2022年高三物理復(fù)習(xí) 第10章 傳感器的簡單使用學(xué)案
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1、2022年高三物理復(fù)習(xí) 第10章 傳感器的簡單使用學(xué)案 一、概念規(guī)律題組 1.關(guān)于傳感器的下列說法正確的是( ) A.所有傳感器的材料都是由半導(dǎo)體材料做成的 B.金屬材料也可以制成傳感器 C.傳感器主要是通過感知電壓的變化來傳遞信號(hào)的 D.以上說法都不正確 2.下列說法中正確的是( ) A.話筒是一種常用的聲音傳感器,其作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào) B.電熨斗能夠自動(dòng)控制溫度的原因是它裝有雙金屬片溫度傳感器,這種傳感器的作用是控制電路的通斷 C.電子秤所使用的測(cè)力裝置是力傳感器 D.半導(dǎo)體熱敏電阻常用作溫度傳感器,因?yàn)闇囟仍礁?,它的電阻值越? 3.在如圖1所示的電路中
2、, 圖1 電源兩端的電壓恒定,L為小燈泡,R為光敏電阻,LED為發(fā)光二極管(電流越大,發(fā)出的光越強(qiáng)),且R與LED相距不遠(yuǎn),下列說法正確的是( ) A.當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向左移動(dòng)時(shí),L消耗的功率增大 B.當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向左移動(dòng)時(shí),L消耗的功率減小 C.當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向右移動(dòng)時(shí),L消耗的功率可能不變 D.無論怎樣移動(dòng)觸頭P,L消耗的功率都不變 4.如圖2所示的電路中,當(dāng)半導(dǎo)體材料做成的熱敏電阻浸泡到熱水中時(shí),電流表示數(shù)增大,則說明( ) 圖2 A.熱敏電阻在溫度越高時(shí),電阻越大 B.熱敏電阻在溫度越高時(shí),電阻越小 C.半導(dǎo)體材料溫度升高時(shí),導(dǎo)電性能變差 D.半導(dǎo)體材料溫
3、度升高時(shí),導(dǎo)電性能變好 二、思想方法題組 5.(廣東單科高考)某實(shí)驗(yàn)小組探究一種熱敏電阻的溫度特性,現(xiàn)有器材:直流恒流電源(在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定)、電壓表、待測(cè)熱敏電阻、保溫容器、溫度計(jì)、開關(guān)和導(dǎo)線等. (1)若用上述器材測(cè)量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性,請(qǐng)你在圖3(a)的實(shí)物圖上連線. (a) (b) 圖3 (2)實(shí)驗(yàn)的主要步驟: ①正確連接電路,在保溫容器中注入適量冷水,接通電源,調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值; ②在保溫容器中添加少量熱水,待溫度穩(wěn)定后,閉合開關(guān),________,________,斷開開關(guān); ③重復(fù)第②步
4、操作若干次,測(cè)得多組數(shù)據(jù). (3)實(shí)驗(yàn)小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值,并據(jù)此繪得圖(b)的R-t關(guān)系圖線,請(qǐng)根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的R-t關(guān)系式:R=________+________t(Ω)(保留3位有效數(shù)字). 6.如圖4所示,圖甲為熱敏電阻的R—t圖象,圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個(gè)簡單恒溫箱溫控電路,繼電器的電阻為100 Ω.當(dāng)線圈的電流大于或等于20 mA時(shí),繼電器的銜鐵被吸合.為繼電器線圈供電的電池的電動(dòng)勢(shì)E=9.0 V,內(nèi)阻可以不計(jì).圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源.問: 圖4 (1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在__________(填“A、B端”或“C
