通用版2018-2019版高中物理第4章传感器与现代社会章末学案沪科版选修3 .doc

第4章 传感器与现代社会章末总结一、常见敏感元件的特点及应用1.光敏电阻：光敏电阻的阻值与所受光照的强度有关，光照增强阻值减小，光照减弱阻值增大.2.热敏电阻：热敏电阻有正温度系数、负温度系数和临界温度系数三种.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.霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量.例1如图1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 ()图1A.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变小答案D解析R2所在处出现火情时，温度升高，则R2的阻值减小.R2R总I干U1U3I，故显示器的电流I变小，由UEI干r，I干变大，知U变小，故选项D正确.针对训练如图2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()图2当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压A. B. C. D.答案C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UIR2减小，故错误，正确；由闭合电路欧姆定律得：UEI(R1r)，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，故错误，故应选C.二、传感器的应用1.传感器的应用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.传感器电路问题的设计思路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.例2 (多选)在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率随温度t的变化关系如图3所示，由于这种特性，使PTC元件具有发热、保温双重功能.以下判断正确的是()图3A.通电后，其电功率先增大后减小B.通电后，其电功率先减小后增大C.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变D.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变答案AD解析当电热灭蚊器温度由0升到t1的过程中，电阻器的电阻率随温度的升高而减小，其电阻R随之减小，由于加在电热灭蚊器上的电压U保持不变，电热灭蚊器的电功率P随之增大，当tt1时，电功率P达到最大.当温度由t1升高到t2的过程中，增大，R增大，P减小.而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，高于环境温度的电热灭蚊器的散热功率P也就越大.因此在这之间的某一温度t3会有PP3P，即电功率P减小到等于散热功率时，即达到保温；当tP，使温度自动升高到t3；当tt3，PP，使温度自动降为t3，实现自动保温.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4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：图4(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，则造成工作电路实际不能正常工作的原因可能是_.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解析热敏电阻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；为使启动报警的温度提高，则应使电路中电阻更大，滑动变阻器的滑片应左移. 1.(传感器的应用)如图5所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中的水的水位到达金属块B时，出现的情况是 ()图5A.L1灯亮 B.L2灯亮C.L1、L2两灯同时亮 D.L1、L2两灯都不亮答案B解析由电路结构可以看出，当杯中的水的水位到达金属块B时，左端电路被接通，这样螺线管就产生磁场，相当于一个磁铁，对与弹簧相连的衔铁产生吸引作用，使之向下移动，这样L2电路被接通.2.(传感器的应用)一热敏电阻在温度为80时阻值很大，当温度达到100时阻值就很小(认为是零)，今用一电阻丝给水加热，并配以热敏电阻以保持水温在80到100之间，可将电阻丝与热敏电阻并联，一并放入水中，如图6所示，图中R1为热敏电阻，R2为电阻丝.请简述其工作原理.图6答案见解析解析开始水温较低时，R1阻值较大，电阻丝R2对水进行加热；当水温达到100左右时，R1阻值变得很小，R2被短路，将停止加热；当温度降低到80 时，R1阻值又变得很大，R2又开始加热.这样就可达到保温的效果.3.(传感器的应用)用如图7所示的电磁继电器设计一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警，可供选择的器材如下：热敏电阻、绿灯泡、小电铃、学生电源(两个)、继电器、滑动变阻器、开关、导线.图7答案如图所示解析将热敏电阻、学生电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器的a、b端；将学生电源与电铃、绿灯泡分别接入c、d、e之间，正常情况时热敏电阻阻值大，ab间电流小，电磁铁磁性弱，ce接通，绿灯亮.温度升高时，热敏电阻阻值变小，ab间电流变大，电磁铁磁性变强，吸住衔铁，cd接通，ce断开，绿灯灭，电铃响.