教育最新K122017_2018高中物理第三章传感器章末总结学案粤教版选修3_2

合集下载

最新教科版高中物理选修3-2学案：第三章传感器3章末总结 Word版含答案

学案3 章末总结传感器⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎧ 定义：是把被测的非电信息，按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置结构框图：――→非电信息敏感元件―→处理电路――→电信息敏感元件⎩⎪⎨⎪⎧ 力敏元件光敏元件热敏元件磁敏元件气敏元件应用⎩⎪⎨⎪⎧ 温度传感器光传感器洗衣机、电冰箱等电器中的传感器一、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．金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大．3．热敏电阻：热敏电阻有正温度系数和负温度系数两种．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．4．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R 2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R 2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↑→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2①当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高②当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低③当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压④当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压A．①③B．①④C．②③D．②④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U＝IR2减小，故①错误，②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③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④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R T阻值随温度变化的图线如图3甲所示，图乙是由该热敏电阻R T作为传感器制作的简单自动报警器线路图．问：图3(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工作的原因可能是______________________________________________________________．解析热敏电阻R T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，这样使报警温度提高，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例3一热敏电阻阻值随温度变化的图像如图4甲所示．请应用这一热敏电阻自行设计一控制电路．当温度高于某一值后红色指示灯亮，则温度低于这一值时绿色指示灯亮．图4给你的器材有：如图乙所示的继电器一个(a、b为常闭触点．c、d为常开触点)、热敏电阻一只、滑动变阻器一只、红绿色指示灯各一个、两个独立的电池组、开关两个、导线若干等．解析由题图中甲可以看出热敏电阻的阻值随温度升高而减小，是负温度系数的热敏电阻．当温度低于这一值时，热敏电阻的阻值较大，流过电磁铁的电流较小，a、b为常闭触点，连接上绿灯，绿色指示灯亮．当温度高于这一值时，热敏电阻的阻值较小，流过电磁铁的电流较大，c、d被闭合，连接上红灯，红色指示灯亮，滑动变阻器作限流式连接，通过调节满足热敏电阻对某一温度的控制．答案设计的控制电路如图所示．1．(常见敏感元件的特点及应用)如图5所示，R T为正温度系数热敏电阻，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是( )图5①热敏电阻温度升高，其他条件不变②热敏电阻温度降低，其他条件不变③光照增强，其他条件不变④光照减弱，其他条件不变A．①③B．①④C．②③D．②④答案 D解析电压表示数变大，而R3为定值电阻，说明流经R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于R T阻值减小或R1阻值增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故②、④正确，①、③错误．2．(传感器的应用)如图6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6A．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．3．(传感器的应用)如图7所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E ，内阻不计．不称物体时，滑片P 在A 端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流较小；称物体时，在压力作用下滑片P 下滑，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大，这样把电流对应的重量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重量值．若滑动变阻器上A 、B 间距离为L ，最大阻值等于定值电阻的阻值R 0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k ，则所称物体的重量G 与电流大小I 的关系为 ( )图7A ．G ＝2kL －EkL IR 0B ．G ＝kL ＋EkL IR 0C ．G ＝E IR 0＋kL D ．G ＝kL 答案 A解析设放上物体后，滑片P 向下滑动x ，处于平衡．由受力平衡得：G ＝kx① 由闭合电路欧姆定律得：(R 0＋L －x L R 0)I ＝E ② 由①②得：G ＝2kL －EkL IR 0. 4．(传感器的应用)用如图8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、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线．图8答案如下图所示．解析将热敏电阻、学生用电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器的a、b端；将学生用电源与电铃、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，c、e接通，绿灯亮，温度升高时，热敏电阻阻值变小，a、b间电流变大，电磁铁磁性变强，吸住衔铁，c、d接通，c、e断开，绿灯灭，电铃响．。

(粤教版)物理选修3-2第3章《认识传感器、传感器的原理》学案(含答案)

学案1 认识传感器传感器的原理[学习目标定位] 1.了解传感器的概念和种类，知道将非电学量转换成电学量的技术意义.2.知道常见敏感元件的工作原理.3.通过实验了解温度传感器、光电传感器的工作原理，感悟基础知识学习和应用的重要性．1．电阻率ρ是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越小，导电性能越好，定义式为ρ＝RS l. 2．平行板电容器的电容C ＝εrS 4πkd. 3．当带电粒子的运动方向与磁场方向垂直时，带电粒子受到的洛伦兹力的大小为f ＝qvB ，方向由左手定则判断．一、什么是传感器1．传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求．2．传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成．二、传感器的分类传感器一般按被测量、工作原理、能量传递方式等进行分类．三、两种重要的传感器1．温度传感器：一种将温度变化转换成电学量变化的装置．热敏电阻是利用半导体材料的阻值随温度的变化而变化的特性实现温度测量的．2．光电传感器：一种将光学量变化转换成电学量变化的传感器，就是光电传感器在光照作用下，其导电性能发生变化，如光敏电阻、光电池和光敏晶体管等．一、什么是传感器及传感器的分类[要点提炼]1．传感器是把非电学量变化转换为电学量变化的一种元件．认识传感器就是明确传感器如何“感受”非电学量，常见的“感受”方式有改变接入电路的电阻、电容等．2．传感器的组成：(如图1所示，以话筒为例)图13．传感器的分类(1)按被测量进行划分，可分为加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、温度传感器、负荷传感器、扭矩传感器等．(2)按传感器的工作原理进行划分，可分为电阻应变式传感器、压电式传感器、电容式传感器、涡流式传感器、动圈式传感器、磁电式传感器、差动变压器式传感器等．(3)按能量传递方式进行划分，可分为有源传感器和无源传感器两大类．二、传感器的原理[问题设计]如图2所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT(温度升高，电阻减小)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央．若在RT上擦一些酒精，表针将如何偏转？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？图2答案由于酒精蒸发，热敏电阻RT温度降低，电阻值增大，指针将向左偏；用吹风机将热风吹向热敏电阻，热敏电阻RT温度升高，电阻值减小，指针将向右偏．[要点提炼]1．温度传感器是一种将温度变化转换为电学量变化的装置．2．热敏电阻：用半导体材料制成．按热敏电阻阻值随温度变化而变化的规律，热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻．(1)正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大．(2)负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻减小．3．光电传感器是一种将光学量变化转换为电学量变化的传感器．4．光敏电阻一般由半导体材料制成．特点：光照越强，电阻越小．一、对传感器的认识例1如图3是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端．在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况．将电压表分别接在b、c之间与c、d之间，当油量变化时，电压表的示数变化有何不同？图3解析①把电压表接在b、c之间，油量增加时，R减小，电压表的示数减小；油量减少时，R增大，电压表的示数增大．②把电压表接在c、d之间，油量增加时，R减小，电路中电流增大，则R′两端的电压增大，电压表的示数增大，同理，油量减少时，电压表的示数减小．答案见解析二、对热敏电阻的认识及应用例2如图4所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I－U关系曲线图．图4(1)为了通过测量得到图示的I－U关系的完整曲线，在图5甲、乙两个电路中应选择的是图________；简要说明理由：_______________________________________________________________________________________________________________________.(电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω)图5(2)在图丙所示电路中，电源电压恒为9 V ，电流表读数为70 mA ，定值电阻R1＝250 Ω.由热敏电阻的I －U 关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________ V ；电阻R2的阻值为________ Ω.(3)举出一个可以应用热敏电阻的例子：____________________________________.解析 (1)应选择图甲，原因是图甲所示电路电压可从0调到所需电压，调节范围较大(或图乙所示电路不能测得0附近的数据)．(2)根据欧姆定律可得I1＝U R1＝9250A ＝0.036 A 所以I2＝I －I1＝0.07 A －0.036 A ＝0.034 A.由热敏电阻的I －U 关系曲线可知，当I ＝0.034 A ＝34 mA 时，UT≈5.2 V所以R2＝U －UT I2＝9－5.20.034Ω≈111.8 Ω. 答案 (1)甲见解析(2)5.2 111.8(3)热敏温度计(提出其他实例，只要合理均对)三、对光敏电阻、热敏电阻的认识及应用例3 (双选)如图6所示，R1、R2为定值电阻，L 为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时()图6A ．电压表的示数减小B ．R2中电流减小C ．小灯泡的功率增大D ．电路的路端电压增大解析当光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，从而电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A 、D 项均错误．由路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B 项正确．结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，故小灯泡的功率增大，C 项正确．答案BC传感器⎩⎪⎨⎪⎧ 传感器：能够感受非电学量，并按照一定的规律转换为电学量或转换为电路的通断的一类元件常用元器件⎩⎪⎨⎪⎧ 光敏电阻：随光照增强，阻值减小热敏电阻⎩⎪⎨⎪⎧ 正温度系数的热敏电阻负温度系数的热敏电阻金属热电阻：随温度升高，阻值增大1．(对电容式传感器的认识)(单选)电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置，由于电容器的电容C 取决于极板正对面积S 、极板间距离d 以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一物理量的值．如图7所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四种传感器的作用，下列说法不正确的是( )图7A．甲图的传感器可以用来测量角度B．乙图的传感器可以用来测量液面高度C．丙图的传感器可以用来测量压力D．丁图的传感器可以用来测量速度答案 D解析甲图角度变化能导致极板正对面积变化；乙图液面高度变化能导致极板正对面积变化；丙图F变化能导致极板间距变化；丁图中位置变化导致电介质变化．所以，甲、乙、丙、丁分别是测角度、液面高度、压力、位移的的元件．故选D.2．(对光敏电阻、热敏电阻的认识及电路分析)(双选)如图8所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，RT为负温度系数热敏电阻，RG为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是( )图8A．温度不变，光照增强 B．温度升高，光照不变C．温度降低，光照增强 D．温度升高，光照减弱答案AC题组一对传感器的认识1．(双选)传感器担负着信息采集的任务，它可以( )A．将力学量(如形变量)转变成电学量B．将热学量转变成电学量C．将电学量转变成光学量D．将电学量转变成力学量答案AB解析传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件．故选项A、B对，选项C、D错．2．(单选)如图1所示，是电容式话筒的示意图，它是利用电容制成的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极．在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，从而使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因是电容器两板间的 ( )图1A．距离变化B．正对面积变化C．电介质变化D．电压变化答案 A解析振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号．3．(单选)有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为( )A．改变湿度B．改变温度C．改变磁场D．改变电容答案 D解析根据自动干手机工作的特征，手靠近干手机电热器工作，手撤离后电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容器，手靠近时相当于连接一个电容器，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容大小，故D正确；用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于温度、湿度的变化工作就成了室内烘干机．4．(单选)全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该水位自动感应装置采用的传感器是( )A．温度传感器 B．压力传感器C．生物传感器 D．红外线传感器答案 B解析水位不同，压力不同，压力传感器能将压力信号转换为电信号，B正确．题组二对温度传感器、热敏电阻的认识及电路分析5．(单选)如图2所示是观察电阻R的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( )图2A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化非常明显D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显答案 C解析如果R为金属热电阻，则读数变大，但不会非常明显，故A、B均错；如果R为热敏电阻，读数变化非常明显，故C对，D错．6．(单选)如图3所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时( )图3A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱答案 C解析R2与灯泡L并联后再与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯泡L两端的电压增大，灯泡的亮度变强，R1两端的电压减小，故只有C正确．题组三对光敏电阻的认识及电路分析7．(单选)用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是 ( )A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器答案 A解析遥控器是利用红外线传输信号的，故A项正确．8．(双选)如图4所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数器的示意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻(光照增强时电阻变小)，下列说法中正确的是 ( )图4A．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小B．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大C．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小D．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大答案AD解析光敏电阻的阻值与光照强度有关，光照强度越大，光敏电阻阻值越小．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻阻值变小，电路中电流变大，电源内阻上的电压变大，路端电压变小，所以电压表读数变小，选项A正确；相反，当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电路中电流变小，电源内阻上的电压变小，路端电压变大，所以电压表读数变大，选项D正确．9．(单选)如图5所示，R3是光敏电阻(光照增强时电阻变小)，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势．当用光照射电阻R3时，则( )图5A．a点电势高于b点电势B．a点电势低于b点电势C．a点电势等于b点电势D．a点电势和b点电势的大小无法比较答案 A解析R3是光敏电阻，当光照增强时电阻变小，R3两端电压减小，故a点电势升高，因其他电阻的阻值不变，所以a点电势高于b点电势．。

