1.1传感器及其工作原理.docx
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1、1.1传感器及其工作原理传感器及其工作原理学案课件练习 1(对应要点一)如图617所示,将一光敏电阻接入多用电表两表笔上,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,用光照耀光敏电阻时,表针自左向右的偏转角度为;现用手掌拦住部分光线,表针自左向右的偏角为,则可推断()ABCD不能确定图617解析:光敏电阻受光照耀阻值变小,且电阻值随光照强度的增大而减小,当用手拦住部分光线,光照强度变小,电阻值会变大,指针偏角变小,所以B项正确。答案:B2(对应要点一)金属铂的电阻值对温度凹凸特别敏感,图618中可能表示金属铂电阻的UI图线是()图618解析:金属铂导体的电阻对温度的改变很敏感,电阻随温度的上升而增大,在肯
2、定温度下其UI图线是非线性的且图线的斜率越来越大,故B正确。答案:B3(对应要点二)如图619所示是一个测定液面高度的传感器,在导线芯的外面涂上一层绝缘物质,放在导电液体中,导线芯和导电液体构成电容器的两极,把这两极接入外电路,当电容值增大引起外电路的电流改变时,说明导电液体的深度h()A增大B减小图619C不变D无法确定解析:由题意知,导线芯和导电液体构成电容器的两极,类似于平行板电容器的两极。当导电液体深度h增大时,导线芯和导电液体正对面积增大,电容器的电容值变大。答案:A4(对应要点三)如图6110所示,截面为矩形的金属导体放在磁场中,当导体中通有电流时,导体的上、下表面的电势有什么关系
3、(上板为M,下板为N)()AMNBMN图6110CMND无法推断解析:霍尔效应是带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用,做定向移动形成的。依据左手定则,电子受到向下的洛伦兹力作用,向N板运动,则M板剩下正电荷,所以MN。故正确答案为A。 传感器及其工作原理学案(含课件和练习题) 6.1传感器及其工作原理 【学问要点】1.传感器:能够感受诸如等非电学量,并能把它们根据肯定的规律转换为、等电学量,或转换为的通断。2.制作传感器一些元器件:光敏电阻:光照,电阻,可以把这个光学量转换为这个电学量。金属热电阻和热敏电阻:金属热电阻的电阻率随温度的上升而;用半导体材料制作的热敏电阻的电阻率随温度上升而。热敏电阻
4、和金属热电阻能够把这个热学量转换为这个电学量。霍尔元件:能够把这个磁学量转换为这个电学量。【典型例题】例1、如图所示是一种测定压力的电容式传感器。当待测压力F作用于可动膜片电极上时,可使膜片产生形变,引起电容改变。假如将这个电容式传感器、灵敏电流计和电源串接成闭合电路,那么()A.当F向上压膜片电极时,电容将变小。B.当F向上压膜片电极时,电容将变大。C.若电流计有示数,则压力F发生改变。D.若电流计有示数,则压力F不发生改变。例2.在自动恒温箱中,某种半导体材料的电阻率与温度t的关系如图所示,已知这种材料具有发热和控温双重功勇,下列推断正确的是通电前材料温度低于t1,通电后,电压保持不变,它
5、的功率()A.先增大后减小B.先减小后增大C.达到某一湿度后功率不变D.功率始终在改变当其产生的热量跟散失的热量相等时,温度保持在()A.t1B.t2C.t1至t2间某值D.大于t2的某值例3.传感器是自动限制设备中不行缺少的元件,已经渗透宇宙开发、环境爱护、交通运输以及家庭生活等各个领域。如图所示为几种电容式传感器,其中通过变更电容器两极间距离而引起电容改变的是() 例4.2022年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家,以表彰他们发觉“巨磁电阻效应”。基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术,被认为是纳米技术的第一次真正应用。在下列有关其他电阻应用的方法中,错误的是()A.电阻丝
6、可应于电热设备中B.光敏电阻是一种光电传感器C.热敏电阻可应用于温度测控装置中D.电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍沟通的作用 【课堂检测】1.关于干簧管,下列说法正确的是()A.干簧管接入电路中相当于电阻的作用B.干簧管是依据热胀冷缩的原理制成的C.干簧管接入电路中相当于开关的作用D.干簧管是作为电控元件以实现自动限制的 2.图为光敏光阻自动计数器的示意图,其中R1为光敏电阻,R2为定值电阻。对此计数器的工作原理,有以下说法正确的是():A.当有光照耀R1时,信号处理系统获得低电压;B.当有光照耀R1时,信号处理系统获得高电压;C.信号处理系统每获得高电压就计数一次;D.信号处理系统每获得低
