2016-2017学年高中物理 第3章 传感器章末整合课件 粤教版选修3-2

章末整合 知 识 网 络 专题 一 几种敏感元件的特性 1 光敏 电 阻 光敏 电 阻由金属硫化物等半 导 体材料制成，其 电 阻率 对 光非 常敏感，光照增 强 时电 阻率明 显 减小 2 热 敏 电 阻 (1)热 敏 电 阻也是由半 导 体材料制成的，其 电 阻率 对 温度非常 敏感 (2)热 敏 电 阻分 为 正温度系数 热 敏 电 阻 (PTC热 敏 电 阻，其 电 阻随温度升高而增大 )和 负 温度系数 热 敏 电 阻 (NTC热 敏 电 阻 ，其阻 值 随温度升高而减小 ) 热 点 专 题 3 电 容器 平行板 电 容器的 电 容与极板面 积 、极板 间 距及 电 介 质 材料有 关， 电 容器可以感知引起 电 容 变 化的任一外界信息，并将其 转 化 为电 容 变 化，例如，当极板受力 时 会改 变 极板 间 距，从 而引起 电 容 变 化 图 甲 为 某一 热 敏 电 阻 (电 阻 值 随温度的改 变 而改 变 ，且 对 温度很敏感 )的 IU关系曲 线图 例 1 甲 (1)为 了通 过测 量得到如 图 甲所示 IU关系的完整曲 线 ，在 图 乙 和丙两个 电 路中 应选择 的是 图 _； 简 要 说 明理由： _.(电 源 电动势为 9 V，内阻不 计 ，滑 动变 阻器的阻 值为 0 100 ) 乙 丙 (2)在 图 丁所示 电 路中， 电 源 电压 恒 为 9 V， 电 流表 读 数 为 70 mA，定 值电 阻 R1 250 .由 热 敏 电 阻的 IU关系曲 线 可知， 热 敏 电 阻两端的 电压为 _ V； 电 阻 R2的阻 值为 _ . (3)举 出一个可以 应 用 热 敏 电 阻的例子 丁 (3)恒温箱、自 动 孵化器、 热 敏温度 计 等 答案： (1)乙 因为乙电路电压可从 0 V调到所需电压，电压调节范围大 (2)5.0 117.6 (3)恒温箱、自 动孵化器、热敏温度计等 (任选一例 ) 当光照射到光敏 电 阻上 时 ，光敏 电 阻的阻 值 _(填 “变 大 ”“不 变 ”或 “变 小 ”)半 导 体 热 敏 电 阻是利 用半 导 体材料的 电 阻率随 _变 化而改 变 的特性制成的 解析： 本 题 考 查传 感器中两个常用元件光敏 电 阻和 热 敏 电 阻的性 质 光敏 电 阻的阻 值 随光照 强 度的增 强 而减小，它可把光学 量 变为电 阻 这 一 电 学量，常用以制造光控开关， 热 敏 电 阻 对 温度反 应 敏感，它的阻 值 随温度的 变 化而 变 化 答案： 变 小 温度 例 2 专题 二 传 感器在 实际问题 中的 应 用 1 传 感器是以一定的精度和 规 律，将所感受到的物理量 (如力 、 热 、磁、光、声等 )转换 成便于 测 量的量 (一般是 电 学量 )的 一 类 元件 2 传 感器的 应 用 过 程包括三个 环节 ：感、 传 、用 (1)“感 ”是指 传 感器的敏感元件感受信息 (2)“传 ”是指通 过电 路等将 传 感器敏感元件 获 取的信息 传给执 行机构 (3)“用 ”是指 执 行机构利用 传 感器 传 来的信息 进 行某种 显 示或 某种 动 作 如 图 所示 为 某种 电 子秤的原理示意 图 ， AB为 一均匀 的滑 线电 阻，阻 值为 R， 长 度 为 L，两 边 分 别 有 P1、 P2两个 滑 动头 ， P1可在 竖 直 绝缘 光滑的固定杆 MN上保持水平状 态 而上下自由滑 动 ， 弹 簧 处 于原 长时 ， P1刚 好指着 A端， P1与 托 盘 固定相 连 ，若 P1、 P2间 出 现电压时 ， 该电压经过 放大 ，通 过 信号 转换 后在 显 示屏上将 显 示物体重力的大小已知 弹 簧的 劲 度系数 为 k，托 盘 自身 质 量 为 m0， 电 源 电动势为 E ，内阻不 计 ，当地的重力加速度 为 g.