粤教版选修32 第三章 第二节 传感器的原理 作业.docx

第二节传感器的原理1传感器具有人类感觉器官上所具有的，甚至人类感觉器官所不具备的_功能，能帮助我们从外界获取监控各种_和_的量，有助于我们认识_和科学技术中的各种现象及其相关的变化规律2热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，正温度系数的热敏电阻的阻值随温度的升高而_，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度的升高而_3光敏电阻是_传感器的敏感元件，一般由半导体材料制成，其阻值随光照的增强而_，光敏电阻可以把_转化为电阻大小这一电学量4传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是()a生物传感器b红外传感器c温度传感器d压力传感器5某市为了节约能源，合理适时地使用路灯，要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的某种特性制成自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制这是利用半导体的()a压敏性b光敏性c热敏性d三种特性都利用了6用遥控器调换电视机频道的过程，实际上是电视机中的传感器把光信号转化为电信号的过程下列属于这类传感器的是()a红外报警装置b走廊照明灯的声控开关c自动洗衣机中的压力传感装置d电饭锅中控制加热和保温的温控器【概念规律练】知识点一热敏电阻的特性1如图1所示，r1为定值电阻，r2为负温度系数的热敏电阻，l为小灯泡，当温度降低时()图1ar1两端的电压增大b电流表的示数增大c小灯泡的亮度变强d小灯泡的亮度变弱2(双选)如图2所示为电阻r随温度t变化的图线，下列说法中正确的是()图2a图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的b图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的c图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高d图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高知识点二光敏电阻的特性3如图3所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻rg的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央若用不透光的黑纸将rg包裹起来，表针将向_(填“左”或“右”)转动；若用手电筒的光照射rg，表针将向_(填“左”或“右”)转动图34如图4所示为光敏电阻自动计数器的示意图，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什么？图4知识点三光传感器的应用5在如图5所示的电路中，电源两端的电压恒定，l为小灯泡，r为光敏电阻，led为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且r与led之间的距离不变，下列说法正确的是()图5a当滑动触头p向左移动时，l消耗的功率增大b当滑动触头p向左移动时，l消耗的功率减小c当滑动触头p向右移动时，l消耗的功率可能不变d无论怎样移动滑动触头p，l消耗的功率都不变6如图6为烟雾散射式火灾报警器，它主要由带孔的外罩，发光二极管led、光电三极管及不透明的挡板组成，请简述它的工作原理图6【方法技巧练】传感器电路的分析技巧7(双选)如图7所示，r1、r2为定值电阻，l为小灯泡，r3为光敏电阻，当照射光强度增大时()图7a电压表的示数减小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8如图8所示是一火警报警装置的部分电路示意图，其中r2是半导体热敏传感器，它的电阻随温度升高而减小，a、b接报警器当传感器r2所在处出现火情时，电流表的电流i和a、b两端两压u与出现火情前相比()图8ai变大，u变大bi变小，u变小ci变小，u变大di变大，u变小1(双选)关于传感器，下列说法正确的是()a光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的b金属材料也可以制成传感器c传感器主要是通过感知电阻的变化来传递信号的d以上说法都不正确2光敏电阻能将光信号转化为电信号是因为()a光照强度发生变化时，光敏电阻的阻值也发生变化b光照强度发生变化时，光敏电阻的体积也发生变化c光照强度发生变化时，光敏电阻的长度也发生变化d光照照度发生变化时，光敏电阻的横截面积也发生变化3如图9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(设水对电阻阻值的影响不计)()图9a如果r为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显b如果r为金属热电阻，读数变小，且变化不明显c如果r为热敏电阻(用半导体材料制成)，读数变化非常明显d如果r为热敏电阻(用半导体材料制成)，读数变化不明显4如图10所示，r3是光敏电阻，当开关s闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势当用光照射电阻r3时，则()图10ar3的电阻变小，a点电势高于b点电势br3的电阻变小，a点电势低于b点电势cr3的电阻变大，a点电势高于b点电势dr3的电阻变大，a点电势低于b点电势5(双选)在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制如图11所示电路，r1为定值电阻，r2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小)，c为电容器当环境温度降低时()图11a电容器c的带电荷量增大b电压表的读数增大c电容器c两板间的电场强度减小dr1消耗的功率增大6(双选)如图12所示电路中，电源电动势为e，内阻为r，rt为负温度系数热敏电阻，rg为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡l正常发光，由于环境条件改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是()图12a温度不变，光照增强b温度升高，光照不变c温度降低，光照增强d温度升高，光照减弱7某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图13所示装置，向杯内加入冷水，温度计的示数为20，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值r1，然后向杯内加入热水，温度计的示数为60，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是()图13a应选用电流档，温度升高时换用大量程测量b应选用电流档，温度升高时换用小量程测量c应选用欧姆档，温度升高时换用倍率大的档d应选用欧姆档，温度升高时换用倍率小的档8如图14所示为一种自动跳闸的闸刀开关，o是转动轴，a是绝缘手柄，c是闸刀卡口，m、n接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、b1t的匀强磁场中，co间距离为10cm，当磁场力为0.2n时，闸刀开关会自动跳开则要使闸刀开关能跳开，co中通过的电流的大小和方向为()图14a电流方向co