新教材-人教版高中物理选择性必修第二册-第五章-传感器-教学课件(非图片版可编辑)

2.常见传感器的工作原理及应用3.利用传感器制作简单的自动控制装置P77

第五章复习课P134第五章传感器1.认识传感器2.常见传感器的工作原理及应用3.利用传感器制作简单的自动控一、神奇的传感器【思考】

当我们进入宾馆的大门时,门自动开启,当我们通过后,门自动关闭。这是为什么?提示:红外线传感器探测到有人进入时,将脉冲信号传给主控器,主控器判断后通知马达运行,使门扇开启。门扇开启后由控制器做出判断,如需关门,通知马达做反向运动,关闭门扇。一、神奇的传感器1.传感器:能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等_______,并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的_________输出的一类器件或装置。2.非电学量转换为电学量的意义:把_________转换成电压、电流等电学量,或转换为电路的_____,可以很方便地进行测量、传输、处理和_____。被测量可用信号非电学量通断控制1.传感器:能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等____二、传感器的种类1.根据物质的物理特性或物理效应制作而成,如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器。2.利用电化学反应原理,把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为________,如离子传感器、气体传感器等化学传感器。3.利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质,如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等生物传感器。电信号二、传感器的种类电信号三、传感器的组成与应用模式1.传感器的基本部分由_________、_________组成。2.传感器原理:传感器感受的通常是_________,如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等,而它输出的通常是_______,如电压值、电流值、电荷量等,这些输出信号是非常微弱的,通常要经过_____后,再送给控制系统产生各种控制动作。敏感元件转换元件非电学量电学量放大三、传感器的组成与应用模式敏感元件转换元件非电学量电学量放大3.传感器的两个重要概念:(1)敏感元件:是指能直接感受或响应外界被测_________的部分,执行_____的功能。(2)转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分,完成_____基本功能。(3)如果敏感元件直接输出的是电学量,它就同时兼为_________。这种敏感元件和转换元件二者合一的传感器是很多的。例如,_______、压电晶体等都是这种形式的传感器。非电学量检测转换转换元件热电偶3.传感器的两个重要概念:非电学量检测转换转换元件热电偶4.传感器应用的一般模式:4.传感器应用的一般模式:四、光敏电阻1.组成:把_______涂敷在绝缘板上,在其表面再用银浆涂敷两个互不相连的梳状电极,这样就制成了一个光敏电阻。2.光敏电阻的特性:光敏电阻在暗环境,电阻很___;光敏电阻在强光照射下,电阻很___。3.光敏电阻在被光照射时电阻发生变化的原理:硫化镉是一种半导体材料,无光照时,_______极少,导电性能___;随着光照的增强,_______增多,导电性变___。4.光敏电阻的作用:把光照强弱这个光学量转换为_____这个电学量。硫化镉大小载流子载流子好电阻差四、光敏电阻硫化镉大小载流子载流子好电阻差五、金属热电阻和热敏电阻【思考】随着温度的升高由某种材料制作的电阻一定增加吗?提示:不一定,金属丝的电阻随温度的升高而增加;某些半导体材料制作的电阻随温度的增加而降低。五、金属热电阻和热敏电阻1.常见的感知温度的敏感元件。(1)金属的电阻率随温度的_____而增大,用金属丝可以制作温度传感器,称为_______。(2)有些半导体在温度升高时,电阻减少,用半导体材料制作_____电阻。2.热敏电阻和金属热电阻的比较:(1)金属热电阻和热敏电阻都能够把温度这个热学量转换为_____这个电学量。(2)金属热电阻化学稳定性好,测温范围___,但灵敏度较___;热敏电阻灵敏度较___。升高热电阻热敏电阻大差好1.常见的感知温度的敏感元件。升高热电阻热敏电阻大差好六、电阻应变片1.电阻应变效应:金属导体在外力作用下发生_________(伸长或缩短)时,其_____随着它所受机械形变的变化而发生变化的现象。电阻应变片是一种_____元件。2.电阻应变片的原理:当金属丝受到拉力时,长度变___、横截面积变___,导致电阻变___;当金属丝受到压力时,长度变___、横截面积变___,导致电阻变___。3.电阻应变片能够把_________这个力学量转换为电阻这个电学量。应用有_______。机械形变电阻力敏长小大大小物体形变电子秤短六、电阻应变片机械形变电阻力敏长小大大小物体形变电子秤短4.力传感器和电容式传感器:(1)力传感器:可以测量重力,也可测量其他各种力,如汽车和卷扬机的牵引力等。(2)电容式传感器:电容器的电容C取决于极板的正对面积S、极板间的距离d以及极板间的电介质这三个因素。如果某个物理量的变化能引起上述某个因素的变化,从而引起电容的变化,那么,通过测定电容器的电容就可以确定这个物理量的变化,由此可以制成电容式传感器。4.力传感器和电容式传感器:一对传感器的认识1.传感器的组成和工作流程:(1)传感器的组成。①敏感元件:相当于人的感觉器官,是传感器的核心部分,是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的。②转换元件:将敏感元件输出的与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件。③转换电路:将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易于测量的电学量,如电压、电流、电阻等电学量或电路的通断等。一对传感器的认识(2)传感器的工作流程。(2)传感器的工作流程。2.传感器的原理:传感器感受的通常是非电学量,如力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等,而输出的通常是电学量,如电压、电流、电荷量等。这些输出的信号是非常微弱的,通常需要经过放大后,再传送给控制系统产生各种控制动作。3.传感器的作用:能像人的感觉器官那样感受外界信息,并能按照一定的规律和要求,把这些信息转换成可用的输出信息的器件和装置,叫作传感器。传感器是各种测量和自动控制系统的“感觉器官”。2.传感器的原理:传感器感受的通常是非电学量,如力、温度、位4.分类:(1)按传感器所测量物理量分为:位移、力、速度、温度、流量、气体成分等传感器。(2)按传感器工作原理分为:压电、电容、电感、磁电、光电、热电等传感器。4.分类:【思考·讨论】干簧管结构如图甲所示,它是在玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片,接入图乙电路,当磁铁靠近干簧管时。【思考·讨论】(1)观察到什么现象? (物理观念)提示:磁铁靠近干簧管时,灯泡就会发光;把磁铁移走,灯泡熄灭。(2)干簧管的原理是什么? (科学思维)提示:干簧管的两个簧片在外加磁场的作用下被磁化成相反磁性的磁极而连通,没有外加磁场时两簧片失去磁性而分开。(3)干簧管的作用是什么? (物理观念)提示:干簧管将盒子周围磁场的有无转化为电路的通断,干簧管在电路中的作用相当于自动开关。

