高三物理一轮复习 第10章 第3课时 传感器的原理及应用导学案（无答案）.doc

第3课时 传感器的原理及应用【考纲解读】1.知道什么是传感器，知道光敏电阻和热敏电阻的作用.2.能够通过实验探究光敏电阻和热敏电阻的特性.3.了解常见的各种传感器的工作原理、元件特性及设计方案【知识要点】一基本实验要求：研究热敏电阻的特性1实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察2实验器材半导体热敏电阻、多用电表、温度计、铁架台、烧杯、凉水和热水3实验步骤(1)按实验原理图甲连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；(2)把多用电表置于欧姆挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数；(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值；(4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录图14数据处理在图1坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线5实验结论热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大6注意事项实验时，加热水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温二基本实验要求：研究光敏电阻的光敏特性1实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察2实验器材光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线、电源3实验步骤(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器如实验原理图乙所示电路连接好，其中多用电表置于“100”挡；(2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据；(3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录(4)用手掌(或黑纸)遮光时，观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录4数据处理根据记录数据分析光敏电阻的特性5实验结论(1)光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小(2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量6注意事项(1)实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少来达到实验目的；(2)欧姆表每次换挡后都要重新调零【典型例题】例1对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻rt，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的某同学将rt和两个适当的定值电阻r1、r2连成图2虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻rl的阻值随rt所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下rl的阻值，测量电路如图2所示，图中的电压表内阻很大实验中的部分实验数据测量结果如表所示.温度t/30.040.050.060.070.080.090.0rl阻值/54.351.047.544.341.037.934.7i/ma93.397.6102.9109.7116.7125.2134.2u/v5.075.024.974.904.834.754.66回答下列问题：图2(1)根据图2所示的电路，在图3所示的实物图上连线图3 图4 (2)为了检验rl与t之间近似为线性关系，在坐标纸(图4)上作出rlt关系图线(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图5、6所示，电流表的读数为_，电压表的读数为_此时等效电阻rl的阻值为_；热敏电阻所处环境的温度约为_图5图6例2为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)某光敏电阻ros在不同照度下的阻值如表所示：照度(lx)0.20.40.60.81.01.2电阻(k)754028232018(1)根据表中数据，请在图9给定的坐标系中描绘出光敏电阻阻值随照度变化的曲线，并说明光敏电阻阻值随照度变化的特点 (2)如图10所示，当1、2两端所加电压上升至2 v时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗、照度降低至1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图(不考虑控制开关对所设计电路的影响)图9 图10提供的器材如下：光敏电阻ros(符号，阻值见上面表格)，直流电源e(电动势3 v，内阻不计)；定值电阻：r110 k，r220 k ，r340 k (限选其中之一并在图中标出)，开关s及导线若干例3利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等图13甲所示为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的ui关系图线图13(1)实验室提供的器材有：电流传感器、电压传感器、滑动变阻器a(阻值范围010 )、滑动变阻器b(0100 )、电动势为6 v的电源(不计内阻)、小灯泡、开关、导线若干该同学做实验时，滑动变阻器选用的是_(选填“a”或“b”)；请在图乙的方框中画出该实验的电路图(2)如果将该小灯泡接入图丙所示的电路中，已知电流传感器的示数为0.3 a，电源电动势为3 v则此时小灯泡的电功率为_ w，电源的内阻为_ .【拓展训练】1如图7所示，图甲为热敏电阻的rt图象，图乙为用此热敏电阻r和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100 .当线圈的电流大于或等于20 ma时，继电器的衔铁被吸合为继电器线圈供电的电池的电动势e9.0 v，内阻不计图中的“电源”是恒温箱加热器的电源图7(1)应该把恒温箱内的加热器接在_(填“a、b端”或“c、d端”)(2)如果要使恒温箱内的温度保持在50 ，可变电阻r的阻值应调节为_.2利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变_(填“大”或“小”)(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度如果刻度盘正中的温度为20 c(如图8甲所示)，则25 c的刻度应在20 c的刻度的_(填“左”或“右”)侧图8(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路3如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，图中虚线表示激光，圆柱体表示随传送带运动的货物，其中r1为光敏电阻，r2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是()a当光照射r1时，信号处理系统获得高电压b当光照射r1时，信号处理系统获得低电压c信号处理系统每获得一次低电压就计数一次d信号处理系统每获得一次高电压就计数一次3如图所示，r1、r2为定值电阻，l为小灯泡，r3为光敏电阻，当入射光强度增大时()a电压表的示数增大br2中电流减小c小灯泡的功率增大d电路的路端电压增大4传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器r(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)和显示体重大小的仪表(实质是理想电流表)组成压力传感器表面能承受的最大压强为1107 pa，且已知压力传感器r的电阻与所受压力的关系如表所示设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传