2017-2018学年高中物理粤教版选修3-2课件：3.3传感器的应用（问题探究式）

三、温度传感器的应用——电饭锅
电饭锅的构造
三、温度传感器的应用——电饭锅
3
如图是电饭锅的结构图，如果感温磁体的“居里温度”为103 ℃时，下列说法中正确的是( ) A．常温下感温磁体具有较强的磁性 B．当温度超过103 ℃时，感温磁体的磁性较强 C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会超过103 ℃，这时开关按钮会跳起 D．常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103 ℃，开关按钮就不会自动跳起
减轻了工人劳动强度，提高了产品质量，降低了产品成本
飞向太空的传感器
1.下列说法中不正确的是( ) A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号 B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片 C．电子秤所使用的测力装置是力传感器 D．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
切断温度要升高则应使调温旋钮下移一些
三、温度传感器的应用——电饭锅
回顾在家煮饭的过程？
三、温度传感器的应用——电饭锅
问题提出: 电饭锅烧饭,饭熟后会自动断开，而烧水时却不能自动断开。为什么？
阅读：课本 1、电饭锅中温度传感器的主要元件是什么？ 2、感温铁氧体的组成物质是什么？ 3、感温铁氧体有何特点？ 4、什么是“居里点”？
两个应变片的形变引起电阻变化致使两个应变片的电压差变化
3.应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？
形变
电压
一、力传感器的应用——电子秤数显电子秤电路原理图
1
关于电子秤中应变式力传感器说法正确的是( )
A．应变片是由导体材料制成
应变片多用半导体材料制成
B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大，反之变小
话筒是声传感器，能将声音信号转换成电信号，故A错

【配套K12】2017_2018高中物理第三章传感器章末总结学案粤教版选修3_2

第三章传感器章末总结⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧ 定义：能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件、转换元件及转换电路组成敏感元件⎩⎪⎨⎪⎧ 热敏电阻——温度传感器光敏电阻——光电传感器应用⎩⎪⎨⎪⎧ 生活中的传感器农业生产中的传感器工业生产中的传感器飞向太空的传感器用传感器制作自控装置——利用光敏电阻、热敏电阻等一、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．例1 如图1所示是一火警报警器的部分电路示意图．其中R 2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R 2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．R2↓→R总↓→I干↑→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．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( )①当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压增大②当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压减小③当仅增大R2的阻值时，A、B之间的电压增大④当仅减小R2的阻值时，A、B 之间的电压增大图2A．①③B．①④C．②③D．②④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U＝IR2减小，故①错误，②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③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④错误．故应选C.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．例2 如图3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3A．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B时，左侧电路被接通，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，故B正确．例3 如图4甲所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定．电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡发光亮度逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据这一特性用图丙中给定的器材设计一个自动光控电路．图4答案见解析解析由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，光敏电阻的阻值减小，通过光敏电阻的电流增大．根据题意设计的自动光控电路如图所示．控制过程是：当有光照射时，电路中电流增大，经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开，当无光照射时，电路中电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制电路接通，灯开始工作．。

高中物理第三章传感器第2节传感器的原理教案粤教版选修3_2

第2节探究传感器的原理本节教材分析三维目标（一）知识与技能1．通过实物认识光敏电阻，了解光传感器的工作原理。

了解光传感器的用途。

2．通过实物认识热电偶和热敏电阻，了解温度传感器的工作原理。

了解温度传感器的用途。

3．利用传感器制作简单的自动控制装置，通过实验认识传感器，体会非电学量转换成电学量好处。

（二）过程与方法实验探究及要求学生使用多种资源去收集信息，多整理信息，最后形成书面报告在课堂上与教师和同学交流。

（三）情感、态度与价值观1.激发学生的学习兴趣，拓展他们的视野，培养学生收集信息、与他人进行交流的能力，提高他们的创新意识。

2.通过分析事例，培养学生全面认识和对待事物的科学态度。

教学重点几种常见传感器的工作原理教学难点学生自己设计简单的传感器.教学建议用几个有趣的传感器实验引入课题，激发学生探究传感器原理的兴趣.给出“传感器就是把非电学量转换为电学量”的概念之后，重点介绍光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻.安排音乐茶杯和火警装置两个设计性问题让学生体会传感器的简单应用.结合电容、霍尔效应、电阻定律等知识让学生设计传感器，进一步深化传感器的工作原理.新课导入设计导入一通过教师演示实验，用光敏电阻控制小灯炮的亮暗。

我们在某些时候有必要根据室内的亮度调节灯光的亮度，以达到节能的目的，那么要怎么样才能控制呢？导入二教师：今天我们生活中常用的电视、空调的遥控器是如何实现远距离操纵的？楼梯上的电灯如何能人来就开，人走就熄的？工业生产中所用的自动报警器、恒温烘箱是如何工作的？“非典”病毒肆虐华夏大地时，机场、车站、港口又是如何实现快速而准确的体温检测的？所有这些，都离不开一个核心，那就是本堂课将要学习的传感器。

1。

高中物理第3章传感器章末复习课学案粤教版选修3_2

章末复习课[体系构建][核心速填]1．传感器的定义是：能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件、转换元件及转换电路组成．2．敏感元件：(1)热敏电阻和金属热电阻——温度传感器．(2)光敏电阻——光传感器．(3)霍尔元件——磁传感器．3．应用(1)力传感器——电子秤．(2)温度传感器——电熨斗．(3)光传感器——火灾报警器．传感器工作原理、常见敏感元件及其应用1.传感器的工作原理传感器感受的通常是非电学量，如力、热、磁、光、声等，而它输出的通常是电学量，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作．传感器原理如框图所示．2．常见敏感元件及特性(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)金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大．(3)热敏电阻：热敏电阻有正温度系数、负温度系数两种．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．(4)电容：平行板电容器的电容与极板正对面积、极板间距及电介质材料有关，电容器可以感知引起电容变化的任一外界信息，并将其转化为电容变化，例如，当极板受力时会改变极板间距，从而引起电容变化．【例1】如图为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的IU 关系曲线图．(1)为了通过测量得到如图所示IU关系的完整曲线，在图甲和乙两个电路中应选择的是图________；简要说明理由：____________.(电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω)甲乙(2)在如图所示电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω.由热敏电阻的IU关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________V；电阻R2的阻值为________Ω.[解析](1)应选择图甲，因为图甲电路电压可从0 V调到所需电压，电压调节范围大．(2)由题图知R2与热敏电阻串联后与R1并联接在9 V电源上，总电流I＝70 mA，R1＝250 Ω.设通过热敏电阻的电流为I2，通过R1的电流为I1，则I＝I1＋I2，故I2＝I－I1＝(70－9250×103)mA＝34 mA.由图象查得34 mA对应的电压为4.6 V，R2两端电压U2＝9 V－4.6 V＝4.4 V，所以R2＝4.434×10－3Ω＝129.4 Ω.[答案](1)甲因为甲电路电压可从0 V调到所需电压，电压调节范围大(2)4.6 129.4涉及到电路的动态变化问题时要抓住题目的关键信息及敏感元件的特性，的变化、光敏电阻的变化、温度的变化、热敏电阻的变化，分析的顺序同直流电路动态问题分析一样，先从部分到整体，再到部分涉及到电路的计算问题时，把握图象的信息非常重要1．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，在升降机中将重物放在压敏电阻上，压敏电阻接在如图甲所示的电路中，电流表示数变化如图乙所示，某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态，下列说法中正确的是( )甲乙A．0～t1时间内，升降机一定匀速运动B．0～t1时间内，升降机可能减速上升C．t1～t2时间内，升降机可能匀速上升D．t1～t2时间内，升降机可能匀加速上升B[在0～t1时间内，电流恒定，表明压敏电阻的阻值恒定，则重物对压敏电阻压力恒定，则升降机可能处于静止、匀速运动或匀变速直线运动，故A选项错误，B选项正确；t1～t2时间内，电流在增加，表明压敏电阻的阻值在减小，则重物对压敏电阻的压力在增大，故不可能做匀速运动或匀加速运动，C、D错误．]常见传感器的应用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受信息．(2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取的信息传给执行机构．(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．分析传感器问题时应注意(1)传感器问题具有涉及的知识点多、综合性强、能力要求高等特点，而传感器的形式又多种多样，有的原理甚至较难理解．但不管怎样，搞清传感器的工作原理及过程是求解问题的关键．因此，求解时必须结合题目提供的所有信息，认真分析．(2)很多与传感器有关的较复杂的实际应用问题，只是借助传感器的外壳，实际考查的是利用所学物理知识，分析问题，处理问题的能力．(3)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】有一种测量人体重的电子秤，其原理如图所示．它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆AOB、压力传感器R(一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(其实质是电流表)．其中AO∶BO＝5∶1.已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如表所示：(1)利用表中数据归纳出电阻R随压力F变化的函数关系式；(2)该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘多少毫安处？(3)如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为20 mA，这个人的体重是多少？[解析](1)由表中数据可归纳得出压力每增加50 N，压力传感器的电阻减小30 Ω.可以表达为：R＝300－0.6F(Ω)．(2)依题意可知，电子秤空载时压力传感器受到的压力为0，由表可知，此时压力传感器的电阻R1＝300 Ω，电路中的电流为I＝UR1＝4.68300A＝15.6 mA，所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15.6 mA处．(3)当电流表刻度盘的读数为I2＝20 mA时，压力传感器的电阻R2＝UI2＝4.680.02Ω＝234 Ω，由R＝300－0.6F，得F2＝110 N，再由F2·AB＝G·BO得G＝660 N.[答案](1)R＝300－0.6F(Ω) (2)15.6 mA (3)660 N2．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、后壁上各安装一个由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 kg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，传感器a在后．汽车静止时，传感器a，b的示数均为10 N(取g＝10 m/s2)．(1)若传感器a的示数为14 N，传感器b的示数为6 N，求此时汽车的加速度大小和方向；(2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零．[解析](1)左侧弹簧对滑块向右的推力F1＝14 N右侧弹簧对滑块向左的推力F2＝6.0 N滑块所受合力产生加速度a1，根据牛顿第二定律有F1－F2＝ma1所以a 1＝F 1－F 2m ＝14－62.0m/s 2＝4 m/s 2a 1与F 1同方向，即向前(向右)．(2)传感器a 的读数恰为零，则左侧弹簧的弹力F 1′＝0，因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以右弹簧的弹力变为F 2′＝－20 N ．滑块所受合力产生加速度，由牛顿第二定律得F 合＝F 2′＝ma 2所以a 2＝F 2′m＝－10 m/s 2 负号表示方向向后(向左)．[答案] (1)4.0 m/s 向前(右) (2)10 m/s 2，向后(左)。

