2019_2020学年高中物理第3章传感器章末复习课学案粤教版选修3_2.docx

章末复习课体系构建 核心速填1传感器的定义是：能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件、转换元件及转换电路组成2敏感元件：(1)热敏电阻和金属热电阻温度传感器(2)光敏电阻光传感器(3)霍尔元件磁传感器3应用(1)力传感器电子秤(2)温度传感器电熨斗(3)光传感器火灾报警器传感器工作原理、常见敏感元件及其应用1.传感器的工作原理传感器感受的通常是非电学量，如力、热、磁、光、声等，而它输出的通常是电学量，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作传感器原理如框图所示2常见敏感元件及特性(1)光敏电阻：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强电阻减小，光照减弱电阻增大(2)金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大(3)热敏电阻：热敏电阻有正温度系数、负温度系数两种正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大；负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小(4)电容：平行板电容器的电容与极板正对面积、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【例1】如图为某一热敏电阻(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(1)为了通过测量得到如图所示IU关系的完整曲线，在图甲和乙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0100 )甲乙(2)在如图所示电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1250 .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_.解析(1)应选择图甲，因为图甲电路电压可从0 V调到所需电压，电压调节范围大(2)由题图知R2与热敏电阻串联后与R1并联接在9 V电源上，总电流I70 mA，R1250 .设通过热敏电阻的电流为I2，通过R1的电流为I1，则II1I2，故I2II1(70103)mA34 mA.由图象查得34 mA对应的电压为4.6 V，R2两端电压U29 V4.6 V4.4 V，所以R2 129.4 .答案(1)甲因为甲电路电压可从0 V调到所需电压，电压调节范围大(2)4.6129.4一语通关(1)涉及到电路的动态变化问题时要抓住题目的关键信息及敏感元件的特性，如光强度的变化、光敏电阻的变化、温度的变化、热敏电阻的变化，分析的顺序同直流电路动态问题分析一样，先从部分到整体，再到部分.(2)涉及到电路的计算问题时，由于敏感元件变化的特性，所以找准对应时刻、位置等，把握图象的信息非常重要.1压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，在升降机中将重物放在压敏电阻上，压敏电阻接在如图甲所示的电路中，电流表示数变化如图乙所示，某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态，下列说法中正确的是()甲乙A0t1时间内，升降机一定匀速运动B0t1时间内，升降机可能减速上升Ct1t2时间内，升降机可能匀速上升Dt1t2时间内，升降机可能匀加速上升B在0t1时间内，电流恒定，表明压敏电阻的阻值恒定，则重物对压敏电阻压力恒定，则升降机可能处于静止、匀速运动或匀变速直线运动，故A选项错误，B选项正确；t1t2时间内，电流在增加，表明压敏电阻的阻值在减小，则重物对压敏电阻的压力在增大，故不可能做匀速运动或匀加速运动，C、D错误常见传感器的应用1.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2分析传感器问题时应注意(1)传感器问题具有涉及的知识点多、综合性强、能力要求高等特点，而传感器的形式又多种多样，有的原理甚至较难理解但不管怎样，搞清传感器的工作原理及过程是求解问题的关键因此，求解时必须结合题目提供的所有信息，认真分析(2)很多与传感器有关的较复杂的实际应用问题，只是借助传感器的外壳，实际考查的是利用所学物理知识，分析问题，处理问题的能力(3)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：传感器所在的信息采集部分；转化传输部分(这部分电路往往与直流电路的动态分析有关)；执行电路【例2】有一种测量人体重的电子秤，其原理如图所示它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆AOB、压力传感器R(一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(其实质是电流表)其中AOBO51.已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如表所示：压力F/N050100150200250300电阻R/300270240210180150120设踏板的杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.68 V，则：(1)利用表中数据归纳出电阻R随压力F变化的函数关系式； (2)该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘多少毫安处？(3)如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为20 mA，这个人的体重是多少？解析(1)由表中数据可归纳得出压力每增加50 N，压力传感器的电阻减小30 .可以表达为：R3000.6F()(2)依题意可知，电子秤空载时压力传感器受到的压力为0，由表可知，此时压力传感器的电阻R1300 ，电路中的电流为IA15.6 mA，所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15.6 mA处(3)当电流表刻度盘的读数为I220 mA时，压力传感器的电阻R2 234 ，由R3000.6F，得F2110 N，再由F2ABGBO得G660 N.答案(1)R3000.6F()(2)15.6 mA(3)660 N一语通关传感器应用问题的分析思路物理传感器是将所感受的物理量(如力、热、光等)转换为便于测量的电学量的器件，传感器的应用过程分为三个步骤：(1)信息采集(2)信息加工、放大、传输(3)利用所获得的信息执行某种操作2用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a，b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后汽车静止时，传感器a，b的示数均为10 N(取g10 m/s2)(1)若传感器a的示数为14 N，传感器b的示数为6 N，求此时汽车的加速度大小和方向；(2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零解析(1)左侧弹簧对滑块向右的推力F114 N右侧弹簧对滑块向左的推力F26.0 N滑块所受合力产生加速度a1，根据牛顿第二定律有F1F2ma1所以a1 m/s24 m/s2a1与F1同方向，即向前(向右)