南方新高考高考物理大一輪復習 實驗十一 傳感器的簡單使用課件

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1、實驗十一 傳感器的簡單使用實驗準備實驗目的(1)了解傳感器的工作原理，知道傳感器的作用.(2)觀察光敏電阻、熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值是如何隨光信號和熱信號的變化而變化的.(3)能處理關于三種類型傳感器(光電傳感器、熱電傳感器、電容式傳感器)的問題.實驗原理力熱光聲化學成分(1)傳感器：能將所感受到的諸如_、_、_、_、_等非電學量轉換成便于測量的量(一般是電學量)的一類元件.敏感元件轉換器件轉換電路外界信息(2)傳感器的一般應用模式：由_、_和_三個部分組成，通過敏感元件獲取_并轉換成_，通過輸出部分輸出，然后經(jīng)控制器分析處理. 電信號傳感器工作過程是：通過對某一物理量敏感的元件，將感受到的

2、物理量按一定規(guī)律轉換成便于測量的量.(3)傳感器的分類：_傳感器、_傳感器、_傳感器、_傳感器、_傳感器、磁電傳感器、超聲波傳感器、氣敏傳感器等.力電熱電光電聲電電容實驗器材(1)力電傳感器.力學電學作用：把_信號(位移、速度、加速度等)轉化為_信號(電壓、電流等).應用：廣泛應用于社會生產、現(xiàn)代科技中，如安裝在導彈、飛機、潛艇和宇宙飛船上的慣性導航系統(tǒng)及 ABS 防抱死制動系統(tǒng)(一種具有防滑、防鎖死等優(yōu)點的汽車安全控制系統(tǒng))等.(2)光敏電阻.大減小特點：無光照時，載流子(電流載體，如電子和離子)極少，阻值較_；隨著光照的增強，載流子增多，阻值_.作用：能夠把光照_這個光學量轉換成_這個電學

3、量.強弱電阻應用：路燈的控制、鼠標器、光電計數(shù)器、煙霧報警器等都是利用了光電傳感器的原理.(3)熱敏電阻.減小溫度電阻特點：阻值會隨溫度的升高而_.作用：能把_這個熱學量轉換為_這個電學量.應用：各種家用電器(空調、冰箱、熱水器、飲水機等)的溫度控制、火警報警器、恒溫箱等.(4)金屬熱電阻.特點：金屬熱電阻的電阻率隨溫度的升高而_，相比之下，熱敏電阻的靈敏度較好.增大作用：能把溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量.應用：_傳感器等.溫度(5)霍爾元件.原理：外部磁場使運動的載流子受到洛倫茲力，在導體板的一側聚集，在導體板的另一側會出現(xiàn)多余的另一種電荷，從而形成橫向電場；橫向電場對電子施加與洛倫茲

4、力方向相反的靜電力，當_與_力達到平衡時，導體板左、右兩側會形成穩(wěn)定的電壓，被稱為霍爾電勢差或_(UH)，靜電力洛倫茲霍爾電壓作用：霍爾元件能夠把_這個磁學量轉換為電壓這個電學量.磁感應強度【基礎檢測】(多選)如圖 S11-1 所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，圖中虛線表示激光，圓柱體表示隨傳送帶運動的貨物，其中 R1 為光敏電阻，R2 為定值電阻，此光電計數(shù)器的基本工作原理是()圖 S11-1A.當光照射 R1 時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B.當光照射 R1 時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C.信號處理系統(tǒng)每獲一次低電壓就計數(shù)一次D.信號處理系統(tǒng)每獲一次高電壓就計數(shù)一次解析：激光是照在光敏電阻 R1

5、 上，信號處理系統(tǒng)與 R1 并聯(lián)，其電壓就是 R1 上的電壓，當貨物擋光時 R1 阻值大，電壓高，貨物擋光一次，就計數(shù)(貨物的個數(shù))一次，故 B、D 正確.答案：BD考點 含傳感器電路的分析 重點歸納掌握不同傳感器元件的變化規(guī)律，再結合變壓器及電路的相關規(guī)律如閉合電路歐姆定律進行分析和計算.以下是常見的幾類傳感器的特點：圖 S11-21.角度的電容式傳感器：原理是當旋片轉動時，電容器兩個彼此絕緣的金屬板的正對面積發(fā)生變化，從而引起電容發(fā)生變化.如圖 S11-2 甲所示.2.液體的電容式傳感器：原理是導電液體相當于電容器的一個極板，當液體的高度發(fā)生變化時，相當于兩個極板的正對面積發(fā)生變化，從而引