5、、D端”). (2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持50℃,可變電阻R′的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為________ Ω. 一、傳感器的工作原理 1.概念:能夠感受外界信息,并將其按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件或裝置,叫傳感器. 2.組成:一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換器件、轉(zhuǎn)換電路三個(gè)部分組成. 3.原理:通過對(duì)某一物理量敏感的元件,將感受到的物理量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量.例如,光電傳感器利用光敏電阻將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào);熱電傳感器利用熱敏電阻將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào). 4.流程: 5.類別:最簡單的傳感器由一個(gè)敏感元件(兼轉(zhuǎn)換器)組成,它感受被測(cè)量時(shí),直接輸出電學(xué)量,如熱電偶.有的傳感器由敏
6、感元件和轉(zhuǎn)換器件組成,設(shè)有轉(zhuǎn)換電路,如光電池、光電管等;有的傳感器,轉(zhuǎn)換電路不止一個(gè),要經(jīng)過若干次轉(zhuǎn)換. 6.傳感器的分類:目前對(duì)傳感器尚無一個(gè)統(tǒng)一的分類方法,常用的分類方法有兩個(gè): (1)按輸入量分類,如輸入量分別為溫度、壓力、位移、速度、加速度等非電學(xué)量時(shí),相應(yīng)的傳感器稱為溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器. (2)按傳感器的工作原理分類,可分為電阻傳感器、電容傳感器、電感傳感器、電壓傳感器、霍爾傳感器、光電傳感器、光柵傳感器等. 7.傳感器的元件:制作傳感器時(shí)經(jīng)常使用的元件有光敏電阻、熱敏電阻、金屬熱電阻、霍爾元件等. 例1 如圖5甲是某同學(xué)設(shè)計(jì)的電容
7、式速度傳感器原理圖,其中上板為固定極板,下板為待測(cè)物體,在兩極板間電壓恒定的條件下,極板上所帶電荷量Q將隨待測(cè)物體的上下運(yùn)動(dòng)而變化.若Q隨時(shí)間t的變化關(guān)系為Q=(a、b為大于零的常數(shù)),其圖象如圖乙所示,那么圖丙、圖丁中反映極板間場(chǎng)強(qiáng)大小E和物體速率v隨t變化的圖線可能是( ) 圖5 A.①和③ B.①和④ C.②和③ D.②和④ [規(guī)范思維] [針對(duì)訓(xùn)練1] 如圖6所示是電飯鍋的結(jié)構(gòu),試回答下列問題: 圖6 (1)開始煮飯時(shí)為什么要壓下開關(guān)按鈕?手松開后這個(gè)按鈕是否會(huì)恢復(fù)到圖示的狀態(tài)?為什么? (2)煮飯時(shí)水沸騰后鍋內(nèi)
8、是否會(huì)大致保持一定的溫度?為什么? (3)飯熟后,水分被大米吸收.鍋底的溫度會(huì)有什么變化?這時(shí)電飯鍋會(huì)自動(dòng)地發(fā)生哪些動(dòng)作? (4)如果用電飯鍋燒水,能否在水沸騰后自動(dòng)斷電?為什么? 二、傳感器的應(yīng)用 1.力傳感器的應(yīng)用——電子秤 (1)作用:稱量物體重量 (2)敏感元件:應(yīng)變片.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. 2.聲傳感器的應(yīng)用——話筒 (1)話筒的作用:把聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào). (2)話筒分類:①電容式話筒;②駐極體話筒;③動(dòng)圈式話筒. 3.溫度傳感器:(1)敏感元件:熱敏電阻和金屬熱電阻;(2)應(yīng)用:
9、電熨斗、電飯鍋、測(cè)溫儀、溫度報(bào)警器. 4.光傳感器:(1)敏感元件:光敏電阻、光電管、光電二極管、光電三極管等;(2)應(yīng)用:鼠標(biāo)、火災(zāi)報(bào)警器、光控開關(guān). 【例2】 (xx·全國理綜Ⅱ·23) 圖7 如圖7,一熱敏電阻RT放在控溫容器M內(nèi);A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)阻很小;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的阻值. (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:
10、 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℃<T1<95℃);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. [規(guī)范思維] [針對(duì)訓(xùn)練2] 如圖8甲所示為某工廠成品包裝車間的光傳感記錄器,光敏電阻R1能接收到
