《高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十章 交變電流 傳感器 第3講 實(shí)驗(yàn)十一 傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用課件》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十章 交變電流 傳感器 第3講 實(shí)驗(yàn)十一 傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用課件（51頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第3講傳感器的原理及其應(yīng)用第十章交變電流 傳感器內(nèi)容索引基礎(chǔ)知識(shí)梳理命題點(diǎn)一溫度傳感器及其應(yīng)用命題點(diǎn)二光電傳感器及其應(yīng)用命題點(diǎn)三其他傳感器及其應(yīng)用命題點(diǎn)四傳感器與電學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)合基礎(chǔ)知識(shí)梳理1一、傳感器及構(gòu)成一、傳感器及構(gòu)成1.傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的 ，并能將檢測(cè)感受到的信息按一定規(guī)律變換成為 信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求.2.傳感器一般由 元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成.信息電敏感二、傳感器的分類(lèi)二、傳感器的分類(lèi)傳感器一般按被測(cè)量、 、能量傳遞方式等進(jìn)行分類(lèi).三、兩種重要的傳感器三、兩種重要的傳感器1.溫度傳感器：一種將

2、溫度變化轉(zhuǎn)換成 變化的裝置.熱敏電阻是利用 材料的阻值隨溫度的變化而變化的特性實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量的.2.光電傳感器：一種將光學(xué)量變化轉(zhuǎn)換成 變化的傳感器，就是光電傳感器在 作用下，其 性能發(fā)生變化，如光敏電阻、光電池和光敏晶體管等.工作原理電學(xué)量半導(dǎo)體電學(xué)量光照導(dǎo)電如圖所示，將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)置于歐姆擋，再將電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT(溫度升高，電阻減小)的兩端相連，這時(shí)表針恰好指在刻度盤(pán)的正中央.若在RT上擦一些酒精，表針將如何偏轉(zhuǎn)？若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向熱敏電阻，表針將如何偏轉(zhuǎn)？答案深度思考深度思考由于酒精蒸發(fā)，熱敏電阻RT溫度降低，電阻值增大，指針將向左偏；用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向熱敏

3、電阻，熱敏電阻RT溫度升高，電阻值減小，指針將向右偏.1.(多選)傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù)，它可以A.將力學(xué)量(如形變量)轉(zhuǎn)變成電學(xué)量B.將熱學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量C.將電學(xué)量轉(zhuǎn)變成光學(xué)量D.將電學(xué)量轉(zhuǎn)變成力學(xué)量基礎(chǔ)題組自測(cè)基礎(chǔ)題組自測(cè)答案2.如圖所示，是電容式話(huà)筒的示意圖，它是利用電容制成的傳感器，話(huà)筒的振動(dòng)膜前面有薄薄的金屬涂層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動(dòng)膜上的金屬涂層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極.在兩極間加一電壓U，人對(duì)著話(huà)筒說(shuō)話(huà)時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，從而使聲音信號(hào)被話(huà)筒轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，其中導(dǎo)致電容變化的原因是電容器兩板間的A.距離變化 B.正對(duì)面積變化C.電介質(zhì)變化 D.電壓變化答案3

4、.有一些星級(jí)賓館的洗手間裝有自動(dòng)干手機(jī)，洗手后將濕手靠近，機(jī)內(nèi)的傳感器就開(kāi)通電熱器加熱，有熱空氣從機(jī)內(nèi)噴出，將濕手烘干，手靠近干手機(jī)能使傳感器工作，是因?yàn)锳.改變濕度 B.改變溫度C.改變磁場(chǎng) D.改變電容答案4.全自動(dòng)洗衣機(jī)設(shè)有多段式水位自動(dòng)感應(yīng)裝置，該水位自動(dòng)感應(yīng)裝置采用的傳感器是A.溫度傳感器 B.壓力傳感器C.生物傳感器 D.紅外線(xiàn)傳感器答案命題點(diǎn)一溫度傳感器及其應(yīng)用2熱敏電阻用半導(dǎo)體材料制成，按熱敏電阻阻值隨溫度變化而變化的規(guī)律，熱敏電阻可分為正溫度系數(shù)的熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻.正溫度系數(shù)的熱敏電阻隨溫度升高電阻增大；負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(如氧化錳熱敏電阻)隨溫度升高電阻減小