高中物理第三章传感器第一节第二节认识传感器传感器的原理学案粤教版选修3-

第一节认识传感器第二节传感器的原理[学科素养与目标要求]物理观念：1.知道什么是传感器，知道其将非电学量转化为电学量的意义.2.了解光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻和霍尔元件的性能，知道其工作原理及作用．科学探究：通过多种渠道收集传感器的信息，进行交流、展示，了解传感器的应用．一、什么是传感器1．定义：能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置．2．组成――→被测量敏感元件→转换元件→转换电路――→电学量(1)敏感元件：直接感受被测量并将其变换成与被测量成一定关系的易于测量的物理量．(2)转换元件：将敏感元件输出的物理量转换成电学量输出．(3)转换电路：将转换元件输出的电学量转换成易于测量的电学量．3．分类分类情况常见传感器按被测量划分加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、温度传感器、负荷传感器、扭矩传感器等按工作原理划分电阻应变式传感器、压电式传感器、电容式传感器、涡流式传感器、动圈式传感器、磁电式传感器、差动变压器式传感器等按能量传递方式划分(1)有源传感器：压电式传感器、热电式传感器、电磁式传感器等(2)无源传感器：电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器等二、传感器的原理1．温度传感器的原理(1)作用：将温度变化转换为电学量变化，通过测量传感器元件的电学量随温度变化来实现温度的测量．(2)热敏电阻特性：热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，正温度系数的热敏电阻的阻值随温度的升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小．(3)应用：电饭煲、空调机、电热水器、微波炉等．2．光电传感器的原理(1)作用：利用敏感元件——光敏电阻，将光照强弱转换为电阻大小这一电学量．(2)光敏电阻特性：光敏电阻的阻值随光照的增强而减小．(3)应用：路灯光电自动开关电路和红外楼道照明开关电路．1．判断下列说法的正误．(1)传感器可以把非电学量转化为电学量．( √)(2)光敏电阻的阻值随光照的强弱而变化，光照越强电阻越大．( ×)(3)热敏电阻一般用半导体材料制作，导电能力随温度的升高而增强，但灵敏度低．( ×)(4)霍尔元件一共有两个电极，电压这个电学量就通过这两个电极输出．( ×)2.如图1所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时，电流表的读数_____(填“变大”或“变小”)，小灯泡的亮度_____(填“变亮”或“变暗”)．图1答案变小变亮一、传感器干簧管结构：如图甲所示，它只是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片，接入图乙电路，当条形磁铁靠近干簧管时：(1)会发生什么现象，为什么？(2)干簧管的作用是什么？答案(1)灯泡会亮，因为当条形磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通．(2)干簧管起到开关的作用，是一种能够感知磁场的传感器．1．传感器的原理2．在分析传感器时要明确(1)核心元件是什么；(2)是怎样将非电学量转换为电学量的；(3)是如何显示或控制开关的．例1(2018·扬州市邗江区高二下学期期中)关于传感器，下列说法正确的是( ) A．所有传感器都是由半导体材料制成的B．金属材料也可以制成传感器C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D．水银温度计是一种传感器答案 B解析传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料等，所以A错误；金属材料也可以制成传感器，所以B正确；传感器是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，所以C错误；水银温度计根据热胀冷缩来测量温度，不是传感器，所以D 错误．二、光敏电阻及应用在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，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．此光电计数器的基本工作原理是什么？答案当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次．光敏电阻是由半导体材料制成的．它的阻值随光照强度的变化而变化，光照越强，电阻越小；光照越弱，电阻越大．例2(多选)如图2所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时( )图2A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大答案ABC解析当入射光强度增大时，R3阻值减小，外电路总电阻随R3的减小而减小，由闭合电路欧姆定律知，干路电流增大，R1两端电压增大，电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A项正确，D项错误．因路端电压减小，而R1两端电压增大，故R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确．结合干路电流增大和通过R2的电流减小知流过小灯泡的电流必增大，故小灯泡的功率增大，C项正确．三、热敏电阻和金属热电阻及应用如图所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R T(温度升高，电阻减小)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央．若在R T上擦一些酒精，表针将如何偏转？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？答案由于酒精蒸发吸热，热敏电阻R T温度降低，电阻值增大，表针将向左偏；用吹风机将热风吹向热敏电阻，热敏电阻R T温度升高，电阻值减小，表针将向右偏．1．金属热电阻：金属导体的电阻，随温度的升高而增大．2．热敏电阻(负温度系数)：用半导体材料制成，其阻值随温度升高而减小．例3(多选)在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制．如图3所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小)，C为电容器．当环境温度降低时( )图3A ．电容器C 的带电荷量增大B ．电压表的读数增大C ．电容器C 两板间的电场强度减小D ．R 1消耗的功率增大答案 AB解析当环境温度降低时，R 2变大，电路的总电阻变大，由I ＝E R 总知I 变小，又U ＝E －Ir ，电压表的读数U 增大，B 正确；又由P 1＝I 2R 1可知，R 1消耗的功率P 1变小，D 错误；电容器两板间的电压U 2＝U －U 1，U 1＝IR 1，可知U 1变小，U 2变大，由场强E ′＝U 2d，Q ＝CU 2可知Q 、E ′都增大，故A 正确，C 错误．含有热敏电阻、光敏电阻电路的动态分析步骤1．明确热敏电阻(或光敏电阻)的阻值随温度(或光照强度)的增加是增大还是减小．2．分析整个回路的电阻、电流的增减．3．分析部分电路的电压、电流如何变化．1．(对传感器的理解)许多办公楼及宿舍楼的楼梯上的电灯到了晚上能够自动做到“人来即亮，人走即灭”，其神奇功能在于控制灯的“开关”传感器，下面有关该传感器的说法中正确的是( )A ．该传感器能够测量的物理量是位移和温度B ．该传感器能够测量的物理量是位移和光强C ．该传感器能够测量的物理量是光强和声音D ．该传感器能够测量的物理量是压力和位移答案 C解析楼道中安装了自动灯光控制系统，白天灯不亮，和光传感器有关；晚上有人经过时，灯自动亮起来，与声音有关，是声传感器，所以该传感器能够测量的物理量是光强和声音，C正确．2．(光敏电阻的特性)如图4所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，R和L之间用挡板(未画出)隔开，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R 与LED间距不变，下列说法中正确的是( )图4A．当滑片P向左移动时，L消耗的功率增大B．当滑片P向左移动时，L消耗的功率减小C．当滑片P向右移动时，L消耗的功率可能不变D．无论怎样移动滑片P，L消耗的功率都不变答案 A解析滑片P左移，滑动变阻器接入电路的电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R减小，流过灯泡的电流增大，L消耗的功率增大．3．(热敏电阻的特性)(2018·如东中学阶段性检测)某温控电路的原理如图5所示，R M是负温度系数的热敏电阻，R是滑动变阻器，某种仪器要求在15～27℃的环境中工作．当环境温度偏高或偏低时，控制器会自动启动降温或升温设备．下列说法中正确的是( )图5A．环境温度降低，R M的阻值减小B．环境温度升高，U ab变大C．滑片P向下移动时，U ab变大D．调节滑片P的位置能改变降温和升温设备启动时的临界温度答案 D解析环境温度降低时，R M变大，A错误；环境温度升高，R M减小，U ab变小，B错误；滑片向下移动，回路电流减小，U ab变小，C错误；调节滑片位置能改变临界温度，D正确．考点一传感器的理解1．(多选)关于干簧管，下列说法正确的是 ( )A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C．干簧管接入电路中相当于开关的作用D．干簧管是作为电控元件以实现自动控制的答案CD解析干簧管能感知磁场，是因为当两个簧片所处位置有磁场时，两个簧片被磁化而接通，所以是作为开关来使用的，当磁场靠近或远离的时候，就会实现闭合或断开，故C、D正确，A、B错误．2．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是( )A．光传感器B．温度传感器C．声传感器D．磁传感器答案 A3．(2017·溧水中学高二期末)街道旁的路灯利用半导体的电学特性制成了白天自动熄灭，夜晚自动点亮的装置，该装置的工作原理是应用了半导体的( )A．光敏性B．压敏性C．热敏性D．三个特性同时应用答案 A解析要求灯夜晚亮，白天熄，可知光的强弱导致电路电流变化，所以电路中利用光传感器使电阻变化，实现自动控制，因此是利用半导体的光敏性，A正确，B、C、D错误．4.如图1所示，是电容式话筒的示意图，它是利用电容制成的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极．在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，从而使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因是电容器两板间的 ( )图1A．距离变化B．正对面积变化C．电介质变化D．电压变化答案 A解析振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号，故A正确．5．(多选)电容式传感器是将非电信号转变为电信号的装置．由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，如图2所示是四个电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法正确的是( )图2A．甲图的传感器可以用来测量角度B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度C．丙图的传感器可以用来测量压力D．丁图的传感器只能用来测量速度答案ABC考点二光敏电阻、热敏电阻的认识及应用6．如图3所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时，表针的偏转角为θ；现用手掌挡住部分光线，表针的偏转角为θ′，则可判断( )图3A．θ′＝θB．θ′＜θC．θ′＞θD．不能确定答案 B7．(多选)如图4为电阻R随温度T变化的图线．下列说法中正确的是( )图4A．图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的B．图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的C．图线1对应的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D．图线2对应的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高答案BD解析金属热电阻的阻值随温度升高而增大，半导体材料制成的热敏电阻的阻值随温度升高而减小，所以A错误，B正确；图线1对应的材料化学稳定性好但灵敏度低，图线2对应的材料化学稳定性差但灵敏度高，所以C错误，D正确．8.在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏电阻特性的实验时，安装好如图5所示装置．向杯内加入冷水，温度计的示数为20℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1，然后向杯内加入热水，温度计的示数为60℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是( )图5A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡答案 D解析多用电表与热敏电阻构成的回路中未接入电源，故不能用电流挡，A、B错误；当温度升高时多用电表指针偏转角较大，说明热敏电阻的阻值变小了，应该换用倍率小的挡，C错误，D正确．9．(多选)计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息．光敏电阻自动计数器的示意图如图6所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是( )图6A．当有光照射R1时，处理系统获得高电压B．当有光照射R1时，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答案AD解析当有光照射R1时，电阻减小，处理系统获得高电压；信号处理系统每获得一次高电压就计数一次．10.如图7所示，R3是光敏电阻(光照增强时电阻变小)，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势．当用光照射电阻R3时，则(电源内阻不计)( )图7A．a点电势高于b点电势B．a点电势低于b点电势C．a点电势等于b点电势D．a点电势和b点电势的大小无法比较答案 A解析R3是光敏电阻，当有光照射时电阻变小，R3两端电压减小，故a点电势升高，因其他电阻的阻值不变，所以a点电势高于b点电势，故A正确．11．(2017·邗江中学高二下期中)如图8所示为某传感装置内部部分电路图，R T为正温度系数热敏电阻，其特性为随着温度的升高阻值增大；R1为光敏电阻，其特性为随着光照强度的增强阻值减小；R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表．若发现电压表示数增大，可能的原因是( )图8①热敏电阻温度降低，其他条件不变②热敏电阻温度升高，其他条件不变③光照减弱，其他条件不变④光照增强，其他条件不变A．①③B．①④C．②③D．②④答案 A解析热敏电阻温度降低时，其阻值减小，外电路总电阻减小，总电流增大，内电压增大，路端电压随之减小，通过光敏电阻的电流减小，通过R3的电流增大，电压表的读数增大，符合题意，故①正确．同理可得热敏电阻温度升高，其他条件不变，电压表的示数减小，不符合题意，故②错误．光照减弱，光敏电阻的阻值增大，外电路总电阻增大，路端电压增大，通过R3的电流增大，则电压表的示数增大，故③正确．光照增强，光敏电阻的阻值减小，外电路总电阻减小，路端电压减小，通过R3的电流减小，则电压表的示数减小，故④错误．故A选项正确．12．(多选)(2018·湖北省重点高中联考协作体期中)如图9所示，理想变压器的原线圈与定值电阻r串联，副线圈接热敏电阻R T(温度升高，阻值减小)，在正弦交流电源的电压U0不变的情况下，下列说法正确的是( )图9A．当R T的温度升高时，原线圈两端的电压一定减小B．当R T的温度升高时，原线圈中的电流一定减小C．当R T的温度降低时，r消耗的功率一定减小D．当R T的温度降低时，r消耗的功率一定增大答案AC解析设变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，当R T的温度升高时，其阻值减小，副线圈的电流I 2增大，根据I 1I 2＝n 2n 1，可知原线圈的电流I 1增大，根据U 0＝I 1r ＋U 1，可知原线圈两端的电压U 1减小，故A 正确，B 错误；同理，当R T 的温度降低时，其阻值增大，副线圈的电流I 2减小，根据I 1I 2＝n 2n 1，可知原线圈的电流I 1减小，根据P ＝I 12r ，可知r 消耗的功率一定减小，故C 正确，D 错误．。

