人教版选修(3-2)《传感器的应用(二)》word学案
高中物理《传感器及其工作原理》学案11 新人教版选修3-2
第六章 传感器 第一节 传感器及其工作原理【知能准备】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。
传感器一般由敏感元件和输出部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换_______信号，通过输出部分输出，然后经控制器分析处理。
常见的传感器有：__________、____________、_____________、___________、力传感器、气敏传感器、超声波传感器、磁敏传感器等。
常见传感器元件：（1）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。
（2）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___________。
它能把___________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_________。
与热敏电阻相比，金属热电阻的___________好，测温范围___________，但_____________较差。
（3）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。
（4）霍尔元件能够把_______________这个磁学量转换为电压这个电学量 【同步导学】一、疑难分析1．光敏电阻：光敏电阻的材料是一种半导体，无光照射时，载流子极少，导电性能能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好，即光敏电阻值随光照增强而减小。
光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻大小这个电学量。
传感器及其工作原理教案
江苏省淮阴中学06－07年度优秀教学案例
《传感器及其工作原理》的创新教学设计
王刚
教学依据
①物理（新人教版）选修3－2第六章第1节《传感器及其工作原理》（P56－P60）；
②新物理课程标准（实验）.
教学流程图
（干簧管的实
环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小。
：光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为）工作原理：光敏电阻在光照射下电阻变化的原因。
1.金属导线；
教学设计说明
通过演示实验引入传感器概念，学生列举并讨论生活中的传感器实例，重点探究光敏电阻、金属热电阻和热敏电阻的工作原理之后展开传感器应用设计活动，在对传感器的应用方案的总结基础上转入开发传感器的创新思维发展阶段，对本节课的教学思想进行质的升华。
教后记。
高中物理选修3-2全册学案
第四章电磁感应4.1划时代的发现教学目标（一）知识与技能1．知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。
2．知道电磁感应、感应电流的定义。
（二）过程与方法领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。
（三）情感、态度与价值观1．领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。
2．以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。
教学重点、难点教学重点知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。
领悟科学探究的方法和艰难历程。
培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
教学难点领悟科学探究的方法和艰难历程。
培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
教学方法教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。
教学手段计算机、投影仪、录像片教学过程一、奥斯特梦圆“电生磁”------电流的磁效应引导学生阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。
提出以下问题，引导学生思考并回答：（1）是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？（2）奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯特面对失败是怎样做的？（3）奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过的知识如何解释？（4）电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。
学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。
二、法拉第心系“磁生电”------电磁感应现象教师活动：引导学生阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。
提出以下问题，引导学生思考并回答：（1）奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？（2）法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？（3）法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？（4）法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的？之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是什么？（5）从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了什么？谈谈自己的体会。
传感器教案
传感器教案引言传感器作为现代科技领域的重要组成部分，正在不断发展和应用。
在科学课程中，传感器技术的教学内容逐渐引起人们的关注。
本教案旨在介绍传感器的基本概念和原理，并探讨如何在教学中有效地引导学生了解传感器的应用和作用。
一、教学目标1. 了解传感器的基本概念和原理。
2. 掌握传感器的分类和常见应用。
3. 培养学生的实验设计和数据分析能力。
4. 培养学生的创新思维和解决问题的能力。
二、教学内容1. 传感器的基本概念和原理a. 传感器的定义和作用b. 传感器的工作原理（电阻、电容、电感、光电等）c. 传感器的特点和性能指标2. 传感器的分类和常见应用a. 按测量物理量分类（温度、湿度、压力、光照强度等）b. 按工作原理分类（电阻式、电容式、电感式、光电式等）c. 传感器在生活和工业领域中的应用案例3. 传感器实验设计和数据分析a. 学生通过实验自行设计传感器实验方案b. 学生收集实验数据并进行分析和比较c. 学生讨论实验结果，并得出结论和改进方向4. 培养学生的创新思维和解决问题的能力a. 学生参与小组讨论和合作，解决传感器应用相关问题b. 学生思考传感器在未来科技发展中的应用前景和挑战c. 学生提出自己的创新想法和解决方案三、教学方法与过程1. 教师授课：讲解传感器的基本概念和原理，以及分类和常见应用的案例分析。
2. 学生实验：根据教师指导，学生自行设计传感器实验方案，并进行实验操作和数据记录。
3. 学生讨论：学生小组讨论实验结果，进行数据分析和比较，得出结论和改进方向。
4. 学生发展：鼓励学生提出问题和创新思路，展开小组合作或个人研究项目。
5. 教师评估：根据学生实验报告、讨论表现和创新项目成果进行评估，并给予指导和反馈。
四、教学评估1. 学生实验报告的设计和完成情况。
2. 学生在讨论和小组合作中的参与度和表现情况。
3. 学生创新项目的研究内容和成果展示。
4. 学生对传感器应用前景和挑战的思考和表达能力。
2传感器的应用-人教版选修3-2教案
传感器的应用-人教版选修3-2教案一、教学目标1.了解传感器的基本工作原理和分类。
2.掌握传感器在实际应用中的具体应用场景。
3.学习使用传感器进行物理量的测量、监测和控制。
4.培养学生运用传感器开展科学探究、创新实践和解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 传感器的基本知识1.传感器的定义和基本概念。
2.传感器的工作原理和分类。
–按物理量分类：温度传感器、压力传感器、光线传感器等。
–按工作原理分类：电阻式传感器、电容式传感器、电磁式传感器等。
3.传感器的特点和性能指标。
–灵敏度、分辨率、响应时间、量程、稳定性等。
2. 传感器在实际应用中的具体应用场景1.温度传感器：在医疗、工业、农业等领域中的应用。
2.压力传感器：在汽车、机械、医疗设备等领域中的应用。
3.光线传感器：在照明、安防、环境监测等领域中的应用。
4.触摸传感器：在平板电脑、智能手机等领域中的应用。
3. 传感器的测量、监测和控制1.传感器的测量和监测：–温度、压力、湿度等物理量的测量和监测。
–中断、倾斜、运动等非物理量的测量和监测。
2.传感器的控制：–自动控制系统中传感器的应用。
–物联网中传感器的应用。
4. 科学探究和实践应用1.利用传感器进行科学探究，并总结实验结果。
2.通过应用传感器解决实际问题，例如：气象预报、农业自动化等。
三、教学重点和难点教学重点1.传感器的工作原理和分类。
2.传感器在实际应用中的具体应用场景。
3.传感器的测量、监测和控制。
教学难点1.传感器的特点和性能指标。
2.传感器的科学探究和实践应用。
四、教学方法1.讲授：通过讲解和示意图的方式介绍传感器的基本知识。
2.实验：设计不同的实验，让学生通过实验了解传感器的工作原理和应用。
3.实践：引导学生应用传感器，解决实际问题，提高学生的实际应用能力。
五、教学手段1.书本和教案。
2.计算机、投影仪和示波器。
3.传感器实验箱和电路模块。
六、教学评估1.学生听课、做笔记的认真程度。
2021人教版选修(32)《传感器的应用(二)》word学案
2021人教版选修(32)《传感器的应用(二)》word学案【课前新知初探】一．温度传感器的应用1.电饭锅：电饭锅中温度传感器的要紧元件是。
它的特点是。
2.测温仪：应用温度传感器能够把转换成，由或显示出来。
二．光传感器的应用1.鼠标器：简述机械式鼠标器内部的结构及工作原理2.火灾报警器：简述火灾报警器的工作原理【课堂互动探究】一．对电饭锅的进一步认识1.开始煮饭时什么缘故要压下开关按钮？手松开后那个按钮是否会复原到原先是状态？什么缘故？2.煮饭时水沸腾且锅内是否会大致保持一定的温度？什么缘故？3.饭煮熟后，水分被大米吸取，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？4.假如用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？二．对测温仪的进一步认识1.测温仪跟一般的的温度计相比的什么优点？2.测温仪通常用什么元件做为测温元件？三．对鼠标器的进一步认识1.鼠标器里的传感器由哪些元件组成2.鼠标器里的传感器是如何确定鼠标的相应位移的？四．对火灾报警器的进一步认识请你谈一谈火灾报警器是如何达到报警作用的？【基础自主演练】1．在路旁的路灯，在江海里的航标灯都要求在夜晚亮，白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动操纵点亮和熄灭的装置，实现了自动操纵，这是利用半导体的A.压敏性B.光敏性C.热敏性D.三种特性都利用3.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，能够使膜片发生形变，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4.如图所示，R1、、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯光的功率增大D．电路中的中路端电压增大5.当前传感器广泛应用于各种电器在、电子产品之中，下述关于常用家用电子器件所采纳传感器的说法中正确的是A．电视机对无线遥控信号的接收要紧是采纳了光电传感器B．电子体温计中要紧是采纳了温度传感器C．电脑所用的光电鼠标要紧是采纳了声波传感器D．电子秤中要紧是是采纳了力电传感器。
