高考物理一轮复习 专题十一 第3讲 实验：传感器的简单使用课件

第 3 讲 实验：传感器的简单使用考点传感器1传感器：传感器能够感受诸如力、热、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们转换为电压、电流等可以很方便地进行测量、传输、处理和自动控制量，从而2传感器的组成：由、转换器件和转换电路三个部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换成电信号，通过输出部分输出，然后经控制器分析处理敏感元件3传感器的分类：力电传感器、热电传感器、光电传感器、声电传感器、电容式传感器、磁电传感器、超声波传感器、气敏传感器等电学4传感器的简单应用(1)力电传感器力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号(位移、速度、加速度等)转化为电学信号(电压、电流等)的仪器力电传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中，如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及 ABS 防抱死制动系统等(2)热电传感器热敏电阻热电传感器是利用热敏电阻(半导体材料)的阻值会随温度的升高(金属热电阻的导电性能相反)的原理制成的减小它能把温度这个热学量转换为电压这个电学量如各种家用电器(空调、冰箱、热水器、饮水机等)的温度控制、火警报警器、恒温箱等(3)光电传感器光敏电阻光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电管光敏电阻的材料是一种半导体，无光照时，载流子极少，阻值较大；随着光照的增强，载流子增多，阻值减小光敏电阻能够把光强度这个光学量转换为电阻这个电学量自动冲水机、路灯的控制、鼠标器、光电计数器、烟雾报警器等都是利用了光电传感器的原理(4)磁电传感器霍尔元件霍尔电压：UHklB.d作用：把 B 这个磁学量转化成 UH 这个电学量1(单选)如图11-3-1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( ) 解析：由于金属热电阻的化学稳定性较好，测温范围较大，因而其热灵敏性差一些；而由半导体材料制成的热敏电阻的电阻值感温灵敏度较高图 11-3-1A若 R 为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B若 R 为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C若 R 为热敏电阻(半导体材料制作)，读数变化非常明显D若 R 为热敏电阻(半导体材料制作)，读数变化不明显答案：C2(单选)图 1132 所示是一种测定压力的电容式传感器，A 为固定电极，B 为可动电极，组成一个电容大小可变的电容器可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容现将此电容式传感器与零刻线在中央的灵敏电流表和电源串联，组成闭合电路，已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转当待测压力增大时()图 1132A电容器的电容将减小B灵敏电流表指针在正中央零刻线处C灵敏电流表指针向左偏转D灵敏电流表指针向右偏转解析：当待测压力增大时，电容器板间距离缩小，由知，电容器的电容增大，A 错；由于电容器与电源相连，故电压 U 不变，由 QCU 知，电容器的电荷量将增加，即电容器需充电，故电流从电流表的正接线柱流入，指针将向右偏转，B、C 错误，D 正确答案：答案：D【例 1】(2010 年全国卷)如图 1133 所示，一热敏电阻 RT 放在控温容器 M 内： 为毫安表，量程 6 mA，内阻为数十欧姆；E 为直流电源，电动势约为 3 V，内阻很小；R 为电阻箱，最大阻值为 999.9 ；S 为开关已知 RT 在 95 时阻值为150 ，在 20 时的阻值约为 550 .现要求在降温过程中测量在 95 20 之间的多个温度下 RT 的阻值图 1133热点 传感器及电路知识的综合应用依照实验原理电路图连线调节控温容器 M 内的温度，使得 RT 温度为 95 将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全闭合开关调节电阻箱，记录电流表的示数 I0 ，并记录_将 RT 的温度降为 T1 20 T195 )；调节电阻箱，使 得 电 流 表 的 读 数 _ ， 记 录_(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图；(2)完成下列实验步骤中的填空复步骤.解析：(1)由于本实验只有一个可用来测量或观察的电流表，所以应该用“替代法”的思维考虑用电流表观察保证电路的电阻不变，因此将热敏电阻、电阻箱和电流表串联形成测量电路而且热敏电阻的 95和 20的阻值是已知的，所以热敏电阻的初值之和不变，如果热敏电阻的初始温度为 20，则电流表数不变时电阻箱与热敏电阻的串联电路电阻保持 550 .电阻箱的初值之和不变，则可以测量任意温度下的电阻温度为 T1时热敏电阻的电阻值 RT_.逐步降低T1的数值，直至 20 为止；在每一温度下重图 1134(2)电阻箱的读数 R2仍为 I2电阻箱的读数 R1150 R0R1(1)电路图如图 1134 所示计”，为此他需要先探究该热敏电阻的阻值随温度变化的规律现有下列器材：待测热敏电阻 R(约 6002000 ), 直流毫安表(量程 6 mA，内阻约 0.5 )，直流电压表(量程 3 V，内阻约 1 k)，直流恒压电源(输出电压 3 V，内阻不计)，滑动变阻器(阻值范围 0500 )，以及水银温度计、加热装置、开关和导线 1(2010 年佛山二模)小明设想用热敏电阻制作一个“温度某一温度时，闭合开关，记下_；改变温度，多次重复步骤操作，得出多组数据；根据数据计算热敏电阻阻值 R，绘制 R 随温度 t 变化的图线(3)现将该热敏电阻、恒压电源、开关、导线、_(电压表、电流表)连接起来，把该电表的刻度改为相应的温度刻度，就制成了一个“温度计”若 R 随温度 t 变化的图线如图 c，则用此“温度计”测得的温度越高，对应原电表表盘的刻度值越_(大、小)(1)应选择图_(a、b)的电路探究热敏电阻的温度特性(2)主要步骤：连接电路，启动加热装置，待温度稳定为答案：(1)b(2)温度计、电流表、电压表的读数(3)电流表小图 1135【例1】(单选)(上海浦东新区 2011 届高三期末)演示位移传感器的工作原理如图 1136 所示，物体 M 在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆 p，通过电压表显示的数据，来反映)物体位移的大小 x.假设电压表是理想的，则下列说法正确的是(图 1136易错点：传感器的应用错解分析：不清楚传感器在电路中的作用，不明确传感器所影响的物理量与电路中的其他物理量之间的关系以为物体M 运动时，电路中的外电阻发生改变，电流发生改变或者物体 M 不动时，电路中不产生电流正确解析：物体 M 运动时，电压表测的对应电阻发生改变，所以其示数会发生变化，但整个电路的总电阻没改变，所以电路中的电流不变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，电压表没有示数正确答案：B导电液体分别与直流电源的两极相连接，从电容 C 和导电液与金属棒间的电压 U 的变化就能反映液面的升降情况，即图 11371(单选)如图 1137 是一种测定液面高度的电容式传感器的示意图金属棒与导电液体构成一个电容器，将金属棒和电源接通再断开后，电压 U 减小，反映 h 增大以上判断正确的是( )AB CD解析：此电容器的两个极板分别是金属棒与导电液体， h增大表示电容器的正对面积增大，所以电容就增大，充电后断开，则电量 Q 不变， h 减小，C 减小，而 UQ/C，则 U 必增大B B电源接通后，电容 C 减小，反映 h 减小电源接通后，电容 C 减小，反映 h 增大电源接通再断开后，电压 U 减小，反映 h 减小