滬科版高中物理選修(3-2)第4章《傳感器與現(xiàn)代社會(huì)》教案2

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1、 3 / 13 學(xué)案2用傳感器做實(shí)驗(yàn) 信息時(shí)代離不開(kāi)傳感器 ［學(xué)習(xí)目標(biāo)定位］1.知道溫度傳感器、力傳感器的原理和應(yīng)用 .2.理解霍爾元件的原理.3. 了解現(xiàn)代生產(chǎn)、生活中常用的傳感器. 知識(shí)?儲(chǔ)備區(qū) 溫故追本溯源推除方可打新 3知識(shí)徒接 1 .帶電粒子在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力 F = Eq. 2 .當(dāng)帶電粒子以速度 v在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，若速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直 ，那么粒子 受到的洛倫茲力為 F= qvB,方向用左手定則判定. 3新知呈現(xiàn) 一、溫度傳感器：將溫度的變化量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的裝置. 二、力傳感器 將力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的裝置. 三、

2、磁傳感器 1 .霍爾元件是一種磁敏感元件. 2 .霍爾效應(yīng)：在金屬薄片相對(duì)的兩側(cè)面通以控制電流 I,在與薄片垂直方向施加磁感應(yīng) 強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)，那么，在垂直于電流和磁場(chǎng)方向的另外兩個(gè)側(cè)面將產(chǎn)生與控制電流和磁場(chǎng) I B 成正比的電動(dòng)勢(shì) Uh，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，即Uh = RhJ 四、隨處可見(jiàn)的傳感器 傳感器在現(xiàn)代生活中的例子有紅外測(cè)溫儀、數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)、酒精濃度測(cè)試儀、煤 后土巴就契至 工了|又育崩洋. 基礎(chǔ)自學(xué)落實(shí)重點(diǎn)互動(dòng)探究 學(xué)習(xí)?探究區(qū) 一、實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)幾種傳感器分析 1 .溫度傳感器的原理 溫度傳感器是利用熱敏電阻的阻值會(huì)隨溫度的變化而變化的原理制成的 ，它

3、能把溫度這 個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量.如各種家用電器 （空調(diào)、冰箱、熱水器、飲水機(jī)等 ）的溫 度控制器、火警報(bào)警器、恒溫箱等. 2 .力傳感器的原理 如圖1所示，力傳感器可以用來(lái)測(cè)重力、壓力、拉力等各種力 ，應(yīng)變片能夠把物體形變這 個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量. 應(yīng)變片 / / \ 金屬架應(yīng)變片 圖1 3 .霍爾效應(yīng)的原理 如圖2所示，當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過(guò)導(dǎo)體時(shí) ，在導(dǎo)體的垂直于磁場(chǎng) 和電流方向的兩個(gè)端面之間會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差 ，這一現(xiàn)象便是霍爾效應(yīng). 二、隨處可見(jiàn)的傳感器 1 .紅外測(cè)溫儀：是一種將紅外輻射波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感裝置. 2 .數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)：敏感

4、元件叫做電荷耦合器件 （CCD）,它能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電 信號(hào)，模擬電信號(hào)再通過(guò) A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號(hào). 3 .酒精濃度測(cè)試儀：敏感元件是酒精傳感器. 在生活中還有煤氣報(bào)警器、火警報(bào)警器、紅外報(bào)警器、防盜報(bào)警器等等.工業(yè)生產(chǎn)中 有熱軋生產(chǎn)線上的傳感器，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有空氣濕度傳感器、土壤濕度傳感器、土壤營(yíng)養(yǎng)傳感 三、信息社會(huì)離不開(kāi)傳感器 智能式傳感器集信息檢測(cè)、信息處理、信息記憶、邏輯思維和判斷功能于一身 ，把計(jì)算 機(jī)、各種用途的傳感器和輸入輸出接口等制在同一塊芯片上 ，即成為大規(guī)模集成電路智能傳 感器. 四、遙測(cè)與遙感 遙感遙測(cè)的基本原理是通過(guò)遙感傳感器對(duì)觀測(cè)目標(biāo)產(chǎn)生