(1)观察到什么现象? (物理观念)【典例示范】某电容式话筒的原理示意图如图所示,E为电源,R为电阻,薄片P和Q为两金属极板。对着话筒说话时,P振动而Q可视为不动,在P向左运动的过程中 (

)【典例示范】A.P、Q构成的电容器的电容增大B.P上电荷量保持不变C.M点的电势比N点的低D.M点的电势比N点的高A.P、Q构成的电容器的电容增大【解题探究】如图所示的电容式话筒是怎样利用改变电容器电容实现把声音的变化转换为电信号的?提示:话筒的振动膜前面有薄薄的金属层,膜后距膜几十微米处有一金属板,振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极,在两极间加一电压U,人对着话筒说话时,振动膜前后振动,使电容发生变化,声音信号被话筒转化为电信号。【解题探究】【解析】选D。当P向左运动时,据平行板电容器公式C=知d增加,则C变小,选项A错误;稳定后电容器两极板间的电压不变,则据Q=CU知C减少,U不变,则Q减少,选项B错误;电容器两极板的电荷量减少,产生放电电流,方向从M→N,因此M点的电势比N点的电势高,D正确,C错误。【解析】选D。当P向左运动时,据平行板电容器公式C=【规律方法】分析传感器时要明确的问题(1)核心元件是什么;(2)是怎样将非电学量转化为电学量的;(3)是如何显示或控制开关的。

【规律方法】分析传感器时要明确的问题

【素养训练】1.传感器广泛应用在我们的生产生活中,常用的计算机键盘就是一种传感器。如图所示,键盘上每一个键的下面都连有一小金属片,与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片,这两个金属片组成一个小电容器,当键被按下时,此小电容器的电容发生变化,与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下,从而给出相应的信号。这种计算机键盘使用的是(

)A.温度传感器B.压力传感器C.磁传感器 D.光传感器【素养训练】【解析】选B。小金属片被按下时,作用的压力不一样,小金属片下移的距离不同,两个极板之间的距离不同,电容就不同,即将压力这个力学量转换为电容这个电学量,所以计算机键盘使用的是压力传感器,选项B正确,选项A、C、D错误。【解析】选B。小金属片被按下时,作用的压力不一样,小金属片下2.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置,其工作原理如图甲所示,将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上,中间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程中,电流表示数的变化规律如图乙所示,下列判断正确的是 (

)2.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学利用压敏电A.从0到t1时间内,小车做匀速直线运动B.从t1到t2时间内,小车做匀加速直线运动C.从t2到t3时间内,小车做匀减速直线运动D.从t2到t3时间内,小车做匀加速直线运动A.从0到t1时间内,小车做匀速直线运动【解析】选D。在0～t1内,电流I恒定,压敏电阻阻值不变,由小球的受力不变可知,小车可能做匀速或匀加速直线运动;在t1～t2内,电流I变大,压敏电阻阻值变小,压力变大,小车做变加速运动,选项A、B错误;在t2～t3内,电流I不变,压力恒定,小车做匀加速直线运动,选项C错误,选项D正确。【解析】选D。在0～t1内,电流I恒定,压敏电阻阻值不变,由【补偿训练】如图是一种测定油箱油量的装置。其中电源电压保持不变,R是滑动变阻器,它的金属滑片是金属杆的一端。在装置中使用了一只电压表(图中没有画出),通过观察电压表示数,可以了解油量情况,你认为电压表应该接在图中的________(选填“c、d”或“a、b”)两点之间,按照你的接法请回答:当油箱中油量减少时,电压表的示数将________。

【补偿训练】【解析】由题图可知当油箱内液面高度变化时,滑动变阻器R的金属滑片将会移动,从而引起R两端电压的变化。当油量减少时,滑动变阻器R的阻值会增大,电路中的电流会减小,c、d间的电压会减小。当把电压表接在c、d两点间,电压表数值减小时,表示油量在减少。答案:c、d减小【解析】由题图可知当油箱内液面高度变化时,滑动变阻器R的金属二电阻式传感器的应用分析1.电阻式传感器性能比较:热敏电阻金属热电阻光敏电阻电阻应变片特点正温度系数的热敏电阻,随温度升高电阻变大;负温度系数的热敏电阻,随温度升高电阻减小电阻率随温度的升高而增加在强光下电阻小,在暗光下电阻大受到拉力时,电阻变小;受到压力时,电阻变大二电阻式传感器的应用分析热敏电阻金属热电阻光敏电阻电阻应变热敏电阻金属热电阻光敏电阻电阻应变片敏感材料半导体金属把硫化镉涂敷在绝缘板上,其表面镀银金属材料优点灵敏度好测温范围大灵敏度好灵敏度好原理温度影响电阻率无光照时,载流子极少,导电性能差;随着光照的增强,载流子增多,导电性变好

应用空调机电饭煲照相机电子秤热敏电阻金属热电阻光敏电阻电阻应变片敏感半导体金属把硫化镉涂2.热敏电阻和金属热电阻随温度变化的特点:(1)热敏电阻:用半导体材料制成,电阻值随温度变化发生明显变化的电阻。如图①所示为某热敏电阻的电阻—温度特性曲线。(2)金属热电阻:有些金属的电阻率随温度的升高而增大,如图②所示,这样的电阻也可以制作温度传感器。2.热敏电阻和金属热电阻随温度变化的特点:【思考·讨论】如图是应变片的原理及力学传感器的应用的图片。【思考·讨论】(1)电子秤的敏感元件是什么? (物理观念)提示:电阻应变片。(2)电阻应变片是怎样把非电学量转化为电学量的? (科学思维)提示:当电阻应变片长度和横截面积发生变化时,由电阻定律可知电阻发生变化。(3)电子秤的工作原理是什么? (物理观念)(1)电子秤的敏感元件是什么? (物理观念)

【典例示范】(多选)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 (

)A.电容器C的带电荷量增加B.电压表的读数增大C.电容器C两板间的电场强度减小D.R1消耗的功率增大【典例示范】【思维建模】【思维建模】【解析】选A、B。当环境温度降低时,R2变大,电路的总电阻变大,由I=知I变小,又U=E-Ir,电压表的读数U增大,故B正确;又由U1=IR1及P1=I2R1可知U1变小,R1消耗的功率P1变小,故D错误;电容器两板间的电压U2=U-U1,U2变大,由电场强度E′=,Q=CU2可知Q、E′都增大,故A正确,C错误。【解析】选A、B。当环境温度降低时,R2变大,电路的总电阻变【误区警示】含传感器的电路动态分析的四点注意(1)如果涉及光敏电阻,必须明确光照情况怎样变化,从而判断出其阻值的变化。(2)如果涉及热敏电阻,必须明确是正温度系数还是负温度系数的热敏电阻及温度变化情况,从而判断其阻值的变化。(3)如果是其他元件引起的电路变化可具体问题具体分析。(4)结合电路结构特点及局部阻值的变化,根据闭合电路的欧姆定律等规律分析有关物理量的变化。