2017_2018学年高中物理第三章传感器第3节传感器的应用学案粤教版选修3_2

第三节传感器的应用[先填空]1．温度传感器的应用电饭煲、电冰箱、微波炉、空调机、消毒碗柜等与温度相关的家用电器．2．红外线控制器的应用自动门、家电遥控器、生命探测仪、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等．3．光敏传感器的应用：照相机中．4．压力传感器的应用：电子秤中．[再判断]1．洗衣机的自动控制装置利用了压力传感器．(√)2．自动门利用了红外线传感器．(√)3．指纹识别器是利用压力传感器．(×)[后思考]如图331，压力传感器在全自动洗衣机中实现了怎样的信号转化？其作用是什么？自动洗衣机水位控制原理图331【提示】传感器的膜盒中的膜片受力大小不同，膜片凸起情况不同，当压力达到一定程度时凸起的膜片使动触点a与静触点b脱离，并与静触点c接触，从而接通控制电路．压力传感器将压力这个力学信号转化成电路的通断，相当于电路中的开关．[合作探讨]在机场的出入口等公共场所快速准确地筛查体温偏高的人员，应用普通的体温计不可能完成，现在用非接触式测温仪可以很好地完成检测．探讨1：这种测温仪利用了什么传感器？【提示】红外线传感器．由于物体的温度不同，发射红外线的情况不同，因此利用红外线敏感元件可以实现无接触测温．探讨2：这种测温仪的优点是什么？【提示】(1)非接触式红外测温仪在测温时不必与被测物体表面接触．(2)可立即显示体温值．[核心点击]1．常见压力传感器的敏感元件是金属应变片和半导体力敏电阻．2．半导体力敏电阻的阻值随压力的增大而减小，常将力敏电阻与电流计串联起来，压力变化，力敏电阻变化，电流变化，把力学量转换成电学量．1．电子秤使用的传感器是( )A．超声波传感器B．温度传感器C．压力传感器D．红外线传感器【解析】电子秤通过感知物体对它的压力，将其转换为电信号，并由仪表显示，来测量物体质量，所以它感知的是压力，使用了压力传感器，故C选项正确．【答案】 C2．下列器件不是应用温度传感器的是( )【导学号：97192120】A电熨斗B．话筒C．电饭锅D．测温仪【解析】电熨斗、电饭锅和测温仪都是把非电学量温度转换为电学量，都要使用温度传感器．话筒把非电学量声音转换为电学量，没有使用温度传感器．【答案】 B3．洗衣机中的水位控制装置使用的是( )A．光传感器B．压力传感器C．湿度传感器D．温度传感器【解析】当洗衣机内水位升高时，传感器的膜片受到的压力变大，当达到设定值时，关闭进水电磁阀门．【答案】 B[先填空]1．农业生产中的传感器无人管理的自动灌溉系统利用了湿度传感器；自动化温室种植中，温室的自动控温就是在温度传感器的帮助下实现的；现代粮库采用了温度传感器和湿度传感器．2．工业生产中的传感器生产安全中，如将一种埋入式光纤传感器安置在大桥或水坝中，随时可以监控大桥或水坝的裂痕等安全隐患；在自动控制系统中，如数控机床中的位移测量装置就是利用高精度位移传感器(如光栅传感器)对位移测量，从而实现精密加工．3．飞向太空的传感器飞机保持一定飞行高度，当飞机高度变化时，大气数据计算机自动发出与给定高度的差值信号，并通过自动驾驶仪操纵升降舵，使飞机恢复给定高度；在运载火箭、载人飞船中，应用了传感器供遥测和遥控系统使用；对宇航员的各种生理状态的测量有生理传感器，如测量血压、心电图、体温等．[再判断]1．无人管理的自动灌溉系统，用到了温度传感器．(×)2．位移测量装置用到了位移传感器．(√)[后思考]人类发射的绕地球运转的所有航天器，在轨道上工作时都需要电能，所需要的电能都是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的，要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用哪种传感器来感知太阳方位？【提示】光传感器[核心点击]1．农业生产中的传感器(1)湿度传感器可用来判断农田的水分蒸发情况，自动供水或停水．(2)温度传感器和湿度传感器可对上百个点进行温度和湿度监测．由于有了十分先进可靠的测试技术，有效地减少了霉变现象．2．工业生产中的传感器生产的自动化和半自动化．用机器人、自动化小车、自动机床、各种自动生产线或者系统来代替人完成加工、装配、包装、运输、存储等工作．各种传感器使生产的自动运行保持在最佳状态，以确保产品质量，提高效率和产量，节约原材料等．3．飞向太空的传感器在航空、航天技术领域，传感器应用得较早，也应用得较多．在运载火箭、载人飞船中，都应用了大量的传感器供遥测和遥控系统使用．这些传感器对控制航天器的姿态、接收和发送信息、收集太空数据等都有重要作用．在载人飞船中还使用一类测量航天员各种生理状况的生理传感器，如测量血压、心电图、体温等．4．类人型机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯．下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是( )【导学号：97192121】A．是力传感器B．是光传感器C．是温度传感器D．是声音传感器【解析】遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，B对，A、C、D错．【答案】 B5．如图332甲所示为在温度为10 ℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1＝20 kΩ、R2＝10 kΩ、R3＝40 kΩ，R T为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示，a、b端电压U ab≤0时，电压鉴别器会令开关S接触，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a、b端电压U ab>0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在( )图332A．10 ℃B．20 ℃C．30 ℃D．45 ℃【解析】由题可知U ab＝0是一个电压的临界点，对应着开关S的动作，而开关的动作对应着温度的上升或下降．由电路图可知，在R 1、R 2、R 3给定的条件下，热敏电阻R T 的阻值决定了U ab 的正负．设电源负极的电势为零，则φa ＝R 2R 1＋R 2U ，φb ＝R T R 3＋R T U ，其中U 为电源的路端电压，令φa ＝φb ，即U ab ＝0，则可得R 2R 1＝R T R 3，代入数据得R T ＝20 k Ω，查表得对应的温度为30℃，C 正确．【答案】 C本题利用热敏电阻为传感器，将温度变化的信号转化为电信号，结合电子线路来控制加热电路.正确的电路分析、计算及看懂热敏电阻的电阻值随温度变化的曲线，是解决本类习题的关键.。

