高中物理 第3章 传感器章末整合课件 粤教选修32.ppt

章末整合章末整合2021/8/11 星期三1知 识 网 络2021/8/11 星期三2专题专题一几种敏感元件的特性一几种敏感元件的特性1光敏光敏电电阻阻光光敏敏电电阻阻由由金金属属硫硫化化物物等等半半导导体体材材料料制制成成，其其电电阻阻率率对对光光非常敏感，光照增非常敏感，光照增强强时电时电阻率明阻率明显显减小减小2热热敏敏电电阻阻(1)热热敏敏电电阻阻也也是是由由半半导导体体材材料料制制成成的的，其其电电阻阻率率对对温温度度非非常敏感常敏感(2)热热敏敏电电阻阻分分为为正正温温度度系系数数热热敏敏电电阻阻(PTC热热敏敏电电阻阻，其其电电阻阻随随温温度度升升高高而而增增大大)和和负负温温度度系系数数热热敏敏电电阻阻(NTC热热敏敏电电阻阻，其阻其阻值值随温度升高而减小随温度升高而减小)热 点 专 题2021/8/11 星期三33电电容器容器平平行行板板电电容容器器的的电电容容与与极极板板面面积积、极极板板间间距距及及电电介介质质材材料料有有关关，电电容容器器可可以以感感知知引引起起电电容容变变化化的的任任一一外外界界信信息息，并并将将其其转转化化为为电电容容变变化化，例例如如，当当极极板板受受力力时时会会改改变变极极板板间间距距，从从而而引起引起电电容容变变化化2021/8/11 星期三4 图图甲甲为为某某一一热热敏敏电电阻阻(电电阻阻值值随随温温度度的的改改变变而改而改变变，且，且对对温度很敏感温度很敏感)的的IU关系曲关系曲线图线图例例 1甲甲2021/8/11 星期三5(1)为为了了通通过过测测量量得得到到如如图图甲甲所所示示IU关关系系的的完完整整曲曲线线，在在图图乙乙和和丙丙两两个个电电路路中中应应选选择择的的是是图图_；简简要要说说明明理理由由：_.(电电源源电电动动势势为为9 V，内内阻阻不不计计，滑滑动动变变阻阻器器的的阻阻值值为为0100)乙乙 丙丙2021/8/11 星期三6(2)在在图图丁丁所所示示电电路路中中，电电源源电电压压恒恒为为9 V，电电流流表表读读数数为为70 mA，定定值值电电阻阻R1250.由由热热敏敏电电阻阻的的IU关关系系曲曲线线可可知知，热热敏敏电电阻阻两两端端的的电电压压为为_ V；电电阻阻R2的的阻阻值值为为_.(3)举举出一个可以出一个可以应应用用热热敏敏电电阻的例子阻的例子丁丁2021/8/11 星期三7(3)恒温箱、自动孵化器、热敏温度计等恒温箱、自动孵化器、热敏温度计等 2021/8/11 星期三8答答案案：(1)乙乙因因为为乙乙电电路路电电压压可可从从0 V调调到到所所需需电电压压，电电压压调调节节范范围围大大(2)5.0117.6(3)恒恒温温箱箱、自自动动孵孵化化器器、热热敏敏温度计等温度计等(任选一例任选一例)2021/8/11 星期三9 当当光光照照射射到到光光敏敏电电阻阻上上时时，光光敏敏电电阻阻的的阻阻值值_(填填“变变大大”“”“不不变变”或或“变变小小”)半半导导体体热热敏敏电电阻阻是是利利用用半半导导体体材材料料的的电电阻阻率率随随_变变化化而而改改变变的的特特性性制制成成的的解解析析：本本题题考考查查传传感感器器中中两两个个常常用用元元件件光光敏敏电电阻阻和和热热敏敏电电阻阻的的性性质质光光敏敏电电阻阻的的阻阻值值随随光光照照强强度度的的增增强强而而减减小小，它它可可把把光光学学量量变变为为电电阻阻这这一一电电学学量量，常常用用以以制制造造光光控控开开关关，热热敏敏电电阻阻对对温度反温度反应应敏感，它的阻敏感，它的阻值值随温度的随温度的变变化而化而变变化化答案：答案：变变小温度小温度例例 