1、阶段提升课第三章知识体系思维导图考点整合素养提升考点传感器问题的分析1.分析传感器的应用问题的四点注意:(1)分析传感器问题首先要明确涉及哪些知识点。(2)传感器的形式多种多样,其原理有的还较难理解,因此搞清传感器的工作原理及过程是求解问题的关键。(3)应注意被测量和转换量之间的关系。(4)传感器往往与敏感元件构成电路,认真分析电路结构和各种敏感元件的特性,对具体问题灵活处理。2.几种传感器及与其相联系的物理知识的比较:传感器种类敏感元件与之相联系的物理知识光电传感器光敏电阻直流电路动态分析温度传感器热敏电阻直流电路问题力传感器压敏电阻直流电路电容传感器电容器力学、运动学与力、运动与含电容电路
2、3.传感器应用的一般模式:【典例】图1中所示装置可以用来测量硬弹簧(即劲度系数较大的弹簧)的劲度系数k。电源的电动势为E,内阻可忽略不计。滑动变阻器全长为l,重力加速度为g,V为理想电压表。当木板上没有放重物时,滑动变阻器的触头位于图1中a点,此时电压表示数为零。在木板上放置质量为m的重物,滑动变阻器的触头随木板一起下移。由电压表的示数U及其他给定条件,可计算出弹簧的劲度系数k。(1)写出m、U与k之间所满足的关系式。(2)已知E = 1.50 V,l =12.0 cm,g取9.80 m/s2。测量结果如表:m/kg1.001.503.004.506.007.50U/V0.1080.1540.
3、2900.4460.6080.740在图2给出的坐标纸上利用表中数据描出m-U直线。m-U直线的斜率为kg/V。弹簧的劲度系数k=N/m。(保留3位有效数字)【解析】(1)因重力与弹力平衡,则有:mg=kx又U=E=E联立解得:m=U(2)根据m-U的关系,知m、U成正比,图线如图所示:通过图线求出斜率为: kg/V10.3 kg/V;已知=10.3,所以k= N/m1.26103 N/m。答案:(1)m=U(2)见解析10.31.261031.关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是()A.应变片是由导体材料制成的B.当应变片的表面拉伸时,其电阻变大;反之变小C.传感器输出的是应变片电压D.
4、外力越大,输出的电压差值越小【解析】选B。应变片是由半导体材料制成的,A错误;应变片的表面拉伸时,R值变大,应变片压缩时,R值变小,B正确;传感器输出的是应变片两个电压的差值,外力越大,输出电压差值越大,C、D错误。2.某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表,他所选用的器材有:灵敏电流表(待改装)、学生电源(电动势为E,内阻不计)、滑动变阻器、单刀双掷开关、导线若干、导热性能良好的防水材料、标准温度计、PTC热敏电阻R1(PTC线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为Rt=a+kt,a0,k0)。设计电路图如图所示,并按如下步骤进行操作。(1)按电路图连接好实验器材。(2)将滑动变阻器滑片P滑到
5、(选填“a”或“b”)端,单刀双掷开关S掷于(选填“c”或“d”)端,调节滑片P使电流表满偏,并在以后的操作中保持滑片P位置不动,设此时电路总电阻为R,断开电路。(3)容器中倒入适量开水,观察标准温度计,每当标准温度计示数下降5 ,就将开关S置于d端,并记录此时的温度t和对应的电流表的示数I,然后断开开关。请根据温度表的设计原理和电路图,写出电流与温度的关系式I=(用题目中给定的符号)。(4)根据对应温度记录的电流表示数,重新刻制电流表的表盘,改装成温度表。根据改装原理,此温度表表盘刻度线的特点是:低温刻度在(选填“左”或“右”)侧,刻度线分布是否均匀?(选填“是”或“否”)。【解析】(2)根
6、据实验的原理可知,需要先选取合适的滑动变阻器的电阻值,结合滑动变阻器使用的注意事项可知,开始时需要将滑动变阻器滑片P滑到 a端,以保证电流表的使用安全;然后将单刀双掷开关S掷于 c端,调节滑片P使电流表满偏,设此时电路总电阻为R,断开电路。(3)当温度为t时,热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为:Rt=a+kt,根据闭合电路的欧姆定律可得,I=(4)由上式可知,温度越高,电流表中的电流值越小,所以低温刻度在表盘的右侧;由于电流与温度的关系不是线性函数,所以表盘的刻度是不均匀的。答案:(2)ac(3)(4)右否3.传感器担负着信息的采集任务,在自动控制中发挥着重要作用,传感器能够将感受到的物理量(
7、如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)。例如热敏传感器,主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻将热学量转换为电学量,热敏电阻随温度变化的图像如图甲所示,图乙是由热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警器线路图,问:(1)为了使温度过高时报警器铃响, c应接在(选填“a”或“b”)。(2)若使启动报警的温度提高些,应将滑动变阻器滑片P向移动(选填“左”或“右”)。(3)直流电源电动势为18 V (内阻不计) ,热敏电阻R1达到100 电阻大小为600 。流过热敏电阻R1的电流超过10 mA时就会报警,则滑动变阻器应选择。A. R滑(0200 )B. R滑(01 000 )C. R滑(
8、02 000 )【解析】(1)由图甲所示图像可知,随温度升高热敏电阻阻值减小;由图乙所示电路图可知,当热敏电阻阻值减小时,控制电路电流增大,线圈产生磁场变强,与弹簧相连的导线被吸到a处,此时报警铃响,报警电路是通路,因此c应接在a处。(2)由图甲所示图像可知,温度升高热敏电阻阻值变小,要使启动报警器的温度提高,则热敏电阻阻值更小时才启动报警电路,此时滑动变阻器接入电路的阻值变大,由图乙所示电路可知,滑动变阻器滑片P应向左移动。(3)开始报警时控制电路总电阻为:R=1 800 ,此时滑动变阻器接入电路的阻值为:R滑=R-R1=1 800 -600 =1 200 ,所以滑动变阻器应选择C。答案:(1)a(2)左(3)C关闭Word文档返回原板块
