广西专版新教材高中物理第5章传感器章末核心素养整合课件新人教版选择性必修第二册

1、章末核心素养整合知识体系构建专题归纳突破知识体系构建力光传送处理温度力光敏感转换调整转换力温度光电容专题归纳突破专题一 传感器及常见敏感元件1.传感器。传感器是能够把易感受的力、温度、光、声、化学成分等非电学量按照一定的规律转换为容易进行测量、传输、处理和控制的电压、电流等电学量或转换为电路通断的一类元件。原理如下所示。非电学量敏感元件转换元件电学量信号调整与转换电路电学量2.光敏电阻。光敏电阻是用半导体材料制成的,其特点是在被光照射时电阻会发生变化,光照增强电阻减小,光照减弱电阻增大,其作用是把光学量转换为电学量。3.热敏电阻和金属热电阻。金属热电阻的电阻率随温度升高而增大。其特点是化学稳定

2、性好,测温范围大,但灵敏度较差。热敏电阻是由半导体材料制成的,其电阻率对温度非常敏感。热敏电阻有正温度系数(PTC热敏电阻)、负温度系数(NTC热敏电阻)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。金属热电阻和热敏电阻都能把热学量转换为电学量。4.电容器。平行板电容器的电容大小与极板正对面积、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相应的电容变化。例如,当极板受力时会改变极板间距,从而引起电容变化。5.霍尔元件。霍尔元件能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量,霍尔电压【典型例题1】图甲为某一热敏电阻(

3、电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的I-U关系曲线图。(1)为了通过测量得到如图甲所示I-U关系的完整曲线,在图乙(a)和(b)两个电路中应选择的是;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)在图丙所示电路中,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I-U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。丙 答案:(1)(a)电路电压可从0调到所需电压,电压调节范围大(2)5.3108.8(3)恒温箱,自动孵化器,热敏温度计等。【跟踪训练1】(多选)如

4、图所示,RT为正温度系数热敏电阻,R1为光敏电阻,R2和R3均为定值电阻,电源电动势为E,内阻为r,V为理想电压表。现发现电压表示数增大,可能的原因是()A.热敏电阻温度升高,其他条件不变B.热敏电阻温度降低,其他条件不变C.光照增强,其他条件不变D.光照减弱,其他条件不变答案:BD解析:因R3为定值电阻,电压表示数变大说明流经R3的电流增大,由电路结构可知,这可能是由于RT减小或R1增大,由热敏电阻和光敏电阻特性知,可能是由于温度降低或光照减弱,故选项B、D正确,A、C错误。专题二 传感器在实际问题中的应用以传感器为桥梁可以将多方面的物理知识整合在一起,在实际问题中既可以直接考查传感器知识,

5、也可以考查敏感元件的敏感特性,几种传感器及与其相联系的物理知识,如表所示。传感器种类敏感元件与之相联系的物理知识光电传感器光敏电阻直流电路动态分析温度传感器热敏电阻直流电路问题力传感器电阻应变片力学、运动学与直流电路电容传感器电容器力、运动与含电容电路【典型例题2】材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为压阻效应,利用这种效应可以测量压力大小。若图甲为某电阻应变片在室温下的电阻压力特性曲线,其中RF、R0分别表示有、无压力时电阻应变片的阻值。为了测量压力F,需先测量电阻应变片处于压力中的电阻值RF。请按要求完成下列实验。甲 (1)设计一个可以测量处于压力中的该电阻应变片阻值的电路,在图乙的虚线框

6、中画出实验电路原理图(电阻应变片及所给压力已给出,待测压力大小为0.41020.8102 N,不考虑压力对电路其他部分的影响),要求误差较小,提供的器材如下。A.电阻应变片,无压力时阻值R0=6 000 B.滑动变阻器R,最大阻值为200 C.电流表A,量程2.5 mA,内阻为30 D.电压表V,量程3 V,内阻为3 kE.直流电源E,电动势3 V,内阻很小F.开关S,导线若干乙(2)正确接线后,将电阻应变片置于待测压力下,通过电阻应变片的电流是1.33 mA,电压表的示数如图丙所示,则电压表的读数为 V。(3)此时电阻应变片的阻值为 ;结合图甲可知待测压力的大小F= N。(计算结果均保留两位

7、有效数字)丙答案:(1)见解析图(2)2.00(3)1.510360解析:(1)根据题述对实验电路的要求,应该采用分压式接法和电流表内接法,原理图如图所示。(2)根据电压表读数规则,电压表读数为2.00 V。(3)由欧姆定律,此时电阻应变片的阻值为由题图甲可知,对应的待测压力F=60 N。【跟踪训练2】图甲为热敏电阻的R-t图像,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E=9.0 V,内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。(1)应该把恒温箱内的加热器接在(选填“A、B端”或“C、D端”)。(2)如果要使恒温箱内的温度保持50 ,可变电阻R的阻值应调节为 。答案:(1)A、B端(2)260解析:(1)恒温箱内的加热器应接在A、B端。当温度较低时,热敏电阻R阻值较大,线圈中的电流较小,继电器的衔铁在上方,恒温箱的加热器处于工作状态,恒温箱内温度升高。(2)随着恒温箱内温度升高,热敏电阻R的阻值变小,则线圈中的电流变大,当线圈中的电流大于或等于20 mA时,继电器的衔铁被吸到下方来,则