高考物理 第3讲 实验：传感器的简单使用考点整合复习课件.ppt

第3讲实验 传感器的简单使用 考点 传感器 1 传感器 传感器能够感受诸如力 热 光 声 化学成 分等非电学量 并能把它们转换为电压 电流等可以很方便地进行测量 传输 处理和自动控制 量 从而 2 传感器的组成 由 转换器件和转换电路三个 部分组成 通过敏感元件获取外界信息并转换成电信号 通过 输出部分输出 然后经控制器分析处理 敏感元件 3 传感器的分类 力电传感器 热电传感器 光电传感器 声电传感器 电容式传感器 磁电传感器 超声波传感器 气敏传感器等 电学 4 传感器的简单应用 1 力电传感器 力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号 位移 速度 加速度等 转化为电学信号 电压 电流等 的仪器 力电传感器广泛地应用于社会生产 现代科技中 如安装在导弹 飞机 潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及abs防抱死制动系统等 2 热电传感器 热敏电阻 热电传感器是利用热敏电阻 半导体材料 的阻值会随温 度的升高 金属热电阻的导电性能相反 的原理制成的 减小 它能把温度这个热学量转换为电压这个电学量 如各种家用电器 空调 冰箱 热水器 饮水机等 的温度控制 火警报警器 恒温箱等 3 光电传感器 光敏电阻 光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电管 光敏电阻的材料是一种半导体 无光照时 载流子极少 阻值较大 随着光照的增强 载流子增多 阻值 减小 光敏电阻能够把光强度这个光学量转换为电阻这个电学量 自动冲水机 路灯的控制 鼠标器 光电计数器 烟雾报 警器等都是利用了光电传感器的原理 4 磁电传感器 霍尔元件 霍尔电压 uh klb d 作用 把b这个磁学量转化成uh这个电学量 1 单选 如图11 3 1所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图 现在把杯中的水由冷水变为热水 关于欧姆表的读数变化情况正确的是 解析 由于金属热电阻的化学稳定性较好 测温范围较大 因而其热灵敏性差一些 而由半导体材料制成的热敏电阻的电阻值感温灵敏度较高 图11 3 1 a 若r为金属热电阻 读数变大 且变化非常明显b 若r为金属热电阻 读数变小 且变化不明显c 若r为热敏电阻 半导体材料制作 读数变化非常明显d 若r为热敏电阻 半导体材料制作 读数变化不明显 答案 c 2 单选 图11 3 2所示是一种测定压力的电容式传感器 a为固定电极 b为可动电极 组成一个电容大小可变的电容器 可动电极两端固定 当待测压力施加在可动电极上时 可动电极发生形变 从而改变了电容器的电容 现将此电容式传感器与零刻线在中央的灵敏电流表和电源串联 组成闭合电路 已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转 当待测 压力增大时 图11 3 2 a 电容器的电容将减小b 灵敏电流表指针在正中央零刻线处c 灵敏电流表指针向左偏转d 灵敏电流表指针向右偏转 解析 当待测压力增大时 电容器板间距离缩小 由 知 电容器的电容增大 a错 由于电容器与电源相连 故电 压u不变 由q cu知 电容器的电荷量将增加 即电容器需充电 故电流从电流表的正接线柱流入 指针将向右偏转 b c错误 d正确 答案 d 例1 2010年全国卷 如图11 3 3所示 一热敏电阻rt放在控温容器m内 为毫安表 量程6ma 内阻为数十欧姆 e为直流电源 电动势约为3v 内阻很小 r为电阻箱 最大阻值为999 9 s为开关 已知rt在95 时阻值为150 在20 时的阻值约为550 现要求在降温过程中测量在95 20 之间的多个温度下rt的阻值 图11 3 3 热点传感器及电路知识的综合应用 依照实验原理电路图连线 调节控温容器m内的温度 使得rt温度为95 将电阻箱调到适当的初值 以保证仪器安全 闭合开关 调节电阻箱 记录电流表的示数i0 并记录 将rt的温度降为t120 t1 95 调节电阻箱 使得电流表的读数 记录 1 在图中画出连线 完成实验原理电路图 2 完成下列实验步骤中的填空 复步骤 解析 1 由于本实验只有一个可用来测量或观察的电流表 所以应该用 替代法 的思维考虑用电流表观察保证电路的电阻不变 因此将热敏电阻 电阻箱和电流表串联形成测量电路 而且热敏电阻的95 和20 的阻值是已知的 所以热敏电阻的初值之和不变 如果热敏电阻的初始温度为20 则电流表数不变时电阻箱与热敏电阻的串联电路电阻保持550 电阻箱的初值之和不变 则可以测量任意温度下的电阻 温度为t1时热敏电阻的电阻值rt 逐步降低t1的数值 直至20 为止 在每一温度下重 图11 3 4 2 电阻箱的读数r2 仍为i2 电阻箱的读数r1 150 r0 r1 1 电路图如图11 3 4所示 计 为此他需要先探究该热敏电阻的阻值随温度变化的规律 现有下列器材 待测热敏电阻r 约600 2000 直流毫安表 量程6ma 内阻约0 5 直流电压表 量程3v 内阻约1k 直流恒压电源 输出电 压3v 内阻不计 滑动变阻器 阻值范围0 500 以及水银温度计 加热 装置 开关和导线 1 2010年佛山二模 小明设想用热敏电阻制作一个 温度 某一温度时 闭合开关 记下 改变温度 多次重复步骤 操作 得出多组数据 根据数据计算热敏电阻阻值r 绘制r随温度t变化的图线 3 现将该热敏电阻 恒压电源 开关 导线 电压表 电流表 连接起来 把该电表的刻度改为相应的温度刻度 就制成了一个 温度计 若r随温度t变化的图线如图c 则用此 温度计 测得的温度越高 对应原电表表盘的刻度值越 大 小 1 应选择图 a b 的电路探究热敏电阻的温度特性 2 主要步骤 连接电路 启动加热装置 待温度稳定为 答案 1 b 2 温度计 电流表 电压表的读数 3 电流表 小 图11 3 5 例1 单选 上海浦东新区2011届高三期末 演示位移传感器的工作原理如图11 3 6所示 物体m在导轨上平移时 带动滑动变阻器的金属滑杆p 通过电压表显示的数据 来反映 物体位移的大小x 假设电压表是理想的 则下列说法正确的是 图11 3 6 易错点 传感器的应用 错解分析 不清楚传感器在电路中的作用 不明确传感器所影响的物理量与电路中的其他物理量之间的关系 以为物体m运动时 电路中的外电阻发生改变 电流发生改变 或者物体m不动时 电路中不产生电流 正确解析 物体m运动时 电压表测的对应电阻发生改变 所以其示数会发生变化 但整个电路的总电阻没改变 所以电路中的电流不变 a 物体m运动时 电源内的电流会发生变化b 物体m运动时 电压表的示数会发生变化c 物体m不动时 电路中没有电流 d 物体m不动时 电压表没有示数 正确答案 b 导电液体分别与直流电源的两极相连接 从电容c和导电液与金属棒间的电压u的变化就能反映液面的升降情况 即 图11 3 7 1 单选 如图11 3 7是一种测定液面高度的电容式传感器的示意图 金属棒与导电液体构成一个电容器 将金属棒和 电源接通再断开后 电压u减小 反映h增大 以上判断正确的