5、. 如圖所示為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的改變而改變，且對(duì)溫度很敏感)的IU關(guān)系曲線(xiàn)圖.【例1】(1)為了通過(guò)測(cè)量得到圖示的IU關(guān)系的完整曲線(xiàn)，在圖甲、乙兩個(gè)電路中應(yīng)選擇的是圖_；簡(jiǎn)要說(shuō)明理由：_.(電源電動(dòng)勢(shì)為9 V，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器的阻值為0100 )答案解析應(yīng)選擇圖甲，原因是圖甲所示電路電壓可從0調(diào)到所需電壓，調(diào)節(jié)范圍較大.甲見(jiàn)解析(2)在圖丙所示電路中，電源電壓恒為9 V，理想電流表讀數(shù)為70 mA，定值電阻R1250 .由熱敏電阻的IU關(guān)系曲線(xiàn)可知，熱敏電阻兩端的電壓為_(kāi)V；電阻R2的阻值為_(kāi).答案解析5 .2111.8根據(jù)歐姆定律可得所以I2II10.07 A0.036 A0.

6、034 A.由熱敏電阻的IU關(guān)系曲線(xiàn)可知，當(dāng)I0.034 A34 mA時(shí)，U5.2 V(3)舉出一個(gè)可以應(yīng)用熱敏電阻的例子：_.熱敏溫度計(jì)(提出其他實(shí)答案例，只要合理均對(duì))題組階梯突破題組階梯突破1.如圖所示是觀察電阻R的阻值隨溫度變化情況的示意圖，現(xiàn)在把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴?，關(guān)于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是A.如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化非常明顯B.如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變化不明顯C.如果R為熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料制作)，讀數(shù)變化非常明顯D.如果R為熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料制作)，讀數(shù)變化不明顯答案2.利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻制作的熱傳感器，一般體積很小，可以用來(lái)測(cè)量很小范圍

7、內(nèi)的溫度變化，反應(yīng)快，而且精確度高.(1)如果將負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻與電源、電流表和其他元件串聯(lián)成一個(gè)電路，其他因素不變，只要熱敏電阻所處區(qū)域的溫度降低，電路中電流將變_(填“大”或“小”).答案解析因?yàn)樨?fù)溫度系數(shù)熱敏電阻溫度降低時(shí)，電阻增大.故電路中電流會(huì)減小.小(2)上述電路中，我們將電流表中的電流刻度換成相應(yīng)的溫度刻度，就能直接顯示出熱敏電阻附近的溫度.如果刻度盤(pán)正中的溫度為20 (如圖甲所示)，則25 的刻度應(yīng)在20 的刻度的_(填“左”或“右”)側(cè).答案解析由(1)的分析知，溫度越高，電流越大，25 的刻度應(yīng)對(duì)應(yīng)較大電流，故在20 的刻度的右側(cè).右(3)為了將熱敏電阻放置在某蔬菜大棚內(nèi)

8、檢測(cè)大棚內(nèi)溫度變化，請(qǐng)用圖乙中的器材(可增加元器件)設(shè)計(jì)一個(gè)電路.答案解析如圖所示.見(jiàn)解析圖命題點(diǎn)二光電傳感器及其應(yīng)用3光電傳感器是一種將光學(xué)量變化轉(zhuǎn)換為電學(xué)量變化的傳感器.光敏電阻一般由半導(dǎo)體材料制成，特點(diǎn)是光照越強(qiáng)，電阻越小. (多選)如圖所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)入射光強(qiáng)度增大時(shí)A.電壓表的示數(shù)減小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【例2】答案解析當(dāng)入射光強(qiáng)度增大時(shí)，R3阻值減小，外電路電阻隨R3的減小而減小，R1兩端電壓因干路電流的增大而增大，從而電壓表的示數(shù)增大，同時(shí)內(nèi)電壓增大，故電路的路端電壓減小，A、D項(xiàng)均錯(cuò)誤.由路端電壓

9、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(xiàng)正確.結(jié)合干路電流增大知流過(guò)小燈泡的電流必增大，故小燈泡的功率增大，C項(xiàng)正確.3.(多選)如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，RT為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，RG為光敏電阻，閉合開(kāi)關(guān)后，小燈泡L正常發(fā)光，由于環(huán)境改變(光照或溫度)，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變暗，則引起小燈泡變暗的原因可能是A.溫度不變，光照增強(qiáng) B.溫度升高，光照不變C.溫度降低，光照增強(qiáng) D.溫度升高，光照減弱答案題組階梯突破題組階梯突破4.如圖所示，R3是光敏電阻(光照增強(qiáng)時(shí)電阻變小)，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，在沒(méi)有光照射時(shí)，a、b兩點(diǎn)等電勢(shì)，當(dāng)用光照射電阻R3時(shí)，則A