7、电压就计数一次,其中 3.图为在温度为10左右的环境中工作的某自动恒温箱的原理简图,箱内的电阻R1=20k、R2=10k、R3=40k。R4为热敏电阻,它的电阻随温度改变的曲线如图所示。当a、b端电压Uab0时,电压鉴别器会令开关S接通,恒温箱内的电热丝发热,使箱内温度上升;当a、b端电压Uab0时,电压鉴别器会令开关S断开,停止加热,恒温箱内的温度可保持在()A.10B.20C.35D.454.如图所示为一测定液面凹凸的传感器示意图,甲为固定的导体芯,乙为导体芯外面的一层绝缘物质,丙为导电液体。把传感器接到图示电路中,已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同。假如发觉指针正向右偏转,则导电液
8、体的深度h的改变为A.正在增大B.正在减小C.不变D.无法确定 传感器的原理及应用 传感器的原理及应用 要点一传感器的工作原理即学即用1.半导体中参加导电的电流载体称为载流子.N型半导体的载流子是带负电的电子,P型半导体的载流子是带正电的“空穴”.一块厚度为d、高度为l的长方形半导体样品,置于方向如图所示、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,当半导体样品中通以如图所示方向、大小为I的恒定电流时,样品上、下底面出现恒定电势差U,且上表面带正电、下表面带负电.设半导体样品中每个载流子带电荷量为q,半导体样品中载流子的密度(单位体积内载流子的个数)用n表示,则下列关于样品材料类型的推断和其中载流子密度n
9、的大小,正确的是()A.是N型半导体B.是P型半导体C.n=D.n=答案BD要点二传感器的应用即学即用2.如图(1)所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的试验电路,电源电压恒定.电流表内阻不计,开关闭合后,调整滑动变阻器滑片,使小灯泡发光渐渐增加,测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图(2)所示,试依据这一特性设计一个路灯的自动光控电路. 答案由光敏电阻的特性曲线可以看出,当入射光增加时,光敏电阻的阻值减小,流过光敏电阻的电流增大.依据题意设计一个路灯自动限制电路如下图所示. 限制过程是:当有光照时,光电流经过放大器输出一个较大的电流,驱动电磁继电器吸合,使两个常闭触点断开,路灯熄灭;当无光照时,光
10、电流减小,放大器输出电流减小,电磁继电器释放衔铁,使两个常闭触点闭合,限制路灯电路接通,路灯起先工作. 题型1电路设计性问题【例1】现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干.如图所示,试设计一个温控电路.要求温度低于某一温度时,电炉丝自动通电供热,超过某一温度时,又可以自动断电,画出电路图说明工作过程.答案电路图如下图所示 工作过程:闭合S当温度低于设计值时热敏电阻阻值大,通过电磁继电器的电流不能使它工作,K接通电炉丝加热.当温度达到设计值时,热敏电阻减小到某值,通过电磁继电器的电流达到工作电流,K断开,电炉丝断电,停止供热.当温度低于设计值,又重复前述过程.题型二结
11、合传感器的综合试题【例2】用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度,该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组合成的压力传感器,用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0kg的滑块,滑块可无摩擦滑动,两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上,其压力大小可干脆从传感器的液晶显示屏上读出.现将装置沿运动方向固定在汽车上,传感器b在前,传感器a在后.汽车静止时,传感器a、b的示数均为10N.(g取10m/s2) (1)若传感器a的示数为14N,b的示数为6.0N,求此时汽车的加速度大小和方向.(2)当汽车以怎样的加速度运动时,传感器a的示数为零.答案(1)4m/s2向右(2
