2020_2021学年新教材高中物理第5章传感器及其应用阶段复习课课件鲁科版选择性必修第二册202106262132.ppt

阶段复习课第5章核心整合核心整合思维导图思维导图必备考点必备考点素养评价素养评价素养一物理观念素养一物理观念考点考点 常见敏感元件及其应用常见敏感元件及其应用1.1.常见敏感元件的特点：常见敏感元件的特点：(1)(1)光敏电阻：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。阻增大。(2)(2)热敏电阻和金属热电阻：热敏电阻和金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大，热敏电阻有正温度系数热敏电阻、金属热电阻的电阻率随温度升高而增大，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。大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小。(3)(3)霍尔元件：霍尔元件：能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的元件，能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的元件， 。HIBUkd2.2.敏感元件关键词转化：敏感元件关键词转化：【素养评价素养评价】半导体材料的导电性能受外界条件的影响很大，有的半导体在温度升高时其半导体材料的导电性能受外界条件的影响很大，有的半导体在温度升高时其电阻减小得非常迅速，利用这种半导体材料可以制成体积很小的热敏电阻。电阻减小得非常迅速，利用这种半导体材料可以制成体积很小的热敏电阻。如图所示是火警报警系统的部分电路，其中如图所示是火警报警系统的部分电路，其中R RT T为热敏电阻，电流表为热敏电阻，电流表A A为值班室为值班室的显示器，的显示器，a a、b b之间接报警器。当热敏电阻之间接报警器。当热敏电阻R RT T所在处出现火情时，电流表所在处出现火情时，电流表A A的的电流电流I I、报警器两端的电压、报警器两端的电压U U的变化情况是的变化情况是( () )A.IA.I变大，变大，U U变大变大B.IB.I变大，变大，U U变小变小C.IC.I变小，变小，U U变大变大D.ID.I变小，变小，U U变小变小【解析解析】选选D D。当出现火情时，热敏电阻阻值减小，则总电阻减小，由闭合电。当出现火情时，热敏电阻阻值减小，则总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知电路中总电流增大；由路欧姆定律可知电路中总电流增大；由U=IrU=Ir可知内电压增大，则路端电压减可知内电压增大，则路端电压减小，故电压表示数减小；总电流增大，则小，故电压表示数减小；总电流增大，则R R1 1两端的电压增大，则并联部分电压两端的电压增大，则并联部分电压减小，故减小，故R R2 2中的电流减小，故中的电流减小，故D D正确。正确。【补偿训练补偿训练】如图所示是计算机光驱的工作原理：如图所示是计算机光驱的工作原理：R R1 1是光敏电阻是光敏电阻( (有激光照射有激光照射时电阻较小，无激光照射时电阻较大时电阻较小，无激光照射时电阻较大) )，R R2 2是定值电阻，信号处理系统可以根是定值电阻，信号处理系统可以根据据R R2 2两端的电压变化把光信号变成电信号。用激光发射脉冲激光信号扫描光两端的电压变化把光信号变成电信号。用激光发射脉冲激光信号扫描光盘，从光盘上反射回来的激光信号照到光敏电阻盘，从光盘上反射回来的激光信号照到光敏电阻R R1 1上。下列分析正确的是上。下列分析正确的是 ( () )A.A.有激光照射光敏电阻时，信号处理系统两端获得电压较高有激光照射光敏电阻时，信号处理系统两端获得电压较高B.B.有激光照射光敏电阻时，信号处理系统两端获得电压较低有激光照射光敏电阻时，信号处理系统两端获得电压较低C.C.有激光照射光敏电阻时，有激光照射光敏电阻时，R R1 1消耗的电功率一定较大消耗的电功率一定较大D.D.有激光照射光敏电阻时，有激光照射光敏电阻时，R R1 1消耗的电功率一定较小消耗的电功率一定较小【解析解析】选选A A。有激光照射光敏电阻。有激光照射光敏电阻R R1 1时，光敏电阻时，光敏电阻R R1 1减小，回路中电流减小，回路中电流I I增大，增大，R R2 2两端电压两端电压U U2 2=IR=IR2 2增大，所以信号处理系统两端获得电压较高，故增大，所以信号处理系统两端获得电压较高，故A A正确，正确，B B错错误。设电源的内阻为误。设电源的内阻为r r，若，若R R2 2+rR+rR1 1，则有激光照射光敏电阻，则有激光照射光敏电阻R R1 1时，时，R R1 1消耗的电消耗的电功率一定减小；若功率一定减小；若R R2 2+rR+rR1 1，则有激光照射光敏电阻，则有激光照射光敏电阻R R1 1时，时，R R1 1消耗的电功率一定消耗的电功率一定增大，故增大，故C C、D D错误。