2020高中物理第6章傳感器章末復(fù)習(xí)課學(xué)案新人教版選修3-2

1、2020第6章傳感器章末復(fù)習(xí)課提綱挈領(lǐng) 復(fù)習(xí)知識(shí)【知識(shí)體系】定義】能夠感理諸如力、溫度，服、宙，化學(xué)成分等.后并能把它心按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓,電流等最或轉(zhuǎn)換為電路的耍的 類(lèi)元件r®電阻光傳感器敏感元件：熱敏電阻和2電阻溫度傳感雅傳感器-5磁電轉(zhuǎn)換器力傳感薜*電-挪:傳感器電班卜電彷鍋，間溫住、溫度報(bào)曹需把傳感器；火災(zāi)接警器.光控開(kāi)美'®傳感器:話(huà)筒答案填寫(xiě)非電學(xué)電學(xué)通斷光敏金屬熱霍爾元件溫度聲總結(jié)歸納 提升能力主題1 常用敏感元件及應(yīng)用1.常見(jiàn)敏感元件及特性.(1)光敏電阻：光敏電阻在被光照射時(shí)電阻發(fā)生變化，光照增強(qiáng)電阻減小，光照減弱電阻增大.(2)熱敏電阻和金

2、屬熱電阻：金屬熱電阻的電阻率隨溫度升高而增大，熱敏電阻有正溫度系數(shù)、負(fù)溫度系數(shù) 兩種.正溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而增大，負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小.(3)霍爾元件：能把磁感應(yīng)強(qiáng)度這一磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這一電學(xué)量的元件，UH= kIB.2 .傳感器應(yīng)用的一般模式.一執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳感器-放大特?fù)Q電路顯示器指針式電表 數(shù)字屏一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)【典例1】如圖是一火警報(bào)警器的部分電路示意圖.其中R為用半導(dǎo)體負(fù)溫度系數(shù)熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a, b之間接報(bào)警器.當(dāng)傳感器 R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流 I ,報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是()A. I變大，U變大B

3、. I變大，U變小C. I變小，U變大D. I變小，U變小解析：R所在處出現(xiàn)火情時(shí)，溫度升高，則R的阻值減小.R減小一 R總減小一 I干增大一 U增大一 U減小一 I減小，故顯示器的電流 I變小，由U= EI干r, I干變大，知U變小，故選項(xiàng) D正確.答案：D頷對(duì)訓(xùn)練1 .（多選）在溫控電路中，通過(guò)熱敏電阻的阻值隨溫度的變化可實(shí)現(xiàn)對(duì)電路相關(guān)物理量的控制.如圖所示的 電路，R為定值電阻，R為半導(dǎo)體熱敏電阻（溫度越高電阻越?。珻為電容器.當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí) （）A.電容器C的帶電荷量增大B.電壓表的讀數(shù)增大C.電容器C兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度減小D. R消耗的功率增大解析：當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí). R的阻值變

4、大，電路的總電阻變大.由 I=5知I變小，又U= EIr ,電壓表的 R讀數(shù)U增大，B正確；又由U = IR1及P1=I2R可知U變小，R耗的功率P1變小，D錯(cuò)誤；電容器兩極板間的電壓 , 12 _ _ _， _ ，一，一人 ，U=U- U,故U變大，由場(chǎng)強(qiáng) E'=7，Q= CU可知Q E'都增大，故 A正確，C錯(cuò)誤.答案：ABA題后反思本題利用熱敏電阻為傳感器，將溫度變化的信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，結(jié)合電子線(xiàn)路來(lái)控制加熱電路.正確的電路 分析、計(jì)算及看懂熱敏電阻的電阻值隨溫度變化的曲線(xiàn)，是解決本類(lèi)習(xí)題的關(guān)鍵.主題二 自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)自動(dòng)控制電路時(shí)，一般按照以下思路進(jìn)行.1 .根