11、發(fā)光元件A發(fā)出的光,每當(dāng)工件擋住A發(fā)出的光,光傳感器B就輸出一個(gè)電信號(hào),并經(jīng)信號(hào)處理器處理后在屏幕顯示出電信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系,如圖乙所示.若傳送帶保持勻加速運(yùn)動(dòng),每個(gè)工件均相對(duì)傳送帶靜止,且相鄰工件間距依次為5、10、15、20、…(單位:cm).則以下說法正確的是(不計(jì)工件擋住光的時(shí)間)( ) 圖8 A.工件的加速度為0.1 m/s2 B.工件的加速度為0.2 m/s2 C.當(dāng)無光照射R1時(shí),光傳感器就輸出一次高電壓 D.當(dāng)無光照射R1時(shí),光傳感器就輸出一次低電壓 [規(guī)范思維] 【基礎(chǔ)演練】 1.(xx·江蘇·6)美國科學(xué)家Willard S. B
12、oyle與George E. Smith因電荷耦合器件(CCD)的重要發(fā)明榮獲xx年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).CCD是將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量的傳感器.下列器件可作為傳感器的有( ) A.發(fā)光二極管 B.熱敏電阻 C.霍爾元件 D.干電池 2.傳感器擔(dān)負(fù)著信息的采集任務(wù),在自動(dòng)控制中發(fā)揮著重要作用,傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量(通常是電學(xué)量),例如熱敏傳感器,主要是應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻將熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量.熱敏電阻隨溫度變化的圖象如圖9甲所示,圖乙是由熱敏電阻Rt作為傳感器制作的簡單自動(dòng)報(bào)警器線路圖.問: 圖9 (1)為
13、了使溫度過高時(shí)報(bào)警器鈴響,c應(yīng)接在________(填“a”或“b”) (2)若使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高些,應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片P點(diǎn)向________移動(dòng)(填“左”或“右”). (3)如果在調(diào)試報(bào)警器達(dá)到最低報(bào)警溫度時(shí),無論如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P都不能使報(bào)警器工作,且電路連接完好,各電路元件都能處于工作狀態(tài),則造成工作電路實(shí)際不能工作的原因可能是__________________________________. 3.用如圖10所示的裝置可以測(cè)量汽車在水平路面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度,該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個(gè)由力敏電阻組合成的壓力傳感器,用兩根相同的輕彈簧夾著一個(gè)質(zhì)量為2
14、.0 kg的滑塊,滑塊可無摩擦滑動(dòng),兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上,其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出.現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動(dòng)方向固定在汽車上,傳感器b在前,傳感器a在后.汽車靜止時(shí),傳感器a、b的示數(shù)均為10 N.(g取10 m/s2) 圖10 (1)若傳感器a的示數(shù)為14 N,b的示數(shù)為6.0 N,求此時(shí)汽車的加速度大小和方向. (2)當(dāng)汽車以怎樣的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí),傳感器a的示數(shù)為零. 4.電流傳感器可以像電流表一樣測(cè)量電流,它的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)非???,可以捕捉到瞬間的電流變化,還可以與計(jì)算機(jī)相連,能在很短的時(shí)間內(nèi)畫出電流隨時(shí)間的變化圖象.按圖11甲連接電
15、路,提供8 V直流電源,先使開關(guān)S與1相連,電源向電容器充電,這個(gè)過程可在瞬間完成,然后把開關(guān)S擲向2,電容器放電,傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī),屏上顯示出電流隨時(shí)間變化的I-t曲線,如圖乙所示. 圖11 (1)圖中畫出的豎直狹長矩形(圖乙最左端),它的面積表示的物理意義是 __________________; (2)估算電容器在全部放電過程中釋放的電荷量是________________C; (3)根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算,電容器的電容是________F. 【能力提升】 5.這是一個(gè)研究圓周運(yùn)動(dòng)向心力的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):在一個(gè)透明玻璃做成的圓臺(tái)面上均勻貼了數(shù)條反光度很高的狹窄鋁箔
