1、学案3 学案 3 章末总结 传感器与现代社会定义：通过测量外界的物理量、化学量或生物量来捕捉和识别信息，并将被测量的转换成,的装置.非电学量电学量检测量网络构建区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 传感器与现代社会网络构建区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 一、敏感元件的特点及应用本章敏感元件有热敏电阻、光敏电阻它们的特点如下：1热敏电阻是由半导体材料制成，阻值随温度升高而减小2光敏电阻是由半导体材料制成，阻值随光照强度的增强而减小专题整合区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 例 1 如图 1 是一火警报警器的部分
2、电路示意图其中 R2 为用半导体负温度系数热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b 之间接报警器当传感器 R2 所在处出现火情时，显示器的电流 I，报警器两端的电压 U 的变化情况是()AI 变大，U 变大BI 变大，U 变小CI 变小，U 变大DI 变小，U 变小图1解析 R2 所在处出现火情时，温度升高，则 R2 的阻值减小R2R 总I 干U1U3I，故显示器的电流I 变小，由 UEI 干r，I 干变大，知 U 变小，故选项 D 正确D专题整合区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 针对训练 如图 2 所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，
3、R1为光敏电阻，R2 为定值电阻，A、B 接监控装置则()当有人通过而遮蔽光线时，A、B 之间电压升高 当有人通过而遮蔽光线时，A、B 之间电压降低 当仅增大 R2 的阻值时，可增大 A、B 之间的电压 当仅减小 R2 的阻值时，可增大 A、B 之间的电压ABCD图2专题整合区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 解析 R1 是光敏电阻，有光照射时，电阻变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1 的阻值变大，回路中的电流 I 减小，A、B 间的电压 UIR2 减小，故错误，正确；由闭合电路欧姆定律得：UEI(R1r)，当仅增大 R2 的阻值时，电路中的电流减小，A、B 间的电压
4、 U 增大，故正确；当仅减小 R2 的阻值时，电路中的电流增大，A、B 间的电压 U减小，故错误，故应选 C.答案 C专题整合区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 二、常见的传感器传感器一般是把非电学量转换为电学量，因此往往与电子元件一起构成电路，比较常见的传感器都可以与电路进行组合，所以一定要注意电路分析，特别是要弄清楚各种敏感元件的特性及各种常用电子元件的工作特点，并针对具体问题具体分析，灵活处理专题整合区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 例2 如图3所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的 IU 关系曲线图图3
5、 专题整合区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3(1)为了通过测量得到如图 3 所示 IU 关系的完整曲线，在图 4 所示的 a 和 b 两个电路中应选择的是图_，简要说明理由：_.(电源电动势为 9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为 0100)图4专题整合区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3(2)在图 c 所示的电路中，电源电压恒为 9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻 R1250.则热敏电阻两端的电压为_V；电阻 R2 的阻值为_.(3)举出一个可以应用热敏电阻的例子：_.解析 由于题图中要求测量多组数据，所需电压调节范围较大，且从零开
6、始变化，所以应选用分压电路，即图 a；根据欧姆定律可以先求出 R1的电流 I136 mA，所以通过热敏电阻和 R2的电流为I2II134 mA，由题图可读出热敏电阻在 34 mA 时的电压为5.2 V，则 R2两端电压为 3.8 V，即可求出 R2111.8.答案(1)a 电压可从 0 调到所需电压，调节范围较大(2)5.2 111.8(111.6112.0 均可)(3)热敏温度计(提出其他实例，只要合理均可)专题整合区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 三、关于控制电路的问题分析控制电路的问题，要弄清楚敏感元件的特性，还要进行正确的电路分析，除此之外还要了解各种逻辑
7、电路的特点，其中斯密特触发器是具有特殊功能的“非”门，要特别注意它对电路所带来的相应变化专题整合区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 例 3 如图 5 所示是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内照明灯的示意图，试说明其工作原理图 5专题整合区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 解析 天较亮时，光敏电阻 ROS阻值较小，斯密特触发器输入端 A 电势较低，则输出端 Y 输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通答案 见解析专题整合区 天较暗时，光敏电阻 ROS阻值增大，斯密特触发器输入端 A 电势升高，当升高到一定值，输出端 Y 由高电平突然跳到低电平，有
8、电流通过线圈 A，电磁继电器工作，接通工作电路，使照明灯自动开启天明后，ROS阻值减小，斯密特触发器输入端 A 电势逐渐降低，降到一定值，输出端 Y 突然由低电平跳到高电平，则线圈 A中不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，照明灯熄灭本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 1如图 6 所示，R 为定值电阻，Rt 为负温度系数的热敏电阻，H 为小灯泡，当温度降低时()AR 两端的电压增大B电流表的示数增大C小灯泡的亮度变强D小灯泡的亮度变弱图6C自我检测区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 2传感器是一种采集信息的重要器件图 7 是由电容器作