高中物理4.3楞次定律学案(含解析)新人教版选修3-2
3 楞次定律学习目标1.掌握楞次定律的内容.2.会用楞次定律判断感应电流方向.3.理解楞次定律中“阻碍”的含义.4.会用右手定则判断感应电流方向.自主探究1.楞次定律:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要引起感应电流的.2.右手定则:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线从进入,并使拇指指向的方向,这时四指所指的方向就是的方向.合作探究一、楞次定律知识回顾:(1)感应电流的产生条件是什么?(2)当条形磁铁插入、抽出线圈时,灵敏电流计的指针偏转方向不相同说明了什么?活动体验:用干电池确定电流表的指针偏转方向和电流方向的关系.实验结论:左进左偏,右进右偏.探究实验:探究影响感应电流方向的因素.按照如图所示连接电路,并将磁铁向线圈插入或从线圈拔出,分析感应电流的方向与哪些因素有关.实验表格:项目甲图乙图丙图丁图原磁场方向向下向上向下向上磁通量变化情况增大增大减小减小感应电流方向逆时针(俯视) 顺时针(俯视) 顺时针(俯视) 逆时针(俯视)感应电流的磁场方向向上向下向下向上归纳总结:1.原磁场的磁通量变大时,感应电流磁场与原磁场的方向,有磁通量变大的作用;原磁场的磁通量变小时,感应电流磁场与原磁场的方向,有磁通量变小的作用.2.楞次定律:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要引起感应电流的的变化.这就是楞次定律.3.楞次定律的理解(1)阻碍,既不是阻止也不等于反向,增反减同.阻碍又称作反抗,不是阻碍原磁场而是阻碍.(2)楞次定律涉及两个磁场:和.(3)从磁通量变化的角度看,感应电流总要磁通量的变化;从导体和磁体的相对运动的角度来看,感应电流总要相对运动.二、楞次定律的应用提出问题:两同心金属圆环,内环A通以顺时针方向电流,现使其电流增大,则在大环B中产生的感应电流方向如何?若内环A的电流减小呢?归纳总结:利用楞次定律判断感应电流的一般步骤:(1)明确的方向.(2)明确穿过闭合回路的情况.(3)根据楞次定律判定方向.(4)利用安培定则判定的方向.三、右手定则思考讨论:当闭合导体回路的一部分做切割磁感线的运动时,怎样利用楞次定律判断电流的方向?提出问题:用楞次定律判断感应电流的过程很复杂,能否找到一种很简单的方法来直接判断闭合回路中部分导体切割磁感线产生的电流的方向呢?归纳总结:1.右手定则:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线从进入,并使拇指指向的方向,这时四指所指的方向就是的方向.2.适用条件:切割磁感线的情况.3.当切割磁感线时导体回路没有闭合时,四指所指的方向是的方向,可以画出等效电源的正负极.课堂检测1.根据楞次定律知,感应电流的磁场一定()2.电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图所示.现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是()a到b,上极板带正电a到b,下极板带正电b到a,上极板带正电b到a,下极板带正电3.如图所示,线圈两端与电阻相连构成闭合回路,在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的S极朝下.在将磁铁的S极插入线圈的过程中()a到b,线圈与磁铁相互排斥a到b,线圈与磁铁相互吸引b到a,线圈与磁铁相互排斥b到a,线圈与磁铁相互吸引4.如图是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或抽出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中表示正确的是()5.绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上,铁芯上套着一个铝环,线圈与电源、开关相连,如图所示.线圈上端与电源正极相连,闭合开关的瞬间,铝环向上跳起.下列说法中正确的是()A.若保持开关闭合,则铝环不断升高B.若保持开关闭合,则铝环停留在某一高度C.若保持开关闭合,则铝环跳起到某一高度后将回落D.如果电源的正、负极对调,观察到的现象不变6.如图所示,磁铁垂直于铜环所在平面,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况是()7.如图所示,一个有界匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,一个矩形闭合导线框abcd,沿纸面由位置甲(左)匀速运动到位置乙(右),则()A.导线框进入磁场时,感应电流方向为a→b→c→d→aB.导线框离开磁场时,感应电流方向为a→d→c→b→aC.导线框离开磁场时,受到的安培力方向水平向右D.导线框进入磁场时,受到的安培力方向水平向左8.如图所示,一电子以初速度v沿与金属板平行方向飞入MN极板间,突然发现电子向M板偏转,若不考虑磁场对电子运动方向的影响,则产生这一现象的时刻可能是()C.开关S是闭合的,变阻器滑片P向右迅速滑动时D.开关S是闭合的,变阻器滑片P向左迅速滑动时9.如图所示,一密绕螺线管与电源、开关构成电路,两个闭合铝环a和b分别挂在螺线管的两端,且与螺线管共轴.在接通电源的瞬间,两个铝环的运动状态为a环向摆动,b 环向摆动.10.如图所示,在图(1)中,G为指针在中央的灵敏电流计连接在直流电路中时的偏转情况.今使它与一线圈串联进行电磁感应实验,则图(2)中的条形磁铁的运动方向是;图(3)中电流计的指针将向偏转;图(4)中的条形磁铁上端为极.11.如图所示是闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情景,请分析各图中感应电流的方向.12.如图所示,匀强磁场区域宽为d,一正方形线框abcd的边长为l,且l>d,线框以速度v 通过磁场区域,从线框进入到完全离开磁场的时间内,线框中没有感应电流的时间是多少?13.如图所示,试判断当开关闭合和断开瞬间,矩形线圈ABCD中的电流方向.参考答案自主探究1.阻碍磁通量的变化2.掌心导线运动感应电流合作探究一、楞次定律归纳总结:1.相反阻碍相同阻碍2.阻碍磁通量3.(1)原磁场的变化(2)原磁场感应电流磁场(3)阻碍阻碍二、楞次定律的应用提出问题:(1)由安培定则可知,内环A中的电流产生的磁场方向向里.(2)穿过大环B的磁通量,随着内环A电流的增大而增大.(3)由楞次定律可知,感应电流的磁场方向向外.(4)由安培定则可知,大环B的感应电流为逆时针.同理可知,当内环A电流减小时,外环B 的感应电流方向为顺时针.归纳总结:(1)原磁场(2)磁通量的变化(3)感应电流的磁场(4)感应电流三、右手定则思考讨论:当导体棒ab向右运动时,由楞次定律可知,穿过闭合导体回路的磁通量增大,则感应电流的磁场与原磁场方向相反,即感应电流的磁场方向向外,所以感应电流通过导体棒ab的方向为由b到a.提出问题:研究感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向,可以找出一种简单的方法——右手定则.归纳总结:1.掌心导线运动感应电流2.闭合导体回路中的一部分3.感应电动势课堂检测1.C解析:感应电流的磁场阻碍的是引起它的磁通量的变化,而不是阻碍引起它的磁通量,A项错误;当穿过电路的磁通量增加时,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反,当穿过电路的磁通量减少时,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同,B、D两项错误.2.D解析:穿过线圈的磁场方向向下,磁铁接近时,线圈中磁通量增加,由楞次定律知,产生感应电流的磁场方向向上,由安培定则可知,流过R的电流方向是从b到a,电容器下极板带正电,D项正确.3.C解析:穿过线圈的原磁场方向向上,磁通量增加,根据楞次定律可知感应电流的磁场方向向下,根据安培定则判断出通过电阻的感应电流的方向由b到a,并且根据楞次定律可知感应电流的产生阻碍相对运动,所以线圈与磁铁相互排斥.4.CD解析:根据楞次定律可确定感应电流的方向:如对C图分析,当磁铁向下运动时:(1)闭合线圈原磁场的方向向上;(2)穿过闭合线圈的磁通量增加;(3)感应电流产生的磁场方向向下;(4)利用安培定则判断感应电流的方向与图中箭头方向相同.线圈的上端为S极,磁铁与线圈相互排斥.综合以上分析知,C、D两项正确.5.CD解析:若保持开关闭合,磁通量不变,感应电流消失,所以已跳起到某一高度后的铝环将回落;正、负极对调,同样磁通量增加,由楞次定律的拓展意义可知,铝环同样向上跳起.6.A解析:铜环只有向右运动,才能阻碍穿过铜环的磁通量的增加.7.D解析:由右手定则可判断出导线框进入磁场时,感应电流方向为a→d→c→b→a,导线框离开磁场时,感应电流方向为a→b→c→d→a.由左手定则可判断导线框进入磁场时受到的安培力水平向左,导线框离开磁场时,受到的安培力水平向左, D项正确.8.AD解析:若开关S闭合,由安培定则可知,左侧螺线管右端为N极,电子向M板偏转,说明M、N两板的电势φM>φN,即右侧螺线管中产生了流向M板的电流,由安培定则可知,右侧螺线管左端为N极,由楞次定律可知,左侧螺线管中电流增大, A、D两项正确.9.解析:在接通电源的瞬间,螺线管中的磁场增加,穿过两边铝环的磁通量增加,产生感应电流,阻碍磁通量的增加,所以两环都向两边摆动,远离磁极以阻碍磁通量的增加.答案:左右10.解析:题图(2)线圈中感应电流方向从上往下看顺时针,感应电流的磁场方向向下,而磁铁在线圈处产生的磁场方向向上,由楞次定律知线圈将向下运动,同理可判断(3)(4)两种情况.答案:向下右N11.解析:题中各图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线的情况,应用右手定则判断可得A中电流由b→a,B中电流沿a→c→b→a方向,C中电流由b→a.答案:A:b→a B:a→c→b→a C:b→a12.解析:从线框进入磁场到完全离开磁场的过程中,当线框bc边运动至磁场右边缘至ad 边运动至磁场左边缘过程中无感应电流.线框的位移为x=l-d线框中没有感应电流的时间t=xx =x-xx答案:x-xx13.解析:根据楞次定律按步骤判断如下:当开关闭合瞬间:①研究回路ABCD,穿过回路的原磁场由电流I产生,在回路ABCD中其磁场方向指向纸面外.②接通瞬间,回路ABCD中的磁通量增加.③由楞次定律得知,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,指向纸内.④由安培定则得知,感应电流方向为:A→D→C→B→A.当开关断开瞬间:①研究回路仍为闭合线圈ABCD,穿过回路的原磁场仍由I产生,由安培定则可知,在回路ABCD内的原磁场方向指向纸面外.②开关断开时,穿过回路ABCD的原磁场的磁通量减小.③由楞次定律可知,感应电流的磁场方向应和原磁场方向相同,即指向纸面外.④由安培定则知,感应电流方向是A→B→C→D→A.答案:闭合瞬间感应电流方向A→D→C→B→A;断开瞬间感应电流方向A→B→C→D→A.。
高二物理《传感器》全章学案和全)-新人教