5、據(jù)題目給出的儀器和要求畫(huà)出控制電路和工作電路.控制電路由電源、開(kāi)關(guān)、光敏電阻 （或熱敏電阻等其他敏感元件 ）、電磁繼電器和導(dǎo)線(xiàn)等組成；工作電路由電 源、用電器（燈泡、電熱絲或其他用電器 ）、導(dǎo)線(xiàn)等組成.這兩個(gè)電路相互獨(dú)立，又通過(guò)繼電器相關(guān)聯(lián)，繼電器實(shí) 際上是工作電路的開(kāi)關(guān).2 .分析電路的合理性.電路設(shè)計(jì)完成后，要對(duì)它的合理性進(jìn)行分析，用光照射光敏電阻或?qū)崦綦娮杓訜?，檢查工作電路的接通和使路燈熄滅，晚上接通工作電路,斷開(kāi)是否符合實(shí)際要求. 比如，自控路燈電路的設(shè)計(jì)要求是白天切斷工作電路, 使路燈點(diǎn)亮發(fā)光.B為將可【典例2】 氣體傳感器利用物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)將某種氣體的濃度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并輸出，如圖

6、所示, 燃?xì)怏w或有毒氣體（如CO CH、瓦斯、煤氣等）濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，俗稱(chēng)電子鼻.當(dāng)有毒氣體濃度大時(shí),其電阻變小.根據(jù)如下材料：電源電壓U= 220 V, M為排風(fēng)扇，G為繼電器，A為控制電源，S為控制開(kāi)關(guān)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)家用自動(dòng)排煙電路，并在圖中完成連線(xiàn)圖.解析：電磁繼電器起開(kāi)關(guān)作用，所以電池組、開(kāi)關(guān)和電磁繼電器應(yīng)組成一個(gè)電路，另一個(gè)是由排風(fēng)扇和高壓 電源組成的電路.答案：如圖所示.自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)應(yīng)注意的四點(diǎn)1 .要明確設(shè)計(jì)意圖，弄清控制條件和相應(yīng)的自動(dòng)控制原理.2 .要明確應(yīng)選用哪種傳感器，該傳感器怎樣感知控制條件及怎樣轉(zhuǎn)化為電學(xué)量輸出.3 .選用什么樣的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)怎樣

7、執(zhí)行自動(dòng)控制.4 .采用什么樣的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制.做t對(duì)訓(xùn)練2 .如圖所示，A是浮子，B是金屬觸頭，C為住宅樓房頂上的蓄水池，M是帶水泵的電動(dòng)機(jī)，D是彈簧，E是銜鐵，F(xiàn)是電磁鐵，Si、S2分別為觸頭開(kāi)關(guān)，S為開(kāi)關(guān)，J為電池.請(qǐng)利用上述材料，設(shè)計(jì)一個(gè)住宅樓房頂上的自 動(dòng)注水裝置.（1）連接電路圖；（2）簡(jiǎn)述其工作原理（涉及的元件可用字母代替）.解析：（1）如圖所示.（2）按圖接好電路，合上開(kāi)關(guān) S,水泵工作，水位升高，當(dāng)浮子上升使 B接觸到Si時(shí)，左側(cè)電路（控制電路） 工作，電磁鐵F有磁力，拉下銜鐵 E,使 險(xiǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī) M不工作，停止注水，當(dāng)水位下降使 B與Si脫離，電磁 鐵電路停止工作，

8、F無(wú)磁性，彈簧的彈力使 D拉動(dòng)E,使&接通，M工作.方法總結(jié)：自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)應(yīng)注意的四點(diǎn)（1）要明確設(shè)計(jì)意圖，弄清控制條件和相應(yīng)的自動(dòng)控制原理.（2）要明確應(yīng)選用哪種傳感器，該傳感器怎樣感知控制條件及怎樣轉(zhuǎn)化為電學(xué)量輸出.（3）選用什么樣的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)怎樣執(zhí)行自動(dòng)控制.（4）采用什么樣的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制.分析考情體驗(yàn)真題頷攬考情隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳感器在社會(huì)實(shí)踐中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，它是各種測(cè)量和自動(dòng)控制系統(tǒng)的“感覺(jué)器 官”.新課標(biāo)增加了傳感器的內(nèi)容，在新高考中一定會(huì)有所體現(xiàn)，但所占比例不會(huì)太大，且都在“了解”的水平 上，不會(huì)出現(xiàn)太復(fù)雜且有難度的題目，更不會(huì)涉及大量的技術(shù)細(xì)

