2019-2020年高三物理一轮复习 10.4 传感器教学案+同步作业.doc

2019-2020年高三物理一轮复习 10.4 传感器教学案+同步作业【知识梳理】一、传感器：传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等_量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等_量，或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。二、常见传感器元件：光敏电阻：光敏电阻的材料是一种半导体，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好，光敏电阻能够把_这个光学量转换为电阻这个_电学量。它就象人的眼睛，可以看到光线的强弱。金属热电阻和热敏电阻：金属热电阻的电阻率随温度的升高而，用金属丝可以制作_传感器，称为_。它能用把_这个热学量转换为_这个电学量。热敏电阻的电阻率则可以随温度的升高而_或_。电容式位移传感器能够把物体的_这个力学量转换为_这个电学量。霍尔元件能够把_这个磁学量转换为电压这个电学量三、力传感器的应用-电子秤1.电子秤原理：有_片、电压放大器、模数转换器微处理器和数字显示器等器件.电阻应变片受到力的作用时 ,它的_会发生变化,把应变片放在合适的电路中,他能够把物体_这个力学量转换为_这个电学量,因而电子秤是_的应用.2.应变片工作原理:如图所示,弹簧钢制成的梁形元件右端固定,在梁的上下表面各贴一个应变片,在梁的自由端施力F,则梁发生弯曲,上表面拉伸,下表面压缩, 上表面应变片的电阻,下表面应变片的电阻变小.F越大, 弯曲形变, 应变片的阻值变化就越大.如果让应变片中 通过的电流保持恒定,那末上面应变片两端的电压变大, 下面应变片两端的电压变小. 传感器把这两个电压的差值输出.外力越大, 输出的电压差值也就_ 四、声传感器的应用-话筒 1、话筒是一种常用的_,其作用是把_转换成_. 2、电容式话筒:原理:是绝缘支架,薄金属膜和固定电极形成一个电容器,被直流电源充电.当声波使膜片振动时,电容发生变化,电路中形成变化的电流 ,于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压.3.驻极体话筒:它的特点是_,_,_,.其工作原理同电容式话筒,只是其内部感受声波的是_.五、温度传感器的应用-电熨斗1.在电熨斗中,装有双金属片温度传感器,其作用是_,当温度发生变化时, 双金属片的_不同,从而能控制电路的通断2.电熨斗的自动控温原理:常温下,上、下触点是接触的,但温度过高时,由于双金属片受热膨胀系数不同,上部金属膨胀,下部金属膨胀,则双金属片向下弯曲,使触点分离,从而切断电源,停止加热.温度降低后, 双金属片恢复原状,重新接通电源,从而保持温度不变.【典型例题】【例1】传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示是一种测定压力的电容式传感器。当待测压力F作用于可动膜片电极时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路，那么（ ）A、 当F向上压膜片电极时，电容将减小B、 当F向上压膜片电极时，电容将增大C、 若电流计有示数，则压力F发生变化D、 若电流计有示数，则压力F不发生变化【例2】如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？（此题描述的是著名的霍尔效应现象）【自我检测】1.如图所示，将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与一热敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间。若往Rt上擦一些酒精，表针将向_（填“左”或“右”）移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向_（填“左”或“右”）移动。 2.用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度.该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个有力敏电阻组成的压力传感器.用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上其压力大小可以直接从传感器的液晶显示屏上读出.现将装置沿运动方向固定在汽车上, 传感器b在前,a在后.汽车静止时, 传感器a、b的示数均为10N（取g=10ms2）1.若传感器a示数为14N，b的示数为6.0N,求此时汽车的加速度和方向? 2.当汽车以怎样的加速度运动时, 传感器a的示数为零？ 课后反思：例题1：分析：当F向上压膜片电极时，电容器的电容将增大，电流计有示数，则压力F发生了变化。 