第六章传感器第一节传感器及其工作原理学习目标1．知道什么是传感器，理解各类传感器的工作原理2．知道光敏电阻特点及作用3．掌握热敏电阻和金属电阻的特点及区别4．理解霍尔元件的原理及作用5．会用得各类元件(热敏电阻、光敏电阻、霍尔元件等)设计简单的控制电路课本导读一．传感器1．干簧管结构：它只是玻璃管内封入的的两个＿＿＿＿＿＿＿制成的簧片．作用：在电路中起到＿＿＿＿＿＿＿的作用，它是一种能够＿＿＿＿＿＿＿的传感器．2．传感器作用：它是能够把易感受的力、温度、光、声、化学成分等＿＿＿＿＿＿＿按照一定的规律转换为容易进行测量、传输、处理和控制的电压、电流等＿＿＿＿＿＿＿，或转换为＿＿＿＿＿＿＿的一类元件．分类：常见的传感器有色标传感器、温度传感器、＿＿＿＿＿＿＿、电容式位移传感器、电感式位移传感器等等．二．光敏电阻1．构造及特点：光敏电阻是用＿＿＿＿＿＿＿制成的，硫化镉就是一种＿＿＿＿＿＿＿．其特点是电阻率随光照强度的增大而＿＿＿＿＿＿＿，原因是：无光照射，载流子＿＿＿＿＿＿＿，导电性＿＿＿＿＿＿＿．2．作用：光敏电阻能够把＿＿＿＿＿＿＿转化为＿＿＿＿＿＿＿．三．热敏电阻和金属热电阻1．热电阻：金属的电阻率随温度的升高而＿＿＿＿＿＿＿，用多金属做成的传感器称为热电阻．其特点是＿＿＿＿＿＿＿、测温范围＿＿＿＿＿＿＿，但＿＿＿＿＿＿＿较差．2．热敏电阻：半导体材料的导电能力随温度升高而＿＿＿＿＿＿＿，电阻率随温度升高而＿＿＿＿＿＿＿，用＿＿＿＿＿＿＿做成的传感器称为热敏电阻，热敏电阻也可以用＿＿＿＿＿＿＿制成．其特点是灵敏度＿＿＿＿＿＿＿．3．二者的作用：二者都能把＿＿＿＿＿＿＿转化为＿＿＿＿＿＿＿．四． 霍尔元件1．构造（如图6－1－1所示）：在很小的矩形＿＿＿＿＿＿＿薄片上，制作四个电极，就成为一个霍尔元件．2．霍尔电压：①形成过程：＿＿＿＿＿＿＿．②表达式U H =＿＿＿＿＿＿＿，式中d 为，k 为＿＿＿＿＿＿＿，其大小与＿＿＿＿＿＿＿有关．3． 作用：用霍尔元件能够把＿＿＿＿＿＿＿转换为＿＿＿＿＿＿＿．典型例题【例1】 如图6－1－2所示，将万用表的选择开关置于“欧姆档”，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R t 的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若往R t 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）．【解析】若往R t 上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻R t 温度降低，电阻值增大，所以电流减少，指针应该向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻R t 温度升高，电阻值减少，电流增大，指针向右偏【答案】 左 右【特别提示】（1）热敏电阻的阻值随温度的变化而变化．阻值随温度的升高而增大的我们称之为正温度系数热敏电阻(PTC)．阻值随温度的升高而减小的我们称之为负温度系图6－1－1数热敏电阻(NTC)．（2）欧姆表的表盘刻度最右侧为0Ω，最左侧为最大值．【例2】如图6－1－3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A．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压B．当有光照射R1时，信号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【解析】当光照射到光敏电阻R1上时，R1电阻减小，电路中电流增大．R2两端电压升高，信号处理系统得到高电压，计数器每由高电压转到低电压，就计一个数，从而达到自动计数目的，由以上分析选项A、C正确．【特别提示】光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小．达标测试1．下列说法正确的是A．传感器担负着信息采集的任务B．干簧管是一种磁传感器C．传感器不是电视摇控接收器的主要元件D．传感器是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具2．如图6－1－4为电阻R随温度T变化的图线，下列说法中正确的是图6－1－3A．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的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D．图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高3．用多用电表的同一档位测量热敏电阻和光敏电阻的阻值时，下列说法正确的是A．测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越大B．测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越小C．测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越大D．测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越小4．利用半导体材料可制成哪些电子元件A．热敏电阻B．光敏电阻C．晶体管D．标准电阻5．如图6－1－5所示，某半导体热敏电阻的I－U图线可能是6．金属铂的电阻值对温度高低非常敏感，图6－1－6中可能表示金属铂电阻的U －I图线是7．下列说法正确的是A ． 金属导体的电阻率随温度增加而减小B ． 半导体的电阻率随温度增加而增大C ．用半导体制成的热敏电阻，可以作为测温元件D ． 用半导体制成的光敏电阻，可以起到开关的作用 8．关于热敏电阻以下说法中正确的是A ． 热敏电阻的阻值随温度升高而增大B ． 热敏电阻的阻值随温度升高而减小C ．热敏电阻的阻值随温度变化而均匀变化D ． 热敏电阻可以用金属氧化物制作 9．一般光敏电阻的阻值随入射光强度的增加而＿＿＿＿＿．由于它对光照较敏感，所以可以作＿＿＿＿＿传感器．10． 在自动恒温装置中，某半导体材料的电阻率随温度的变化如图6－1－7所示，这种材料具有发热和控温双重功能．回答下列问题：（1）通电后，其电功率 A ． 先增大后减小 B ． 先减小后增大 C ．一直不变D ． 无法确定（1） 光其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在 A ． t 1 B ． t 2C ． t 1至t 2的某一值上D ． 大于t 2的某一值上11．按图6－1－8连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是＿＿＿＿＿；用电吹风对热敏电阻吹一会，会发现小灯泡＿＿＿＿＿，原因是＿＿＿＿＿；停止吹风，会发现＿＿＿＿＿；把热敏电阻放入冷水中会发现＿＿＿＿＿．12．试推导霍尔电压的表达式U B＝kIN/d拓展提高★思维升华在理解材料上讲授的常见传感器工作原理的基础上，科学运用知识的正迁移，会分析新的传感器的工作原理，分析它们如何实现把非电学量转换为电学量的．★综合实践与创新1．随着生活质量的提高，自动干手机已经进入家庭．洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近自动干手机能使传感器工作，是因为A．改变了湿度B．改变了温度C．改变了磁场D．改变了电容2．（2000年全国理综）如图6－1－9所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A’之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应，实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为U＝KIB/d式中比例系数K称为霍尔系数．图6－1－9霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场．横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差．设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，回答下列问题：（1）达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势＿＿＿＿＿＿下侧面A′的电势（填高于、低于或等于）．（2）电子所受的洛伦兹力的大小为＿＿＿＿＿＿．（3）当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为＿＿＿＿＿＿．（4）当静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系统为k=1/ne，其中n 代表导体板单位体积中电子的个数．第二节传感器的应用（一）学习目标1．了解传感器应用的一般模式2．理解应变式力传感器的应用――电子秤的工作原理3．理解声传感器的应用――话筒的工作原理4．理解温度传感器的应用――电熨斗的工作原理5．会用各类传感器（力传感器、声传感器、温度传感器等）设计简单的控制电路课本导读一．应变式力传感器的应用――电子秤1．应变式力传感器的构造：它是由＿＿＿＿和＿＿＿＿＿组成，应变片是一种敏感元件，多用＿＿＿＿＿制成．2．应变式力传感器的工作原理如图6－2－1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＿＿＿＿＿，在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面＿＿＿＿＿，下表面＿＿＿＿＿，上表面应变片的电阻变＿＿＿＿＿，下表面的电阻变＿＿＿＿＿．F越大，弯曲形变越＿＿＿＿＿，应变片的阻值变化就越＿＿＿＿＿．如果让应变片中通过的电流保持恒定，则上面应变片两端的电压变＿＿＿＿＿，下面应变片两端的电压变＿＿＿＿＿．因此可得，外力越大，输出的电压差值也就越＿＿＿＿＿．3．应变力传感器的作用：它能够把＿＿＿＿＿转换成＿＿＿＿＿．二、声传感器的应用――话筒1．话筒的作用：话筒是一种常见的声传感器，它能把＿＿＿＿＿转换为＿＿＿＿＿． 2．动圈式话筒的构造（如图6－2－2所示）及工作原理：它主要由＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿组成．其工作原理可简述为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．3．电容式话筒的构造（如图6－2－3所示）及工作原理：它主要是由＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、和＿＿＿＿＿组成的一个电容器．4．驻极体话筒的工作原理及特点：它的工作原理与电容式话筒＿＿＿＿＿，但工作电压不同，它只需＿＿＿＿＿的电压，而电容式话筒需＿＿＿＿＿的电压．它的特点有＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿．三、温度传感器的应用――电熨斗1．电熨斗的构造（如图6－2－4所示）：它主要由＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、弹性铜片、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、电热丝、金属底板等几部分组成．2．电熨斗的工作原理：常温下上下触点是＿＿＿＿＿，设定温度时，通过调节＿＿＿＿＿使弹性铜片下降，与弹性铜片相连接的上触点与＿＿＿＿＿接通，这样电路接通，电热丝发热产生热量，温度升高，可以熨烫衣物．这图6―2―2时双金属片也由于受热而膨胀，但因双金属片上层金属的膨胀系数＿＿＿＿＿下层金属，使双金属片向＿＿＿＿＿弯曲，上下触点脱离，电路断开．由于电路断开，电热丝不再发热，温度降低，双金属片恢复初态，电路又接通加热．不难看出，双金属片温度传感器的作用就是＿＿＿＿＿．典型例题【例1】 动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象，图甲是话筒原理图，图乙是录音机的录音、放音原理图，由图6－2－5可知A ． 话筒工作时磁铁不动，线圈振动而产生感生电流B ． 录音机放音时变化的磁场在静止的线圈产生感生电流C ．录音机放音线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场D ． 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【解析】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．A 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，D 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，B 正确【答案】 ABD【例2】 一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度t 变化的关系如图6－2－6中实线①所示．由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内被动，易损坏衣物．