10、.a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)B.a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)C.a點(diǎn)電勢(shì)等于b點(diǎn)電勢(shì)D.a點(diǎn)電勢(shì)和b點(diǎn)電勢(shì)的大小無(wú)法比較答案命題點(diǎn)三其他傳感器及其應(yīng)用4 如圖是一種測(cè)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(dòng)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(méi)有畫(huà)出)，通過(guò)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(dāng)油量變化時(shí)，電壓表的示數(shù)變化有何不同？【例3】答案解析見(jiàn)解析(1)把電壓表接在b、c之間，油量增加時(shí)，R減小，電壓表的示數(shù)減??；油量減少時(shí)，R增大，電壓表的示數(shù)增大.(2)把電壓表接在c、d之間，油量增加時(shí)，R減小，電路中電流增

11、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(shí)，電壓表的示數(shù)減小.題組階梯突破題組階梯突破5.電容式傳感器是用來(lái)將各種非電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置，由于電容器的電容C取決于極板正對(duì)面積S、極板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個(gè)因素，當(dāng)某一物理量發(fā)生變化時(shí)就能引起上述某個(gè)因素的變化，從而又可推出另一物理量的值.如圖所示是四種電容式傳感器的示意圖，關(guān)于這四種傳感器的作用，下列說(shuō)法不正確的是A.甲圖的傳感器可以用來(lái)測(cè)量角度B.乙圖的傳感器可以用來(lái)測(cè)量液面高度C.丙圖的傳感器可以用來(lái)測(cè)量壓力D.丁圖的傳感器可以用來(lái)測(cè)量速度答案解析甲圖角度變化能導(dǎo)致極板正對(duì)面積變化；乙圖液面高度變化能導(dǎo)致極板正

12、對(duì)面積變化；丙圖F變化能導(dǎo)致極板間距變化；丁圖中位置變化導(dǎo)致電介質(zhì)變化.所以，甲、乙、丙、丁分別是測(cè)角度、液面高度、壓力、位移的元件.故選D.6.用遙控器調(diào)換電視機(jī)頻道的過(guò)程，實(shí)際上就是傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的過(guò)程.下列屬于這類(lèi)傳感器的是A.紅外報(bào)警裝置B.走廊照明燈的聲控開(kāi)關(guān)C.自動(dòng)洗衣機(jī)中的壓力傳感裝置D.電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器答案解析遙控器是利用紅外線(xiàn)傳輸信號(hào)的，故A項(xiàng)正確.A.當(dāng)傳送帶上沒(méi)有物品擋住由A射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變 小，電壓表讀數(shù)變小B.當(dāng)傳送帶上沒(méi)有物品擋住由A射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變 大，電壓表讀數(shù)變大C.當(dāng)傳送帶上有物品擋住由A射向B的

13、光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變小， 電壓表讀數(shù)變小D.當(dāng)傳送帶上有物品擋住由A射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變大， 電壓表讀數(shù)變大7.(多選)如圖所示是利用硫化鎘制成的光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中A是發(fā)光儀器，B是光敏電阻(光照增強(qiáng)時(shí)電阻變小)，下列說(shuō)法中正確的是答案5命題點(diǎn)四傳感器與電學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)合 現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng)，要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過(guò)60 時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警.提供的器材有：熱敏電阻，報(bào)警器(內(nèi)阻很小，流過(guò)的電流超過(guò)Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警)，電阻箱(最大阻值為999.9 )，直流電源(輸出電壓為U，內(nèi)阻不計(jì))，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為1 000 )，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻

14、值為2 000 )，單刀雙擲開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干.在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié).已知U約為18 V，Ic約為10 mA；流過(guò)報(bào)警器的電流超過(guò)20 mA時(shí)，報(bào)警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在60 時(shí)阻值為650.0 .【例4】(1)在圖中完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線(xiàn).答案解析見(jiàn)解析圖先用電阻箱替代熱敏電阻，連接成閉合回路進(jìn)行調(diào)試.電路圖連接如圖所示.(2)電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器_(填“R1”或“R2”).答案解析R2當(dāng)電路中電流Ic10 mA時(shí)，根據(jù)閉合電路歐姆定律有Ic ，解得R總1 800 ，此時(shí)熱敏電阻的阻值為650 ，則滑動(dòng)變阻器的阻值為1 150 ，所以滑動(dòng)變阻器選R