【误区警示】含传感器的电路动态分析的四点注意【素养训练】1.如图所示,R1为定值电阻,R2为金属热电阻(是指阻值随温度的升高而增加的金属电阻),L为小灯泡,当温度升高时 (

)A.R1两端的电压增大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【素养训练】【解析】选C。R2与灯泡L并联后再与R1串联,与电源构成闭合电路,当温度升高时,金属热电阻R2电阻值增大,外电路电阻增大,电流表读数减小,灯泡L两端的电压增大,灯泡的亮度变强,R1两端的电压减小,故只有C正确。【解析】选C。R2与灯泡L并联后再与R1串联,与电源构成闭合2.如图是某同学在科技制作活动中自制的电子秤原理图,利用电压表(内电阻很大)的示数来指示物体的质量。托盘与电阻可忽略的弹簧相连,托盘与弹簧的质量均不计。滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接,当托盘中没有放物体时,电压表的示数为零。设变阻器的总电阻为R,总长度为L,电源电动势为E,内阻为r,限流电阻为R0,弹簧的劲度系数为k,若不计一切摩擦和其他阻力。2.如图是某同学在科技制作活动中自制的电子秤原理图,利用电压(1)求出电压表示数Ux与所称物体质量m的关系式。(2)由(1)的计算结果可知,电压表示数与待测物体质量不成正比,不便于制作刻度。为使电压表示数与待测物体质量成正比,请利用原有器材进行改进,在如图的基础上完成改进后的电路原理图,并求出电压表示数Ux与待测物体质量m的关系式。(1)求出电压表示数Ux与所称物体质量m的关系式。【解析】(1)由胡克定律知mg=kx,滑动变阻器R连入电路中的有效电阻Rx=,根据闭合电路的欧姆定律可知I=,Ux=IRx=。(2)改进后的电路图如图所示。Ux=答案:(1)Ux=(2)图见解析Ux=【解析】(1)由胡克定律知mg=kx,滑动变阻器R连入电路中【补偿训练】如图所示,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 (

)A.电压表的示数减小B.R2中电流强度增大C.小灯泡的功率增大D.R1中电流强度减少【补偿训练】【解析】选C。光强度增大,R3的电阻变小,总电阻变小,总电流I变大,路端电压变小,R1两端的电压变大,则电压表的示数增加,R2两端的电压变小,通过R2的电流变小,则通过灯泡的电流变大,则小灯泡电功率变大,故A、B、D错误,C正确。【解析】选C。光强度增大,R3的电阻变小,总电阻变小,总电流三传感器应用1.传感器的应用步骤: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。我们可以把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。三传感器应用2.分析传感器问题要注意三点:(1)感受量分析:要明确传感器所感受的物理量,如力、热、光、磁、声等。(2)输出信号分析:明确传感器的敏感元件,分析它的输入信号及输出信号,以及输入信号与输出信号间的变化规律。(3)电路结构分析:认真分析传感器所在的电路结构,在熟悉常用电子元件工作特点的基础上,分析电路输出信号与输入信号间的规律。2.分析传感器问题要注意三点:【思考·讨论】电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d及极板间电介质这几个因素,如果某一物理量(如角度θ、位移x、深度h等)的变化能引起上述某一因素的变化,从而引起电容的变化,那么测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化。【思考·讨论】四个图中是怎样改变电容的? (科学思维)提示:图①是用来测定角度θ的电容式传感器,当动片与定片之间的角度θ发生变化时,引起极板正对面积S的变化,使电容C发生变化,反之,知道C的变化,就可以知道θ的变化情况。图②是测定液面高度h的电容式传感器,在导线芯的外面涂上一层绝缘物质,放入导电液体中,导线芯和导电液体构成电容器的两个极,导线芯外面的绝缘物质就是电介质,液面高度h发生变化时,引起正对面积发生变化,使电容C发生变化。反之,知道C的变化,就可以知道h的变化情况。四个图中是怎样改变电容的? (科学思维)图③是测定压力F的电容式传感器,待测压力F作用于可动膜片电极上的时候,膜片发生形变,使极板间距离d发生变化,引起电容C的变化。反之,知道C的变化,就可以知道F的变化情况。图④是测定位移x的电容式传感器,随着电介质进入极板间的长度发生变化,电容C发生变化。反之,知道C的变化,就可以知道x的变化情况。图③是测定压力F的电容式传感器,待测压力F作用于可动膜片电极【典例示范】如图所示,厚度为h,宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,实验表明,当磁场不太强时,电势差U、电流I和B的关系为U=。式中的比例系数k称为霍尔系数。设电流I是由电子的定向移动形成的,电子的平均定向速度为v、电荷量为e。(1)求电子所受的洛伦兹力的大小;(2)证明霍尔系数k=。其中n代表导体板单位体积中电子的个数。【典例示范】【解题探究】(1)霍尔元件的作用是什么?提示:霍尔元件的作用是把不易测量的磁感应强度这一磁学量转化为电压这一易于测量的电学量的元件。(2)霍尔元件的工作原理是什么?提示:在外部磁场的作用下,元件两侧聚集不同电荷形成电场,当q=qvB时,电流稳定,元件两侧电压不变,得U∝B,所以可以用电压反映磁场的强弱。【解题探究】【解析】(1)f=evB。(2)电子受到静电力与洛伦兹力的作用,两力平衡,有e=evB得U=hvB,通过导体的电流I=nevdh,由U=k,有hvB=k得k=。答案:见解析【解析】(1)f=evB。【规律方法】霍尔电势高低的判断方法(1)由左手定则判断带电粒子的受力方向,如果带电粒子是正电荷,则拇指所指的面为高电势面;如果是负电荷,则拇指所指的面为低电势面,但无论是正电荷还是负电荷,四指指的都是电流方向,即正电荷定向移动的方向,负电荷定向移动的反方向。(2)在判断电势高低时一定要注意载流子是正电荷还是负电荷。【规律方法】霍尔电势高低的判断方法【素养训练】1.如图所示,截面为矩形的金属导体,放在匀强磁场中,当导体中通有电流时,导体的上下表面的电势有什么关系 (

