高中物理 第六章傳感器章末復(fù)習(xí)提升課課件 新人教版選修3-2.ppt

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鏈接高考·專題突破,章末復(fù)習(xí)提升課,[先總攬全局],[再填寫關(guān)鍵] ①電學(xué) ②溫度 ③光 ④磁電 ⑤電子秤 ⑥話筒 ⑦電熨斗,⑧溫度報(bào)警器 ⑨光控 ⑩火災(zāi),1.傳感器 傳感器是能夠把易感受的力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為容易進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制的電壓、電流等電學(xué)量或轉(zhuǎn)換為電路通斷的一類元件． 原理如下所示：,2．光敏電阻 光敏電阻是用半導(dǎo)體材料制成的，其特點(diǎn)是在被光照射時(shí)電阻會(huì)發(fā)生變化，光照增強(qiáng)電阻減小，光照減弱電阻增大，其作用是把光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量． 3．熱敏電阻和金屬熱電阻 金屬熱電阻的電阻率隨溫度升高而增大．其特點(diǎn)是化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)溫范圍大，但靈敏度較差．,熱敏電阻是由半導(dǎo)體材料制成的，其電阻率對(duì)溫度非常敏感．熱敏電阻有正溫度系數(shù)(PTC熱敏電阻)、負(fù)溫度系數(shù)(NTC熱敏電阻)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．金屬熱電阻和熱敏電阻都能把熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量．,4．電容器 平行板電容器的電容大小與極板正對(duì)面積、極板間距及電介質(zhì)材料有關(guān)，電容器可以感知引起電容變化的任一外界信息并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電容變化．例如，當(dāng)極板受力時(shí)會(huì)改變極板間距，從而引起電容變化．,如圖6-1甲所示為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的改變而改變，且對(duì)溫度很敏感)的I-U關(guān)系曲線圖． (1)為了通過測(cè)量得到如圖甲所示I-U關(guān)系的完整曲線，在圖6-1乙(a)和(b)兩個(gè)電路中應(yīng)選擇的是_________； 簡(jiǎn)要說明理由：____________________________. (電源電動(dòng)勢(shì)為9 V，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器的阻值為0～100 Ω),圖6-1,(2)在圖6-2所示電路中，電源電壓恒為9 V，電流表讀數(shù)為70 mA，定值電阻R1＝250 Ω.由熱敏電阻的I-U關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為________V；電阻R2的阻值為________Ω. 圖6-2 (3)舉出一個(gè)可以應(yīng)用熱敏電阻的例子．,1．如圖6-3所示，一熱敏電阻RT放在控溫容器M內(nèi)；?為毫安表，量程6 mA，內(nèi)阻為數(shù)十歐姆；E為直流電源，電動(dòng)勢(shì)約為3 V，內(nèi)阻很??；R為電阻箱，最大阻值為999.9 Ω；S為開關(guān)．已知RT在95 ℃時(shí)的阻值為150 Ω，在20 ℃時(shí)的阻值約為550 Ω.現(xiàn)要求在降溫過程中測(cè)量在95～20 ℃之間的多個(gè) 溫度下RT的值． 圖6-3,(1)在圖中畫出連線，完成實(shí)驗(yàn)原理電路圖． (2)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空： ①依照實(shí)驗(yàn)原理電路圖連線． ②調(diào)節(jié)控溫容器M內(nèi)的溫度，使得RT的溫度為95 ℃. ③將電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)某踔?，以保證儀器安全． ④閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱，記錄電流表的示數(shù)I0，并記錄________．,⑤將RT的溫度降為T1(20 ℃＜T195 ℃)；調(diào)節(jié)電阻箱，使得電流表的讀數(shù)________，記錄________． ⑥溫度為T1時(shí)熱敏電阻的電阻值RT1＝________． ⑦逐步降低T1的數(shù)值，直至20 ℃為止；在每一溫度下重復(fù)步驟⑤⑥. 【解析】 由于本實(shí)驗(yàn)只有一只可以測(cè)量和觀察的直流電流表，所以應(yīng)該用“替代法”，考慮到用電流表觀察而保證電路中電阻不變，因此將熱敏電阻、電阻箱和電流表串聯(lián)形成測(cè)量電路，,而且熱敏電阻RT的阻值在95 ℃和20 ℃時(shí)是已知的，所以如果熱敏電阻的初始溫度為95 ℃，則電流表示數(shù)不變時(shí)，電阻箱和熱敏電阻的阻值之和應(yīng)保持150 Ω和電阻箱的初值之和不變；如果熱敏電阻的初始溫度為20 ℃，則電流表示數(shù)不變時(shí)，電阻箱和熱敏電阻的阻值之和應(yīng)保持550 Ω和電阻箱的初值之和不變．