22021/8/11 星期三10专题专题二二传传感器在感器在实际问题实际问题中的中的应应用用1传传感感器器是是以以一一定定的的精精度度和和规规律律，将将所所感感受受到到的的物物理理量量(如如力力、热热、磁磁、光光、声声等等)转转换换成成便便于于测测量量的的量量(一一般般是是电电学学量量)的一的一类类元件元件2传传感器的感器的应应用用过过程包括三个程包括三个环节环节：感、：感、传传、用、用(1)“感感”是指是指传传感器的敏感元件感受信息感器的敏感元件感受信息(2)“传传”是是指指通通过过电电路路等等将将传传感感器器敏敏感感元元件件获获取取的的信信息息传传给给执执行机构行机构(3)“用用”是是指指执执行行机机构构利利用用传传感感器器传传来来的的信信息息进进行行某某种种显显示示或某种或某种动动作作2021/8/11 星期三11 如如图图所所示示为为某某种种电电子子秤秤的的原原理理示示意意图图，AB为为一一均均匀匀的的滑滑线线电电阻阻，阻阻值值为为R，长长度度为为L，两两边边分分别别有有P1、P2两两个个滑滑动动头头，P1可可在在竖竖直直绝绝缘缘光光滑滑的的固固定定杆杆MN上上保保持持水水平平状状态态而而上上下下自自由由滑滑动动，弹弹簧簧处处于于原原长长时时，P1刚刚好好指指着着A端端，P1与与托托盘盘固固定定相相连连，若若P1、P2间间出出现现电电压压时时，该该电电压压经经过过放放大大，通通过过信信号号转转换换后后在在显显示示屏屏上上将将显显示示物物体体重重力力的的大大小小已已知知弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数为为k，托托盘盘自自身身质质量量为为m0，电电源源电电动动势势为为E，内内阻阻不不计计，当地的重力加速度，当地的重力加速度为为g.求：求：(1)托托盘盘上上未未放放物物体体时时，在在托托盘盘自自身身重重力力作作用用下下，P1离离A的的距离距离x1.例例 32021/8/11 星期三12(2)托托盘盘上放有上放有质质量量为为m的物体的物体时时，P1离离A的距离的距离x2.2021/8/11 星期三13(3)托托盘盘上上未未放放物物体体时时通通常常先先校校准准零零点点，其其方方法法是是：调调节节P2，使使P2离离A的的距距离离也也为为x1，从从而而使使P1、P2间间的的电电压压为为零零校校准准零零点点后后，将将物物体体m放放在在托托盘盘上上，试试推推导导出出物物体体质质量量m与与P1、P2间间的的电压电压U之之间间的函数关系式的函数关系式解解析析：托托盘盘的的移移动动带带动动P1移移动动，使使P1、P2间间出出现现电电势势差差，电电势势差差的的大大小小反反映映了了托托盘盘向向下下移移动动距距离离的的大大小小，由由于于R为为均均匀匀的滑的滑线电线电阻，阻，则则其阻其阻值值与与长长度成正比度成正比2021/8/11 星期三142021/8/11 星期三15 如如图图甲甲为为半半导导体体材材料料做做成成的的热热敏敏电电阻阻的的阻阻值值随随温温度度变变化化的的曲曲线线，图图乙乙为为用用此此热热敏敏电电阻阻R和和继继电电器器做做成成的的温温控控电电路路，设设继继电电器器的的线线圈圈电电阻阻为为Rx50，当当继继电电器器线线圈圈中中的的电电流流大大于于或或等等于于Ic(Ic20 mA)时时，继继电电器器的的衔衔铁铁被被吸吸合合左左侧侧电电源源电电动动势势为为6 V，内内阻阻可可不不计计，试试问问温温度度满满足足什什么么条条件件时时，电电路右路右侧侧的小灯泡会的小灯泡会发发光？