)A.φM>φNB.φM=φNC.φM<φND.无法判断【素养训练】【解析】选A。霍尔效应形成的原因是带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用,做定向移动形成的,根据左手定则,金属导体中自由电子受到向下的洛伦兹力作用,向N板运动,则M板剩下正电荷,所以φM>φN。故选A。【解析】选A。霍尔效应形成的原因是带电粒子在磁场中受到洛伦兹2.如图所示为测定压力的电容式传感器,将平行板电容器、灵敏电流计(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路,当压力F作用于可动膜片电极上时,膜片发生形变,引起电容的变化,导致灵敏电流计指针偏转,在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中,灵敏电流计指针偏转情况为(电流从电流计正接线柱流入时指针向右偏) (

)A.向右偏到某一刻度后回到零刻度B.向左偏到某一刻度后回到零刻度C.向右偏到某一刻度后不动D.向左偏到某一刻度后不动2.如图所示为测定压力的电容式传感器,将平行板电容器、灵敏电【解析】选A。压力F作用时,极板间距d变小,由C=,电容器电容C变大,又根据Q=CU,极板所带电荷量变大,所以电容器应充电,灵敏电流计中有由正接线柱流入的电流,所以指针将右偏,极板保持固定后,充电结束,指针回到零刻度,则A正确。【解析】选A。压力F作用时,极板间距d变小,由C=【补偿训练】如图所示是一个测定液面高度的传感器,在导线芯的外面涂上一层绝缘物质,放在导电液体中,导线芯和导电液体构成电容器的两极,把这两极接入外电路,当外电路中的电流变化说明电容值增大时,则导电液体的深度h变化情况为 (

)A.h增大B.h减小C.h不变D.无法确定【补偿训练】【解析】选A。导电液体的深度h变化时,电容器极板的正对面积变化,由平行板电容器的电容C=可知,C增大,S增大,故知h增大。A正确。【解析】选A。导电液体的深度h变化时,电容器极板的正对面积变【课堂回眸】【课堂回眸】1.关于传感器,下列说法中正确的是 (

)A.电熨斗通过压力传感器实现温度的自动控制B.动圈式话筒是利用电磁感应原理来工作的声传感器C.金属热电阻是一种将电学量转换为热学量的传感器D.火灾报警器都是利用温度传感器实现报警【解析】选B。电熨斗是通过双金属片温度传感器来控制温度的,选项A错误;动圈式话筒是利用电磁感应原理来工作的,B正确;金属热电阻是将热学量转化为电学量的传感器,选项C错误;有的火灾报警器是利用光传感器实现报警,选项D错误。1.关于传感器,下列说法中正确的是 ()2.电阻R随温度T变化的图线如图所示,下列说法中正确的是 (

)A.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对应的材料化学稳定性好,测温范围大,灵敏度高D.图线2对应的材料化学稳定性好,测温范围大,灵敏度高2.电阻R随温度T变化的图线如图所示,下列说法中正确的是 【解析】选B。金属热电阻的阻值随温度升高而增大,有些半导体材料的热敏电阻的阻值随温度升高而减小,所以A错,B对;图线1对应的材料化学稳定性好,测温范围大,但灵敏度低,图线2对应的材料化学稳定性差,测温范围小,灵敏度高,C、D错误。【解析】选B。金属热电阻的阻值随温度升高而增大,有些半导体材3.如图所示,电吉他的弦是磁性物质,当弦振动时,线圈中产生感应电流,感应电流输送到放大器、喇叭,把声音播放出来,下列说法正确的是 (

)A.电吉他是光电传感器B.电吉他是温度传感器C.电吉他是声音传感器D.弦改用尼龙材料原理不变3.如图所示,电吉他的弦是磁性物质,当弦振动时,线圈中产生感【解析】选C。由电吉他发声原理可知是将声音变化转变为电流的变化,C正确,A、B、D错误。【解析】选C。由电吉他发声原理可知是将声音变化转变为电流的变4.有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机,洗手后将湿手靠近,机内的传感器就开通电热器加热,有热空气从机内喷出,将湿手烘干,手靠近自动干手机能使传感器工作,是因为改变了 (

)A.湿度B.温度C.磁场D.电容【解析】选D。根据自动干手机工作的特征,手靠近干手机时电热器工作,手撤离后电热器停止工作,人是一种导体,可以与其他导体构成电容器。手靠近时相当于连接一个电容器,可以确定干手机内设有电容式传感器,由于手的靠近改变了电容大小,故D正确;用湿度和温度来驱动电热器工作,理论上可行,但是假如干手机是由于温度、湿度的变化工作,它就成了室内烘干机。4.有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机,洗手后将湿手靠近,5.如图所示,RT为负温度系数的热敏电阻,R为定值电阻,若往RT上擦些酒精,在环境温度不变的情况下,关于电压表示数的变化情况,下列说法中正确的是 (

)A.变大B.变小C.先变大后变小再不变D.先变小后变大再不变5.如图所示,RT为负温度系数的热敏电阻,R为定值电阻,若往【解析】选D。往RT上擦酒精后,酒精蒸发吸热,热敏电阻RT温度降低,电阻值增大,根据串联电路的分压特点,电压表示数变小。当酒精蒸发完毕后,RT的温度逐渐升高到环境温度后不变,所以热敏电阻的阻值逐渐变小,最后不变,故电压表的示数将逐渐变大,最后不变,所以选项D正确。【解析】选D。往RT上擦酒精后,酒精蒸发吸热,热敏电阻RT温【总结提升】电路中含有热敏电阻的分析方法(1)明确热敏电阻与温度变化的规律;(2)根据电路中电阻的变化,分析电路中总电阻的变化,根据欧姆定律分析干路电流、路端电压的变化;(3)根据串并联电路的电压和电流的关系,分析电路中用电器的电流、两端电压变化等问题。【总结提升】电路中含有热敏电阻的分析方法【补偿训练】传感器可将非电学量转化为电学量起自动控制作用,如计算机鼠标中有位移传感器,电饭煲中有温度传感器,电视机、录像机、影碟机、空调机中有光电传感器,如图是演示位移传感器的工作原理图,物体M在导轨上平移时,带动滑动变阻器的滑动触头滑动,通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小,假设电压表是理想的,则下列说法正确的是 (