粤教版高中物理选修(3-2)第三章《传感器》章末总结课件

图3
网络构建解密高考
光敏电阻RP(符号，
阻值见上表)；
直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限选其中之一并在图中标出)；开关S及导线若干．
网络构建
解密高考
解析
①描绘图线应注意：各点均匀分布在图线两侧，且图线
应用平滑曲线，而不能成为各点的连线．图线为曲线且非线性变化． ②根据串联电阻的分压关系，E＝ 3 V，当照度降低至 1.0 lx 时，其电压升至 2 V，由图线知，此时光敏电阻 RP＝20 kΩ，URP＝ URP RP RP 2 V，串联电阻 UR＝ 1 V，由＝＝ 2 得： R＝＝ 10 kΩ， UR R 2 故选定值电阻 R1.
999.9 Ω；S为开关．已知RT在95 ℃时的阻值为150 Ω，在20 ℃ 时的阻值为550 Ω.现要求在降温过程中测量在95～20 的多个温度RT的阻值． ℃之间
图2
网络构建解密高考
(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： ①依照实验原理电路图连线． ②调节控温容器M内的温度，使得RT的温度为95 ℃. ③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全． ④闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录 ________．
⑤仍为I0 电阻箱的读数R1
⑥R0－R1＋150 Ω
网络构建
解密高考
这类传感器问题首先要明确各种传感器的特点，再结合运动学，动力学或者电学等知识综合分析加以判断．
网络构建
解密高考
自动控制电路设计
【例3】 (2009· 山东理综)为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统，光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为 lx)．某光敏电阻RP 在不同照度下的阻值如下表：

2017粤教版高中物理选修3.1《认识传感器》word学案

2017粤教版高中物理选修3 1．国家标准(GB7665－87)给出的传感器定义是：能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由____________、____________和____________组成．2．传感器是一种________装置，能感受到被测量的________，并能将检测感受到的信息按一定规律变换成为________或其他所需形式的信息输出，以满足信息的________、处理、________、显示、记录和________等要求．3．传感器可按下列三种不同的方法进行分类：(1)按__________分类；(2)按____________分类；(3)按________________分类．4．为解决楼道的照明问题，在楼道内安装一个传感器与控制电灯的电路相接．当楼道内有走动且发出声响时，电灯即被电源接通而发光，这种传感器为________传感器，它输入的是________信号，经传感器转换后，输出的是________信号．5．(双选)下述仪器或装置用到传感器的有()A．自动报警器B．天平C．电视遥控器D．秒表6．(双选)传感器是一种采集信息的重要器件，如图1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上时，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接成闭合电路，那么以下说法正确的是()图1A．若F向上压膜片电极时，电容将减小B．若电流计有示数，则压力F发生变化C．若电流计有向右的电流通过，则压力F在增大D．电流计有向右的电流通过，则压力F在减小7．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是()A．光传感器B．温度传感器C．声传感器D．压力传感器【概念规律练】知识点一电容式话筒的工作原理1．(双选)电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图2所示．Q是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电流充电．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．当膜片向右运动的过程中，有()图2A．电容变大B．电容变小C．导线AB中有向左的电流D．导线AB中有向右的电流2．(双选)如图3所示，电容式话筒右侧固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿声源水平方向振动的镀有金属层的振动膜a构成一个电容器，a、b分别通过导线与恒定电源两极相接．声源S做位移为x＝Asin 2 000πt的振动，则有()图3A．a振动过程中a、b板之间的电场强度不变B．导线中的电流的频率为 2 000 HzC．导线中的电流的频率为 1 000 HzD．a向右位移最大时，a、b板形成的电容最大知识点二霍尔元件3．如图4所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽为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，问：金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？图44．图5是霍尔元件的工作原理示意图，如果用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U H随B的变化情况．以下说法不正确的是(工作面是指较大的平面)()图5A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，U H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，U H将发生变化【方法技巧练】传感器电路的分析技巧5．动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象，图6甲所示是话筒原理图，图乙所示是录音机的录音、放音原理图，由图可知图6①话筒工作时磁铁不动，线圈移动而产生感应电流②录音机放音时变化的磁场在静止的线圈里产生感应电流③录音机放音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场④录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场其中正确的是()A．②③④B．①②③C．①②④D．①③④6．如图7所示为某种电子秤的原理示意图，AB为一均匀的滑线电阻，阻值为R，长度为L，两边分别有P1、P2两个滑动头，P1可在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动，弹簧处于原长时，P1刚好指着A端，P1与托盘固定相连，若P1、P2间出现电压，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小．已知弹簧的劲度系数为k，托盘自身质量为m0，电源电动势为E，内阻不计，当地的重力加速度为g.求：图7(1)托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P1离A的距离x1；(2)托盘上放有质量为m的物体时，P1离A的距离x2；(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调节P2，使P2离A的距离也为x1，从而使P1、P2间的电压为零．校准零点后，将物体m放在托盘上，试推导出物体质量m与P1、P2间的电压U之间的函数关系式．参考答案课前预习练1．敏感元件转换元件转换电路2．检测信息电信号传输存储控制3．被测量工作原理能量传递方式4．声电声电5．AC 6.BC 7．D[当电梯门碰到人或其他障碍物时立即停止关门以防挤伤人，故为压力传感器．]课堂探究练1．AC[由电容器的电容公式C ＝εr S 4πkd可知，当膜片向右运动时，相当于电容器两极间的距离变小，电容变大，电源对电容器充电，电流的方向由电源的正极流向负极，故导线AB 中有向左的电流．]2．CD[a 振动过程中，a 、b 间距变化，由平行板电容器公式可知电容C 变化，且a向右位移最大时，a 、b 板电容最大，则A 错，D 对；振动过程中，电容器不断地充放电，导线中电流频率与a 的振动频率一致，C 正确，B 错．]点评电容式话筒的薄金属膜和固定电极形成一个电容器，被充电后，声波使膜振动，电容变化，形成变化的电流．3．下表面电势高IBned解析因为自由电荷为电子，故由左手定则可判定向上偏，则上表面聚集负电荷，下表面带多余等量的正电荷，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，有e Ub＝evB ，又因为导体中的电流I ＝neSv ＝nev ·bd ，故U ＝IBned点评当电流在导体中流动时，运动电荷在洛伦兹力作用下，分别向导体上、下表面聚集，在导体中形成电场，其中上表面带负电，电势低，随着正、负电荷不断向下、上表面积累，电场增强，当运动电荷(Q)所受电场力与洛伦兹力平衡时，即QE ＝QvB 时，电荷将不再向上或向下偏转，上、下表面间形成稳定电压．4．C[根据公式U H ＝k IBd可以看出，当磁极靠近霍尔元件的工作面时，B 增大，U H将变大，选项A 正确；在地球两极附近，可以认为地磁场与水平面垂直，霍尔元件的工作面保持水平，选项B 正确；而在赤道上，地磁场与水平面平行．若霍尔元件的工作面保持水平，则无电压产生，选项C 不正确；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，相当于改变了霍尔系数k ，U H 将发生变化，选项D 正确；故选C.]点评霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，电压与磁感应强度的关系式为U H ＝k IBd.5．C[话筒的工作原理是，声波迫使金属线圈在磁铁产生的磁场中振动产生感应电流，①正确；录音时，话筒产生的感应电流经放大电路放大后在录音机磁头缝隙处产生变化的磁场，④正确；磁带在放音时通过变化的磁场使放音头产生感应电流，经放大电路后再送到扬声器中，②正确．]6．(1)m 0gk(2)m ＋m 0g k(3)m ＝kL gEU解析托盘的移动带动P1移动，使P1、P2间出现电势差，电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小，由于R为均匀的滑线电阻，则其阻值与长度成正比(1)由力的平衡知识知m0g＝kx1，解得x1＝m0g k(2)放上重物重新平衡后m0g＋mg＝kx2解得x2＝m＋m0gk(3)由闭合电路欧姆定律知E＝IR，由部分电路欧姆定律知U＝IR串，由R串R＝xL，其中x为P1、P2间的距离，则x＝x2－x1＝mgk联立解得m＝kL gEU方法总结分析传感器问题要注意四点(1)感受量分析要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等．(2)输出信号分析明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律．(3)电路结构分析认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点的基础上，分析电路输出信号与输入信号间的规律．(4)执行机构工作分析传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程，还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程．。