16、紙條,在圓盤上方某處安裝了一個(gè)光傳感器,它具有發(fā)射紅外光線、同時(shí)可接收反射光的功能.臺(tái)面上有一條光滑的凹槽,凹槽的盡頭,靠近臺(tái)壁處安裝了一個(gè)力傳感器(可以感知力的大小),力傳感器前放置一個(gè)小球.圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),光傳感器發(fā)出的光線在鋁箔處反射被光傳感器接收,在沒有鋁箔處將透射過去.小球壓迫力傳感器,獲得傳感器給球的彈力,這個(gè)力充當(dāng)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,力的大小可以通過傳感器測(cè)量.當(dāng)光傳感器和力傳感器通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與電腦連接后,電腦顯示屏可顯示出光接收波形圖(見圖12)和力的測(cè)量數(shù)值F0.現(xiàn)已知光傳感器在圓臺(tái)面上的投影與轉(zhuǎn)軸相距r,小球的質(zhì)量為m,球心與轉(zhuǎn)軸相距R,鋁箔寬度d,電腦顯示出鋁箔條反射
17、光的最短時(shí)間為t1. 圖12 (1)用上述條件可以求出小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力F=________,并與F0比較,從而驗(yàn)證向心力公式. (2)這一設(shè)計(jì)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)做非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的情況是否適用,簡要說明理由. 6.(xx·山東理綜·23(2))為了節(jié)能和環(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: 照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 電阻(kΩ) 75
18、 40 28 23 20 18 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),請(qǐng)?jiān)诮o定的坐標(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). 圖13 (2)如圖13所示,當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至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
19、圖中標(biāo)出) 開關(guān)S及導(dǎo)線若干. 學(xué)案50 傳感器的簡單使用 【課前雙基回扣】 1.B 2.BC 3.A 4.BD [電流表的示數(shù)增大,說明電路中的電流增大,電阻減小,所以這個(gè)熱敏電阻的電阻率是隨溫度的升高而降低的;電阻率減小,電阻值在其他條件不變時(shí)減小,導(dǎo)電性能變好,故選項(xiàng)B、D正確.] 5.(1)連線如圖 (2)②記錄溫度計(jì)的示數(shù) 記錄電壓表的示數(shù) (3)100 0.400 解析 (1)實(shí)物連接要注意導(dǎo)線不能交叉,電壓表并聯(lián)在電阻兩端. (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,需測(cè)出熱敏電阻的阻值和水溫,水溫由溫度計(jì)讀出,電阻用伏安法測(cè)量,已記
20、錄電流值,因此還需記錄電壓表示數(shù). (3)由圖象知電阻與溫度呈線性關(guān)系,設(shè)R=R0+kt,由圖得當(dāng)t=10 ℃時(shí),R=104 Ω;當(dāng)t=50 ℃時(shí),R=120 Ω,代入上式可得R0=100 Ω,k=0.400. 6.(1)A、B端 (2)260 解析 恒溫箱內(nèi)的加熱器應(yīng)接在A、B端.當(dāng)線圈中的電流較小時(shí),繼電器的銜鐵在上方,恒溫箱的加熱器處于工作狀態(tài),恒溫箱內(nèi)溫度升高. 隨著恒溫箱內(nèi)溫度升高,熱敏電阻R的阻值變小,則線圈中的電流變大,當(dāng)線圈的電流大于或等于20 mA時(shí),繼電器的銜鐵被吸到下方來,則恒溫箱加熱器與電源斷開,加熱器停止工作,恒溫箱內(nèi)溫度降低. 隨著恒溫箱內(nèi)溫度降低,熱敏電
21、阻R的阻值變大,則線圈中的電流變小,當(dāng)線圈的電流小于20 mA時(shí),繼電器的銜鐵又被釋放到上方,則恒溫箱加熱器又開始工作,這樣就可以使恒溫箱內(nèi)保持在某一溫度. 要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持50℃,即50℃時(shí)線圈內(nèi)的電流為20 mA.由閉合電路歐姆定律I=,r為繼電器的電阻.由圖甲可知,50℃時(shí)熱敏電阻的阻值為90 Ω,所以R′=-R-r=260 Ω. 思維提升 1.所謂傳感器,就是能夠把不易測(cè)量的力、運(yùn)動(dòng)、熱、光等物理量轉(zhuǎn)換為易于測(cè)量的電學(xué)物理量的元件或裝置. 2.不同的傳感器特性不同,制作它們的材料亦不同.熟練掌握不同傳感器的不同特性是解決傳感器問題的關(guān)鍵. 3.傳感器需借助轉(zhuǎn)換器件和