有一种用主要成分为BaTiO3被称为“PTC ”的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快，能自动控制温度的特点．PTC 材料的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示．根据图线分析：（1）为什么原处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快？（2）通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在T＿＿＿＿＜t＜T＿＿＿＿范围之内．（填下标数字）【答案】（1）冷态时PTC电阻很少，电功率很大，所以升温快．（2）67自我测评1．下列说法正确的是A．应变式力传感器可以测重力，也可以用来测牵引力B．电子秤的核心元件是应变片，它多用金属材料制成，是一种敏感元件C．应变片能把力学量―――物体形变转换为电学量―――电压D．所有电子秤都应用了应变式力传感器2．关于话筒，下列说法正确的是A．无论动圈式话筒、电容式话筒、还是驻极体话筒，作用相同都将声波――力学量转换成了电压（或电流）――电学量B．电容式话筒和驻极体话筒原理相同，都是声波的变化引起电容变化，进而引起输出电压的变化C．动圈式话筒利用通电线圈在磁场中受安培力振动实现声向电的转化D．因为驻极体话筒价格便宜、灵敏度高，会场大都用驻极体话筒3．下列说法正确的A．电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片，两片金属的膨胀系数相同B．常温下，上下触点是分享的；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分享C．需要较高温度熨烫时，要调节温度旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移D．电熨斗中的双金属片是一种半导体材料4．为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电灯控制电路相接．当楼道内有人走动而发出声响时，电灯即被接通电源而发光，这种传感器为＿＿＿＿＿，它输入的是＿＿＿＿＿＿信号，经传感器转换后，输出的是＿＿＿＿＿信号．5．传感器是一种采集信息的重要器件，图6－2－7是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力为F作用于可动膜片电极上时，以下说法中正确的A ． 若F 向上压膜片电极，电路中有从a 和b 的电流B ．若F 向上压膜片电极，电路中有从b 和a 的电流 C ．若F 向上压膜片电极，电路中不会出现电流 D ．若电流表有示数，则说明压力F 发生变化6．.1999年7月12日，日本原子能公司所属敦贺湾电站由于水管破裂导致国徽冷却剂外流，在检测此重大事故中应用了非电量变化（冷却剂外泄使管中液面变化）转换为电信号的自动化测量技术．如图6－2－8所示是一种测定导电液体深度的装置；包着一层电介质的金属棒与导电液体形成一个电容器，电容量的变化能反映液面的升降情况，则下列叙述中正确的是A ．电容增大反映h 增大B ．电容增大反映h 减少C ．将金属棒间的电压和导电液体分别接电源两极再断开后，液体深度变化时导电液与金属棒间的电压增大反映h 减小D ．将金属棒和导电液体分别接电源两极再断开后，液体深度变化时导电液与金属棒间的电压增大反映h 增大7．（2003年高考上海综合）卡拉OK 用的话筒，内有传感器．其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片振动时，就将声音信号转换为电信号．下列说法正确的是A ．该传感器是根据电流的磁效应工作的B ．该传感器是根据电磁感应原理工作的C ．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D ．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势8．如图6－2－9所示，是一种测定角度变化的传感器，当彼此绝缘的金属构成的动片和定片之间的角度0发生变化时，试分析传感器是如何将这种变化转化为电学量的？必要的导线，开关等，设计一个火灾报警装置．要求有安全和报警两种指示．拓展提高★思维升华通过分析传感器的三个典型应用实例电子秤、话筒和电熨斗的工作原理，着重分析它们如何实现非电学量向电学量的转换，尝试着进行简单控制电路的设计，以达到学以致用的目的．★综合实践与创新1．（2001年上海）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，测量时先调节输入的电压，使转换器空载时的输出电压为零；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m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、开关及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）．请在如图所示的方框内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，在方框中画出完整的测量电路图．（2）简要说明测量步骤，示出比例系数k，并测出待测物体的质量m0．请设想实验中可能会出现的一个问题．第三节传感器的应用（二）学习目标1．理解温度传感器的应用――电饭锅的结构及工作原理2．了解温度传感器的应用――各种数字式测温仪的特点及测温元件3．理解光传感器的应用――机械式鼠标器的构造及工作原理4．了解光传感器的应用――火灾报警器的构造及工作原理5．会用各类传感器（光传感器、温度传感器等）设计简单的控制电路课本导读一．温度传感器的应用――电饭锅1．电饭锅的内部结构（如图6－3－1所示）：电饭锅主要由接线螺钉、触点、转轴、开关按钮、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、弹簧、内胆底等构成．其中＿＿＿＿＿＿为主要元件，它是用＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿混合烧结而成的．它的特点主要有：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是上升到＿＿＿＿＿＿时，就失去＿＿＿＿＿＿性，不能被磁体吸引了．该温度在物理学中称为该材料的＿＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿＿．图6－3－12．电饭锅的工作原理：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．二．温度传感器的应用―――测量仪1．测温仪的原理：温度传感器要以把＿＿＿＿＿＿转换成＿＿＿＿＿＿，再由指针式仪表或数字式仪表显示出来．这就是指针式测温仪和数字式测温仪的原理．由于电信号可以远距离传输，所以应用温度传感器可以进行远距离测温．2．测温元件：它可以是＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿（利用该元件可以实现无接触测温）．三．光传感器的应用――鼠标器1．机械式鼠标器的内部结构：它由一个滚球、两个滚轴、两个＿＿＿＿＿＿（它的边缘开有许多等间距的小齿）、两个＿＿＿＿＿＿（LED）、还有两个＿＿＿＿＿＿（两个光传感器）等组成的．2．机械式鼠标器的工作原理：当鼠标器在桌面上移动时，滚球的运动通过＿＿＿＿＿＿带动两个＿＿＿＿＿＿转动，红外线接收管就收到的＿＿＿＿＿＿，输出相应的＿＿＿＿＿＿．计算机分别统计x，y两个方向的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光标产生相应的＿＿＿＿＿＿．四．光传感器的应用――烟雾散射式火灾报警器1．烟雾散射火灾报警器的构造：带孔的罩子内装有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和不透明的档板．2．烟雾散射式火灾报警器的工作原理：平时，＿＿＿＿＿＿收不到LED发出的光，呈现＿＿＿＿＿＿状态．烟雾进入罩内后对光有＿＿＿＿＿＿作用，使部分光线照射到＿＿＿＿＿＿，其电阻变＿＿＿＿＿＿，与传感器连接的电路检测发出这种变化，就会发出警报．典型例题【例1】如图6－3－2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Array开．S2是一个自动控控温开关，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R1＝R2＝500Ω，加热电阻丝R3＝50Ω，两灯电阻不计．（1）分析电饭煲的工作原理（2）计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比．（3） 简要回答，如果不闭合开关S 1，能将饭煮熟吗？【解析】（1）电饭煲盛上食物后，接上电源，S 2自动闭合，同时手动闭合S 1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80℃，S 2自动断开，S 1仍闭合；水烧开后，温度升高到103℃时，开关S 1自动断开，这时饭已经煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态．由于散热，待温度将至70℃时，S 2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80℃时，S 2又自动断开，再次处于保温状态．（2）加热时电饭煲消耗的电功率P 1＝U 2/R 并，保温时电饭煲消耗的功率P 2＝21U R R 并＋，两式中212150011R R R R R 并＝＝＋ 从而有121121R R P P R 并并＋＝＝ （3） 如果不闭合开关S 1，开始S 2总是闭合的，R 1被短路，功率为P 1，当温度上升到80℃时，S 2自动断开，功率降为P 2，温度降到70℃，S 2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．【例2】 如图6－3－3所示为实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的示意图，A 为光源，B 为光电接收器，A 、B 均固定在小车上，C 为小车的车轮．车轮转动时，A 发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B 接收并转换成电信号，由电路记录和显示．若实验显示单位时间的脉冲数n ，累积脉冲数为N ，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理数据是＿＿＿＿＿＿＿；小车速度的表达式为V ＝＿＿＿＿＿＿＿；行程的表达式为s ＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿．【解析】小车的速度等于车轮的周长与单位时间内车轮转动圈数的乘积．设车轮的半径为R ，单位时间内车轮转动圈数为k ，则有V ＝2πRk ．若齿轮的齿数为P ，则齿轮转一圈，电子电路显示的脉冲数即为P ，已经单位时间内的脉冲数为n ，所以单位时间内齿轮转动圈数为n/P ．由于齿轮与车轮同轴相连，他们在单位时间内转动圈数相等，即k ＝n/P ．由以上两式可得：v ＝2πRn/P ．同理，设车轮转动的累积圈数为k ，则有s=2πRk ，，且k ＝N/P ，所以s ＝2πRN/P 可见，要测小车的速度v 和行程s ，必需测出单位时间的脉冲数n 和累积脉冲数N ，图6－3－3车轮半径R和齿轮的齿数P．【答案】车轮的半径R和齿轮的齿数P：2πRn/P2πRN/P自我测评1．下述仪器或装置用到传感器的有A．自动报警器B．电子秤C．电视摇控器D．红外线探测仪2．试说明下列各种场合分别选用怎样的传感器（1）普通电冰箱中的自动温度控制电路（2）马路两侧的路灯控制电路（3）气垫导轨上用的光电门（4）楼梯灯控制电路（5）宾馆的自动门（6）话筒（7）非接触式体温计（8）摇控电视机的接收器3．关于电饭锅，下列说法正确的是A．电饭锅中的传感器磁体是一种半导体材料B．开始煮饭时，压下开关按钮的原因是克服弹簧的弹力使永磁体一端上升，上下触点接触接通电路C．用电饭锅煮米饭，饭熟后水分被大米吸收，锅底的温度会升高，当升高到“居里温度”时，电饭锅会自动断电D．用电饭锅烧水，水沸腾后也可以自动断电4．下列说法中正确的是A．机械式鼠标器中光传感器就是两个红外接收管，它的作用就是光信号（红外线脉冲）转换成电信号（电脉冲）B．机械式鼠标器中光传感器是由两个滚轴，两个码盘，两个红外线发射管（LED）和两个红外接收管组成的C ． 火灾报警器中光传感器是光电三极管，它的作用也是把光信号转换成电信号D ． 火灾报警器是利用烟雾对光的散射作用来工作的5．（2003年高考上海综合）用摇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换成电信号的过程．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6．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，激光头利用光敏光阴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6－3－4所示，其中R 1为光敏电阻，R 2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是A ．当有光照射R 1时，处理系统获得高电压B ．当有光照射R 2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7．如图6－3－5是一火警报警装置的一部分电路示意图，其中R2为用半导体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A ．I 变大，U 变小B ．I 变小，U 变小。