答案：BC例题2：解：因为自由电荷为电子，故由左手定则可判断电子向上偏，则上表面聚集负电荷，下表面带多余的正电荷，故下表面电势高，设其稳定电压为U。当运动电荷所受电场力与洛伦兹力平衡时，即q=QvB又因为导体中的电流IneSvnevbd故U答案：下表面电势高 电势差为【自我检测】1分析：若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻Rt温度降低，电阻值增大，所以电流减小，指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻Rt温度升高，电阻值减小，电流增大，指针向右偏。左 右2：解析：（）如图6-2-14所示左侧弹簧对滑块向右的推力，右侧弹簧对滑块的向左的推力.，滑块所受合力产生加速度，由牛顿第二定律得：，所以。同方向，（向右） (2) 传感器a的读数恰为零,即左侧弹簧的弹力F11=0,所以右测弹簧的弹力变为F21=20N, ，由牛顿第二定律有:F21=ma2,所以 a2=10m/s2.方向向左. xx.12.23张甸中学高三物理能力训练作业课题：10.4 传感器 编制：于正华 审核：王昭民 姓名_1霍尔元件的工作原理示意图如图，用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持I恒定，则可以验证UH随B的变化情况。以下说法中正确的是（ ）A、 将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH将变大B、 在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C、 在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D、 改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化2在家用电热灭蚊器中,电热部分主要元件是PTC元件, PTC元件是由钛酸钠等半导体材料制成的电阻器,其电阻率随温度t的变化关系如图所示,由于这种特性,PTC元件具有发热、保温双重功能,对此,以下判断正确的是（ ） 通电后,其电功率先增大,后减小 通电后, 其电功率先减小,后增大当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1不变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 A B C D 3磁场具有能量,磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度,其值为B22.式中B是磁感应强度, 是磁导率,在空气中为一已知常数,为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B,一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P,再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离L,并测出拉力F,如图所示,因为F所做的功等于间隙中磁场的能量,所以由此可得此感应强度B与F、 A之间的关系为B=_.4如图所示, 神州五号飞船发射升空时,火箭内测试仪台上放一个压力传感器,传感器上面压一质量为M的物体,火箭点火后从地面加速升空,当升到某一高度时,加速度为a=g2,压力传感器此时显示出物体对平台的压力为点火前压力的17/16,已知地球的半径为R, g为地面附近的重力加速度,试求此时火箭离地面的高度_ .5如图是电熨斗温度自动控制装置. 常温时,上、下触点应是分离,还是接触?. 双金属片温度升高时,那一层形变大?. 假设原来温度上升到800C时,断开电源,现在要求600C时断开电源,应怎样调节调温旋钮?6某学生为了测量一物体的质量,找到一个力电转换器,该转换器的输出电压正比于受压面的压力 (比例系数为k) .如图所示,测量时先调节输入端的电压,使转换器空载时的输出电压为0,而后在其受压面上放一物体,即可测得与物体的质量成正比的输出电压U.现有下列器材:力电转换器,质量为m0的砝码,电压表,滑动变阻器,干电池各一个,电键及到县若干,待测物体(可置于力电转换器的受压面上).请完成对该物体质量的测量.(1) 设计一个电路,要求力电转换器的输入电压可调,并且使电压的调节范围尽可能大,在图中画处完整的测量电路图.(2) 简要说明测量步骤,求出比例系数K,并测出待测物体的质量m. 1. ABD 2. D 3. 4.R/3 5.(1).常温时,上下触点接触,使电路接通,电热丝工作.(2).双金属片的上面一层形变大.(3).应向上调节调温旋钮,双金属片受热时,易使触点分离. 6. 解析(1) 设计电路如图 (2) 测量步骤与结果:调节滑动变阻器,使转换器的输出电压为零,将砝码放在转换器上,记下输出电压U0,将待测物放在转换器上,记下输出电压U由U0=km0g,得k=U0/m0gU=k m g,所以 m=m0U/U0