光？例例 42021/8/11 星期三16答案：50 2021/8/11 星期三171传传感器的感器的应应用用传传感器的感器的应应用用过过程包括三个程包括三个环节环节：感、：感、传传、用、用(1)“感感”是是指指传传感感器器的的敏敏感感元元件件感感应应信信息息，并并转转换换为为电电学学量量(2)“传传”是是指指通通过过电电路路等等将将传传感感器器敏敏感感元元件件获获取取并并转转换换的的电电学信息学信息传给执传给执行机构行机构(3)“用用”是是指指执执行行机机构构利利用用传传感感器器传传来来的的信信息息进进行行某某种种显显示示或某种或某种动动作作解 题 策 略2021/8/11 星期三182传传感器感器电电路路问题问题的的设计设计思路思路处处理理与与传传感感器器有有关关的的电电路路设设计计问问题题时时，可可将将整整个个电电路路分分解解为为：(1)传传感器所在的信息采集部分感器所在的信息采集部分(2)转转换换传传输输部部分分(这这部部分分电电路路往往往往与与直直流流电电路路的的动动态态分分析析有关有关)(3)执执行行电电路路2021/8/11 星期三191如如图图所所示示是是一一种种水水位位自自动动报报警警器器的的原原理理示示意意图图，当当杯杯中的水的水位到达金属中的水的水位到达金属块块B时时，出，出现现的情况是的情况是()AL1灯亮灯亮BL2灯亮灯亮CL1、L2两灯同两灯同时时亮亮DL1、L2两灯都不亮两灯都不亮2021/8/11 星期三20【答案答案】B【解解析析】由由电电路路结结构构可可以以看看出出，当当杯杯中中的的水水的的水水位位到到达达B时时，左左端端电电路路被被接接通通，这这样样螺螺线线管管就就产产生生磁磁场场，相相当当于于一一个个磁磁铁铁，对对与与弹弹簧簧相相连连的的衔衔铁铁产产生生吸吸引引作作用用，使使之之向向下下移移动动，这这样样L2电路被接通电路被接通2021/8/11 星期三212(多多选选)如如图图所所示示是是某某居居民民小小区区门门口口利利用用光光敏敏电电阻阻设设计计的的行行人人监监控控装装置置，R1为为光光敏敏电电阻阻，R2为为定定值值电电阻阻，A、B接接监监控控装置装置则则()A当有人通当有人通过过而遮蔽光而遮蔽光线时线时，A、B之之间电压间电压升高升高B当有人通当有人通过过而遮蔽光而遮蔽光线时线时，A、B之之间电压间电压降低降低2021/8/11 星期三22C当当仅仅增大增大R2的阻的阻值时值时，可增大，可增大A、B之之间间的的电压电压D当当仅仅减小减小R2的阻的阻值时值时，可增大，可增大A、B之之间间的的电压电压【答案答案】BC【解解析析】R1是是光光敏敏电电阻阻，有有光光照照射射时时，阻阻值值变变小小，当当有有人人通通过过而而遮遮蔽蔽光光线线时时，R1的的阻阻值值变变大大，回回路路中中的的电电流流I减减小小，A、B之之间间的的电电压压UIR2减减小小，故故A错错误误，B正正确确由由闭闭合合电电路路欧欧姆姆定定律律得得：UEI(R1r)，当当仅仅增增大大R2的的阻阻值值时时，电电路路中中的的电电流流减减小小，A、B之之间间的的电电压压U增增大大，故故C正正确确；当当仅仅减减小小R2的的阻阻值值时时，电电路路中中的的电电流流增增大大，A、B之之间间的的电电压压U减减小小，故故D错错误误2021/8/11 星期三232021/8/11 星期三24