5、的電磁波、熱輻射進(jìn)行遠(yuǎn)距離 收集、轉(zhuǎn)換，用計(jì)算機(jī)處理、識(shí)別，得出結(jié)論.主要應(yīng)用在地球資源勘測(cè)、環(huán)境監(jiān)控、氣象預(yù) 報(bào)、軍事偵察等方面. 典例精析 、對(duì)霍爾元件的認(rèn)識(shí)及應(yīng)用 【例1】如圖3所示是霍爾元件的工作原理示意圖 ，如果用d表示薄片 的厚度，k為霍爾系數(shù)，對(duì)于一個(gè)霍爾元件 d、k為定值，如果彳^持I恒定，則 可以驗(yàn)證Uh隨B的變化情況.以下說(shuō)法中正確的是（工作面是指較大的 平面）（ 圖3 A.將永磁體的一個(gè)磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面 ，Uh將變大 B.在測(cè)定地球兩極的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平 C.在測(cè)定地球赤道上的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平

6、 D.改變磁感線與霍爾元件工作面的夾角 ，Uh將發(fā)生變化 解析 將永磁體的磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面時(shí) ，B增大，1恒定，由公式Uh =萼知 d Uh將變大，選項(xiàng)A正確；地球兩極的磁場(chǎng)方向在豎直方向上 ，所以霍爾元件的工作面應(yīng)保持 水平，使B與工作面垂直，選項(xiàng)B正確；地球赤道上的磁場(chǎng)沿水平方向 ，只有霍爾元件的工作 面在豎直方向且垂直于南北時(shí) ，B才與工作面垂直，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；改變磁感線與霍爾元件工作 面的夾角，B在垂直工作面方向上的大小發(fā)生變化 ，Uh將發(fā)生變化，選項(xiàng)D正確. 答案 ABD 二、傳感器的應(yīng)用分析 ［例2］按圖4所示連接好電路，合上S,發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，原因是;

7、 用電吹風(fēng)對(duì)熱敏電阻吹一會(huì)兒 ，會(huì)發(fā)現(xiàn)小燈泡 ，原因是; 停止吹風(fēng)，會(huì)發(fā)現(xiàn) ; 把 熱 敏 電 阻 放 入 冷 水 中 會(huì) 發(fā) 現(xiàn) 圖4 答案 由于熱敏電阻阻值較大 電吹風(fēng)對(duì)熱敏電阻加熱使其阻值變小 ，左側(cè)電路電流較小，電磁鐵磁性較弱吸不住銜鐵 亮了 ，電路中電流增大，電磁鐵吸住銜鐵，右側(cè)電路接通 小 燈泡不會(huì)立即熄滅，因?yàn)闊崦綦娮铚囟热匀惠^高 小燈泡熄滅 三、傳感器的應(yīng)用實(shí)例 【例3】電飯煲的工作原理如圖 5所示,可分為兩部分，即控制部分：由 &、Ri和黃燈組 成.工作（加熱）部分：由發(fā)熱電阻 R3、R2和紅燈組成，Si是一個(gè)磁鐵限溫開(kāi)關(guān)，手動(dòng)I^合，當(dāng)

8、 此開(kāi)關(guān)的溫度達(dá)到居里點(diǎn) （103 C）時(shí)，自動(dòng)斷開(kāi)，且不能自動(dòng)復(fù)位（閉合）,S2是一個(gè)雙金屬片自 動(dòng)開(kāi)關(guān)，當(dāng)溫度達(dá)到70c?80 c時(shí)，自動(dòng)斷開(kāi) 低于70 c時(shí)，自動(dòng)閉合，紅燈、黃燈是指示燈，通 過(guò)的電流必須較小，所以Ri、R2起 作用，R3是發(fā)熱電阻，由于煮飯前溫度低于 70 C, 所以S2是（填“斷開(kāi)的”或“閉合的” ）.接通電源并按下 Si后,黃燈滅而紅燈 亮,R3發(fā)熱，當(dāng)溫度達(dá)到70c?80 c時(shí),S2斷開(kāi)，當(dāng)溫度達(dá)到103c時(shí)飯熟 向斷開(kāi)，當(dāng)溫度降到 70c以下時(shí)，S2閉合,電飯煲處于保溫狀態(tài)，由以上描述可知 R2 R3（填“V” “ = ”或 >"，若用電飯煲燒水時(shí)