9、節(jié)；命題形式一般以選擇題或填空題為主，也可 能與其他知識(shí)綜合出題.頷題例析（2016 全國(guó)I卷）現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)要求熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過(guò)60 C時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，提供的器材有：熱敏電阻，報(bào)警器 （內(nèi)阻很小，流過(guò)的電流超過(guò)Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警），電阻箱（最大阻值為999.9 Q）,直流電源（輸出電壓為U,內(nèi)阻不計(jì)），滑動(dòng)變阻器 R（最大阻值為1 000 ）,滑動(dòng)變阻器 R（最大阻 值為2 000 Q）,單刀雙擲開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干.在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，已知U約為18 V, Ic約為10 mA;流過(guò)報(bào)警器的電流超過(guò) 20 mA時(shí)，報(bào)警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減

10、小，在60 C時(shí)阻值為650.0 Q.（1）完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線(xiàn).I-|報(bào)警薄,電弊一J, 1_電阻粘 7HAM 常動(dòng)交融器盧一電阻（2）在電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器 （選填" R”或“ R2”）.置于（3）按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng):電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為Q;滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)（選填"a”或“ b”）端附近，不能置于另一端的原因是將開(kāi)關(guān)向（選填" c”或" d”）端閉合，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至（4）保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，將開(kāi)關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用.解析：（1）電路圖連線(xiàn)見(jiàn)

11、答案圖.（2） R=蘆=10：0 3 Q= 1 800 ，所以在電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器R2.（3）由該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，在 60 c時(shí)阻值為650.0 可知，電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為650.0 Q;由于滑動(dòng)變阻器采用限流接法，所以滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于端附近，不能置于另一端的原因是接通電源后，流過(guò)報(bào)警器的電流超過(guò)20 mA,報(bào)警器可能損壞；將開(kāi)關(guān)向端閉合，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警.答案：（1）連線(xiàn)如圖所示 （2） R （3） 650.0 b接通電源后，流過(guò)報(bào)警器的電流會(huì)超過(guò)20 mA報(bào)警器可能損壞c報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警針對(duì)訓(xùn)練

12、如圖所示是一種自動(dòng)控制電路示意圖,R為光敏電阻，當(dāng)照射到R處的光消失時(shí)，電流表A中的電流I及a、b間的電壓U的變化情況是（）J Q弋出I /V-A.變小,U變小B.變大,U變大C.變小,U變大D.變大,U變小R的電流增大，電解析：當(dāng)照射到光敏電阻上的光消失時(shí)，光敏電阻阻值增大，通過(guò)干路的電流變小，通過(guò) 流表的示數(shù)增大，a、b之間的電壓U增大，故正確選項(xiàng)為 B.答案：B章末集訓(xùn)迎戰(zhàn)兩考1 .（多選）當(dāng)前傳感器被廣泛應(yīng)用于各種電器、電子產(chǎn)品之中，下述關(guān)于常用的幾種家用電子器件所采用傳感器說(shuō)法中，正確的是（）A.電視機(jī)對(duì)無(wú)線(xiàn)遙控信號(hào)的接收主要是采用了光傳感器B.電子體溫計(jì)中主要是采用了溫度傳感器C.

13、電腦所用的光電鼠標(biāo)主要是采用聲波傳感器D.電子秤中主要是采用了力傳感器解析：電視機(jī)對(duì)無(wú)線(xiàn)遙控信號(hào)的接收采用了紅外線(xiàn)傳感器，電腦所用的光電鼠標(biāo)主要采用了光傳感器，所以 A、C項(xiàng)錯(cuò)誤.答案：BD2 .（多選）巨磁電阻（GMR）電流傳感器可用來(lái)準(zhǔn)確檢測(cè)大容量遠(yuǎn)距離直流輸電線(xiàn)路中的強(qiáng)電流，其原理利用了 巨磁電阻效應(yīng)，巨磁電阻效應(yīng)是指某些磁性材料的電阻R在一定磁場(chǎng)作用下隨磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的增加而急劇減小的特性.如圖所示為檢測(cè)電路的原理圖，設(shè)輸電線(xiàn)路電流為1（不是GM砰的電流），GM時(shí)巨磁電阻，R、R2為定值電阻.已知輸電線(xiàn)路電流 I在巨磁電阻GMRb產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的大小與I成正比，下列有關(guān)說(shuō)法