求： (1)托 盘 上未放物体 时 ，在托 盘 自身重力作用下， P1离 A的距 离 x1. 例 3 (2)托 盘 上放有 质 量 为 m的物体 时 ， P1离 A的距离 x2. (3)托 盘 上未放物体 时 通常先校准零点，其方法是： 调节 P2， 使 P2离 A的距离也 为 x1，从而使 P1、 P2间 的 电压为 零校准 零点后，将物体 m放在托 盘 上， 试 推 导 出物体 质 量 m与 P1、 P2间 的 电压 U之 间 的函数关系式 解析： 托 盘 的移 动带动 P1移 动 ，使 P1、 P2间 出 现电势 差， 电势 差的大小反映了托 盘 向下移 动 距离的大小，由于 R为 均匀的滑 线电 阻， 则 其阻 值 与 长 度成正比 如 图 甲 为 半 导 体材料做成的 热 敏 电 阻的阻 值 随温度 变 化的曲 线 ， 图 乙 为 用此 热 敏 电 阻 R和 继电 器做成的温控 电 路， 设继电 器的 线 圈 电 阻 为 Rx 50 ，当 继电 器 线 圈中的 电 流大于或等于 Ic(Ic 20 mA)时 ， 继电 器的 衔铁 被吸合左 侧电 源 电动势为 6 V，内阻可不 计 ， 试问 温度 满 足什么条件 时 ， 电 路右 侧 的小灯泡会 发 光？ 例 4 答案： 50 1 传 感器的 应 用 传 感器的 应 用 过 程包括三个 环节 ：感、 传 、用 (1)“感 ”是指 传 感器的敏感元件感 应 信息，并 转换为电 学量 (2)“传 ”是指通 过电 路等将 传 感器敏感元件 获 取并 转换 的 电 学 信息 传给执 行机构 (3)“用 ”是指 执 行机构利用 传 感器 传 来的信息 进 行某种 显 示或 某种 动 作 解 题 策 略 2 传 感器 电 路 问题 的 设计 思路 处 理与 传 感器有关的 电 路 设计问题时 ，可将整个 电 路分解 为 ： (1)传 感器所在的信息采集部分 (2)转换传输 部分 (这 部分 电 路往往与直流 电 路的 动态 分析有 关 ) (3)执 行 电 路 1如 图 所示是一种水位自 动报 警器的原理示意 图 ，当杯中的 水的水位到达金属 块 B时 ，出 现 的情况是 ( ) A L1灯亮 B L2灯亮 C L1、 L2两灯同 时 亮 D L1、 L2两灯都不亮 【 答案 】 B 【 解析 】 由 电 路 结 构可以看出，当杯中的水的水位到达 B时 ，左端 电 路被接通， 这样 螺 线 管就 产 生磁 场 ，相当于一个磁 铁 ， 对 与 弹 簧相 连 的 衔铁产 生吸引作用，使之向下移 动 ， 这样 L2电 路被接通 2 (多 选 )如 图 所示是某居民小区 门 口利用光敏 电 阻 设计 的行 人 监 控装置， R1为 光敏 电 阻， R2为 定 值电 阻， A、 B接 监 控 装置 则 ( ) A当有人通 过 而遮蔽光 线时 ， A、 B之 间电压 升高 B当有人通 过 而遮蔽光 线时 ， A、 B之 间电压 降低 C当 仅 增大 R2的阻 值时 ，可增大 A、 B之 间 的 电压 D当 仅 减小 R2的阻 值时 ，可增大 A、 B之 间 的 电压 【 答案 】 BC 【 解析 】 R1是光敏 电 阻，有光照射 时 ，阻 值变 小，当有人通 过 而 遮蔽光 线时 ， R1的阻 值变 大，回路中的 电 流 I减小， A、 B之 间