b电流方向occ电流大小为1 ad电流大小为0.5 a题号12345678答案9按图15所示连接好电路，合上s，发现小灯泡不亮，原因是_；用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡_，原因是_；把热敏电阻放入冷水中会发现_图1510一般的电熨斗用合金丝做发热元件，合金丝电阻随温度t变化的关系如图16中实线所示由于环境温度以及熨烫的衣服厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大的范围内波动，易损坏衣物有一种用主要成分为batio3，被称为“ptc”的特殊材料做发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点ptc材料的电阻随温度变化的关系如图中实线所示根据图线分析：图16(1)为什么处于冷态的ptc熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快？(2)通电一段时间后，电熨斗温度t自动地稳定在_t_范围之内11青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为0：照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开电磁开关的内部结构如图17所示.1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接当励磁线圈中电流大于50ma时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50ma时，3、4接通励磁线圈中允许通过的最大电流为100ma.图17(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图光敏电阻r1，符号灯泡l，额定功率40w，额定电压36v，符号保护电阻r2，符号电磁开关，符号蓄电池e，电压36v，内阻很小；开关s，导线若干(2)回答下列问题：如果励磁线圈的电阻为200，励磁线圈允许加的最大电压为_v，保护电阻r2的阻值范围为_.在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明任意举出一个其它的电磁铁应用的例子第二节传感器的原理答案课前预习练1检测静态动态自然界2增大减小3光电减小光照强弱4c空调机根据温度调节工作状态，所以内部使用了温度传感器，故c正确5b题目中半导体应能感知光照强度变化，并输出电信号，控制电路通断，所以是利用了半导体的光敏性，故b正确6a遥控器发出红外线，电视中的传感器感知红外线，是红外线传感器，所以a选项正确课堂探究练1cr2与灯l并联后与r1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻r2的阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数变小，r1两端电压减小，灯l两端电压增大，灯泡亮度变强，故c正确，其余各项均错2bd热敏电阻由半导体材料制成，电阻随温度升高而减小，且灵敏度高，金属热电阻随温度升高电阻增大，灵敏度不高，但测温范围大，化学性质稳定故b、d正确点评(1)热敏电阻和金属热电阻的阻值随温度的变化方向是相反的热敏电阻温度升高，电阻减小，金属热电阻温度升高，电阻增大(2)热敏电阻随温度变化明显金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大3左右解析光敏电阻受光照越强，电阻越小，所以将rg用不透光的黑纸包起来，电阻增大，指针左偏；若用手电筒的光照射rg，电阻减小，指针右偏4见解析解析当光被元件挡住时，光敏电阻的阻值r1增大，电路中电流减小，r2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个元件就获得一次低电压，计数一次点评当光照增强时，光敏电阻的阻值减小，光照减弱时，光敏电阻的阻值增大即光照强弱的变化引起电路中电流和电压的一系列变化5a滑动触头p左移，使其电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻r减小，最终达到增大流过灯泡的电流的效果6见解析解析使用时发光二极管处于发光状态，平时光电三极管收不到led发出的光，呈现高电阻状态烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报点评发光二极管具有单向导电性，导电时还能发光普通二极管只具有单向导电性7bc当光强度增大时，r3阻值减小，外电路电阻随r3的减小而减小，r1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，a、d项错误；由路端电压减小，而r1两端电压增大知，r2两端电压必减小，则r2中电流减小，故b项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，c项正确8d当传感器r2所在处出现火情时，温度升高，r2阻值减小，电路的总电阻减小，总电流i增大，路端电压uabeir减小，i(rr1)增大，u并ei(rr1)减小，通过r3的电流i3减小，通过r2的电流i2ii3增大，d对方法总结电路中涉及热敏电阻、光敏电阻或金属热电阻等元件时，熟记各种元件的特性，然后依据动态电路问题的分析思路，按照由部分到整体再到部分的顺序进行分析课后巩固练1ab2a光敏电阻的特性是光照强度变化时，电阻率发生明显变化，而长度、体积、横截面积不发生变化，故光敏电阻阻值大小会发生变化，a正确3c金属热电阻的阻值随温度的升高而增大，但灵敏度较差而热敏电阻(用半导体材料制成)灵敏度高，所以选c.4ar3是光敏电阻，当有光照射时电阻变小，r3两端电压降减小，故a点电势将升高，因其它阻值不变，所以a点电势将高于b点电势5ab降温，则r2，i总，所以ur2e(rr1)i总，则ucur2，qcuc，a项正确；i总，则u外ei总r，v，b项正确；i总，p1ir1，d项错误；两板间电场强度e，故c项错误6ac由题图可知，当光敏电阻阻值减小或热敏电阻阻值增大时，小灯泡l都会变暗，结合光敏电阻特性可知，a正确，b错误；若光敏电阻阻值减小的同时，热敏电阻的阻值增大，小灯泡l变暗，c正确；若热敏电阻减小，光敏电阻增大，则小灯泡变亮d错误7d多用电表与热敏电阻构成的回路中未接入电源，故不能用电流档，a、b均错；当温度升高时多用电表指针偏转角度较大，说明热敏电阻的阻值变小了，应该换用倍率小的档，c错误，d正确8b由左手定则知，电流的方向为oc，由b得i2a9温度低，热敏电阻阻值大，电磁铁磁性弱，触点断开发光温度升高，热敏电阻阻值变小，电磁铁磁性增强，触点接触灯泡熄灭10(1)见解析(2)t6t7解析(1)由于冷态时ptc材料电阻很小，故由p知，其发热功率很大，所以升温很快(2)在t6t7之间，电熨斗放出的热量和产生的热量才有可能相等，达到热平衡状态，所以电熨斗温度t自动地稳定在t6tt7范围之内11(1)见解析