14、正確 的是（）A.如果I增大，電壓表B.如果I增大,電流表示數(shù)減小，電壓表C.如果I減小，電壓表D.如果I減小，電流表4）示數(shù)增大電壓表示數(shù)增大示數(shù)增大，電壓表示數(shù)增大示數(shù)減小，電壓表、一，示數(shù)減小解析：如果I增大，巨磁電阻（GMR）電流傳感器處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大，巨磁電阻的電阻減小，巨磁電阻中電流增大，電流表G）示數(shù)增大，電壓表示數(shù)增大，電壓表示數(shù)減小，選項(xiàng)A正確B錯(cuò)誤;如果I減小，巨磁電阻（GMR）電流傳感器處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，巨磁電阻的電阻增大，巨磁電阻中電流減小,電流表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)增大，選項(xiàng) C錯(cuò)誤，D正確.答案：AD3 .如圖所示為一種溫度自動(dòng)報(bào)警器

15、的原理圖，在水銀溫度計(jì)的頂端封入一段金屬絲，以下說(shuō)法正確的是A.溫度升高至74 C時(shí)，Li亮燈報(bào)警ksm2ks m解析：小物體受到左側(cè)彈簧的向右的彈力，大小為ks,同時(shí)小物體還受到右側(cè)彈簧的向右的彈力，大小也為ks,故合力為F=2 ks,方向水平向右，根據(jù)牛頓第二定律F 2 ksa= 一= m m,方向水平向右，D正確.B.溫度升高至74 C時(shí)，L2亮燈報(bào)警C.溫度升高至78 C時(shí)，Li亮燈報(bào)警D.溫度升高至78 C時(shí)，L2亮燈報(bào)警解析：當(dāng)溫度低于78 c時(shí)，繼電器線(xiàn)圈中沒(méi)有電流，此時(shí)燈Li亮，但不報(bào)警；當(dāng)溫度升高到78 c時(shí)，繼電器線(xiàn)圈有電流，磁鐵吸下銜鐵燈 L2被接通，所以燈L2亮且報(bào)警，

16、溫度升高至74 C時(shí)，只是燈Li亮，不會(huì)報(bào)警， 故A、B、C選項(xiàng)錯(cuò)，D選項(xiàng)正確.答案：D4 .慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛用于導(dǎo)彈工程中，這個(gè)系統(tǒng)的重要元件是加速度計(jì).加速度計(jì)的構(gòu)造和原理的示意圖如圖示，沿導(dǎo)彈長(zhǎng)度方向安裝的固定光滑桿上套一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊，滑塊的兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連，兩彈簧的另一端與固定壁相連.滑塊原來(lái)靜止，彈簧處于自然長(zhǎng)度.滑塊上有指針，可通過(guò)標(biāo)尺測(cè)出滑塊的位移，然后通過(guò)控制系統(tǒng)得到的電壓情況進(jìn)行制導(dǎo).設(shè)某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運(yùn)動(dòng)，指針向左偏離O點(diǎn)的距離為s,則這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度（）ksA.萬(wàn)向向左，大小為-B ,萬(wàn)向向右，大小為2ks C萬(wàn)向向左,大小為育D萬(wàn)向

17、向右,大小為答案：DR（實(shí)際上是一個(gè)阻值可隨5 .有一種測(cè)量物體重量的電子秤，其電路主要由三部分構(gòu)成：踏板、壓力傳感器壓力變化白電阻器）、顯示體重的儀表 G（實(shí)質(zhì)上是電流表），原理圖如圖中的虛線(xiàn)所示，不計(jì)踏板的質(zhì)量.已知電流表的量程為2 A,內(nèi)阻為1 ，電源電動(dòng)勢(shì)為12 V,內(nèi)阻為1，電阻R隨壓力F變化的函數(shù)式為 R= 30-0.01 F（F和R的單位分別為N和）.（1）求該秤能測(cè)量的最大體重.（2）通過(guò)計(jì)算，得出該秤零刻度線(xiàn)（即踏板空載時(shí)的刻度線(xiàn)）應(yīng)標(biāo)在電流表 G刻度盤(pán)的哪個(gè)刻度處?（3）寫(xiě)出該秤測(cè)量的重力與電流表中電流的函數(shù)關(guān)系.解析：（1）由電流表量程可知電路中最大電流為由閉合電路歐姆定律E= I( R+ r + r g),可解得壓力傳感器R的最小值為4 Q .由電阻R隨壓