22、轉(zhuǎn)換電路完成非電學(xué)量向電學(xué)量的轉(zhuǎn)換,分清傳感器所在電路和熟知串并聯(lián)電路的規(guī)律是解決傳感器問題的基礎(chǔ). 【核心考點(diǎn)突破】 例1 C [平行板電容器間電壓恒定,板間場(chǎng)強(qiáng)E====,故E∝Q,即E∝,故②可能正確. 板間電荷量Q=UC=U=,與已知Q隨時(shí)間的變化關(guān)系對(duì)比可知d∝(t+a),即待測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)為勻速運(yùn)動(dòng),故③可能正確.] [規(guī)范思維]本題以電容式速度傳感器和圖象立意命題,考查了勻強(qiáng)電場(chǎng)中的場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系、平行板電容器知識(shí)和用圖象表示物理量之間的關(guān)系等,本題難度較大.求解本題,要注意利用“Q隨時(shí)間t的變化關(guān)系Q=及其圖象乙”這一信息,然后結(jié)合電場(chǎng)相關(guān)知識(shí)導(dǎo)出圖丙、圖丁涉及的兩物
23、理量間的數(shù)學(xué)關(guān)系式,進(jìn)而判斷給定圖象的正誤. 【例2】 (1) (2)④電阻箱的讀數(shù)R0 ⑤仍為I0 電阻箱的讀數(shù)R1?、轗0-R1+150 Ω 解析 (1)電阻箱的最大阻值與熱敏電阻的最大阻值相差不大,因此電阻箱應(yīng)為與熱敏電阻串聯(lián). (2)要求出在不同溫度下RT的阻值,在閉合電路中讀出電流表的示數(shù),然后記錄電阻箱的讀數(shù)R0,由閉合電路歐姆定律E=I0(RT+R0+r)=I0(150 Ω+R0+r)① 改變RT的溫度為T1,調(diào)節(jié)電阻箱,使得電流表的讀數(shù)仍為I0,記錄電阻箱的讀數(shù)R1,則E=I0(RT1+R1+r)② 解①②得RT1=R0-R1+150 Ω. [規(guī)范思維] (1
24、)熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減??;(2)本題實(shí)際上是含有傳感器的電學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì),明確實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵. [針對(duì)訓(xùn)練] 1.見解析 解析 (1)開始煮飯時(shí)壓下手動(dòng)開關(guān),使永磁體和感溫磁體吸合,以保持觸點(diǎn)接觸,接通電熱電路;手松開后這個(gè)按鈕不會(huì)恢復(fù)到圖示狀態(tài),因?yàn)橛来朋w與感溫磁體相互吸引,彈簧的彈力不能使永磁體恢復(fù)原狀態(tài). (2)水沸騰后,鍋內(nèi)的溫度應(yīng)大致保持在100℃,因?yàn)樗姆悬c(diǎn)是100℃,此時(shí)水分未被米吸收完,鍋內(nèi)水分較充足,所以能保持一段時(shí)間. (3)飯熟后,水分被大米吸收,鍋底溫度會(huì)由100℃升到103℃,達(dá)到居里點(diǎn),此時(shí)開關(guān)按鈕會(huì)自動(dòng)彈起,斷開加熱電路,進(jìn)入保溫狀態(tài).因
25、為鍋底溫度達(dá)到103℃時(shí),感溫磁體失去磁性,永磁體再不能與它吸合,在彈簧的作用下,開關(guān)按鈕恢復(fù)初始狀態(tài). (4)如果用電飯鍋燒水,水沸騰后不能自動(dòng)斷電,因?yàn)樗序v的溫度是100℃,而不能達(dá)到103℃(居里點(diǎn)),水將一直沸騰直到燒干. 2.BD [規(guī)范思維] 光照越強(qiáng),光敏電阻的阻值越?。? 思想方法總結(jié) 傳感器問題具有涉及知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)、能力要求高等特點(diǎn),而傳感器的形式又多種多樣,有的原理甚至較難理解.但不管怎樣,搞清傳感器的工作原理及過程是求解問題的關(guān)鍵.因此,求解時(shí)必須結(jié)合題目提供的所有信息,認(rèn)真分析傳感器所在的電路結(jié)構(gòu),并注意以下兩個(gè)方面的問題: 1.確定傳感器所感受到