【学案导学设计】高中物理第三章传感器认识传感器传感器的原理学案粤教版选修3-2

学案1 认识传感器传感器的原理[学习目标定位] 1.了解传感器的概念和种类，知道将非电学量转换成电学量的技术意义.2.知道常见敏感元件的工作原理.3.通过实验了解温度传感器、光电传感器的工作原理，感悟基础知识学习和应用的重要性．1．电阻率ρ是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越小，导电性能越好，定义式为ρ＝RS l. 2．平行板电容器的电容C ＝εrS 4πkd. 3．当带电粒子的运动方向与磁场方向垂直时，带电粒子受到的洛伦兹力的大小为f ＝qvB ，方向由左手定则判断．一、什么是传感器1．传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求．2．传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成．二、传感器的分类传感器一般按被测量、工作原理、能量传递方式等进行分类．三、两种重要的传感器1．温度传感器：一种将温度变化转换成电学量变化的装置．热敏电阻是利用半导体材料的阻值随温度的变化而变化的特性实现温度测量的．2．光电传感器：一种将光学量变化转换成电学量变化的传感器，就是光电传感器在光照作用下，其导电性能发生变化，如光敏电阻、光电池和光敏晶体管等．一、什么是传感器及传感器的分类[要点提炼]1．传感器是把非电学量变化转换为电学量变化的一种元件．认识传感器就是明确传感器如何“感受”非电学量，常见的“感受”方式有改变接入电路的电阻、电容等．2．传感器的组成：(如图1所示，以话筒为例)图13．传感器的分类(1)按被测量进行划分，可分为加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、温度传感器、负荷传感器、扭矩传感器等．(2)按传感器的工作原理进行划分，可分为电阻应变式传感器、压电式传感器、电容式传感器、涡流式传感器、动圈式传感器、磁电式传感器、差动变压器式传感器等．(3)按能量传递方式进行划分，可分为有源传感器和无源传感器两大类．二、传感器的原理[问题设计]如图2所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT(温度升高，电阻减小)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央．若在RT上擦一些酒精，表针将如何偏转？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？图2答案由于酒精蒸发，热敏电阻RT温度降低，电阻值增大，指针将向左偏；用吹风机将热风吹向热敏电阻，热敏电阻RT温度升高，电阻值减小，指针将向右偏．[要点提炼]1．温度传感器是一种将温度变化转换为电学量变化的装置．2．热敏电阻：用半导体材料制成．按热敏电阻阻值随温度变化而变化的规律，热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻．(1)正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大．(2)负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻减小．3．光电传感器是一种将光学量变化转换为电学量变化的传感器．4．光敏电阻一般由半导体材料制成．特点：光照越强，电阻越小．一、对传感器的认识例1如图3是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端．在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况．将电压表分别接在b、c之间与c、d之间，当油量变化时，电压表的示数变化有何不同？图3解析①把电压表接在b、c之间，油量增加时，R减小，电压表的示数减小；油量减少时，R增大，电压表的示数增大．②把电压表接在c、d之间，油量增加时，R减小，电路中电流增大，则R′两端的电压增大，电压表的示数增大，同理，油量减少时，电压表的示数减小．答案见解析二、对热敏电阻的认识及应用例2如图4所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I－U 关系曲线图．图4(1)为了通过测量得到图示的I－U关系的完整曲线，在图5甲、乙两个电路中应选择的是图________；简要说明理由：_______________________________________________________________________________________________________________________.(电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω)图5(2)在图丙所示电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω.由热敏电阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________ V；电阻R2的阻值为________ Ω.(3)举出一个可以应用热敏电阻的例子：____________________________________.解析(1)应选择图甲，原因是图甲所示电路电压可从0调到所需电压，调节范围较大(或图乙所示电路不能测得0附近的数据)．(2)根据欧姆定律可得I1＝U R1＝9250A ＝0.036 A 所以I2＝I －I1＝0.07 A －0.036 A ＝0.034 A.由热敏电阻的I －U 关系曲线可知，当I ＝0.034 A ＝34 mA 时，UT≈5.2 V所以R2＝U －UT I2＝9－5.20.034Ω≈111.8 Ω. 答案 (1)甲见解析(2)5.2 111.8(3)热敏温度计(提出其他实例，只要合理均对)三、对光敏电阻、热敏电阻的认识及应用例3 (双选)如图6所示，R1、R2为定值电阻，L 为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时()图6A ．电压表的示数减小B ．R2中电流减小C ．小灯泡的功率增大D ．电路的路端电压增大解析当光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，从而电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A 、D 项均错误．由路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B 项正确．结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，故小灯泡的功率增大，C 项正确．答案BC传感器⎩⎪⎨⎪⎧ 传感器：能够感受非电学量，并按照一定的规律转换为电学量或转换为电路的通断的一类元件常用元器件⎩⎪⎨⎪⎧ 光敏电阻：随光照增强，阻值减小热敏电阻⎩⎪⎨⎪⎧ 正温度系数的热敏电阻负温度系数的热敏电阻金属热电阻：随温度升高，阻值增大1．(对电容式传感器的认识)(单选)电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置，由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一物理量的值．如图7所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四种传感器的作用，下列说法不正确的是()图7A．甲图的传感器可以用来测量角度B．乙图的传感器可以用来测量液面高度C．丙图的传感器可以用来测量压力D．丁图的传感器可以用来测量速度答案 D解析甲图角度变化能导致极板正对面积变化；乙图液面高度变化能导致极板正对面积变化；丙图F变化能导致极板间距变化；丁图中位置变化导致电介质变化．所以，甲、乙、丙、丁分别是测角度、液面高度、压力、位移的的元件．故选D.2．(对光敏电阻、热敏电阻的认识及电路分析)(双选)如图8所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，RT为负温度系数热敏电阻，RG为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是()图8A．温度不变，光照增强B．温度升高，光照不变C．温度降低，光照增强D．温度升高，光照减弱答案AC题组一对传感器的认识1．(双选)传感器担负着信息采集的任务，它可以()A．将力学量(如形变量)转变成电学量B．将热学量转变成电学量C．将电学量转变成光学量D．将电学量转变成力学量答案AB解析传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件．故选项A、B对，选项C、D错．2．(单选)如图1所示，是电容式话筒的示意图，它是利用电容制成的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极．在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，从而使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因是电容器两板间的()图1A．距离变化B．正对面积变化C．电介质变化D．电压变化答案 A解析振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号．3．(单选)有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为()A．改变湿度B．改变温度C．改变磁场D．改变电容答案 D解析根据自动干手机工作的特征，手靠近干手机电热器工作，手撤离后电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容器，手靠近时相当于连接一个电容器，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容大小，故D正确；用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于温度、湿度的变化工作就成了室内烘干机．4．(单选)全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该水位自动感应装置采用的传感器是()A．温度传感器B．压力传感器C．生物传感器D．红外线传感器答案 B解析水位不同，压力不同，压力传感器能将压力信号转换为电信号，B正确．题组二对温度传感器、热敏电阻的认识及电路分析5．(单选)如图2所示是观察电阻R的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()图2A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化非常明显D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显答案 C解析如果R为金属热电阻，则读数变大，但不会非常明显，故A、B均错；如果R为热敏电阻，读数变化非常明显，故C对，D错．6．(单选)如图3所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时()图3A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱答案 C解析R2与灯泡L并联后再与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯泡L两端的电压增大，灯泡的亮度变强，R1两端的电压减小，故只有C正确．题组三对光敏电阻的认识及电路分析7．(单选)用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是()A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器答案 A解析遥控器是利用红外线传输信号的，故A项正确．8．(双选)如图4所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数器的示意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻(光照增强时电阻变小)，下列说法中正确的是()图4A．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小B．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大C．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小D．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大答案AD解析光敏电阻的阻值与光照强度有关，光照强度越大，光敏电阻阻值越小．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻阻值变小，电路中电流变大，电源内阻上的电压变大，路端电压变小，所以电压表读数变小，选项A正确；相反，当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电路中电流变小，电源内阻上的电压变小，路端电压变大，所以电压表读数变大，选项D正确．9．(单选)如图5所示，R3是光敏电阻(光照增强时电阻变小)，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势．当用光照射电阻R3时，则()图5A．a点电势高于b点电势B．a点电势低于b点电势C．a点电势等于b点电势D．a点电势和b点电势的大小无法比较答案 A解析R3是光敏电阻，当光照增强时电阻变小，R3两端电压减小，故a点电势升高，因其他电阻的阻值不变，所以a点电势高于b点电势．。