2020人教版物理学案选修3-2 模块复习课
[核心知识回顾]一、楞次定律1．理解楞次定律中的“阻碍”的含义(1)谁在阻碍？感应电流的磁场阻碍原磁场．(2)阻碍什么？阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身．(3)如何阻碍？当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即“增反减同”．(4)结果如何？阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化过程，该增加的还是增加，该减少的还是减少．2．楞次定律的应用(1)楞次定律的广义表述：感应电流的“效果”总是反抗(或阻碍)引起感应电流的“原因”．常见方式有四种：①阻碍原磁通量的变化，即Φ增加，B 感与B 原反向；Φ减小，B 感与B 原同向．②阻碍导体和磁场的相对运动，即“来拒去留”．③通过改变线圈面积来“反抗”，即线圈有收缩或扩张的趋势．④阻碍原电流的变化，即自感现象的应用．(2)应用楞次定律判断感应电流的步骤应用楞次定律的步骤可概括为：一原二变三感四螺旋．①明确穿过闭合回路的原磁场方向．②判断穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少．③利用楞次定律确定感应电流的磁场方向(增反减同)．④利用安培定则判定感应电流的方向．二、感应电动势1．法拉第电磁感应定律(1)计算感应电动势大小的一般公式E＝n ΔΦΔt.说明：Φt 图象上某点斜率表示磁通量的变化率．若磁通量随时间均匀变化，则变化率不变，Φt 图象为一条直线，产生的感应电动势不变．(2)两种特例①线圈面积S 不变，磁感应强度B 均匀变化时，E＝nΔBΔt·S.②磁感应强度B 不变，线圈的面积S 均匀变化时，E＝nB·ΔSΔt.(3)感应电荷量的求解由电流的定义I＝qΔt可得q＝IΔt，式中I 为感应电流的平均值．由闭合电路的欧姆定律和法拉第电磁感应定律得I＝E R ＝n ΔΦR·Δt .式中R 为电磁感应闭合电路的总电阻．联立解得q＝n ΔΦR.2．导体棒切割磁感线产生的电动势(1)一般情况：运动速度v 和磁感线方向夹角为θ，则E＝BLvsin θ.(2)常用情况：运动速度v 和磁感线方向垂直，则E＝BLv.(3)导体转动切割产生的电动势导体棒以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势E＝BL v －＝12BL 2ω(平均速度等于中点位置的线速度v －＝12Lω)．三、电磁感应的综合应用1．电磁感应中的电路问题(1)对电源的理解：在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体就是电源，如切割磁感线的导体棒、有磁通量变化的线圈等．这种电源将其他形式的能转化为电能．(2)对电路的理解：内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈，外电路由电阻、电容等电学元件组成．(3)解决电磁感应中的电路问题三步曲：①确定电源．利用E＝nΔΦΔt或E＝BLv 求感应电动势的大小，利用右手定则或楞次定律判断电流方向．②分析电路结构(内、外电路及外电路的串、并联关系)，画出等效电路图．③利用电路规律求解．主要应用欧姆定律及串、并联电路的基本性质等列方程求解．2．电磁感应的图象问题(1)题型特点一般可把图象问题分为三类：①由给定的电磁感应过程中选出或画出正确的图象．②由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量．③根据图象定量计算．(2)解题关键弄清初始条件，正负方向的对应，变化范围，所研究物理量的函数表达式，进、出磁场的转折点是解决问题的关键．(3)解决图象问题的一般步骤①明确图象的种类，即是Bt 图象还是Φt 图象，或者是Et 图象、It 图象等．②分析电磁感应的具体过程．③用右手定则或楞次定律确定方向对应关系．④结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式．⑤根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率大小的变化、截距等．⑥画出图象或判断图象．3．电磁感应中的动力学问题(1)安培力的大小感应电流：I＝E RF＝B 2L 2v R(2)安培力的方向①先用右手定则判定感应电流方向，再用左手定则判定安培力方向．②根据楞次定律，安培力的方向一定和导体切割磁感线运动方向相反．(3)应用牛顿运动定律和运动学规律解答电磁感应问题的基本思路①用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向．②求回路中的电流．③分析研究导体的受力情况(包含安培力，用左手定则确定其方向)．④根据牛顿第二定律和运动学规律或平衡条件列方程求解．4．电磁感应中的能量问题(1)过程分析①电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程．②感应电流在磁场中受安培力，若安培力做负功，则其他形式的能转化为电能；若安培力做正功，则电能转化为其他形式的能．③当感应电流通过用电器时，电能转化为其他形式的能．(2)安培力做功和电能变化的对应关系“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能；安培力做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能．(3)用能量方法解决电磁感应问题的一般步骤①用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定电动势的大小和方向．②画出等效电路，求出回路中电阻消耗电功率的表达式．③分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的关系式．四、交变电流“四值”的理解与应用1．瞬时值反映的是不同时刻交流电的大小和方向．从中性面开始计时，其瞬时值表达式为：e＝E m sin ωt，i ＝I m sin ωt；从垂直中性面位置开始计时，其瞬时值表达式为：e＝E m cos ωt，i＝I m cos ωt.2．峰值(最大值)(1)线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，电动势的最大值E m ＝nBSω.(2)加在电容器、二极管上交流电压的最大值不能超过其标称的耐压值．3．有效值(1)计算：利用I＝I m2，U＝U m 2，E＝E m2计算，只适用于正弦式或余弦式交流电．②据电流的热效应计算(非正弦式交流电)，计算时要注意：相同电阻产生相等热量“相同时间”至少要取一个周期的时间．(2)适用情况①计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)．②交流电表的测量值．③电气设备标注的额定电压、额定电流．④保险丝的熔断电流．4．平均值求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值，q＝I －t＝E －R t＝n ΔΦR .五、变压器的基本规律及电能的输送1．变压器的基本规律(1)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比．(2)功率关系：P 入＝P 出，有多个副线圈时，P 1＝P 2＋P 3＋P 4＋P 5＋….(3)电流关系：由功率关系，当只有一个副线圈时，I 1U 1＝I 2U 2，即I 1I 2＝U 2U 1＝n 2n 1；当有多个副线圈时，I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3＋…，即I 1n 1＝I 2n 2＋I 3n 3＋….2．变压器的动态电路分析方法变压器问题往往与闭合电路的动态变化结合，处理此类问题的关键是要分清变量和不变量，弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约关系——U 2由U 1和匝数比决定；I 2由U 2和负载电阻决定；I 1由I 2和匝数比决定．分析思路程序可表示为：3．电能的输送(1)功率损失设输电电流为I，输电线电阻为R 线，则输电线上的功率损失为ΔP＝I 2R 线，所以减小输电线上功率损失有两个思路：①减小输电线的电阻R 线：由R 线＝ρlS 知，在l 保持不变的情况下，可以减小ρ，增大S.②减小输电电流I：由P＝UI 得，在输送功率一定的情况下，提高输电电压，可减小输电电流．(2)电压损失输电线路始端电压U 跟末端电压U′的差值，称为输电线路上的电压损失，ΔU＝U－U′＝IR 线＝PU R 线，所以减少输电线上电压损失有两个方法：①减小输电线的电阻；②提高输送电压．[易错易混辨析](1)若把导线东西放置，当接通电源时，导线下面的小磁针一定会发生转动．(×)【提示】小磁针开始受地磁场指南北方向，东西放置的通电导线在小磁针位置产生的磁场也指南北方向，故小磁针不一定转动．(2)奥斯特发现了电流的磁效应；法拉第发现了电磁感应现象．(√)(3)穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零．(√)(4)磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的．(×)【提示】也可能是面积或线圈与磁场间夹角变化．(5)感应电流的磁场可能与引起感应电流的磁场方向相同．(√)(6)感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．(√)(7)当导体不动，而磁场运动时，不能用右手定则判断感应电流方向．(×)【提示】能用右手定则判断，此时大拇指指向磁场运动的反方向．(8)线圈中磁通量的变化量ΔΦ越大，线圈中产生的感应电动势一定越大．(×)【提示】感应电动势与ΔΦ无关．(9)线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大．(√)(10)电路中有线圈，自感现象就会存在．(×)【提示】线圈中电流还要发生变化．(11)没有启动器，在安启动器的位置，可以用一根导线，通过瞬时接通、断开的方式，使日光灯点亮．(√)(12)日光灯点亮后，启动器就没有作用了．(√)(13)导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路，故导体不会发热．(×)【提示】导体自成回路，会发热．(14)高频感应炉利用高频电流产生的焦耳热冶炼金属．(×)【提示】利用金属块中的涡流产生的焦耳热．(15)电磁制动中的感应电流，受到的安培力为阻力．(√)(16)利用涡流金属探测器，可以探测出违法分子携带的毒品．(×)【提示】只能探测金属制品．(17)线圈在通过中性面时磁通量最大，电流也最大．(×)【提示】中性面位置线圈中电流为0.