)【补偿训练】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【解析】选B。由于电压表是理想的,因此滑片P移动时,不改变闭合电路的电阻,电源内的电流不发生变化,即电流恒定,A、C错误;物体M运动时,电压表所测电压是变化的,M不动时,电压表示数恒定,B正确,D错误。A.物体M运动时,电源内的电流会发生变化【新思维·新考向】情境:磁传感器是把磁场、电流、温度、光等外界因素引起的敏感元件磁性能变化转换成电信号,以这种方式来检测相应物理量的器件。磁敏电阻是利用某些材料电阻的磁敏效应制成的,其外形结构如图(a)所示。把磁敏电阻GMR接入如图所示的电路中,它的阻值随所处空间磁场的增强而增大,电源的内阻不可忽略。问题:闭合开关S1和S2后,当滑片P向右滑动时,灯泡L1、L2的亮度怎样变化?【新思维·新考向】新教材-人教版高中物理选择性必修第二册-第五章-传感器-教学课件(非图片版可编辑)【解析】当滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路的阻值增大,电源电压不变,所以电磁铁电路中的电流减小,电磁铁的磁场减弱,磁敏电阻阻值减小,总电流变大,路端电压减少,故灯泡L2变暗;由于通过L1支路的电流变大,故L1变亮。答案:L2变暗L1变亮【解析】当滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路的阻值增大,电3.利用传感器制作简单的自动控制装置3.利用传感器制作简单的自动控制装置【实验目的】1.了解门窗防盗报警装置和光控开关的工作原理。2.练习用传感器制作自动控制设备。【实验目的】【实验器材】1.门窗防盗报警装置实验:_______SA、继电器、发光二极管LED、电阻R(330Ω)、蜂鸣器H(有源型)、干电池(6V)、小磁体、开关。2.光控开关实验:发光二极管LED、可调电阻R1(最大电阻为51kΩ)、限流电阻R2(330Ω)、_________(暗电阻>1MΩ、亮电阻<3kΩ)、_______VT、继电器、小灯泡(6V

0.3A)、二极管D、干电池四节(6V)、导线若干干簧管光敏电阻三极管【实验器材】干簧管光敏电阻三极管【实验原理与设计】一、门窗防盗报警装置实验1.实验的基本思想:利用干簧管作为控制器实现:当门窗紧闭时,蜂鸣器___响,指示灯___;当门窗被打开时,蜂鸣器发出声音报警,指示灯___。2.实验电路图:不亮灭【实验原理与设计】不亮灭3.电路工作原理:闭合电路开关S,系统处于_____状态。当门窗紧闭时,磁体M_____干簧管SA,干簧管两个簧片被_____相吸而接通继电器线圈K,使继电器工作。继电器的动触点c与常开触点a接通,发光二极管LED发光,显示电路处于正常工作状态。当门窗开启时,磁体_____干簧管,干簧管失磁断开,继电器被_____。继电器的动触点c与常闭触点b接通,蜂鸣器H发声报警。干簧管在电路中起_______和__________的作用,继电器则相当于一个自动的双向开关。防盗靠近磁化离开断电传感器控制开关3.电路工作原理:防盗靠近磁化离开断电传感器控制开关二、光控开关实验1.实验的基本思想:利用_________作为光控开关实现在天色暗到一定程度时让路灯自动开启,而在天明时自动_____。2.实验电路图:光敏电阻熄灭二、光控开关实验光敏电阻熄灭3.电路的关键元件及其工作原理:(1)晶体三极管的结构和作用三极管由三个电极组成,分别是发射极e、______和集电极c,有NPN型和PNP型两种。三极管的一个重要特性是,从基极输入一个_____的电流,就会在集电极获得_____的电流。晶体三极管具有电流_____作用,在控制电路中常用作电子开关。基极b较小较大放大3.电路的关键元件及其工作原理:基极b较小较大放大(2)电路工作原理甲电路图的工作原理:如甲中可调电阻R1

与光敏电阻RG

组成串联分压电路,R2为发光二极管的限流电阻,用发光二极管LED模仿路灯。电路中光敏电阻RG因光照而发生电阻的变化,转换为电压的变化,加载到三极管VT的基极b上。当基极电压达到一定程度后,三极管被导通,从而使得由电源正极经电阻R2

、发光二极管、三极管集电极和发射极到达电源负极的回路被导通。可调电阻R1的作用是调整设定电路对周边光亮度的反应,在电路中能够控制三极管的基极电流。如果把R1阻值调得更大些,就会在天更暗时才点亮路灯。(2)电路工作原理乙电路图的工作原理:当环境光比较强时,光敏电阻RG的阻值很小,三极管不导通,发光二极管或继电器所在的回路相当于断路,即发光二极管不工作;继电器处于常开状态,小灯泡L不亮。当环境光比较弱时,光敏电阻RG的阻值变大,三极管导通,且获得足够的基极电流,产生较大的集电极电流,点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L。乙电路图的工作原理:当环境光比较强时,光敏电阻RG的阻值很小【实验过程】一、实验步骤门窗防盗报警装置实验步骤:(1)连接电路前,要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体直接靠近干簧管,观察簧片能否正常工作。(2)确定各元件可以正常工作后,按照图甲所示电路图,连接乙实物图。(3)闭合开关S,接通电源后,将磁体靠近干簧管,干簧管两个簧片被磁化接通继电器,c与a连接,二极管发光。(4)磁铁离开干簧管,衔铁c与b连接,蜂鸣器发声报警。【实验过程】新教材-人教版高中物理选择性必修第二册-第五章-传感器-教学课件(非图片版可编辑)二、光控开关实验1.按照图甲所示电路图,连接乙实物图。检查无误后,接通电源。2.让光敏电阻RG受到白天较强的自然光照射,调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。3.遮挡RG,当光照减弱到某种程度时,就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光。4.让光照加强,当光照强到某种程度时,则发光二极管LED或小灯泡L熄灭。二、光控开关实验新教材-人教版高中物理选择性必修第二册-第五章-传感器-教学课件(非图片版可编辑)【思考·讨论】

(1)三极管的特性是什么? (物理观念)提示:从基极输入一个较小的电流,就会在集电极获得较大的电流。此外,三极管还具有完成断路和接通开关的作用。(2)光控电路中为什么在晚上时基极b上的电压增加呢? (科学思维)提示:在电路中可调电阻R1与光敏电阻RG

组成串联分压电路,由于光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减少,在晚上时,光敏电阻的阻值增加,两端的电压也增加,光敏电阻两端的电压等于三极管基极b与发射极e两端的电压,当基极电压达到一定值后,三极管被导通,从而使得由电源正极经电阻R2