9、，直到水被燒干Si才會(huì)斷開(kāi)，試解釋此現(xiàn)象. 解析 Ri、R2起的作用是限流，防止指示燈（速泡）因電流過(guò)大而燒毀，S2是自動(dòng)控制溫度 開(kāi)關(guān)，當(dāng)溫度低于70 c時(shí)自動(dòng)閉合，當(dāng)溫度達(dá)到70c?80 c時(shí)又自動(dòng)斷開(kāi)，使電飯煲處于保溫 狀態(tài)，由于R3的功率較大，因此R2>R3.由于開(kāi)關(guān)Si必須當(dāng)溫度達(dá)到103c時(shí)才自動(dòng)斷開(kāi)，而水 的沸點(diǎn)只有i00C,因此用電飯煲燒水時(shí)，直到水被燒干后 &才會(huì)斷開(kāi). 答案見(jiàn)解析 ［例4 一般的電熨斗用合金絲作為發(fā)熱元件，合金絲電阻隨溫度 / ①巾 變化的關(guān)系如圖6中實(shí)線①所示，由于環(huán)境溫度以及熨燙的衣服厚 工morr || I I I I I I P 度、干濕

10、等情況不同，電熨斗的散熱功率不同，因而電熨斗的溫度可 賓科右九元丸丸力九， 能會(huì)在較大范圍內(nèi)波動(dòng)，易損壞衣物. 圖6 有一種用主要成分為 BaTiO3、被稱為“ PTC”的特殊材料作為發(fā)熱元件的電熨斗 ，具有 升溫快、能自動(dòng)控制溫度的特點(diǎn) ，PTC材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系如圖中實(shí)線②所示 ，根據(jù) 圖線分析： （i）為什么處于較低溫度的 PTC電熨斗剛通電時(shí)比普通電熨斗升溫快？ （2）通電一段時(shí)間后電熨斗溫度 t自動(dòng)穩(wěn)定在

11、電阻較小，熱功率較大，所以生熱快于散熱，升 到一定溫度時(shí)，電阻值迅速增大，相應(yīng)的生熱功率減小，當(dāng)生熱功率小于散熱 功率時(shí)，電阻溫度降低，電阻值減小，生熱功率會(huì)相應(yīng)增大，故電熨斗的溫度會(huì)穩(wěn)定在 T6? T7之間. 答案（1）溫度較低時(shí)的PTC材料的電阻值小，電功率大，所以升溫快 （2）T6 T7 @課堂要點(diǎn)小結(jié) （溫度傳感器 用傳感器做實(shí)驗(yàn)J力傳感器 L磁傳感器-霍爾元件 ‘紅外測(cè)溫儀 數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī) 酒精濃度測(cè)試儀 信息時(shí)代離 不開(kāi)傳感器 （隨處可見(jiàn)的傳感器J蔬菜種植大棚中的傳感器 熱軋生產(chǎn)線上的傳感器 智能傳感器 【微型傳感器 信息社會(huì)離不開(kāi)傳感器 〔遙測(cè)與遙感

12、 9 / 13 檢測(cè)學(xué)習(xí)效果 缽驗(yàn)成功快樂(lè) 自我?檢測(cè)區(qū) 1.（傳感器的應(yīng)用實(shí)例）壓敏電阻的阻值會(huì)隨所受壓力的增大而減小.一同學(xué)利用壓敏 電阻設(shè)計(jì)了判斷升降機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置 ，如圖7甲所示，將壓敏電阻平放在升降機(jī)內(nèi) ，受壓面 朝上，在上面放一物體 m,升降機(jī)靜止時(shí)電流表示數(shù)為 Io.某過(guò)程中電流表的示數(shù)如圖乙所示 則在此過(guò)程（ ） /V r 甲 乙 圖7 A.物體處于失重狀態(tài) 8 .物體處于超重狀態(tài) C.升降機(jī)一定向上做勻加速運(yùn)動(dòng) D.升降機(jī)可能向下做勻減速運(yùn)動(dòng) 答案 BD 解析 電流表的示數(shù)變?yōu)?2Io且保持不變，說(shuō)明壓敏電阻的阻值比升降機(jī)靜止時(shí)小

13、，壓敏 電阻所受壓力變大，物體處于超重狀態(tài)，即物體具有向上的加速度，B、D正確,A、C錯(cuò)誤. 9 .（傳感器的應(yīng)用實(shí)例）在家用電熱滅蚊器中，電熱部分主要元件是 PTC元件,PTC元件 是由鈦酸鋼等半導(dǎo)體材料制成的電阻器 ，其電阻率p隨溫度t的變化關(guān)系如圖8所示,由于這 種特性，PTC元件具有發(fā)熱、保溫雙重功能.對(duì)此 ，以下判斷正確的是（ ） ①通電后，其電功率先增大后減小 ②通電后，其電功率先減小后增大 ③當(dāng)其產(chǎn)生的熱 量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在ti不變④當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí) ，溫度保 持在ti和t2之間的某一值不變 A.①② B.②③ C.②④ D.①④