(18)线圈在通过垂直中性面的平面时电流最大，但磁通量为零．(√)(19)当线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴做匀速圆周运动，线圈中的电流就是正(或余)弦式电流．(√)(20)若某一闭合线圈中产生正弦式交流电，当电动势达到最大值时，线圈中的电流不一定达到最大值．(×)【提示】电动势达到最大时，电流一定也达最大．(21)交变电流的有效值就是一个周期内的平均值．(×)【提示】有效值不是平均值．(22)一个正弦式交变电流的峰值同周期频率一样是不变的，但有效值是随时间不断变化的．(×)【提示】有效值也是不变的．(23)电容器通交流、隔直流、通高频、阻低频．(√)(24)线圈的匝数越多，对同一个交变电流的阻碍作用就越大．(√)(25)我们在使用质量好的变压器工作时没有能量损失．(×)【提示】质量好的变压器工作时不可避免也存在能量损失．(26)由P＝U2r可知，输电电压越小，输电线上的损失就越小．(×)【提示】输电电压不等于输电线上的电压．(27)高压输电是通过提高电压，减小输电电流来减少电路发热损耗的．(√)(28)所有传感器都是由半导体材料制成的．(×)【提示】有些传感器是导体材料制成．(29)传感器只能通过感知电压的变化来传递信号．(×)【提示】传感器也能通过感知其它量的变化来传递信号．(30)电子秤使用了压力传感器．(√)[高考真题感悟]1.扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌．为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图1所示．无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是()图1A B C DA[底盘上的紫铜薄板出现扰动时，其扰动方向不确定，在选项C这种情况下，紫铜薄板出现上下或左右扰动时，穿过薄板的磁通量难以改变，不能发生电磁感应现象，没有阻尼效应；在选项B、D这两种情况下，紫铜薄板出现上下扰动时，也没有发生电磁阻尼现象；选项A这种情况下，不管紫铜薄板出现上下或左右扰动时，都发生电磁感应现象，产生电磁阻尼效应，选项A正确．]2.如图2，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直．金属杆PQ 置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面．现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是()【导学号：97752188】图2A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向D[金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，闭合回路PQRS中磁场方向垂直纸面向里，磁通量增大，由楞次定律可判断，闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场垂直纸面向外，由安培定则可判断感应电流方向为逆时针；由于闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，与原磁场方向相反，则T中磁通量减小，由楞次定律可判断，T中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里，由安培定则可知T 中感应电流方向为顺时针，选项D正确．]3．(多选)两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直．边长为0.1m、总电阻为0.005Ω的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图3(a)所示．已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd 边于t＝0时刻进入磁场．线框中感应电动势随时间变化的图线如图3(b)所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正)．下列说法正确的是()(a)(b)图3A．磁感应强度的大小为0.5T B．导线框运动速度的大小为0.5m/s C．磁感应强度的方向垂直于纸面向外D．在t＝0.4s 至t＝0.6s 这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1N BC[A 错：由图象可知，cd 边切割磁感线产生的感应电动势E＝0.01V，由公式E＝BLv，可得磁感应强度的大小B＝0.010.1×0.5T＝0.2T.B 对：由图象可知，从导线框的cd 边进入磁场到ab 边刚好进入磁场，用时为0.2s，可得导线框运动速度的大小v＝0.10.2m/s＝0.5m/s.C 对：感应电流的方向为顺时针时，对cd 边应用右手定则可知，磁感应强度的方向垂直于纸面向外．D 错：t＝0.4s 至t＝0.6s 时间段为cd 边离开磁场，ab 边切割磁感线的过程．由闭合电路欧姆定律及安培力公式得安培力F＝BELR，代入数据得F＝0.04N．]4.一含有理想变压器的电路如图4所示，图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω，为理想交流电流表，U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S 断开时，电流表的示数为I；当S 闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为()【导学号：97752189】图4A．2B．3C．4D．5B[设理想变压器原、副线圈的匝数之比为n，开关断开时，电路如图甲所示，原、副线圈的电流比I I 2＝n 2n 1＝1n，通过R 2的电流I 2＝nI，根据变压器的功率关系得，UI－I 2R 1＝(nI)2(R 2＋R 3)；开关闭合时，电路如图乙所示，原、副线圈的电流比4I I 2′＝n 2n 1＝1n，通过R 2的电流I 2′＝4nI，根据功率关系有U·4I－(4I)2R 1＝(4nI)2R 2，联立以上两式并代入数据解得n＝3，选项B 正确．]5.如图5，水平面(纸面)内间距为l 的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l 的金属杆置于导轨上．t＝0时，金属杆在水平向右、大小为F 的恒定拉力作用下由静止开始运动，t 0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动．杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为μ.重力加速度大小为g.求甲乙图5(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；(2)电阻的阻值．【解析】(1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a，由牛顿第二定律得ma＝F－μmg①设金属杆到达磁场左边界时的速度为v，由运动学公式有v＝at 0②当金属杆以速度v 在磁场中运动时，由法拉第电磁感应定律知产生的电动势为E＝Blv 联立①②③式可得E＝Blt④(2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时，金属杆中的电流为I，根据欧姆定律I＝ER式中R 为电阻的阻值．金属杆所受的安培力为F 安＝BlI ⑥因金属杆做匀速运动，有F－μmg－f＝0⑦联立④⑤⑥⑦式得R＝B 2l 2t 0m .【答案】(1)Blt(2)B 2l 2t 0m。
2021-2022高二物理人教版选修3-2学案：第六章 1 传感器及其工作原理 Word版含解析
学案1传感器及其工作原理[目标定位] 1.了解什么是传感器，感受传感技术在信息时代的作用与意义.2.知道将非电学量转化为电学量的意义.3.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．一、什么是传感器[问题设计]如图1所示，小盒子A的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，但是把磁铁B放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移走，灯泡熄灭．图1盒子里有什么样的装置，才能消灭这样的现象？答案盒子里用到了干簧管．把干簧管串入电路，当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用．[要点提炼]1．干簧管结构：如图2所示，它只是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片．图2作用：在电路中起到开关的作用，它是一种能够感知磁场的传感器．2．传感器定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等物理量，并能把它们依据肯定的规律转换为便于传送和处理的另一个物理量(通常是电压、电流等电学量)，或转换为电路的通断的元件．3．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以便利地进行测量、传输、处理和把握．4．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化为电学量的；(3)是如何显示或把握开关的．二、光敏电阻[问题设计]在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以精确得知生产产品的数量，如图3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？图3答案当光被产品拦住时，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．[要点提炼]1．光敏电阻：把电阻率与所受光照强度有关的物质(如硫化镉)涂敷在绝缘板上，在其表面再用银浆涂敷两个互不相连的栅状电极，这样就制成了一个光敏电阻．2．原理：无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增加，载流子增多，导电性变好．3．特点：光照越强，电阻越小．4．作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．三、热敏电阻和金属热电阻[问题设计]如图4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(温度上升，电阻减小)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中心．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？图4答案 由于酒精挥发，热敏电阻R T 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R T 温度上升，电阻值减小，指针将向右偏． [要点提炼]1．热敏电阻：用电阻随温度变化格外明显的半导体材料如(氧化锰)制成．按热敏电阻阻值随温度变化的规律，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上升电阻增大．(2)负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度上升电阻减小．2．金属热电阻：金属的电阻率随温度上升而增大，利用这一特性，金属丝也可以制作成温度传感器，称为热电阻．3．热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差． 四、霍尔元件 [问题设计]如图5所示，在矩形半导体薄片E 、F 间通入恒定的电流I ，同时外加与薄片垂直的磁场B ，则薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向移动，使M 、N 间消灭了电压，称为霍尔电压U H .试推导其表达式．图5答案 设薄片厚度为d ，EF 方向长度为l 1，MN 方向长度为l 2，薄片中的载流子受到洛伦兹力发生偏转，使半导体内部消灭电场，载流子同时受到电场力和洛伦兹力的作用，当洛伦兹力与电场力平衡时，M 、N 间电势差达到稳定． 