、发光二极管、三极管集电极和发射极到达电源负极的回路被导通。【思考·讨论】【数据收集与分析】一、门窗防盗报警装置实验二、光控开关实验【数据收集与分析】【注意事项】1.门窗防盗报警装置实验:(1)安装前对电磁继电器进行测试,确保电磁继电器通电时能吸合,断电时在弹簧的作用下恢复原状。(2)安装前对干簧管进行检测,观察磁铁靠近时弹簧片是否接触,磁铁离开时弹簧片是否能断开。(3)选择合适的定值电阻,保证发光二极管能正常工作。【注意事项】2.光控开关实验:(1)安装前对器材进行测试,确保各元件性能良好后,再进行安装。(2)二极管连入电路时,极性不能反接,否则继电器不能正常工作。(3)要想天暗时路灯才会亮,应该把R1的阻值调大些。2.光控开关实验:类型一实验操作【典例1】把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器开关(干簧管和绕在干簧管外的线圈组成)、电源连成电路如甲图所示,制成光电报警装置,设计要求:当有光照时,蜂鸣器发声,当没有光照或者光照很弱时,蜂鸣器不发声,电路已经连接一部分,请将电路连接完整。类型一实验操作新教材-人教版高中物理选择性必修第二册-第五章-传感器-教学课件(非图片版可编辑)【解题探究】(1)光敏电阻的特性是什么?提示:光敏电阻受光照后,阻值会变小。(2)如图乙是干簧管继电器开关,它的工作原理是什么?提示:由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成,当线圈中有一定的电流时,线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化,两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态,当线圈中没有电流或者电流很微弱时,磁场消失,簧片在弹力的作用下恢复到分离状态。【解题探究】【解析】电池、光敏电阻与开关及干簧管继电器开关的外面线圈两个接线构成一个回路;而另一组电池、蜂鸣器与干簧管继电器开关里面的两个接线构成又一个回路。当有光照时,光敏电阻变小,使得干簧管继电器开关存在磁场,导致开关接通,最终使得蜂鸣器发声;若没有磁场时,开关自动断开。连接如图所示。答案:见解析【解析】电池、光敏电阻与开关及干簧管继电器开关的外面线圈两个类型二数据处理【典例2】为了节能环保,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)。类型二数据处理(1)某光敏电阻R在不同照度下的阻值如表,根据表中已知数据,在如图甲所示的坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线。由图像可求出照度为1.0lx时的电阻约为________kΩ。

照度/lx0.20.40.60.81.01.2电阻/kΩ5.83.72.82.31.8(1)某光敏电阻R在不同照度下的阻值如表,根据表中已知数据,(2)如图乙所示是街道路灯自动控制模拟电路,利用直流电源为电磁铁供电,利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果,路灯应接在______(选填“AB”或“BC”)之间,请用笔画线代替导线,正确连接电路元件。

(2)如图乙所示是街道路灯自动控制模拟电路,利用直流电源为电(3)用多用电表“×10Ω”挡,按正确步骤测量图乙中电磁铁线圈电阻时,指针示数如图丙所示,则线圈的电阻为________Ω。已知当线圈中的电流大于或等于2mA时,继电器的街铁将被吸合。图中直流电源的电动势E=6V,内阻忽略不计,滑动变阻器有三种规格可供选择:R1(0～10Ω,2A)、R2(0～200Ω,1A)、R3(0～1750Ω,0.1A)。要求天色渐暗照度降低至1.0lx时点亮路灯,滑动变阻器应选择________(选填“R1”“R2”或“R3”)。为使天色更暗时才点亮路灯,应适当地______(选填“增大”或“减小”)滑动变阻器的电阻。

(3)用多用电表“×10Ω”挡,按正确步骤测量图乙中电磁铁【解析】(1)根据图像直接读出照度为1.0lx时对应的电阻约为2.0kΩ。(2)光敏电阻的电阻值随光照强度的增大而减小,所以白天时光敏电阻的电阻值小,电路中的电流值大,衔铁将被吸住;静触点与C接通;晚上时的光线暗,光敏电阻的电阻值大,电路中的电流值小,所以静触点与A接通。所以要达到晚上灯亮,白天灯灭的效果,路灯应接在AB之间。电路图如图。【解析】(1)根据图像直接读出照度为1.0lx时对应的电阻(3)欧姆表的读数是先读出表盘的刻度,然后乘以倍率,表盘的刻度是14,倍率是“×10Ω”,所以电阻值是14×10Ω=140Ω;天色渐暗照度降低至1.0lx时点亮路灯,此时光敏电阻的电阻值是2kΩ,电路中的电流是2mA,R=-R光=Ω-2000Ω=1000Ω,所以要选择滑动变阻器R3。由于天色变暗时,光敏电阻变大,分得的电压变大,所以为使天色更暗时才点亮路灯,应适当地减小滑动变阻器的电阻。答案:(1)2.0

(2)AB图见解析(3)140

R3减小(3)欧姆表的读数是先读出表盘的刻度,然后乘以倍率,表盘的刻类型三实验创新【典例3】高二物理课外兴趣小组的一同学在科技创新大赛中根据所学物理知识设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”,如图(a)所示,它可以通过拍摄照片来记录机动车辆闯红灯时的情景。它的工作原理是:当光控开关接收到某种颜色光时,开关自动闭合,且当压敏电阻受到车的压力,它的阻值变化引起电流变化达到一定值时,继电器的衔铁就被吸下,工作电路中的电控照相机就工作,拍摄违规车辆。光控开关未受到该种光照射就自动断开,衔铁不被吸引,工作电路中的指示灯发光。类型三实验创新新教材-人教版高中物理选择性必修第二册-第五章-传感器-教学课件(非图片版可编辑)(1)要记录违规闯红灯的情景,光控开关应在接收到________光(选填“红”“绿”或“黄”)时自动闭合;

(2)已知控制电路电源电动势为6V,内阻为1Ω,继电器电阻为9Ω,当控制电路中电流大于0.06A时,衔铁会被吸下。则只有质量超过________kg的车辆违规时才会被记录。(重力加速度取10m/s2)

(1)要记录违规闯红灯的情景,光控开关应在接收到______【解题指南】解答本题要注意三点:(1)要熟练掌握闭合电路欧姆定律等基本规律。(2)要学会“看”电路和“分析”电路,提高综合分析能力。(3)要注意电学知识与力学知识的有机结合。【解题指南】解答本题要注意三点:【解析】(1)因是“闯红灯违规证据模拟记录器”,故光控开关应在接收到红光时自动闭合。(2)由闭合电路欧姆定律I=可得,≥0.06A,其中继电器电阻R1=9Ω,电源内阻r=1Ω,可解出R≤90Ω,再由R-F图像可读出当R=90Ω时F=4000N,由G=mg可求出m=400kg,故只有质量超过400kg的车辆违规时才会被记录。答案:(1)红(2)400【解析】(1)因是“闯红灯违规证据模拟记录器”,故光控开关应1.如图1所示,将一对磁性材料制成的弹性舌簧密封于玻璃管中,舌簧端面互叠,但留有间隙,就制成了一种磁控元件——干簧管,以实现自动控制。某同学自制了一个线圈,将它套在干簧管上,制成一个干簧继电器,用来控制灯泡的亮灭,如图2所示。干簧继电器在工作中所利用的电磁现象不包括 (