14、答案 D 解析 當(dāng)溫度由零升到ti的過(guò)程中，PTC的電阻率p隨溫度升高而減小，其電阻R隨之減 小，由于加在滅蚊器上的電壓 U保持不變，滅蚊器的熱功率 P隨之增大，當(dāng)t=ti時(shí),P= Pi達(dá)到 最大.當(dāng)溫度繼續(xù)升高，p增大,R增大,P減??；而溫度越高，其與外界環(huán)境溫度的差別也就越 大，電熱滅蚊器的散熱功率 P也就越大，因此在這之間的某一溫度 t3會(huì)有P=P3=P,即電 熱功率P減小到等于散熱功率時(shí)，即達(dá)到保溫；當(dāng)tvt3時(shí),P>P,使溫度自動(dòng)升高到 t3；當(dāng) t>t3時(shí),PVP,使溫度自動(dòng)降到t3,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保溫，正確選項(xiàng)為D. 10 （傳感器的應(yīng)用分析）如圖9所示是一種自動(dòng)控制水溫的裝置

15、 ，加熱電路的兩個(gè)端點(diǎn) P、Q應(yīng)接到觸頭a、b上還是c、d上？熱敏電阻兩端 M、N應(yīng)接到哪兩個(gè)觸頭上？ 圖9 答案見(jiàn)解析 解析 P、Q應(yīng)該分別接在觸頭 a、b上,同時(shí),M、N應(yīng)該分別接e、f,其工作原理是：當(dāng) 水溫升高時(shí)，熱敏電阻阻值減小，電磁鐵中電流增大，吸引力增大，使銜鐵被吸下，a、b斷開(kāi)，使 加熱裝置停止加熱；當(dāng)水溫降低到一定程度時(shí) ，熱敏電阻溫度減小，電磁鐵中電流減小，吸引 力減小，銜鐵被彈簧彈上去，使a、b之間連接，加熱裝置開(kāi)始加熱，從而實(shí)現(xiàn)水溫控制. 40分鐘課時(shí)作業(yè) 題組一傳感器應(yīng)用實(shí)例 1 .關(guān)于電飯鍋的說(shuō)法正確的是 （ ） A.電飯鍋中的溫度傳感器的主要

16、元件是氧化鐵 B.感溫鐵氧體在常溫下具有鐵磁性，溫度很高時(shí)失去鐵磁性 C.用電飯鍋燒水，水開(kāi)時(shí)能自動(dòng)斷電 D.用電飯鍋煮飯時(shí)，若溫控開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷電后，它不能自動(dòng)復(fù)位 答案 BD 2 .如圖1所示 圖1 是會(huì)議室和賓館房間的天花板上裝有的火災(zāi)報(bào)警器的結(jié)構(gòu)原理圖 ，罩內(nèi)裝有發(fā)光二極管 LED、光電三極管和不透明的擋板.平時(shí)光電三極管接收不到 LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻 狀態(tài).發(fā)生火災(zāi)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（ ） A.進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧遮擋了光線 ，使光電三極管電阻更大，檢測(cè)電路檢測(cè)出變化發(fā)出警報(bào) B.光電三極管溫度升高，電阻變小，檢測(cè)電路檢測(cè)出變化發(fā)出警報(bào) C.進(jìn)入罩內(nèi)的煙

17、霧對(duì)光有散射作用，部分光線照到光電三極管上，電阻變小，發(fā)出警報(bào) D.以上說(shuō)法均不正確 答案 C 解析由火災(zāi)報(bào)警器的原理可知，發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙霧進(jìn)入罩內(nèi)，使光發(fā)生散射，部分光線照 到光電三極管上，電阻變小，與傳感器相連的電路檢測(cè)出這種變化 ，發(fā)出警報(bào)，C對(duì). 3.某樓梯口的電燈開(kāi)關(guān)裝有傳感器 ，天黑時(shí)，出現(xiàn)聲音才能發(fā)光，而白天即使有聲音，電燈 也不能發(fā)光，該開(kāi)關(guān)中有兩種傳感器元件 ，它們可能是（ ） A.熱敏電阻和光敏電阻 B.金屬熱電阻和光敏電阻 C.熱敏電阻和霍爾元件 D.光敏電阻和駐極體話筒 答案 D 解析 兩種傳感器分別把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào) ，把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所