6、起電容發(fā)生變化.如圖乙所示.3.位移的電容式傳感器：原理是當電解質板插入兩金屬極板間不同的距離時，隨著電解質板位移的變化，電容隨之變化.如圖丙所示.4.壓力的電容式傳感器：原理是當作用在一個電極上的壓力改變時，金屬片的形狀發(fā)生變化，兩金屬板的距離發(fā)生變化，電容隨之改變.如圖丁所示. 典例剖析例 1：如圖S11-3甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為 5 1，原線圈接入如圖乙所示的電壓，副線圈接火災報警系統(tǒng)(報警器未畫出)，電壓表和電流表均為理想電表，R0為定值電阻，R 為半導體熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減圖 S11-3A.圖乙中電壓的有效值為 110 VB.電壓表的示數(shù)為 44 V

7、C.R 處出現(xiàn)火警時電流表示數(shù)增大D.R 處出現(xiàn)火警時電阻 R0 消耗的電功率增大思維點撥：(1)熱敏電阻隨溫度的升高阻值減小，變壓器負載電阻變小，副線圈電流變大.(2)根據(jù)變壓器的相關規(guī)律，分析其他物理量的變化情況.2解析：出現(xiàn)火警時，熱敏電阻 R 的阻值減小，必定導致副線圈的電流增大，R0 消耗的電功率增大，D 正確；按照變壓器的相關規(guī)律，可知原線圈的電流也增大，故電流表示數(shù)增大，確，B 錯誤.答案：B【考點練透】如圖 S11-4 所示是一火警報警器的部分電路示意圖，其中R3 為用半導體熱敏材料制成的傳感器，當溫度升高時，電阻會迅速減小.值班室的顯示器為電路中的電流表，a、b 之間接報警器

8、.當傳感器 R3 所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流 I、報警器兩)圖 S11-4端的電壓 U 的變化情況是(A.I 變大，U 變大B.I 變大，U 變小C.I 變小，U 變小D.I 變小，U 變大答案：C易錯點 傳感器的應用例 2：位移傳感器的工作原理如圖 S11-5 所示，物體 M 在導軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑桿 P，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)來反映物體位移的大小 x.假設電壓表是理想的，則下列說法正確的是()圖 S11-5A.物體 M 運動時，電源內的電流會發(fā)生變化B.物體 M 運動時，電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化C.物體 M 不動時，電路中沒有電流D.物體 M 不動時，電壓表沒有示數(shù)錯解分析

9、：不清楚傳感器在電路中的作用，不明確傳感器所影響的物理量與電路中的其他物理量之間的關系，以為物體M 運動時，電路中的外電阻發(fā)生改變，電流發(fā)生改變，或者物體 M 不動時，電路中不產生電流.正解分析：物體 M 運動時，電壓表測的對應電阻發(fā)生改變，所以其示數(shù)會發(fā)生變化，但整個電路的總電阻沒改變，所以電路中的電流不變.故本題答案為 B.答案：B指點迷津：關鍵是掌握傳感器元件物理量的變化規(guī)律，再結合電路的相關規(guī)律進行分析和計算.【觸類旁通】(2015 年北京海淀區(qū)模擬)某種角速度計，其結構如圖 S11-6所示.當整個裝置繞軸 OO轉動時，元件 A 相對于轉軸發(fā)生位移并通過滑動變阻器輸出電壓，電壓傳感器(傳感器內阻無限大)接收相應的電壓信號.已知 A 的質量為 m，彈簧的勁度系數(shù)為 k、自然長度為 l，電源的電動勢為 E、內阻不計.滑動變阻器總長也為 l，電阻分布均勻，裝置靜止時滑片 P 在變阻器的最左端 B端，當系統(tǒng)以角速度轉動時，則()圖 S11-6A.電路中電流隨角速度的增大而增大B.電路中電流隨角速度的增大而減小C.彈簧的伸長量為 xmlkm2D.輸出電壓 U 與的函數(shù)式為 UEm2km2答案：D