错误。素养二科学探究素养二科学探究考点考点 制作简单的自动控制装置制作简单的自动控制装置1.1.自动控制装置：自动控制装置：(1)(1)常见启动控制条件：光照强度、温度、声音、水位、压力等达到一定程度。常见启动控制条件：光照强度、温度、声音、水位、压力等达到一定程度。(2)(2)常见开关控制方式：通过电磁继电器控制开关断开与闭合。常见开关控制方式：通过电磁继电器控制开关断开与闭合。(3)(3)通过外部条件的变化引起敏感元件的变化对电路进行动态分析。通过外部条件的变化引起敏感元件的变化对电路进行动态分析。2.2.自动控制装置关键词转化：自动控制装置关键词转化：【素养评价素养评价】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将感受到的物理量( (如温度、光、声等如温度、光、声等) )转换成便于测量的量转换成便于测量的量( (通常是电学通常是电学量量) )，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，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，某热敏电阻阻R RT T阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由该热敏电阻阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由该热敏电阻R RT T作为传感器制作为传感器制作的简单自动报警器线路图。问：作的简单自动报警器线路图。问：(1)(1)为了使温度过高时报警器铃响，为了使温度过高时报警器铃响，c c应接在应接在_(_(选填选填“a”a”或或“b”)b”)处。处。(2)(2)若要使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片向若要使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片向_移动移动( (选填选填“左左”或或“右右”) )。(3)(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，则造成工作电路不能工作的原因可能是造成工作电路不能工作的原因可能是_。【解析解析】(1)(1)热敏电阻热敏电阻R RT T在温度升高时阻值变小，电路中电流变大，电磁铁磁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，与性增强，把右侧衔铁吸引过来，与a a接触，故接触，故c c应接在应接在a a处。处。(2)(2)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，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，滑动变阻器的滑片应左移。滑动变阻器的滑片应左移。(3)(3)在最低报警温度时不能报警，这可能由多种原因造成，如：电源提供的在最低报警温度时不能报警，这可能由多种原因造成，如：电源提供的电压太小，导致磁铁的磁性太弱；弹簧的劲度系数太大，电磁铁的吸引力电压太小，导致磁铁的磁性太弱；弹簧的劲度系数太大，电磁铁的吸引力小于弹力等。小于弹力等。答案：答案：(1)a(1)a(2)(2)左左(3)(3)电源提供电压太小，以至于电磁铁磁性太弱或弹簧电源提供电压太小，以至于电磁铁磁性太弱或弹簧劲度系数太大劲度系数太大【补偿训练补偿训练】光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用，其中就可用于街道路灯的自动控光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用，其中就可用于街道路灯的自动控制开关，如图所示为模拟电路，其中制开关，如图所示为模拟电路，其中A A为光敏电阻，为光敏电阻，B B为电磁继电器，为电磁继电器，C C为照明为照明电路，电路，D D为路灯，请连成正确的电路，达到日出灯熄、日落灯亮的效果。为路灯，请连成正确的电路，达到日出灯熄、日落灯亮的效果。【解析解析】当天亮时，光线照射光敏电阻当天亮时，光线照射光敏电阻A A，其阻值迅速减小，控制回路电流增，其阻值迅速减小，控制回路电流增大，电磁继电器大，电磁继电器B B工作，吸下衔铁使触点断开，路灯熄灭。当夜晚降临，光线工作，吸下衔铁使触点断开，路灯熄灭。当夜晚降临，光线变暗，光敏电阻变暗，光敏电阻A A的阻值增大，控制回路电流减小，弹簧将衔铁拉起，触点接的阻值增大，控制回路电流减小，弹簧将衔铁拉起，触点接通，路灯点亮。电路连接如图所示。通，路灯点亮。电路连接如图所示。