18、以選項(xiàng) D 正確. 4.如圖2所示為用熱敏電阻 R和繼電器L等組成的一個(gè)簡(jiǎn)單的恒溫控制電路 ，其中熱 敏電阻的阻值會(huì)隨溫度的升高而減小.電源甲與繼電器、熱敏電阻等組成控制電路 ，電源乙 與恒溫箱加熱器（圖中未畫(huà)出）相連接.則（ ） A.當(dāng)溫度降低到某一數(shù)值，銜鐵P將會(huì)被吸下 B.當(dāng)溫度升高到某一數(shù)值，銜鐵P將會(huì)被吸下 C.工作時(shí)，應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)白^加熱器接在 C、D端 D.工作時(shí)，應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在 A、C端 答案 B 解析 根據(jù)溫度變化，分析R的變化，確定電路中電流的變化，電流增大時(shí)，繼電器L對(duì)銜 鐵吸引力增大，P將會(huì)被吸下.當(dāng)溫度降低到某一數(shù)值 ，熱敏電阻

19、 R的阻值增大，電路中電流 減小,繼電器L對(duì)銜鐵吸引力減小，P將不會(huì)被吸下，故A錯(cuò)誤.當(dāng)溫度升高到某一數(shù)值 ，熱敏 電阻R的阻值減小，電路中電流增大，繼電器L對(duì)銜鐵吸引力增大，P將會(huì)被吸下.故 B正 確.恒溫箱內(nèi)溫度高到一定數(shù)值后 ，應(yīng)與電源斷開(kāi)停止加熱 ，由以上分析可知，溫度升高 后,A、B端斷開(kāi)，所以工作時(shí)，應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在 A、B端.故C、D錯(cuò)誤.故選 B. 題組二對(duì)霍爾元件的認(rèn)識(shí)及應(yīng)用 5.如圖3所示，截面為矩形的金屬導(dǎo)體，放在磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)體中通有圖示電流時(shí) ，導(dǎo)體的 上、下表面的電勢(shì)關(guān)系為（ ） A. Um>Un B. Um=un C. Um

20、D.無(wú)法判斷 答案 A 解析霍爾效應(yīng)形成的原因是帶電粒子在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力作用定向移動(dòng) ，根據(jù)左手 定則，金屬導(dǎo)體中自由電子受到向下的洛倫茲力作用 ，向?qū)w的下表面 N運(yùn)動(dòng)，則導(dǎo)體的上表 面M剩下正電荷，所以Um>Un.故選A. 6 .電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于測(cè)量可導(dǎo)電流體 （如污水）在管中白^流量（即單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管 內(nèi)橫截面的流體的體積）.為了簡(jiǎn)化，假設(shè)流量計(jì)是如圖 4所示的橫截面為長(zhǎng)方形的一段管道 中空部分的長(zhǎng)、寬、高分別為圖中的 a、b、c.流量計(jì)的兩端與輸送流體的管道相連 （圖中虛 線）.圖中流量計(jì)的上、下兩面是金屬材料 ，前、后兩面是絕緣材料.現(xiàn)于流量計(jì)所在處加 磁感

21、應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于前、后兩面.當(dāng)導(dǎo)電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計(jì)時(shí) 在管外將流量計(jì)上、下兩表面分別與一串接了電阻 R的電流表的兩端連接，1表示測(cè)得的電 流值.已知流體的電阻率為 《不計(jì)電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為（ ） 圖4 I _ c _ I _ b A.B（bR+ a） B.B（aR+ pc） I a I bc C.B（cR+ b） D.B（R+ 喧） 答案 A 解析如圖甲導(dǎo)電流體在管中流量 > v ? t\ fb c L ,小 Q= 1 v b c① 導(dǎo)電流體流經(jīng)流量計(jì)時(shí)，在其上、下兩表面產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) E=Bc v② c 等效電路如圖乙，e

22、=i（r+前③ ，………__ I c 由①②③可得Q = B(bR+ &A正確. 7 .如圖5所示,厚度為d、寬度為h的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁 場(chǎng)中，當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體板時(shí)，在導(dǎo)體板的上側(cè)面 A和下側(cè)面A之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象 稱為霍爾效應(yīng).實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電勢(shì)差Uh、電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的關(guān)系為Uh = Rh，.式中的比例系數(shù) Rh稱為霍爾系數(shù).霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場(chǎng)的洛倫茲力使 運(yùn)動(dòng)的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè) ，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的正電荷 ，從而形成橫向電 場(chǎng).橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛倫茲力方向相反的電場(chǎng)力.當(dāng)電場(chǎng)力與洛倫茲力達(dá)