因此可以測(cè)量任意溫度下的電阻．,【答案】 (1)實(shí)驗(yàn)原理電路圖如圖所示 (2)④電阻箱的讀數(shù)R0 ⑤仍為I0 電阻箱的讀數(shù)R1 ⑥R0－R1＋150 Ω,以傳感器為橋梁可以將多方面的物理知識(shí)整合在一起，在實(shí)際問題中既可以直接考查傳感器知識(shí)，也可以考查敏感元件的敏感特性，幾種傳感器及與其相聯(lián)系的物理知識(shí)，如表：,青島奧運(yùn)會(huì)帆船賽場(chǎng)采用風(fēng)力發(fā)電給蓄電池充電，為路燈提供電能．用光敏電阻作為傳感器控制路燈電路的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制． 光敏電阻的阻值隨照射光的強(qiáng)弱而變化，作為簡(jiǎn)化模型，可以近似認(rèn)為，照射光較強(qiáng)(如白天)時(shí)電阻幾乎為0；照射光較弱(如夜晚)時(shí)電阻接近于無窮大．利用光敏電阻作為傳感器，借助電磁開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)路燈自動(dòng)在白天關(guān)閉，夜晚打開．電磁開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6-4所示.1、2兩接線柱之間是勵(lì)磁線圈，3、4兩接線柱分別與彈簧片和觸點(diǎn)連接．,當(dāng)勵(lì)磁線圈中電流大于等于50 mA時(shí)，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點(diǎn)分離，3、4斷開；電流小于50 mA時(shí)，3、4接通．勵(lì)磁線圈中允許通過的最大電流為100 mA. 圖6-4,(1)利用以下器材設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)控制路燈的電路，畫出電路原理圖． 光敏電阻R1，符號(hào) 燈泡L，額定功率40 W，額定電壓36 V，符號(hào) 保護(hù)電阻R2，符號(hào) 電磁開關(guān)，符號(hào),蓄電池E，電壓36 V，內(nèi)阻很小 開關(guān)S，導(dǎo)線若干 (2)回答下列問題： ①如果勵(lì)磁線圈的電阻為200 Ω，勵(lì)磁線圈允許加的最大電壓為______V，保護(hù)電阻R2的阻值范圍為______Ω.,②在有些應(yīng)用電磁開關(guān)的場(chǎng)合，為了安全，往往需要在電磁鐵吸合鐵片時(shí)，接線柱3、4之間從斷開變?yōu)榻油ǎ疄榇?，電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)如何改造？請(qǐng)結(jié)合本題中電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說明． 答：__________________________________. ③任意舉出一個(gè)其他的電磁鐵應(yīng)用的例子． 答：____________________________________.,【解析】 (1)電路原理如圖所示．,【答案】 (1)見解析 (2)①20 160～520 ②把觸點(diǎn)從彈簧片右側(cè)移到彈簧片左側(cè)，保證當(dāng)磁鐵吸合鐵片時(shí)，3、4之間接通；不吸合時(shí)，3、4之間斷開 ③見解析,2．為了節(jié)能環(huán)保，一些公共場(chǎng)所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)．光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大，照度單位為lx)．某光敏電阻RP在不同照度下的阻值如下表：,(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D6-5甲所示的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點(diǎn)． (2)如圖6-5乙所示，當(dāng)1、2兩端加電壓上升至2 V時(shí)，控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)．請(qǐng)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單電路，給1、2兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗照度降低至1.0 lx時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖．(不考慮控制開關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響),提供的器材如下： 光敏電阻Rp(符號(hào) ，阻值見上表)； 直流電源E(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì))；,定值電阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限選其中之一并在圖中標(biāo)出)； 開關(guān)S及導(dǎo)線若干．,【答案】 (1)光敏電阻的阻值隨照度變化的曲線如下圖所示：,光敏電阻的阻值隨照度變化的特點(diǎn)：光敏電阻的阻值隨光的照度的增大非線性減?。?(2)電路原理圖如下圖所示．,