答案：答案：见解析图见解析图素养三科学思维素养三科学思维考点考点 传感器的应用传感器的应用1.1.传感器的应用：传感器的应用：(1)(1)传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用。传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用。“感感”是指传感器的敏感元件感应信息，并转化为电学量。是指传感器的敏感元件感应信息，并转化为电学量。“传传”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。机构。“用用”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。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)(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：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：传感器所在的信息采集部分。传感器所在的信息采集部分。转化传输部分转化传输部分( (这部分电路往往与直流电路的动态分析有关这部分电路往往与直流电路的动态分析有关) )。执行电路。执行电路。2.2.传感器应用关键词转化：传感器应用关键词转化：【素养评价素养评价】某兴趣小组利用压敏电阻某兴趣小组利用压敏电阻( (压敏电阻的阻值压敏电阻的阻值R R随所受压力的增大而减小随所受压力的增大而减小) )设计了设计了判断电梯运动状态的装置，判断电梯运动状态的装置， 示意图如图甲所示。将压敏电阻平放在电梯内，示意图如图甲所示。将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体受压面朝上，在上面放一物体A A，电梯静止时电压表示数为，电梯静止时电压表示数为U U0 0，电梯在某次运，电梯在某次运动过程中，电压表的示数变化情况如图乙所示，下列判断中正确的是动过程中，电压表的示数变化情况如图乙所示，下列判断中正确的是( () ) A.0A.0t t1 1内电梯可能匀加速上升内电梯可能匀加速上升B.tB.t1 1t t2 2内电梯可能匀速上升内电梯可能匀速上升C.tC.t1 1t t2 2内电梯可能在减速上升内电梯可能在减速上升D.tD.t2 2t t3 3内电梯可能匀减速下降内电梯可能匀减速下降【解析解析】选选C C。0 0t t1 1内，电压表读数大于内，电压表读数大于U U0 0，可知压敏电阻，可知压敏电阻B B的阻值增大，则的阻值增大，则所受的压力小于所受的压力小于A A的重力，物体的重力，物体A A失重，则电梯不可能匀加速上升，选项失重，则电梯不可能匀加速上升，选项A A错误；错误；t t1 1t t2 2内，电压表读数大于内，电压表读数大于U U0 0保持不变，则压敏电阻的阻值不变且大于静止时保持不变，则压敏电阻的阻值不变且大于静止时的阻值，说明物体的阻值，说明物体A A失重，则电梯可能匀减速上升，选项失重，则电梯可能匀减速上升，选项B B错误，错误，C C正确；正确；t t2 2t t3 3内电压表读数大于内电压表读数大于U U0 0，说明压敏电阻阻值大于原来静止时的阻值，则物体，说明压敏电阻阻值大于原来静止时的阻值，则物体A A失重，则电梯加速度向下，则选项失重，则电梯加速度向下，则选项D D错误。错误。【补偿训练补偿训练】( (多选多选) )电源、开关电源、开关S S、定值电阻、定值电阻R R1 1、R R2 2，光敏电阻，光敏电阻R R3 3和电容器连成如图所示的和电容器连成如图所示的电路，电容器的两平行板水平安置，当开关电路，电容器的两平行板水平安置，当开关S S闭合，并且无光照射光敏电阻闭合，并且无光照射光敏电阻R R3 3时，一带电液滴恰好静止在电容器两板间的时，一带电液滴恰好静止在电容器两板间的M M点。当用强光照射光敏电阻点。当用强光照射光敏电阻R R3 3时，时，光敏电阻的阻值变小，则光敏电阻的阻值变小，则( () )A.A.液滴向上运动液滴向上运动B.B.液滴向下运动液滴向下运动C.C.电容器所带电荷量减小电容器所带电荷量减小D.D.电容器两极板间电压变大电容器两极板间电压变大【解析解析】选选A A、D D。当用强光照射光敏电阻。当用强光照射光敏电阻R R3 3时，光敏电阻的阻值变小，电路时，光敏电阻的阻值变小，电路中电流增大，中电流增大，R R1 1两端间的电压增大，电容器的电压增大，板间场强增大，液滴两端间的电压增大，电容器的电压增大，板间场强增大，液滴所受的电场力增大，液滴向上运动，故所受的电场力增大，液滴向上运动，故A A、D D正确，正确，B B错误；电容器的电压增大，错误；电容器的电压增大，电容不变，由电容不变，由Q=CUQ=CU知，电容器所带电荷量增大，故知，电容器所带电荷量增大，故C C错误。错误。