9、为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力 F 作用于可动膜片电极上时，以下说法正确的是()若 F 向上压膜片电极，电路中有从 a 到 b 的电流 若F 向上压膜片电极，电路中有从 b 到 a 的电流 若 F 向上压膜片电极，电路中不会出现电流 若电流表有示数，则说明压力 F 发生变化 若电流表有示数，则说明压力F 不会发生变化ABCD图7自我检测区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 解析 当 F 向上压膜片时，电容 C 变大，而 CQU，U 不变，故 Q 变大，电容器充电，电流从 a 到 b，对，、错；当压力 F 不变时，电容器断路，电流表示数为 0，故对，错故选 B
10、.答案 B自我检测区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 3位移传感器的工作原理如图 8 所示，物体 M 在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆 P，通过电压表显示的数据，来反映物体位移 s 的大小假设电压表是理想的，则下列说法正确的是()A物体 M 运动时，电源内的电流会发生变化B物体 M 运动时，电压表的示数会发生变化C物体 M 不动时，电路中没有电流D物体 M 不动时，电压表没有示数图8自我检测区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 解析 电压表为理想电表，则电压表不分流，故金属滑杆移动时不会改变电路的电阻，也就不会改变电路中的电流，故
11、A 错误；答案 B自我检测区 电压表测的是金属滑杆 P 左侧电阻分得的电压，故示数随物体 M的移动，亦即金属滑杆的运动而变化，故 B 正确，C、D 错误本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 4如图 9 所示是一种延时开关的工作原理图，当 S1 闭合时，电磁铁 F 将衔铁D 吸下，C 线路接通；当 S1 断开时，由于电磁感应作用，D 将延迟一段时间才被释放，则()图9A由于 A 线圈的电磁感应作用，才产生延时释放 D 的作用B由于 B 线圈的电磁感应作用，才产生延时释放 D 的作用C如果断开 B 线圈的电键 S2，无延时作用D如果断开 B 线圈的电键 S2，延时将变长自我检
12、测区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 解析 当断开开关 S1，使 A 线圈中电流减小并消失时，铁芯中的磁通量减小，从而在 B 线圈中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍原磁场的减小，这样，就使铁芯中磁场减弱得慢些，因此弹簧不能立即将衔铁拉起所以选项 B、C 正确答案 BC自我检测区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 5在彩色电视机的电源输入端装有电源滤波器，其电路图如图 10 所示，主要元件是两个电感线圈 L1、L2，它们的自感系数很大，F 是保险丝，R 是压敏电阻(正常情况下电阻值很大，电压超过设定值时，阻值会迅速减小，可以保
13、护与其并联的元件)C1、C2 是电容器，S 为电视机开关某次使用时，用户没有先关电视机(没断开 S)就拔掉电源插头，结果烧坏了图中电路元件，可能被烧的元件是C2；C1；L1 或 L2；F，则正确的是()自我检测区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 A B C D图10解析 拔掉电源插头，由于 L1、L2 的自感作用，使 R 两端的电压瞬间增大，由于 R 的压敏特性，C1 受到保护，所以可能烧坏的元件是 L1、L2、C2，A 正确答案 A自我检测区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 6.青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能
14、用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为 0；照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大利图11自我检测区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开电磁开关的内部结构如图 11 所示.1、2 两接线柱之间是励磁线圈，3、4 两接线柱分别与弹簧片和触点连接当励磁线圈中电流大于 50 mA 时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4 断开；电流小于 50 mA 时，3、4 接通励磁线圈中允许通过的最大电
15、流为 100 mA.(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图光敏电阻 R1，符号灯泡 L，额定功率 40 W，额定电压 36 V，符号保护电阻 R2，符号电磁开关，符号蓄电池 E，电压 36 V，内阻很小；开关 S，导线若干自我检测区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3(2)回答下列问题：如果励磁线圈的电阻 R 线为 200，励磁线圈允许加的最大电压为_ V，保护电阻 R2 的阻值范围为_.在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱 3、4 之间从断开变为接通为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图
16、说明任意举出一个其他的电磁铁应用的例子自我检测区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 解析 本题主要考查传感器的应用、电路设计，是一道开放式的好题，意在考查考生提取信息和运用物理规律解决实际问题的能力电磁继电器分为控制电路和工作电路两部分根据光敏电阻的特性，可知光敏电阻应串联在控制电路中，为了保护励磁线圈，保护电阻也应该串联在控制电路中灯泡连入工作电路因为励磁线圈允许的最大电流 Im0.1 A，所以励磁线圈两端允许的最大电压 UmImR 线20 V；保护电阻的最小值 R21EImR 线160，最大值 R22 E0.05R 线520 自我检测区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区 学案3 答案(1)如图所示(2)20 160520把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4 之间接通；不吸合时，3、4 之间断开电磁起重机自我检测区 本学案栏目开关 网络构建区 专题整合区 自我检测区