)

A.电流的磁效应 B.磁场对电流的作用C.磁极间的相互作用 D.磁化1.如图1所示,将一对磁性材料制成的弹性舌簧密封于玻璃管中,【解题指南】解答本题要注意以下两点。(1)本实验中用到的磁现象的知识有:干簧继电器在工作中通电线圈会产生磁场,放入磁场后由磁性材料制成的弹性舌簧被磁化而产生相互作用,从而由线圈中电流的变化可以控制灯泡的亮灭。(2)本题没有用到的磁现象的知识是磁场对电流的作用。【解析】选B。S闭合时,控制电路接通,线圈产生磁场,舌簧被磁化,在两舌簧端面形成异名磁极,因相互吸引而吸合,于是工作电路接通;S断开时,两舌簧退磁,在弹力作用下分开,工作电路断开,故该装置中利用了电流的磁效应、磁化及磁极间的相互作用,没有利用磁场对电流的作用。故A、C、D错误,B正确。【解题指南】解答本题要注意以下两点。2.某市为了节约能源,合理适时地使用路灯,要求路灯夜晚亮、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【解析】选B。半导体能感知光照强度变化,并输出电信号,控制电路通断,所以利用了半导体的光敏性,故B正确。2.某市为了节约能源,合理适时地使用路灯,要求路灯夜晚亮、白3.(多选)世界首台500kV高温超导限流器在南方电网调试成功,标志着我国在超高压超导电力应用领域取得重大突破。高温超导限流器如图所示,超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成,超导部件有一个超导临界电流IC,当通过限流器的电流I>IC时,将造成超导体“失超”,即从超导态(本题认为电阻为零)变为正常状态(本题认为是一个纯电阻),以此来限制电力系统故障电流,已知超导部件正常电阻R1=3Ω,超导临界电流IC=1.2A,限流电阻R2=6Ω,小灯泡L上标有“6V

6W”,电源电动势E=8V,内阻r=2Ω。原来电路正常工作,现在L突然短路,则 (

)3.(多选)世界首台500kV高温超导限流器在南方电网调试A.短路前通过超导部件的电流为AB.超导部件将由超导态转变为正常态C.短路后通过超导部件的电流为AD.短路后通过超导部件的电流为2AA.短路前通过超导部件的电流为A【解析】选B、C。小灯泡上标有“6V

6W”,故该灯泡的电阻RL=6Ω,短路前超导部件处于超导态,电路的总电阻R=RL+r=8Ω,总电流I==1A,通过超导部件的电流为I1=1A,选项A错误。短路后超导部件处于正常状态,R1=3Ω,超导部件与R2并联后的总电阻为2Ω,电路的总电阻R′=4Ω,总电流I′==2A,通过超导部件的电流I1′=I′=A,选项B、C正确,选项D错误。【解析】选B、C。小灯泡上标有“6V6W”,故该灯泡的4.如图所示是利用GMR设计的磁铁矿探测仪原理示意图,图中GMR在外磁场作用下,电阻会发生大幅度减小,下列说法正确的是 (

)A.若存在磁铁矿,则指示灯不亮;若将电阻R调大,该探测仪的灵敏度提高B.若存在磁铁矿,则指示灯不亮;若将电阻R调小,该探测仪的灵敏度提高C.若存在磁铁矿,则指示灯亮;若将电阻R调大,该探测仪的灵敏度提高D.若存在磁铁矿,则指示灯亮;若将电阻R调小,该探测仪的灵敏度提高4.如图所示是利用GMR设计的磁铁矿探测仪原理示意图,图中【解析】选C。在电路中GMR与可变电阻串联,若存在磁铁矿,图中GMR在外磁场作用下,电阻会大幅度减小,从而使加载到三极管VT的基极b端的电势变高,当基极电压达到一定程度后,三极管被导通,从而使得由电源正极经指示灯、三极管集电极和发射极到达电源负极的回路被导通,指示灯变亮。当将电阻调大时,若遇到磁场,GMR电阻减小,导致b端的电势很快达到高电势,使三极管被导通,指示灯点亮,从而提高该探测仪的灵敏度。故C正确,A、B、D错误。【解析】选C。在电路中GMR与可变电阻串联,若存在磁铁矿,图5.用压敏电阻可制成压力传感器,它受到的压力越大,输出的电压就越大,用它可以对汽车称重。经实测,某压力传感器输出电压与力的关系式为U=×10-5F,将该压力传感器水平放置,并和电阻箱R′(最大电阻999.9Ω)及部分其他器材组成了如图所示的电路,闭合开关S,当线圈中的电流I≥20mA时,电磁继电器的衔铁被吸合。已知继电器线圈的电阻为30Ω,继电器控制电路的电压由传感器的输出电压U提供。(假设U不受继电器电路影响)5.用压敏电阻可制成压力传感器,它受到的压力越大,输出的电压新教材-人教版高中物理选择性必修第二册-第五章-传感器-教学课件(非图片版可编辑)(1)当压力增加到一定程度时,电铃报警,说明汽车超载,则图中电铃应接在________(选填“A、B”或“C、D”)两端。

(2)为使车重G≥3.6×105N时启动报警系统,则电阻箱R′的电阻应调节到________Ω。

(3)通过调整电阻箱R′的阻值,可以调整报警车重,能使该装置报警的最小车重为__________N。

(1)当压力增加到一定程度时,电铃报警,说明汽车超载,则图中【解题指南】此题需注意两点:(1)压力传感器的本质是可变电源,线圈和电阻箱串联,通过的电流相等;(2)电路中达到电磁继电器闭合的电流时,电磁铁才把衔铁吸下,发出超重报警信号,重点是电磁继电器的工作原理。【解题指南】此题需注意两点:【解析】(1)当压力增大到一定程度时,压力传感器输出电压达到一定数值,线圈中电流大于或等于20mA时,电磁继电器的衔铁被吸合,C、D间的电路就会被接通,因此电铃应接在C、D之间。(2)当F=3.6×105N时,由U=×10-5F,可得U=3V,而使得电磁继电器的衔铁被吸合的最小电流为20mA,故电路总电阻R总=Ω=150Ω,所以电阻箱接入电路的阻值R′=R总-R线=150Ω-30Ω=120Ω。【解析】(1)当压力增大到一定程度时,压力传感器输出电压达到(3)因为使电磁继电器衔铁被吸合的最小电流I=20mA=0.02A,继电器线圈的电阻R线=30Ω,所以要使该装置报警,压力传感器输出的电压最小值为U最小=IR线=0.02A×30Ω=0.6V,由公式可知,输出电压为0.6V时,对应的压力为7.2×104N。答案:(1)C、D