2017-2018高中物理(粤教)选修3-2学案：第三章传感器第三～四节 Word版含答案

第三节传感器的应用第四节用传感器制作自控装置[学习目标]1.了解传感器在生活和生产中的应用，尝试运用传感器的知识解释一些生活中的问题.2.了解传感器应用的一般模式.3.能设计简单的应用传感器的控制电路．一、传感器的应用[导学探究] 日常生活中的传感器是一个大家族，也是我们的好朋友，假如没有这些传感器，将会给我们的生活带来诸多不便，请观察和思考一下，在生活中有哪些传感器？答案电冰箱、电熨斗、空调机中要用到温度传感器；自动门、家电遥控器、防盗报警器中要用到红外线传感器．[知识梳理]1．生活中的传感器电饭煲、电冰箱、微波炉、空调机、消毒碗柜等与温度控制相关的家用电器，几乎都要用到温度传感器；自动门、家电摇控器、生命探测器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等，均使用了红外线传感器；另外还有照相机中的光敏传感器、家用便携式电子秤的压力传感器等．2．农业生产中的传感器无人管理的自动灌溉系统利用了湿度传感器；自动化温室种植中，温室的自动控温就是在温度传感器的帮助下实现的；现代粮库采用了温度传感器和湿度传感器．3．工业生产中的传感器生产安全中，如将一种埋入式光纤传感器安置在大桥或水坝中，随时可以监测大桥或水坝的裂痕等安全隐患；在自动控制系统中，如数控机床中的位移测量装置就是利用高精度位移传感器(如光栅传感器)进行位移测量，从而实现对零部件的精密加工．4．飞向太空的传感器在运载火箭、载人飞船中，应用传感器供遥测和遥控系统使用；对宇航员各种生理状况的测量有生理传感器，如测量血压、心电图、体温等．[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)电子秤使用了压力传感器．( )(2)在电梯门口放置障碍物，电梯门会不停地开关，这是由于电梯门上有红外线传感器．( )(3)酒精浓度检测器，使用了温度传感器．( )答案(1)√(2)×(3)×二、用传感器制作自控装置[导学探究] 城市里的路灯，能够在天暗时自动开启，而在天亮时，自动熄灭，你知道该自动控制电路中有什么传感器吗？答案光电传感器[知识梳理] 课题：应用光敏电阻制作光控自动照明灯电路图1实验器材二极管V D、晶闸管V S、光敏电阻R G、电阻R(7.5MΩ)、灯泡L.实验原理由晶闸管V S与电灯L构成主回路，控制回路由R与R G组成的分压器及二极管V D构成，如图1所示．(1)当白天自然光线较强时，光敏电阻呈低电阻，与R分压后使晶闸管V S门电极处于低电平，V S关断．(2)当夜幕降临时，照在R G上的自然光线减弱，R G呈高阻，使V S的门电极处于高电平，V S获正向触发电压而导通，灯L亮．(3)改变R的阻值，即改变其与R G的分压比，可调整电路的起控点．[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)随着科技的发展，传感器会应用在各行各业，生活的方方面面，可以完全取代人的作用．( )(2)当路灯自动控制电路做好后，不能随意调整路灯点亮熄灭的起控点．( )(3)路灯自动控制电路中的敏感元件是光敏电阻．( )答案(1)×(2)×(3)√传感器的应用实例分析传感器应注意的四个分析：(1)检测量分析：要清楚传感器所检测的非电学量，如温度、光、声、力等．(2)敏感元件分析：分析敏感元件的输入与输出信号，及输入与输出信号间的联系．(3)电路分析：分析传感器所在的电路结构，分析输入信号变化对电路电流、电压等产生的影响．(4)执行机构分析：分析非电学量与电学量之间的转换过程，分析根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程．例1 (多选)为了锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，如图2所示是原理图．轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)，弹簧劲度系数为100N/cm.定值电阻R0＝5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R1＝25Ω，电源输出电压恒为U＝3V，理想电流表的量程为0～0.6A．当拉环不受力时，滑片P 处于a端．下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)( )图2A．小明在电路中连入R0的目的是保护电路B．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0.1AC．当拉力为400N时，电流表指针指在0.3A处D．当拉力为400N时，电流表指针指在0.5A处答案ABC解析若电路无电阻R0，且金属滑片P在b端时，回路短路损坏电源，R0的存在使电路不出现短路，因此A正确；当拉环不受力时，滑片P在a端，由闭合电路欧姆定律得，I＝UR0＋R1＝0.1A，故B正确；拉力为400N时，由F＝kΔx，则Δx＝4cm，对应的电阻为R aP＝20Ω，R1接入电路的电阻R Pb＝5Ω，由闭合电路欧姆定律得，I′＝UR0＋R Pb＝0.3A，故D错，C正确．例2 (多选)电饭锅的结构图如图3所示，如果感温磁体的“居里温度”为103℃时，下列说法中正确的是( )图3A．常温下感温磁体具有较强的磁性B．当温度超过103℃时，感温磁体的磁性较强C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会达到103℃，这时开关按钮会跳起D．常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103℃，开关按钮就不会自动跳起答案ACD1．(多选)如图4所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是( )图4A．严重污染时，LDR是高电阻B．轻度污染时，LDR是高电阻C．无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定D．该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响答案AD解析严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A对，B错；LDR由半导体材料制成，受光照影响，电阻会发生变化，C错；白天和晚上自然光的强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，D对．图52．小强用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制．经检查，恒温箱的控制器没有故障．参照图5，下列对故障判断正确的是( )A．只可能是热敏电阻出现故障B．只可能是温度设定装置出现故障C．热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障D．可能是加热器出现故障答案 C解析由恒温箱原理图可知，若热敏电阻出现故障或温度设定装置出现故障都会向控制器传递错误信息，导致控制器发出错误指令，故C正确，A、B错误．若加热器出现故障，只有一种可能，即不能加热，而题中加热器一直加热才会使温度持续升高，故D错误．一、选择题(1～8题全为单选题)1．传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是( )A．生物传感器B．红外传感器C．温度传感器D．压力传感器答案 C2．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是( )A．光传感器B．温度传感器C．声传感器D．压力传感器答案 A解析在电梯门口放置一障碍物，电梯门不停地开关，说明电梯门口有一个光传感器，故A 选项正确．3．当出现某疫情时，在机场、车站等交通出入口，使用红外线热像仪，红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而可以有效控制疫情的传播．关于红外线热像仪，下列说法正确的是( )A．选择红外线进行检测，主要是因为红外线具有荧光效应B．红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测C．红外线热像仪同时还具有杀菌作用D．一切物体都能发射红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同答案 D解析红外线热像仪是根据物体发射的红外线的频率和强度不同而工作的，故D正确．4．如图1所示是自动调温式电熨斗，下列说法不正确的是( )图1A．常温时上下触点是接触的B．双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲C．原来温度控制在80℃断开电源，现要求60℃断开电源，应使调温旋钮下移一些D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些答案 C解析常温工作时，上下触点是接通的，当温度升高时，上层金属片形变大，向下弯曲，切断电源，切断温度要升高则应使调温旋钮下移一些，A、B、D对，C错．5.如图2所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈．P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求．其工作方式是 ( )图2A．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路串联B．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路并联C．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路串联D．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路并联答案 A6．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图3所示的装置．向杯内加入冷水，温度计的示数为20℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1.然后向杯内加入热水，温度计的示数为60℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是( )图3A．多用电表应选用电流挡，温度升高换用大量程测量B．多用电表应选用电流挡，温度升高换用小量程测量C．多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡D．多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡答案 D解析测电阻应选用欧姆挡．当温度升高时，热敏电阻受温度变化的影响，偏转角度增大，说明电阻阻值变小，所以应换用倍率小的挡．7．如图4所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小．电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接．则 ( )图4A．当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下B．当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下C．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、C端答案 B解析根据温度变化，分析R的变化，确定电路中电流的变化，电流增大时，继电器L对衔铁P吸引力增大，P将会被吸下．当温度降低到某一数值，热敏电阻R的阻值增大，电路中电流减小，继电器L对衔铁P吸引力减小，P将不会被吸下，故A错误．当温度升高到某一数值，热敏电阻R的阻值减小，电路中电流增大，继电器L对衔铁P吸引力增大，P将会被吸下，故B正确．恒温箱内温度高到一定数值后，应与电源断开停止加热，由以上分析可知，温度升高后，A、B端断开，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端，故C、D 错误．8．某同学设计的家庭电路保护装置如图5所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路．仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法不正确的有( )图5A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起答案 C解析由于零线、火线中电流方向相反，产生的磁场方向相反，所以家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零，选项A正确；家庭电路短路和用电器增多时均不会引起L2中磁通量的变化，选项B正确，C错误；地面上的人接触火线发生触电时，线圈L1中磁场变化引起L2中磁通量的变化，产生感应电流，吸起K，切断家庭电路，选项D正确．二、非选择题9.如图6所示是热水器的恒温集成电路，R0是热敏电阻，温度较低时其阻值很大，温度较高时阻值很小．如果热水器中没有水或水温较高时，继电器会放开簧片，发热器断路，反之会吸住簧片接通发热器．如果热水器中没有水时，电路中BC部分就处于________(选填“断路”或“短路”)状态，则在电路图的虚线框内的门电路应是________门，当温度较低时，门电路的输入端A是________(选填“高”或“低”)电势．图6答案断路与高解析热水器中没有水，BC部分相当于断路．热水器中没有水或水温较高时，继电器都能使发热器断路，故可判断虚线框内应是与门，当温度较低时，R0阻值较大，故门电路输入端A是高电势．。

高中物理第3章传感器章末整合课件粤教版选修3_2

• A．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．(多选)如图所示是某居民小区门口利用光敏电阻设阻计，的A、行B人接监监控控装装置置，．R则1为( 光敏) 电阻，R2为定值电
• A．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高 • B．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低
• C．当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压 • D．当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压 • 【答案】BC
• 【当的误 r)，有电，解当人流B析正仅通I】减确增过R小．1大是而，由R光遮2A的闭、敏蔽阻合B电光之值电阻线间时路，时的，欧有，电电姆光R压路定1的照U中律阻射＝的得值时IR电：2变，减流U大阻小＝减，值，E小－回变故，I路小(ARA错1中，、＋B 之电路间中的的电电压流U增增大大，，故A、C正B之确间；的当电仅压减U小减R2小的，阻故值D时错，误．
• 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)转换传输部分(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．如图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 ()
理量(如力、热、磁、光、声等)转换成便于测量的量 (一般是电学量)的一类元件． • 2．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受信息． • (2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取的信息传给执行机构． • (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．

【精选】_高中物理第三章传感器章末总结课件粤教版选修3_2

例2 如图3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，出现的情况是答案解析
A.L1灯亮
√B.L2灯亮
C.L1、L2两灯同时亮
D.L1、L2两灯都不亮
图3
由电路结构可以看出，当杯中的水的水位到达B时，左侧电路被接通，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，故B正确.
例3 如图4甲所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定.电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡发光亮度逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据这一特性用图丙中给定的器材设计一个自动光控电路. 答案解析见解析
二、听思路。
思路就是我们思考问题的步骤。例如老师在讲解一道数学题时，首先思考应该从什么地方下手，然后在思考用什么方法，通过什么样的过程来进行解答。听课时关键应该弄清楚老师讲解问题的思路。
三、听问题。
对于自己预习中不懂的内容，上课时要重点把握。在听讲中要特别注意老师和课本中是怎么解释的。如果老师在讲课中一带而过，并没有详细解答，大家要及时地把它们记下来，下课再向老师请教。
第三章传感器
章末总结
内容索引
知识网络
题型探究
1
知识网络
定义：能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件、转换元件及转换电路组成
热敏电阻——温度传感器
敏感元件
传
光敏电阻——光电传感器
感
生活中的传感器
器
农业生产中的传感器
应用
工业生产中的传感器