23、到平衡時(shí) ， 導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會(huì)形成穩(wěn)定的電勢(shì)差. 設(shè)電流I是由電子的定向移動(dòng)形成的，電子的平均定向速度為 V,電荷量為e,回答下列問(wèn) 題： ⑴達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí) ，導(dǎo)體板上側(cè)面 A的電勢(shì) 下側(cè)面 A的電勢(shì)(填“高 于” “低于”或“等于" ). (2)電子所受的洛倫茲力的大小為 . (3)當(dāng)導(dǎo)體板上兩側(cè)之間的電勢(shì)差為 Uh時(shí)，電子所受電場(chǎng)力的大小為 . ,,,一……，一一 工，一，，, 1 1 (4)由電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡的條件 ，證明霍爾系數(shù)為 Rh=；；,其中n代表導(dǎo)體板單位體 ne 積中電子的個(gè)數(shù). 解析 (1)導(dǎo)體中電子定向移動(dòng)形成電流 ，電子運(yùn)動(dòng)方向

24、與電流方向相反 ，利用左手定則 可判定電子向A板偏,A板上出現(xiàn)等量正電荷，所以A板電勢(shì)低于A板電勢(shì). (2)洛倫茲力大小 F洛=83丫 u Uh (3)電場(chǎng)力F電=Ee = -e Uh (4)由 F 洛=F 電得 Bev= -e Uh= hvB 導(dǎo)體中通過(guò)的電流 I= nev d h 由 Uh= RHIB得 hvB = RHnevdhB,# Rh=. d d ne 答案見(jiàn)解析 題組三 傳感器的應(yīng)用分析 8 .如圖6所示為小型電磁繼電器的構(gòu)造示意圖 ，其中L為含鐵心的線圈.P為可繞O 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的鐵片，K為彈簧，S為一對(duì)觸頭，A、B、C、D為四個(gè)接線柱.電磁繼電器與傳感器

25、配 合，可完成自動(dòng)控制的要求.其工作方式是 ( ) A. A與B接信號(hào)電壓，C與D可跟被控電路串聯(lián) B. A與B接信號(hào)電壓，C與D可跟被控電路并聯(lián) C. C與D接信號(hào)電壓，A與B可跟被控電路串聯(lián) D . C與D接信號(hào)電壓，A與B可跟被控電路并聯(lián) 答案 A 9 .如圖7所示為一自動(dòng)控制溫度的電路 ，請(qǐng)說(shuō)明其工作原理. 圖7 電熱絲 答案見(jiàn)解析 解析 當(dāng)開(kāi)關(guān)P在彈簧拉力作用下拉到上面與 a接觸時(shí)，電熱絲工作；隨著溫度升高 ，熱 敏電阻溫度升高、阻值減小 ，通過(guò)電磁鐵的電流增大，電磁鐵磁性增強(qiáng)到一定程度時(shí)把 P吸 到b,電熱絲停止工作，指示燈亮. 10 .如圖8甲所

26、示為一測(cè)量硫化鎘光敏電阻特性的實(shí)驗(yàn)電路 ，電源電壓恒定.電流表內(nèi) 阻不計(jì)，開(kāi)關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使小燈泡發(fā)光亮度逐漸增強(qiáng)，測(cè)得流過(guò)電阻的電 流和光強(qiáng)的關(guān)系曲線如圖乙所示 ，試根據(jù)這一特性用圖丙中給定的器材設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)光控電 路. 電流信” 放大器 圖8 答案見(jiàn)解析 解析 由光敏電阻的特性曲線可以看出 ，當(dāng)入射光增強(qiáng)時(shí)，光敏電阻的阻值減小，通過(guò)光 敏電阻的電流增大.根據(jù)題意設(shè)計(jì)的自動(dòng)光控電路如圖所示.控制過(guò)程是：當(dāng)有光照射時(shí) 電路中電流增大，經(jīng)過(guò)放大器輸出一個(gè)較大的電流，驅(qū)動(dòng)電磁繼電器吸引銜鐵使兩個(gè)觸點(diǎn)斷開(kāi) 當(dāng)無(wú)光照射時(shí)，電路中電流減小，放大器輸出電流減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個(gè)觸點(diǎn)閉合 控制電路接通，燈開(kāi)始工作. 14 /13