即q Ul 2＝q v B再依据电流的微观表达式I ＝nq v S ，S ＝l 2d 整理得：U ＝IB nqd令k ＝1nq ，其中n 为材料单位体积的载流子的个数，q 为单个载流子的电荷量，它们均为常数．则有U ＝k IBd .[要点提炼]1．组成：在一个很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E 、F 、M 、N ，就成为一个霍尔元件． 2．原理：E 、F 间通入恒定的电流I ，同时外加与薄片垂直的磁场B 时，薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M 、N 间消灭电压．霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受电场力和洛伦兹力二力平衡．3．作用：霍尔电压U H ＝k IBd (d 为薄片的厚度，k 为霍尔系数)．其中U H 与B 成正比，霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量． 4．霍尔电势凹凸的推断方法由左手定则推断带电粒子的受力方向，假如带电粒子是正电荷，则拇指所指的面为高电势面，假如是负电荷，则拇指所指的面为低电势面，但无论是正电荷还是负电荷，四指指的都是电流方向，即正电荷定向移动的方向，负电荷定向移动的反方向．一、对传感器的生疏例1 如图6是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．图6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．(1)若把一只电压表接在c 、d 之间当油箱中油量削减时，电压表的示数将________(选填“增大”或“减小”)． (2)将电压表接在b 、c 之间，当油箱中油量削减时，电压表的示数将________(选填“增大”或“减小”)． 解析 (1)当油量削减时，R 的数值会增大，电路中的电流会减小，c 、d 间的电压会减小．当把电压表接在c 、d 两点间，电压表示数减小时，表示油量在减小．(2)把电压表接在b 、c 之间，油量削减时，R 增大，电压表的示数增大． 答案 (1)减小 (2)增大二、对光敏电阻、热敏电阻的生疏及应用例2 如图7所示，R 1、R 2为定值电阻，L 为小灯泡，R 3为光敏电阻，当入射光强度增大时( )图7。
学案：6.3 实验：传感器的应用
6.3 实验：传感器的应用学案（人教版选修3-2）1．斯密特触发器的特点：当输入端电压逐渐上升到某一个值(1.6 V)时，输出端会突然从________跳到____________，当输入端电压下降到另一个值(0.8 V)时，输出端会从________跳到__________．2．下列说法中正确的是()A．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻B．测温仪中测温元件可以是热敏电阻C．机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现高电阻状态3．某市为了节约能源，合理适时地使用路灯，要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的某种特性制成自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制．这是利用半导体的() A．压敏性B．光敏性C．热敏性D．三种特性都利用了【概念规律练】知识点传感器的应用实验1．如图1所示的光控电路用发光二极管LED模拟路灯，RG为光敏电阻．A为斯密特触发器输入端，在天黑时路灯(发光二极管)会点亮．下列说法正确的是()图1A．天黑时，Y处于高电平B．天黑时，Y处于低电平C．当R1调大时，天更暗时，灯(发光二极管)点亮D．当R1调大时，天较亮时，灯(发光二极管)就能点亮2．如图2是温度报警器电路示意图，下列关于此电路的分析正确的是()图2A．当R T的温度升高时，R T减小，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声B．当R T的温度升高时，R T减小，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声C．当增大R1时，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声D．当增大R1时，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声【方法技巧练】自动控制电路的分析及设计技巧3．自己设计一个以热敏电阻为传感器的简易自动报警器，当温度过高时，小灯泡亮或响铃报警．所用的实验器材可能有电磁继电器、电铃、小灯泡、热敏电阻、干电池、滑动变阻器、开关．4．已知光敏电阻随入射光的增强，其电阻值减小，请利用图3所示器材设计一个路灯自动控制电路．图3参考答案课前预习练1．高电平低电平(0.25 V)低电平高电平(3.4 V)2．B[电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体，A错误；机械式鼠标中的传感器接收断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，C错误；火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态，D错误．]3．B[题目中半导体应能感知光照强度变化，并输出电信号，控制电路通断，所以利用了半导体的光敏性，故B正确．]课堂探究练1．BC[天黑时，R G阻值增大到一定值，斯密特触发器输入端A的电压上升到某个值，输出端Y突然由高电平跳到低电平；R1调大时，A端电压降低，只有天更暗时，R G电阻更大时，路灯才点亮，故B、C正确．]2．BC[当R T温度升高时，电阻减小，A点电势升高到某一数值，Y端电势突然降低，蜂鸣器导通发出警报，A错，B对．当增大R1时，A端电势升高到某一数值，Y端电势突然降低，电流通过蜂鸣器，发生报警声，C对，D错．]点评斯密特触发器是具有特殊功能的非门，用符号表示．当输入端电压上升到某一个值(1.6 V)时，输出端会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，当输入端电压下降到另一个值(0.8 V)时，输出端会从低电平跳到高电平(3.4 V)．3．实验电路如下图所示当温度升高时，热敏电阻的阻值减小，通过电磁继电器螺线管的电流增大，磁性增强，吸下金属片，触点接通，灯泡亮或电铃响，起到报警作用．通过调节滑动变阻器的阻值，可以达到调节报警温度的目的．4．见解析解析电路如图所示控制过程是：当有光照射时，光电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个触点断开，当无光照时，光电流减小，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，控制路灯电路接通，路灯开始工作．方法总结在分析和设计自动控制电路时，要透彻理解各个元件的特性，如光敏电阻、热敏电阻、电磁继电器、斯密特触发器等；在涉及门电路的电路图时，电流的通路并不能完整地呈现出来，所以不能用原来的电路知识来理解，而是要正确理清电路中的逻辑关系．。
高中物理《传感器及其工作原理》学案10 新人教版选修3-2
第三节传感器的应用 (二)【知能准备】一．温度传感器的应用——电饭锅1．电饭锅中的温度传感器主要元件是___________，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”。
2．感温铁氧体是用＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿混合烧制而成的。
二．温度传感器的应用——测温仪1．温度传感器可以把＿＿＿转换成电信号，由指针式仪表或数字式仪表显示出来。
2．测温仪中的测温元件可以是_________、___________、______________等，还可以是______________等。
三．光传感器的应用——鼠标器、火灾报警器1．机械式鼠标器内的码盘两侧分别装有红外发射管和红外接受管，两个红外接受管就是两个___________________。
2．有的火灾报警器是利用烟雾对光的散射来工作的，其带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。
平时光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。
烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小。
与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。
【同步导学】一、疑难分析1．电饭锅的工作原理开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸引，手松开后，按钮不再恢复到初始状态，则触点接通，电热板通电加热，水沸腾后，由于锅内保持1000c不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水份被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点1030c”时感温磁体失去磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热。
2．机械式鼠标器的工作原理鼠标器移动时，滚球运动通过轴带动两个码盘转动，红外线接受管就收到断续的红外线脉冲，输出相应的脉冲信号，计算机分别统计x、y两个方向的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光标产生相应的位移。
高中物理《电磁感应规律的应用》学案6 新人教版选修3-2
电磁感应规律的综合应用学案一、电磁感应中的力学问题电磁感应中通过导体的感应电流在磁场中又将受到安培力的作用，这就使得电磁感应问题往往和力学问题联系在一起，解决这类问题的基本方法是：（1）用法拉第电磁感应定律或导体做切割磁感线运动时感应电动势公式确定感应电动势的大小，再用楞次定律或右手定则确定感应电动势的方向；（2）画出等效电路，磁通量发生变化的电路或切割磁感线的导体相当于电源，用闭合电路欧姆定律求出电路中的电流；（3）分析所研究的导体受力情况（包括安培力、用左手定则确定其方向）；（4）列出动力学方程或平衡方程并求解。
常用动力学方程有：牛顿运动定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理、机械能守恒定律等。
【例1】（2005 上海）如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m，导轨平面与水平面成θ=37°角，下端连接阻值为R的电阻．匀强磁场方向与导轨平面垂直．质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25．求：(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；(2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小；(3)在上问中，若R＝2Ω，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小与方向．(g=10m／s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)【例2】如图所示，两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内，距离为l = 0.2m，在导轨的一端接有阻值为R = 0.5Ω的电阻，在x ≥0处有一与水平面垂直的均匀磁场，磁感强度B = 0.5T。
一质量为m =0.lkg的金属直杆垂直放置在导轨上，并以v0＝2m/s的初速度进入磁场，在安培力和一垂直于杆的水平外力F的共同作用下作匀变速直线运动，加速度大小为a = 2m/s2，方向与初速度方向相反。
设导轨和金属杆的电阻都可以忽略，且接触良好，求：（1）电流为零时金属杆所处的位置；（2）电流为最大值的一半时施加在金属杆上外力F的大小和方向；（3）保持其他条件不变，而初速度v0取不同值，求开始时F的方向与初速度v0取值的关系。