【金版学案】高中物理第三章传感器章末知识整合粤教版选修3-2

【金版学案】2014-2015学年高中物理第三章传感器章末知识整合粤教版选修3-2专题一压力传感器的应用压力传感器是将力信号转换为电信号的一类传感器，这类问题一般要结合牛顿运动定律的应用．►练习1．起跳摸高是学生常进行的一项活动，竖直起跳的时间和平均蹬地力的大小能够反映学生在起跳摸高中的素质．为了测定竖直起跳的时间和平均蹬地力的大小，老师在地面上安装了一个压力传感器，通过它可以在计算机上绘出平均压力与时间的关系图象．小亮同学身高1.72 m，站立时举手达到2.14 m，他弯曲两腿，做好起跳的准备，再用力蹬地竖直跳起，测得他对传感器的压力F与时间t的关系图象如图所示．已知图中网格间距相等，不计空气阻力，取g＝ 10 m/s2.求小亮同学起跳摸高的最大高度约为多少？解析：从图可知小亮质量为60 kg ；蹬地作用力为1 050 N ，加速离开地面时间为0.4 s 设他蹬的过程中的平均加速度大小为a ，根据牛顿第二定律得：F －mg ＝maa ＝F －mg m ＝1 050－60060m/s 2＝7.5 m/s 2 小亮离开地面时获得的速度约为：v ＝at ＝3.0 m/s离开地面后做竖直上抛运动上升的高度为：h ′＝v 22g ＝322×10m ＝0.45 m 摸高约为：H ＝h ′＋h 0＝2.59 m.答案：2.59 m专题二温度传感器的应用温度传感器是指将温度信号转换成电信号的一类传感器，一般有两类：一类是随温度变化引起传感器中某个组件形状的变化(如热胀冷缩)达到转换信号的目的；还有一类是随温度变化引起电阻的变化，如半导体材料中热敏电阻随温度升高电阻减小，达到转换信号的目的．电饭锅中的温度传感器主要元件是感温铁氧体，它的特点是：常温下具有铁磁性，能够被磁铁吸引，但是上升到约103 ℃时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了．这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里点”．如下图所示是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(103 ℃)时，会自动断开．S2是一个自动控温开关，当温度低于70 ℃时会自动闭合；温度高于80 ℃ 时，会自动断开．红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯．分流电阻R 1＝R 2＝500 Ω，计算加热电阻丝R 3＝50 Ω，两灯电阻不计．(1)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比．(2)简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？解析：(1)加热时电饭煲消耗的电功率P 1＝U 2R 并保温时电饭煲消耗的电功率为P 2＝U 2 R 1＋R 并且R 并＝R 2R 3R 2＋R 3＝500×50500＋50 Ω＝50011Ω，从而有P 1P 2＝R 1＋R 并R 并＝500＋5001150011＝121. (2)如果不闭合开关S1，开始S2总是闭合的，R 1被短路，功率为P 1，当温度上升到80 ℃时，自动断开，功率降为P 2，温度降低到70 ℃ ，S2自动闭合．温度只能在70 ℃～80 ℃之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭．答案：(1)121 (2)见解析►练习2．如下图所示为用热敏电阻R 和继电器L 等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小．电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接．则()A ．当温度降低到某一数值，衔铁P 将会被吸下B ．当温度升高到某一数值，衔铁P 将会被吸下C ．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C 、D 端D ．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A 、B 端解析：当温度降低，热敏电阻的阻值增大，电路中电流减小，继电器磁性减弱，衔铁P 不动，反之，衔铁P 动，被吸下，A 错、B 对；可以判断，应该把恒温箱内的加热器接在A 、B 端，这样才能实现恒温．答案：BD3．如下图所示是一种悬球式加速度仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度．金属球的质量为m ，它系在金属丝的下端．金属丝的上端悬挂在O 点．AB 是一根长为L 的均匀电阻丝，其阻值为R.金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计．电阻丝的中点C 焊接一根导线，从O 点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表，金属丝和导线的电阻不计．图中虚线OC 与AB 垂直，且OC ＝h .电阻丝AB 接在电压为U 的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中使AB 沿着车前进的方向．列车静止时金属丝呈竖直状态；当列车加速或减速前进时，金属丝将偏离竖直方向．从电压表的读数变化可以测出加速度的大小．(1)当列车向右做匀加速直线运动时，试导出加速度a 与电压表读数U ′的关系式(用U′、U 、L 、h 及重力加速度g 表示)．(2)用导出的a 与U′的关系式说明表盘刻度是否均匀？解析：(1)设列车的加速度为a 时，小球偏离竖直方向θ角，此时小球受力情况如下图所示．根据牛顿第二定律有：mg tan θ＝ma ①由几何关系有：tan θ ＝DC h ②由①②两式解得：a ＝g DC h ③列车加速度为a 时，设电压表的读数为U ′.则有U ′＝U R ·R L DC ④由④得：DC ＝U ′L U⑤ 将⑤代入③得：a ＝gU ′L Uh ⑥ (2)由⑥可知，g 、L 、U 、h 均为常数，则列车的加速度与电压表读数U ′成正比，可将电压表的刻度一一对应地改成a的数值，因而可知表盘上a的刻度值与电压刻度一样是均匀的．答案：见解析时间都去哪儿了？“时间去哪儿了？”是当下最流行的一句话，又被称“马年第一问”．乍一问，很多人都会语塞：“哎妈呀，我也不知道呀！”时间去哪儿了，也是科学家永远追崇的课题，很多科研团队发现了时间的奥秘．世界著名的物理学家、心理学家、生物学家，用多个实验告诉大家：支配所有人的时间，从未有人触碰过的时间，就在那儿．理论物理学家：时间从脑子里“漏掉”了“您的时间都去哪儿了？”纽约城市大学研究生中心的理论物理学教授，世界著名物理学家加来道雄先生，做过一个实验．他请街上不同年龄段的志愿者们，随机做了一个测试：用自己的方式，预测1分钟时间，再跟实验人员的码表核对．结果是：年轻人算的时间比较快，通常还没有到1分钟，他们就认为已经到1分钟的时间了；而年长的人，他们通常过了1分钟后，才觉得这是1分钟的容量．对年长的人来讲，时间就这么“漏”掉了．这也是我们大多数人的感受：上了年纪之后，不知道时间去哪儿了．科学家证明，“时间如白驹过隙”这种体验，并不是飘渺的第六感，而是实实在在受到身体器官控制的——人体内有一只计时器，即便你脱离时钟，仍然能感觉到时间在走．美国杜克大学脑神经科学教授华伦梅克带领团队，做了一项研究：他们请被试人员躺进光电子扫描器中，将一些计算时间的问题抛给他们，观察他们脑区的活动状态．团队发现，每个人的大脑里，有一个“秒表”在起作用．大脑的前面部位，是“秒表”的工作区域，细胞以有规律的方式跳动着，如钟表一样的“滴答滴”，进行神经化学反应．这个过程在人不知情的情况下，持续进行，幻化成我们的感觉，就是时间不停地流逝．那个1分钟的实验表明，随着年纪的增长，大脑内部的时钟变慢了，也就是“滴答滴”的节奏，渐行渐远了．心理学家：时间确实可以“多”出来那么我们想知道，我们可以让时间慢一点走吗？好消息是，科学家认为这是肯定的．心理学家验证了：让时间变慢，我们有可能控制它．心理学家大卫·伊格尔曼博士，进行了一项冒险实验．前来做志愿者的，是一个叫杰西的青年．科学家们制作了一个感知计时器，电子屏幕上，数字在规律地、非常快地“闪”，在正常情况下，人的大脑没法确定这上面的数字．杰西站在平地上的时候看，“它快得无法辨认”．然后，杰西从33米高处自由落体，这个高度相当于12层楼高．他的胸前绑着大卫的计时器，屏幕上的数字一直在跳动．杰西第一次坠落到弹力网上后，他告诉大卫，他看到了计时器上的数字，是56，事实上数字是50，已经非常接近正确答案．大卫的推测是：只有时间变慢了，人才能辨别出计时器上快速闪动的数字．为了证实杰西的时间真的变慢了，大卫建议小伙子再来一跳．好吧，青年又坠落了一回，这一次他仍然能够看到数字，他读到的是96，事实上计时器上的数字是98.“8”和“6”的造型就差了一点点，这至少说明，杰西的时间，已经慢到可以几乎正确地看到数字．大卫的这个实验，首次证实了有些人的大脑能够加速，并且能在肾上腺素大量分泌的情况下(当人经历某些刺激，例如兴奋、恐惧、紧张等的时候，会分泌出这种化学物质)，比较慢速地看这个世界．这个实验也首次证实了：时间的确会慢下来．也就是说，如果想拉长你的时间，可以积极地让自己的大脑兴奋起来．。

物理粤教版高二年级选修3-2第三章第3节传感器的应用教学反思

教学反思
1.《传感器的应用》的课堂教学目的是让学生积极地参与到学习过程中来。

我们知道学生是主动的学习者，他们本能地有着对传感器等科技产品有好奇，而发挥其本能的学习就是让学生置身于充满趣味性、刺激性、挑战性的活动中，主动去探究知识的奥秘。

学生在积极学的过程中，其知识就会在他们的大脑中进行建构、消化、吸收。

学的过程
中不断获得的新知识又使他们有能力寻找更好的解决问题的方法。

同时，在整个学的过程中，教师把更多的思考任务交给了学生，这极大地激发了学生的学习兴趣和学习热情，实验、观察、验证、归纳、类比等活动对培养学生高层次的思维能力是非常有益的。

因此，我们应该给学生们树立一个理念——对于设计与搭建传感器来说，只有我们想不到的，没有我们做不到的。

2.传感器课堂教学完全可以创设一种新的教学模式，即“引—探—练—伸”为主体的教学模式。

首先由教师创设一种情境引发学生的学习兴趣并提出问题，在教师的帮助下探究解决。

教师要鼓励学生动手进行实践，并在此基础上组织学生进行生生与师生之间的交流。

最后，由学生或教师总结实践的结果。

这样的实践与交流有机地结合在了一起，将会快速地培养学生的创新意识及能力。

3.开放实验室，让学生自己动手，多给学生创造学习交流的机会。

每次实验室的开放，都给学生们提供了一次交流、学习、提高的平台。

在自己动手实验的过程中，及时发现别人设计与搭建上的优点，做好笔记。

教师也要多关注其他同学在程序设计上的妙处，课后及时进行评价、模仿、学习，争取早日消化、吸收，为我所用。