)為形變的特性熱電阻傳感器a敏感元件:用金屬絲制作的感溫電阻(又叫熱電阻)b熱電阻阻值與溫度t的關(guān)系RR0(1t)(R0為t0 時導(dǎo)體電阻,為溫度系數(shù))熱敏電阻傳感器a敏感元件:半導(dǎo)體熱敏電阻b熱敏電阻的分類:一種是隨溫度升高而電阻減小的熱敏電阻,用NTC符號表示;另一類隨溫度升高而電阻增大的熱敏電阻,用PTC符號表示c特點及用途:熱敏電阻對溫度變化的響應(yīng)很敏感,常用于測溫、溫度控制或過熱保護(hù)2光傳感器(1)概念光傳感器是利用光敏電阻把光強這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量,光敏電阻的阻值隨光照強度的增大而減小(2)應(yīng)用:火災(zāi)報警器、光電式轉(zhuǎn)速器等都是利用了光電傳感器來工作的(3)兩種實用的光傳感器光電式煙塵濃度計,靠監(jiān)測煙塵濃度來工作光電式轉(zhuǎn)速表光源發(fā)出的光經(jīng)透鏡會聚成平行光束照到被測旋轉(zhuǎn)物體上,被反光紙反射回來,再經(jīng)透鏡聚焦落到光敏二極管上,產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電脈沖信號,經(jīng)信號處理電路處理后,顯示出轉(zhuǎn)速基礎(chǔ)自測1思考判斷(1)傳感器就是指敏感元件()(2)傳感器能把電信號轉(zhuǎn)換成非電信號()(3)家庭用的電視機遙控器屬于紅外線遙控()(4)有光照射時,光敏電阻的阻值變大()(5)熱敏電阻在溫度升高時阻值變小()(6)金屬熱電阻在溫度升高時阻值變小()2當(dāng)你走近某些賓館、酒店的大門時,門就會自動為你打開;當(dāng)你走進(jìn)門之后,門又在你身后自動關(guān)上你覺得這可能是將下列哪種外界信息轉(zhuǎn)換為有用的信息 ()A溫度B運動C人 D光線D自動門的自動控制要求靈敏、可靠,若以溫度控制,人的體溫與夏季氣溫接近,則在夏季自動門將無法使用自動門實際使用的是紅外線傳感器,紅外線不屬于可見光,人在白天或黑夜均發(fā)出紅外線,傳感器接收到人體發(fā)出的紅外線后傳給自動控制裝置的電動機,實現(xiàn)自動開、關(guān)門故選項D正確3(多選)如圖311所示為電阻R隨溫度T變化的圖線,下列說法中正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號:24622096】圖311A圖線1是熱敏電阻的圖線,它是用金屬材料制成的B圖線2是熱敏電阻的圖線,它是用半導(dǎo)體材料制成的C圖線1的材料化學(xué)穩(wěn)定性好、測溫范圍大、靈敏度高D圖線2的材料化學(xué)穩(wěn)定性差、測溫范圍小、靈敏度高BD由題圖可知,圖線1是金屬熱電阻的RT圖線,圖線2是熱敏電阻的RT圖線,根據(jù)它們的材料性質(zhì)和圖像特點可知,選項B、D正確合 作 探 究攻 重 難對傳感器的理解1.傳感器的結(jié)構(gòu)框圖2傳感器的分類物理型傳感器化學(xué)型傳感器生物型傳感器敏感元件被測物理量變化時,敏感元件的電學(xué)量(如電阻、電壓、電容等)會發(fā)生明顯變化敏感元件能把化學(xué)物質(zhì)的成分、濃度等化學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量工作原理利用物質(zhì)的物理性質(zhì)和物理效應(yīng)感知并檢測出相關(guān)的信息利用化學(xué)反應(yīng)識別和檢測信息利用生物組織的各種生物、化學(xué)與物理效應(yīng)識別和檢測信息實例如電容傳感器、電感傳感器、光電傳感器、壓電傳感器等如氣敏傳感器、濕敏傳感器等如免疫傳感器、抗原抗體傳感器、酶傳感器等如圖312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),可以了解油量情況若將電壓表分別接在b、c之間與c、d之間,當(dāng)油量變化時,電壓表的示數(shù)如何變化?