12、)10m/s2向左题型3生活物理【例3】如图所示为某种电子秤的原理示意图,AB为一匀称的滑动变阻器,阻值为R,长度为L,两边分别有P1、P2两个滑动头,P1可在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动,弹簧处于原长时,P1刚好指着A端,P1与托盘固定相连,若P1、P2间出现电压时,该电压经过放大,通过信号转换器后在显示屏上可显示物体重力的大小.已知弹簧的劲度系数为k,托盘自身质量为m0,电源电动势为E,内阻不计,当地的重力加速度为g.求:(1)托盘尚未放物体时,在托盘自身重力作用下,P1离A的距离x1.(2)托盘上放有质量为m的物体时,P1离A的距离x2.(3)在托盘上未放物体时通
13、常先校准零点,其方法是:调整P2,使P2离A的距离也为x1,从而使P1、P2间的电压为零.校准零点后,将物体m放在托盘上,试推导出物体质量m与P1、P2间的电压U之间的函数关系式.答案(1)(2)(3)m= 1.关于传感器的下列说法正确的是()A.全部传感器的材料都是由半导体材料做成的B.金属材料也可以制成传感器C.传感器主要是通过感知电压的改变来传递信号D.以上说法均不正确答案B2.如图所示,是一个测定液面高度的传感器,在导线芯的外面涂上一层绝缘物质,放在导电液体中,导线芯和导电液构成电容器的两极.把这两极接入外电路,当外电路中的电流改变使电容值增大时,则导电液体的深度h改变为()A.h增大
14、B.h减小C.h不变D.无法确定答案A3.请设计一个用光敏电阻来模拟路灯的自动夜开昼关的电路.供应的仪器:光敏电阻、小灯泡、电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线若干.答案电路设计如下图所示.原理简述:据光敏电阻的阻值随入射光强度的增加而减小,当白天时,照耀光敏电阻的光强度大,R1阻值减小,电流增大,电磁铁把衔铁P吸下使B脱离A,切断电灯电路,夜晚时相反.4.把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器开关、电源按如图甲所示电路连接,制成光电报警装置.当报警器有光照耀时,蜂鸣器发声,当没有光照或者光照很弱时,蜂鸣器不发声.光敏电阻:光敏电阻受光照后,阻值会变小.干簧管继电器开关:由干簧管和绕在干簧管外的线圈
15、组成,如图乙所示.当线圈中有肯定的电流时,线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化,两个簧片在磁力作用下由原来的分别状态变成闭合状态.当线圈中没有电流或者电流很微弱时,磁场消逝,簧片在弹力的作用下回复到分别状态.试说明光电报警器的工作原理. 答案当报警器有光照耀时,光敏电阻阻值减小,电路中电流增大,线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化,两个簧片由原来的分别状态变成闭合状态,蜂鸣器电路接通,蜂鸣器发声.反之,当没有光照耀或光照很微弱时,光敏电阻阻值很大,电路中的电流很小,干簧管内的两个铁质簧片处于分别状态,连接蜂鸣器的电路断开,蜂鸣器不发声. 1.关于传感器的作用,下列说法正
16、确的有()A.通常的传感器可以干脆用来进行自动限制B.传感器可以用来采集信息C.传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量D.传感器可以将全部感受到的信号都转换为电学量答案BC2.如图所示,截面为矩形的金属导体,放在磁场中,当导体中通有电流时,导体的上下表面的电势关系为()A.UMUNB.UM=UNC.UMUND.无法推断答案A3.如图所示,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻,当照耀光强度增大时()A.电压表的示数增大B.R2中电流减小C.小灯泡的功率增大D.电路中路端电压增大?答案ABC4.唱卡拉OK用的话筒内有传感器.其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻
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- 1.1 传感器 及其 工作 原理
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