26、的物理量 傳感器所感受到的物理量有力、熱、磁、光、聲等. 2.轉(zhuǎn)換電路把輸出轉(zhuǎn)換成電學(xué)量信號(hào) 通過電學(xué)元件把敏感元件輸出的物理量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量信號(hào),最后借助轉(zhuǎn)換電路把電學(xué)量信息轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、控制的量. 【課時(shí)效果檢測(cè)】 1.BC [發(fā)光二極管有單向?qū)щ娦裕珹錯(cuò);熱敏電阻和霍爾元件都可作為傳感器,B、C對(duì);干電池是電源,D錯(cuò).] 2.(1)a (2)左 (3)電源提供的電流太小,導(dǎo)致電磁鐵的磁性太弱或彈簧的勁度系數(shù)太大等原因 解析 (1)溫度過高時(shí),熱敏電阻阻值很小,左邊電路電流很大,螺線管產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)使豎直金屬片與a接觸,此時(shí)報(bào)警器工作,則c應(yīng)接觸a才能使電路接通. (2
27、)使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高些,即要求溫度更高時(shí)豎直金屬片與a接觸,而溫度更高時(shí)熱敏電阻更小,要使電流不至于過早變大而報(bào)警,則應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器的電阻,故滑動(dòng)變阻器滑片P點(diǎn)向左移動(dòng). (3)在最低報(bào)警溫度時(shí)不能報(bào)警,說明此時(shí)電路中產(chǎn)生的電流不能讓豎直片與a接觸.這可能有多種原因造成,如①電源提供的電流太小,導(dǎo)致電磁鐵的磁性太弱;②彈簧的勁度系數(shù)太大,電磁鐵的吸引力小于彈力等. 3.(1)4 m/s2 向右 (2)10 m/s2 向左 解析 傳感器上所顯示出力的大小,即彈簧對(duì)傳感器的壓力,據(jù)牛頓第三定律知,此即為彈簧上的彈力大小,亦即該彈簧對(duì)滑塊的彈力大?。? (1)如右圖所示, 依題意:左
28、側(cè)彈簧對(duì)滑塊向右的推力F1=14 N,右側(cè)彈簧對(duì)滑塊的向左的推力F2=6.0 N. 滑塊所受合力產(chǎn)生加速度a1,根據(jù)牛頓第二定律有 F1-F2=ma1 得a1== m/s2=4 m/s2 a1與F1同方向,即向前(向右). (2)a傳感器的讀數(shù)恰為零,即左側(cè)彈簧的彈力F1′=0,因兩彈簧相同,左彈簧伸長多少,右彈簧就縮短多少,所以右彈簧的彈力變?yōu)镕2′=20 N. 滑塊所受合力產(chǎn)生加速度,由牛頓第二定律得 F合=F2′=ma2 得a2==-10 m/s2 負(fù)號(hào)表示方向向后(向左). 4.(1)電容器0.1 s內(nèi)放電的電荷量 (2)5.60×10-3(5.52×10-3~5.
29、68×10-3) (3)7.00×10-4(6.90×10-4~7.10×10-4) 解析 (1)因?yàn)閝=It,所以I-t圖象下的“面積”表示電荷量q. (2)圖象與坐標(biāo)軸所圍的“面積”有70個(gè)格(69~71個(gè)格),所以電量為70×0.2×0.4×10-3 C=5.60×10-3 C(5.52×10-3~5.68×10-3 C都算正確). (3)電容器充電的電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)E=8 V,由C=得C=7.00×10-4 F(6.90×10-4~7.10×10-4 F都算正確). 5.(1)m (2)適用.因?yàn)榕nD第二定律具有瞬時(shí)性,只要取對(duì)應(yīng)瞬時(shí)值即可比較. 解析 光傳感器所在位置的線
30、速度為d/t1,所以轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω==,小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力F=mω2R=m()2R. 6.見解析 解析 (1)光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如下圖所示,其特點(diǎn)是:光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性減小. (2)當(dāng)光照度降至1.0 (lx)時(shí),光敏電阻的阻值為Rp=20 kΩ,設(shè)計(jì)原理圖如下圖所示.根據(jù)歐姆定律與串聯(lián)電阻的分壓 = 即= R=10 kΩ 即與Rp串聯(lián)的電阻應(yīng)選R1=10 kΩ. 易錯(cuò)點(diǎn)評(píng) 1.注意區(qū)分熱敏電阻和金屬熱電阻.隨溫度的升高,熱敏電阻的阻值減小,而金屬熱電阻的阻值增大. 2.在敏感元件和固定元件串聯(lián)的電路中,應(yīng)注意區(qū)分電學(xué)量信號(hào)的輸出是從敏感元件兩端,還是從固定元件兩端. 3.傳感器元件往往與電磁繼電器相結(jié)合,應(yīng)注意區(qū)分被控制的電路是在繼電器工作時(shí)工作,還是在繼電器不工作時(shí)工作. 4.傳感器元件往往與邏輯電路相結(jié)合,應(yīng)注意分析邏輯電路的邏輯關(guān)系.
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