(2)120

(3)7.2×104(3)因为使电磁继电器衔铁被吸合的最小电流I=20mA=06.电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度,将光敏电阻Rx和定值电阻R0接在9V的电源上,光敏电阻阻值随光强变化关系如表所示:光强E/cd12345电阻值/Ω18963.66.电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度,将光敏电“光强”是表示光强弱程度的物理量,符号为E,单位为坎德拉(cd)(1)当光照强度为4坎德拉(cd)时光敏电阻Rx的阻值大小为__________Ω。

(2)其原理是光照增强,光敏电阻Rx阻值变小,施加于玻璃两端的电压降低,玻璃透明度下降,反之则玻璃透明度上升。若电源电压不变,R0是定值电阻,则下列电路图中符合要求的是________(填序号)。

“光强”是表示光强弱程度的物理量,符号为E,单位为坎德拉(c新教材-人教版高中物理选择性必修第二册-第五章-传感器-教学课件(非图片版可编辑)【解析】(1)由表格数据可知,光敏电阻Rx与光强E的乘积均为18Ω·cd不变,则当E=4cd时,光敏电阻的阻值:Rx==4.5Ω。(2)由题意可知,光敏电阻Rx与定值电阻R0串联连接,光照增强时,光敏电阻Rx阻值减小,电路中的总电阻减小,由I=可知,电路中的电流增大,由U=IR可知,R0两端的电压增大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以Rx两端的电压减小,反之,光照减弱时,光敏电阻Rx阻值增大,R0两端的电压减小,Rx两端的电压增大,则玻璃并联在R0两端时不符合,玻璃并联在Rx两端时符合,故A项错误,C项正确;若玻璃与电源并联,光照变化时,玻璃两端的电压不变,故B、D项错误。答案:(1)4.5

(2)C【解析】(1)由表格数据可知,光敏电阻Rx与光强E的乘积均为【补偿训练】用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和两个适当的固定电阻R1、R2连成图1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1所示,图中的电压表内阻很大。RL的测量结果如表所示。【补偿训练】t/℃30.040.050.060.070.080.090.0RL/Ω54.351.047.544.341.037.934.7t/℃30.040.050.060.070.080.090.回答下列问题:(1)根据图1所示的电路,在图2所示的实物图上连线。(2)为了检验RL与t之间近似为线性关系,在坐标纸上作RL-t关系图线。回答下列问题:

(3)在某一温度下,电路中的电流表、电压表的示数如图3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________。

(3)在某一温度下,电路中的电流表、电压表的示数如图3所示【解析】(1)根据电路图连接实物图,实物图如图甲所示。【解析】(1)根据电路图连接实物图,实物图如图甲所示。(2)根据数据描出点,连接成直线,图像如图乙所示。(2)根据数据描出点,连接成直线,图像如图乙所示。(3)根据电表示数可知,电流大小为:I=×150mA=115.0mA,电压大小为:U=×6V=5.00V由部分电路欧姆定律得:R=Ω=43.5Ω,对照图找出相应的温度为64.0℃。答案:(1)(2)见解析(3)115mA

5.00V

43.5Ω

64.0℃(3)根据电表示数可知,电流大小为:第五章复习课第五章复习课新教材-人教版高中物理选择性必修第二册-第五章-传感器-教学课件(非图片版可编辑)素养一物理观念考点常见敏感元件1.敏感元件:(1)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。素养一物理观念(2)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。(2)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(3)电阻应变片:金属电阻应变片的电阻随金属电阻的长度和横截面积的改变而改变,当金属丝受到拉力时,长度变长、横截面积变小,导致电阻变大;当金属丝受到压力时,长度变短、横截面积变大,导致电阻变小。电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量。(4)电容传感器: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UH=。(3)电阻应变片:金属电阻应变片的电阻随金属电阻的长度和横截2.敏感元件的关键词转化:2.敏感元件的关键词转化:【素养评价】1.有一热敏电阻的电阻值在t1～t4的温度变化范围内,R-t图像如图所示。现将该热敏电阻接在欧姆表的两表笔上,做成一个电阻温度计,为了便于读数,再把欧姆表上的电阻值转换成温度值,现在要使该温度计对温度的变化反应较为灵敏,那么该温度计测量哪段范围内的温度较为适宜(设在t1～t4温度范围内,欧姆表的倍率不变) (

)A.t1～t2

B.t2～t3C.t3～t4 D.都可以【素养评价】【解析】选B。由题图可知热敏电阻的电阻值随温度的升高而增大,在t2～t3温度范围内,电阻值随温度的变化较大,即电阻值对温度的变化较为灵敏,故选B。【解析】选B。由题图可知热敏电阻的电阻值随温度的升高而增大,2.(多选)在一些学校的教室里,为了保证照明条件,采用了智能照明系统,在自然光不足时接通电源启动日光灯,而在自然光充足时,自动关闭日光灯,其原理图如图所示,R为一光敏电阻,L为一带铁芯的螺线管,在螺线管上方有一用细弹簧悬着的轻质衔铁,衔铁的一端用铰链固定使其可以自由转动,另一端用一绝缘棒连接两动触头。关于该智能照明系统的工作原理,下列描述正确的是 (

)

2.(多选)在一些学校的教室里,为了保证照明条件,采用了智能A.光照越强时,光敏电阻的阻值越大,衔铁被吸引下来B.光线不足时,光敏电阻的阻值变大,所在电路电流变小,衔铁被弹簧拉上去,日光灯接通C.上面的两接线柱应该和日光灯电路连接D.下面的两接线柱应该和日光灯电路连接【解析】选B、C。由光敏电阻的特性可知,光照强度越强,电阻越小,电流越大,衔铁被吸引下来,日光灯电路断开;光线不足时,电阻增大,电流减小,衔铁被弹簧拉上去,日光灯电路接通,因此,上面的两接线柱应该和日光灯电路连接。选项B、C正确。A.光照越强时,光敏电阻的阻值越大,衔铁被吸引下来【补偿训练】1.传感器是指这样一类元件:它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并把它们按照一定的规律转化成电压