圖312思路點撥:由題圖確定R和R是串聯(lián),油量的變化會改變R的值當(dāng)油箱中油量減少時,浮標(biāo)下降,杠桿的左端下降,右端上翹,R的值變大串聯(lián)電路中,電阻起分壓作用【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)減小;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【答案】見解析針對訓(xùn)練1關(guān)于傳感器工作的一般流程,下列說法中正確的是()A非電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量轉(zhuǎn)換元件B電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換元件非電學(xué)量C非電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量D非電學(xué)量轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換元件敏感元件電學(xué)量C傳感器工作的一般流程為:非電學(xué)量(被),敏感元件(感知,然后通過),轉(zhuǎn)換元件(轉(zhuǎn)換成電信號,再通過),轉(zhuǎn)換電路(將此信號轉(zhuǎn)換成易于傳輸或測量的),電學(xué)量,因此A、B、D錯,C對2. (多選)如圖313所示,干簧管放在磁場中時兩個舌簧能被磁化關(guān)于干簧管,下列說法正確的是 ()圖313A干簧管接入電路中相當(dāng)于電阻的作用B干簧管是根據(jù)熱脹冷縮的原理制成的C干簧管接入電路中相當(dāng)于開關(guān)的作用D干簧管是作為電控元件以實現(xiàn)自動控制的CD干簧管能感知磁場,因為兩個舌簧由軟磁性材料制成,當(dāng)周圍存在磁場時,兩個舌簧被磁化,就會相互吸引,所以是作為開關(guān)來使用、作為控制元件以實現(xiàn)自動控制的對溫度傳感器、光傳感的理解及應(yīng)用1.光傳感器和溫度傳感器的不同傳感器光傳感器溫度傳感器定義能夠感受光信號,并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號的裝置將溫度變化轉(zhuǎn)換為電學(xué)量變化的裝置類型主要有光敏電阻、光敏晶體管、光電池等主要有熱敏電阻、熱電偶等兩種電阻光敏電阻由半導(dǎo)體材料制成,光越強,電阻越小熱敏電阻由半導(dǎo)體材料制成,NTC隨溫度升高,電阻減??;PTC隨溫度升高,電阻增大原理電學(xué)性質(zhì)隨光照變化而變化電學(xué)性質(zhì)隨溫度變化而變化2.光敏電阻特性成因分析當(dāng)光敏電阻受到光照射時,會有更多的電子獲得能量成為自由電子,同時也形成更多的空穴,于是導(dǎo)電性明顯地增強,電阻減小3熱敏電阻的種類及特性曲線常見的有兩種類型,圖中314甲為PTC型,乙為NTC型PTC型為正溫度系數(shù)熱敏電阻,NTC型為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻圖314如圖315所示,將一個光敏電阻接入多用電表兩表筆上,將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋,用光照射電阻時,表針自左向右偏角為;現(xiàn)用手掌擋住部分光線,表針的自左向右偏角為,則可判斷()圖315AB D不能確定思路點撥:根據(jù)串并聯(lián)電路特點及閉合電路歐姆定律進(jìn)行分析B光敏電阻的阻值隨光照強度的增強而減小,用手掌擋住部分光線,阻值變大,指針自左向右的偏轉(zhuǎn)角度變小,故B正確含有熱敏電阻、光敏電阻電路的動態(tài)分析步驟(1)明確熱敏電阻(或光敏電阻)的阻值隨溫度(或光線強弱)是增大還是減小(2)分析整個回路的電阻的增減,電流的增減(3)分析部分電路的電壓、電流如何變化. 針對訓(xùn)練3.半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而減小,經(jīng)常利用半導(dǎo)體的這一特性來制作傳感器,如圖316所示是一火警報警器的部分電路示意圖,其中R3為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器值班室的顯示器為電路中的電流表,a、b之間接報警器當(dāng)傳感器R3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 ()圖316AI變大,U變大 BI變大,U變小CI變小,U變小 