高中物理人教版选修3-2学案第六章传感器阶段提升课

温馨提示：此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。知识体系·思维导图考点整合·素养提升考点常见敏感元件的特点及应用角度1光敏电阻(难度☆☆)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻大小这个电学量,一般随光照的增强电阻值减小。提醒:光敏电阻是用半导体材料制成的,硫化镉在无光时,载流子(导电电荷)极少,导电性能不好,随着光照的增强,载流子增多,导电性能变好。角度2热敏电阻和金属热电阻(难度☆☆☆)1.热敏电阻热敏电阻用半导体材料制成,其电阻值随温度变化明显。如图为某一热敏电阻的电阻—温度特性曲线。提醒:(1)在工作温度范围内,电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器;电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器。(2)热敏电阻器的应用十分广泛,主要应用于:①利用电阻—温度特性来测量温度、控制温度和元件、器件、电路的温度补偿。②利用非线性特性完成稳压、限幅、开关、过流保护作用。③利用不同媒质中热耗散特性的差异测量流量、流速、液面、热导、真空度等。④利用热惯性作为时间延时器。2.金属热电阻有些金属的电阻率随温度的升高而增大,这样的金属也可以制作温度传感器,称为金属热电阻。提醒:热敏电阻或金属热电阻都能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量,但相比而言,金属热电阻的化学稳定性好,测温范围大,而热敏电阻的灵敏度较高。1.(多选)如图所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置,R1为光敏电阻,R2为定值电阻,A、B接监控装置,则 ()A.当有人通过而遮蔽光线时,A、B之间电压增大B.当有人通过而遮蔽光线时,A、B之间电压减小C.当仅增大R2的阻值时,A、B之间的电压增大D.当仅减小R2的阻值时,A、B之间的电压增大【解析】选B、C。R1是光敏电阻,有光照射时,阻值变小,当有人通过而遮蔽光线时,R1的阻值变大,回路中的电流I减小,A、B间的电压U=IR2减小,故A错误,B正确;由闭合电路欧姆定律得U=E-I(R1+r),当仅增大R2的阻值时,电路中的电流减小,A、B间的电压U增大,故C正确;当仅减小R2的阻值时,电路中的电流增大,A、B间的电压U减小,故D错误。2.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【解析】选D。往RT上擦酒精后,酒精挥发吸热,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。当酒精挥发完毕后,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。3.光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用,如可用于街道路灯的自动控制开关,如图所示为模拟电路,其中A为光敏电阻,B为电磁继电器,C为照明电路,D为路灯,请连成正确的电路,达到日出灯熄、日落灯亮的效果。【解析】电路连接如图所示。当天亮时,光线照射光敏电阻A,其阻值迅速减小,控制回路电流增大,电磁继电器B工作,吸下衔铁使触点断开,路灯熄灭。当夜晚降临,光线变暗,光敏电阻A的阻值增大,控制回路电流减小,弹簧将衔铁拉起,触点接通,路灯点亮。答案:见解析图考点传感器的应用(难度☆☆☆)1.传感器的应用过程包括三个环节:感、传、用。(1)“感”是指传感器的敏感元件感应信息,并转化为电学量。(2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取并转化的电学信息传给执行机构。(3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作。2.处理与传感器有关的电路设计问题时,可将整个电路分解为:(1)传感器所在的信息采集部分。(2)转化传输部分(这部分电路往往与直流电路的动态分析有关)。(3)执行电路。1.(2020·汕头高二检测)电动自行车是一种应用广泛的交通工具,其速度控制是通过转动右把手实现的,这种转动把手称为“霍尔转把”,属于传感器非接触控制。转把内部有永久磁铁和霍尔器件等,截面如图甲所示。开启电源时,在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压,形成电流,如图乙所示。随着转把的转动,其内部的永久磁铁也跟着转动,霍尔器件能输出控制车速的电压,已知电压与车速关系如图丙所示。下列关于“霍尔转把”叙述正确的是 ()A.为提高控制的灵敏度,永久磁铁的上、下端分别为N、S极B.按图甲顺时针转动电动车的右把手,车速将变快C.图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出控制车速的霍尔电压D.若霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调,将影响车速控制【解析】选B。由于在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压,形成电流,当永久磁铁的上、下端分别为N、S极时,磁场方向与电子的移动方向平行,电子不受洛伦兹力作用,则霍尔器件不能输出控制车速的霍尔电压,选项A错误;当按图甲顺时针转动电动车的右把手,霍尔器件周围的磁场增强,则霍尔器件输出控制车速的霍尔电压增大,因此车速将变快,选项B正确;根据题意,结合图乙的示意图,则永久磁铁的N、S极可能在左、右侧面,或在前、后表面,因此从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压,不一定在霍尔器件的左、右侧面,也可能在前、后表面,选项C错误;当霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调,从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压正负号相反,由图丙可知,不会影响车速控制,选项D错误。2.(多选)(2020·开封市高二测试)如图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。此光电计数器的工作原理是 ()A.当有光照射R1时,信号处理系统获得高电压B.当有光照射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【解析】选A、C。光电计数器的工作原理:当有物体挡住射到光敏电阻R1的光照时,R1电阻增大,电路中电流减小,R2两端电压降低,信号处理系统得到低电压,计数器每由高电压变到低电压,就计一个数,从而达到自动计数的目的。3.国家有关酒驾的裁量标准如下:驾驶员血液酒精含量≥20mg/100mL,≤80mg/100mL≥80mg/100mL行为定性饮酒驾驶醉酒驾驶酒精检测仪是交警执法时通过呼气来检测司机饮酒多少的检测工具。现有一个酒精检测仪的主要元件“酒精气体传感器”,其阻值随气体酒精浓度变化的情况如表。R/Ω6040302010气体酒精浓度/(mg·m-3)05090140360(1)请根据表中数据在图乙中描绘出“R—气体酒精浓度”的关系曲线。(2)已知人体血液酒精浓度是所呼出气体酒精浓度的2200倍。若测得某司机小明,经过气体酒精浓度测试,显示呼气酒精浓度为120mg/m3,则司机小明应该是属于____驾驶,此时R的阻值为____Ω。

(3)现有一个电源,电动势为4.5V,内阻约为1Ω;电压表V,量程为3V,内阻约为2000Ω;电流表A,量程为3A,内阻约为5Ω;滑动变阻器R1,阻值0～50Ω;滑动变阻器R2,阻值0～500Ω;开关、导线若干。若要用以上器材和上述“酒精气体传感器”组成一个测定气体酒精浓度的电路,该电路只使用一个电表,且正常工作时,被测气体酒精浓度若为0,则电表指针满偏。且该电路可以在电源老化,内阻变大的情况下,通过调节变阻器,保证被测气体酒精浓度为0时,电表指针仍能满偏。则该电路应选用的电表是____(填字母代号,下同),应选用的滑动变阻器是____。请在图丙虚线框中完成设计电路图。

【解析】(1)根据数据描绘出“R—气体酒精浓度”的关系曲线如图;(2)司机小明,经过气体酒精浓度测试,显示呼气酒精浓度为:120mg/m3,血液酒精浓度为120×