人教版(新教材)高中物理选择性必修二第五章传感器章末核心素养提升

人教版(新教材)高中物理选择性必修第二册PAGEPAGE1章末核心素养提升一、常见敏感元件的特点及应用1.光敏电阻光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强，电阻减小；光照减弱，电阻增大。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，热敏电阻有正温度系数热敏电阻、负温度系数热敏电阻两种，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。3.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的元件，UH＝keq\f(IB,d)。〖例1〗如图所示是一火警报警器的部分电路示意图。其中R2为用半导体负温度系数热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是()A.I变大，U变大 B.I变大，U变小C.I变小，U变大 D.I变小，U变小〖解析〗R2所在处出现火情时，温度升高，则R2的阻值减小。R2↓→R总↓→I干↑→U内↑→U↓→U1↑→U3↓→I↓，故显示器的电流I变小，由U＝E－I干r，I干变大，知U变小，故选项D正确。〖答案〗D〖针对训练〗(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〗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。〖答案〗BC二、传感器的应用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。

3.几种传感器及与其相联系的物理知识的比较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压敏电阻直流电路电容传感器电容器力学、运动学与力、运动与含电容电路〖例2〗(多选)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m，升降机静止时电流表示数为I0。某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程()A.物体处于失重状态B.物体处于超重状态C.升降机一定向上做匀加速运动D.升降机可能向下做匀减速运动〖解析〗电流表的示数变为2I0且保持不变，说明压敏电阻的阻值比升降机静止时小，压敏电阻所受压力变大，物体处于超重状态，即物体具有向上的加速度，B、D正确，A、C错误。〖答案〗BD〖例3〗传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，某热敏电阻RT阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由该热敏电阻RT作为传感器制作的简单自动报警器线路图。问：(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在________(填“a”或“b”)处。(2)若要使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片P向________移动。(填“左”或“右”)(3)如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器的滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路不能工作的原因可能是_______________________________________________________________________________________________________________。〖解析〗(1)热敏电阻RT在温度升高时阻值变小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，把右侧衔铁吸引过来，与a接触，故c应接在a处。(2)为使启动报警的温度提高，则应使电路中电阻更大，这样使报警温度提高，滑动变阻器的滑片应左移。〖答案〗(1)a(2)左(3)电源提供电压太小，以至于电磁铁磁性太弱或弹簧劲度系数太大章末核心素养提升一、常见敏感元件的特点及应用1.光敏电阻光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强，电阻减小；光照减弱，电阻增大。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，热敏电阻有正温度系数热敏电阻、负温度系数热敏电阻两种，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。3.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的元件，UH＝keq\f(IB,d)。〖例1〗如图所示是一火警报警器的部分电路示意图。其中R2为用半导体负温度系数热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是()A.I变大，U变大 B.I变大，U变小C.I变小，U变大 D.I变小，U变小〖解析〗R2所在处出现火情时，温度升高，则R2的阻值减小。R2↓→R总↓→I干↑→U内↑→U↓→U1↑→U3↓→I↓，故显示器的电流I变小，由U＝E－I干r，I干变大，知U变小，故选项D正确。〖答案〗D〖针对训练〗(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〗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。〖答案〗BC二、传感器的应用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。

3.几种传感器及与其相联系的物理知识的比较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压敏电阻直流电路电容传感器电容器力学、运动学与力、运动与含电容电路〖例2〗(多选)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m，升降机静止时电流表示数为I0。某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程()A.物体处于失重状态B.物体处于超重状态C.升降机一定向上做匀加速运动D.升降机可能向下做匀减速运动〖解析〗电流表的示数变为2I0且保持不变，说明压敏电阻的阻值比升降机静止时小，压敏电阻所受压力变大，物体处于超重状态，即物体具有向上的加速度，B、D正确，A、C错误。〖答案〗BD〖例3〗传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，某热敏电阻RT阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由该热敏电阻RT作为传感器制作的简单自动报警器线路图。问：(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在________(填“a”或“b”)处。(2)若要使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片P向________移动。(填“左”或“右”)(3)如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器的滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路不能工作的原因可能是_____________________________________________________________________