DI變小,U變大C當(dāng)出現(xiàn)火情時,熱敏電阻R3的阻值減小,則外電路總電阻減小;由閉合電路歐姆定律可知,電路中總電流將增大;由UEIr可知,路端電壓減小,則圖中報警器兩端的電壓U將減??;因總電流增大,則R1兩端的電壓增大,并聯(lián)部分的電壓減小,則可知流過R2中的電流I減小,故選項C正確4(多選)計算機光驅(qū)的主要部分是激光頭,它可以發(fā)射脈沖激光信號,激光掃描光盤時,激光頭利用光敏電阻自動計數(shù)器將反射回來的脈沖信號傳輸給信號處理系統(tǒng),再通過計算機顯示出相應(yīng)信息光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖如圖317所示,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()圖317A當(dāng)有光照射R1時,處理系統(tǒng)獲得低電壓B當(dāng)有光照射R1時,處理系統(tǒng)獲得高電壓C信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次D信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次BD當(dāng)光敏電阻有光照射時,電阻減小,故當(dāng)有光照射R1時,R1減小,則電阻R2上的電壓變大,故處理系統(tǒng)獲得高電壓,選項B正確,A錯誤;信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次,故C錯誤,D正確當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基1下列關(guān)于物理傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器的說法中,正確的是()A物理傳感器利用材料的某種物理性質(zhì)工作,因而只能用于機械加工行業(yè)不能用于化工領(lǐng)域B化學(xué)傳感器是利用某種化學(xué)反應(yīng)來工作的,因而只能輸出某種化學(xué)物質(zhì)而不是輸出電學(xué)量C生物傳感器的適用范圍廣,可在任意溫度條件下工作D生物傳感器由于含有生命物質(zhì),因而對使用傳感器的環(huán)境條件有一定要求D不論哪種傳感器都可以將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量輸出,故B錯;物理傳感器在化工領(lǐng)域也可以使用,如溫度傳感器等,故A錯;生物傳感器能夠使用的前提是感受器中的生命物質(zhì)保持生物活性,故C錯,D對2如圖318所示,由電源、小燈泡、電阻絲、開關(guān)組成的電路中,當(dāng)閉合開關(guān)S后,小燈泡正常發(fā)光當(dāng)用酒精燈加熱電阻絲時,則關(guān)于發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變化以及發(fā)生這一現(xiàn)象的主要原因正確的是()圖318A小燈泡變亮,小燈泡的電阻發(fā)生了變化B小燈泡變亮,小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化C小燈泡變暗,電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化D小燈泡變暗,電源的電壓隨溫度發(fā)生了變化C用酒精燈加熱電阻絲時,電阻絲的電阻率隨溫度升高而增大,電流減小,燈泡變暗3光敏電阻能將光信號轉(zhuǎn)化為電信號是因為()A光照強度發(fā)生變化時,光敏電阻的阻值也發(fā)生變化B光照強度發(fā)生變化時,光敏電阻的體積也發(fā)生變化C光照強度發(fā)生變化時,光敏電阻的長度也發(fā)生變化D光照強度發(fā)生變化時,光敏電阻的橫截面積也發(fā)生變化A光敏電阻的特性是光照強度變化時,電阻率發(fā)生明顯變化,而長度、體積、橫截面積不發(fā)生變化,故光敏電阻阻值大小會發(fā)生變化,A正確4用圖319甲所示電路測量電流表的內(nèi)阻,閉合開關(guān)S,當(dāng)變阻器的滑片滑至c處時,電流表和電壓表的讀數(shù)分別為40 mA、9 V,已知圖甲中熱敏電阻的IU關(guān)系圖線如圖319乙所示,則電流表的內(nèi)阻為()甲乙圖319A0.14 B85 C140 D225 B當(dāng)電流表讀數(shù)為40 mA時,說明熱敏電阻的電流為40 mA,由題圖知熱敏電阻兩端電壓UR5.6 V,則電流表兩端電壓U9 V5.6 V3.4 V,由歐姆定律得RmAf(U,I)f(3.4,40103) 85 ,B正確- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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