2020人教版物理学案选修3-2 第3章 第3节 传感器的应用
【导学号：97752168】
A．光传感器
B．压力传感器
C．湿度传感器
D．温度传感器
B [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．]
3.如图 335 所示是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液中，
导线芯和导电液构成电容器的两极．把这两极接入外电路，当外电路中的电流变化显示电容值增大时，则
加速度计是测定物体加速度的仪器．在现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船 等制导系统的信息源．图 331 为应变式加速度计的示意图．当系统加速时，加速计中的敏感元件也处于 加速状态．敏感元件由两弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件的下端可在 滑动变阻器 R 上自由滑动，当系统加速运动时，敏感元件发生位移并转换为电信号输出．
【导学号：97752167】
图 332
A．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 0.1 A
C．当拉力为 400 N 时，电流表指针指在 0.3 A 处
D．当拉力为 400 N 时，电流表指针指在 0.5 A 处
ABC [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，
①
Rl l
再设系统向左加速时滑片右移Δx，则敏感压为
ER
E
U＝ · (x＋Δx)＝ (x＋Δx)
③
Rl
l
2kl 联立①②③三式可得 a＝
U－U0
mE
若 U>U0，系统的加速度方向水平向左；
若 U<U0，系统的加速度方向水平向右．
2019人教版选修(3-2)《传感器的应用(二)》word教案
2019人教版选修（3-2）《传感器的应用(二)》word 教案【教学目标】1．知识与技能：（1）、理解温度传感器的应用――电饭锅的工作原理。
（2）、理解温度传感器的应用――测温仪的工作原理。
(3)、理解光电传感器的应用――鼠标器的工作原理 （4）、理解光电传感器的应用――火灾报警器的工作原理。
2．过程与方法：（1）通过对电饭锅的构造和原理的探究以及测温仪的了解，进一步地深入认识温度传感器的应用（2）通过对鼠标器以及火灾报警器的原理的探究，认识光传感器的应用。
3．情感、态度与价值观培养学生的学习兴趣，激发创造的欲望。
【教学重点】：温度、光传感器的应用原理及结构。
【教学难点】：温度、光传感器的应用原理及结构。
【教学方法】：PPT 课件，演示实验，讲授【教学用具】：电饭锅，鼠标器，烟雾式火灾报警器 【教学过程】 一、引入新课上节课我们学习了力传感器、温度传感器、声音传感器及其工作原理。
请大家回忆一下我们学了哪些具体的力、温度、声音传感器？学生思考后回答：电子秤，动圈式话筒，电容式话筒，驻极体话筒，电熨斗，他们都是传感器。
这节课我们继续来学习一些传感器的应用 二、进行新课1、温度传感器——电饭锅电饭锅的主要部件铁氧体，它的特点是常温下，具有铁氧体，能够被磁铁吸引，但是温度上升到约为103℃时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了。
我们把103℃就叫做该材料的居里温度或居里点。
手动开关接线螺丝永磁铁电热板 内胆底 转轴感温铁氧体师：阅读教材开头几段，然后合上书。
问题：取一块电饭锅用的感温铁氧体，使它与一小块的永磁体吸在一起，用功率较大的电烙铁给铁氧体加热，经过一段时间后会发生什么现象？生：随着温度的升高，铁氧体逐渐失去磁性，当温度升高到103℃以上时，铁氧体完全失去磁性，不吸引任何物体了思考与讨论：（1）开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？（2）煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？（3）饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？（4）如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？生1：开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。
人教版高中物理选择性必修第二册第5章1认识传感器学案
1．认识传感器1．了解传感器，知道传感器是把非电学量转换成电学量的器件或装置，知道传感器在生产生活等实践中有广泛应用。
2．了解传感器的基本组成部分和应用的一般模式。
3．知道传感器在某些方面可以代替甚至超过人类对自然的感知，能够改变人类的生产生活方式。
神奇的传感器及其种类1．楼道灯自动开启：这个开关会感知环境的明暗和声音的强弱。
只有环境的亮度低于某一数值，同时声强高于某一数值时，声控—光控开关才会接通，灯才会亮。
2．自动门：有的自动门装有一种装置，当人走近时，可以检测出人体向外辐射的红外线，从而发出使自动门开关启动的命令。
这种装置就是红外线传感器。
3．便携式酒精检测仪：司机对着“便携式酒精检测仪”呼气，检测仪就会显示呼出气体中的酒精浓度，这是因为检测仪上装有“乙醇传感器”，它能感知乙醇的浓度。
4．传感器：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。
通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。
把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。
5．传感器的种类(1)传感器的种类：力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器。
(2)电化学反应原理：把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号。
(3)生物活性物质：利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质，如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等生物传感器。
干簧管是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片。
将干簧管接入图中电路。
问题1当磁铁靠近干簧管时，会发生什么现象，为什么？提示：灯泡会亮，因为当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通。
问题2干簧管的作用是什么？提示：干簧管起到开关的作用，是一种能够感知磁场的传感器。
1．传感器的核心元件(1)敏感元件：相当于人的感觉器官，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，如温度、位移等。
(2)转换元件：也称为传感元件，通常不直接感受被测量，而是将敏感元件输出的物理量转换成电学量输出。
人教版(新教材)高中物理选择性必修2优质学案：第3节 利用传感器制作简单的自动控制装置
第3节利用传感器制作简单的自动控制装置实验目的1.通过练习组装电子电路，获得对自动控制电路设计的感性认识。
2.了解两个传感器的工作原理，利用传感器实现简单自动控制。
实验一门窗防盗报警装置一、实验器材和装置干簧管SA、继电器、发光二极管LED、电阻R、蜂鸣器H、电源(干电池6 V)、小磁体、开关二、电路工作原理闭合电路开关S，系统处于防盗状态。
当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K，使继电器工作。
继电器的动触点c与常开触点a接触，发光二极管LED发光，显示电路处于正常工作状态。
当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电。
继电器的动触点c与常闭触点b接触，蜂鸣器H发声报警。
干簧管在电路中起传感器和控制开关的作用，继电器则相当于一个自动的双向开关。
三、实验操作1.连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。
用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常动作。
2.确定各元件可以正常工作后，按照上图所示连接电路。
3.接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。
实验二光控开关一、实验器材和装置可调电阻R1、限流电阻R2、光敏电阻R G。
三极管VT、发光二极管LED、继电器、小灯泡L、二极管D、电源。
二、电路工作原理1.三极管及其工作原理晶体三极管是半导体基本元件之一，具有电流放大作用，在控制电路中常用作电子开关。
本实验采用三极管配合光敏电阻完成光控开关的任务。
三极管由三个电极组成，分别是发射极e，基极b和集电极c，有NPN型和PNP型两种(如图甲所示)。
三极管的一个重要特性是，从基极输入一个较小的电流，就会在集电极获得较大的电流。
此外，三极管还具有完成断路和接通的开关作用。
甲2.光控开关电路乙当环境光比较强时，光敏电阻R G的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L不亮。
当环境光比较弱时，光敏电阻R G的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L。
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3.传感器的应用（二）
【课前新知初探】
一．温度传感器的应用
1.电饭锅：电饭锅中温度传感器的主要元件是。
它的特点是。
2.测温仪：应用温度传感器可以把转换成，由
或显示出来。
二．光传感器的应用
1.鼠标器：简述机械式鼠标器内部的结构及工作原理
2.火灾报警器：简述火灾报警器的工作原理
【课堂互动探究】
一．对电饭锅的进一步认识
1.开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到原来是状态？为
什么？
2.煮饭时水沸腾且锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？
3.饭煮熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些
动作？
4.如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？
二．对测温仪的进一步认识
1.测温仪跟普通的的温度计相比的什么优点？
2.测温仪通常用什么元件做为测温元件？
三．对鼠标器的进一步认识
1.鼠标器里的传感器由哪些元件组成
2.鼠标器里的传感器是如何确定鼠标的相应位移的？
四．对火灾报警器的进一步认识
请你谈一谈火灾报警器是如何达到报警作用的？
【基础自主演练】
1． 在路旁的路灯，在江海里的航标灯都要求在夜晚亮，白天熄，利用半导体的电学特性制
成了自动控制点亮和熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的
A. 压敏性
B. 光敏性
C. 热敏性
D. 三种特性都利用
3. 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，可以
使膜片发生形变，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
4. 如图所示，R 1、、R 2为定值电阻，L 为小灯泡，R 3为光敏电阻，当照射光强度增大时
A ． 电压表的示数增大
B ． R 2中电流减小
C ． 小灯光的功率增大
D ． 电路中的中路端电压增大
5. 当前传感器广泛应用于各种电器在、电子产品之中，下述关于常用家用电子器件所采用传感器的说法中正确的是
A ． 电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了光电传感器
B ． 电子体温计中主要是采用了温度传感器
C ． 电脑所用的光电鼠标主要是采用了声波传感器
D ． 电子秤中主要是是采用了力电传感器。