15、2.(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng)：電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為_(kāi)；滑動(dòng)變阻器的滑片位置于_(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_.當(dāng)熱敏電阻阻值小于650 時(shí)，報(bào)警器就會(huì)報(bào)警，用電阻箱替代熱敏電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，應(yīng)把電阻箱的阻值調(diào)到650 .若接通電源后電路中的電流過(guò)大(超過(guò)20 mA)，報(bào)警器就會(huì)損壞，電流越小越安全，所以為了電路安全，閉合開(kāi)關(guān)前滑片應(yīng)置于b端.答案解析650.0b接通電源后，流過(guò)報(bào)警器的電流會(huì)超過(guò)20 mA，報(bào)警器可能損壞將開(kāi)關(guān)向_(填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至_.答案解析c報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警用電阻箱替

16、代熱敏電阻進(jìn)行調(diào)試，應(yīng)將開(kāi)關(guān)向c端閉合，開(kāi)關(guān)閉合后要減小電路中的電阻直至報(bào)警器報(bào)警.題組階梯突破題組階梯突破8.如圖所示裝置可以用來(lái)測(cè)量硬彈簧(即勁度系數(shù)較大的彈簧)的勁度系數(shù)k.電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻可忽略不計(jì)；滑動(dòng)變阻器全長(zhǎng)為L(zhǎng)，重力加速度為g. 為理想電壓表.當(dāng)木板上沒(méi)有放重物時(shí)，滑動(dòng)變阻器的觸頭位于圖中a點(diǎn)，此時(shí)電壓表示數(shù)為零.在木板上放置質(zhì)量為m的重物，滑動(dòng)變阻器的觸頭隨木板一起下移.由電壓表的示數(shù)U及其他給定條件，可計(jì)算出彈簧的勁度系數(shù)k.(1)寫(xiě)出m、U與k之間所滿(mǎn)足的關(guān)系式.答案解析設(shè)放置質(zhì)量為m的重物時(shí)彈簧的壓縮量為x，則有mgkx又U解得mm/kg1.001.503.004

17、.506.007.50U/V0.1080.1540.2900.4460.6080.740(2)已知E1.50 V，L12.0 cm，g取9.80 m/s2.測(cè)量結(jié)果如下表：答案解析在圖中給出的坐標(biāo)紙上利用表中數(shù)據(jù)描出mU直線(xiàn).見(jiàn)解析圖用描點(diǎn)法作圖，作出的圖象如圖所示.mU直線(xiàn)的斜率為_(kāi)kg/V(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).答案解析選取(0,0)、(0.90,9)兩點(diǎn)，10.0彈簧的勁度系數(shù)k_N/m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).答案解析1.231039.為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場(chǎng)所使用光控開(kāi)關(guān)控制照明系統(tǒng).光控開(kāi)關(guān)可采用光敏電阻來(lái)控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱，

18、光越強(qiáng)照度越大，照度單位為lx).某光敏電阻RP在不同照度下的阻值如下表：照度(lx)0.20.40.60.81.01.2電阻(k)754028232018(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的曲線(xiàn)，并說(shuō)明阻值隨照度變化的特點(diǎn).答案解析見(jiàn)解析光敏電阻的阻值隨照度變化的曲線(xiàn)如圖甲所示，阻值隨照度變化的特點(diǎn)：光敏電阻的阻值隨照度的增大呈非線(xiàn)性減??；(2)如圖所示當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2 V時(shí)，控制開(kāi)關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng).請(qǐng)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單電路，給1、2兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗照度降低至1.0 lx時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，在虛線(xiàn)框內(nèi)完成電路原理圖.(不考慮控制開(kāi)關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響)答案解析見(jiàn)解析提供的器材如下：光敏電阻RP(符號(hào) )；直流電源E(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì))；定值電阻：R110 k，R220 k，R340 k(限選其中之一并在圖中標(biāo)出)；開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線(xiàn)若干.電源電動(dòng)勢(shì)為3 V，當(dāng)光敏電阻阻值為20 k時(shí)，其兩端電壓為2 V，則U解得R110 k，實(shí)驗(yàn)電路如圖乙所示.