1、成才之路 物理路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 选修3-2 第六章 传感器成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 传感器 第六章 第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 章末小结第六章 第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 规 律 方 法 2触 及 高 考 3考 题 探 析 4临 场 练 兵 5知 识 结 构 1第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 知 识 结 构第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 传感器 概念敏感元件光敏电阻热敏
2、电阻和金属热电阻霍尔元件应用力传感器应用电子秤温度传感器应用电熨斗电饭锅光传感器应用：火灾报警器应用实例实验1.光控开关实验2.温度报警器第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 规 律 方 法第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 一、传感器的工作原理和常用敏感元件1传感器的工作原理传感器感受的通常是非电学量，如力、热、磁、光、声等，而它输出的通常是电学量，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作，传感器原理如框图所示：非电学量 敏感元件 转换器件 转换电路 电学量第六章 章末小结成才之路 高
3、中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 2常见敏感元件及其特性(1)光敏电阻：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强电阻减小，光照减弱电阻增大。(2)热敏电阻和金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大，热敏电阻有正温度系数电阻、负温度系数电阻两种。正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小。(3)霍尔元件：能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的元件，UHkIBd第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 (4)电容：平行板电容器的电容与极板面积、极板间距及电介质材料有关，电容器可以感知引起电容变化
4、的任一外界信息，并将其转化为电容变化，例如，当极板受力时会改变极板间距，从而引起电容变化。第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 3传感器的应用传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用(1)“感”是指传感器的敏感元件感受信息。(2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取的信息传给执行机构。(3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作。(4)传感器应用的一般模式第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁
5、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 度又可以自动 断电，画出电 路图并说明工 作过程。导学号 12220411第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 解析：电路图如图所示第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 当温度低于某一值时，热敏电阻的阻值很大，流过电磁继电器的电流很小，继电器无法吸引衔接P，K处接通，电炉丝处于加热状态；当温度高于某一值时，热敏电阻的阻值变得很小，通过电磁继电器的电流越大，继电器吸引衔接P，K处断开，电炉丝停止加热。答案
6、：见解析点评：本题是传感器的应用问题，考查学生的实验与探究能力。第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 二、日常生活中常见的传感器1几种传感器及与其相联系的物理知识，如下表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等力学、运动学与直流电路电容传感器电容力、运动与含容电路第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 2.几种常见的传感器(1)红外线传感器：常用于家电遥控器、红外测温仪、生命探测器、自动门等。(2)压力传感器：常用于电子秤、水位控制器等装置。(3
7、)温度传感器：主要元件是热敏电阻或金属热电阻，常用于恒温箱、电饭锅等家用电器。(4)光电传感器：主要元件是光敏电阻、光电管等，常用于火灾报警器、光控开关等。(5)酒精浓度传感器：测量呼气的酒精含量就可以判断其饮酒程度，交通警察使用这样的酒精传感器就能迅速、准确地检查出机动车驾驶员是否酒后驾车。第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，
8、这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻 r的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数 U 与酒精气体浓 度 c 之间的对应关系正确的是导学号 12220412()第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 AU越大，表示c越大，c与U成正比BU越大，表示c越大，但是c与U不成正比CU越大，表示c越小，c与U成反比DU越大，表示c越小，但是c与U不成反比第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 规范解答：传感器电阻 r的倒数与酒精浓度 c 是正比关系，即 1rkc。电路中的电流为
9、IErRR0r，电压表示数 UIR0ER0rRR0rkR0EkRR0r1c，可见电压与酒精浓度的关系不是正比关系，但随酒精浓度的增加而增加，故 B 正确。答案：B点评：本题属于传感器在日常生活中的应用问题，考查的主要知识点还是闭合电路的动态分析问题，酒精气体传感器的电阻随酒精浓度的增大而减小。第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 触 及 高 考第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 本章内容是新课程标准新增加的内容，知识新颖、实用，与科技、社会结合紧密，高考中出现的机率增大。考题很可能与力学、电磁学、热学等知识综合，但不会考
10、查大量的技术细节。题型会以选择、填空、电路连接为主。第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 考 题 探 析第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 (2014新课标全国，22)某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度 a与钩码的质量m 的对应关系图，如图(b)所示。实验中小车(含发射器)的质量为 200g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到，回答下列问题：导学号 12220413第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 第
11、六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 (1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成_(填“线性”或“非线性”)关系。(2)由图(b)可知，am图线不经过原点，可能的原因是_。(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是_。钩码的质量应满足的条件是_。第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 解析：(1)由图象可以判断加速度与钩码的质量成非线性关系。(2)当有拉力时无加速度说明存在摩擦力。(3)为了验证实验结
12、论，要平衡摩擦力，本实验中由于把钩码的重力作为拉力。因此必需满足Mm的条件。答案：(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力 远小于小车的质量第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 临 场 练 兵第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 一、选择题(1题为单选题，2、3题为多选题)1(2013江苏物理，4)在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示，M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻 RM发生变化，导致 S 两端电压 U 增大，装置发出警报，此时 导学号 122
13、20414()ARM变大，且R越大，U增大越明显BRM变大，且R越小，U增大越明显CRM变小，且R越大，U增大越明显DRM变小，且R越小，U增大越明显第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 答案：C解析：本题主要考查传感器的实际应用。解题的关键是根据串、并联电路特点分析各物理量的变化。传感器 M 与 R 并联，再与 S 串联，S 两端电压 U 增大，说明线路电流增大，总电阻变小，传感器 RM变小；传感器电阻 RM与 R 的并联值 R 并 RMRRMR RMRMR 1，显然 R 越大，RM 变化相同值时，R 并变化越大，此时干路电流变化越大，U 增大越明显，综上
14、所述，选项 C 正确。第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 2(2011江苏物理，6)美国科学家 Willard S.Boyle 与George ESmith 因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获 2009年度诺贝尔物理学奖。CCD 是将光学量转变成电学量的传感器。下列器件可作为传感器的有 导学号 12220415()A发光二极管 B热敏电阻C霍尔元件D干电池答案：BC解析：发光二极管具有单向导电性，A错；热敏电阻和霍尔元件都可以作为传感器。B、C对；干电池是电源不能作为传感器，D错。第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2
15、 3(2014江苏物理，9)如图所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为 I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小 B 与 I 成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为 IH，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压 UH满足：UHkIHBd，式中 k 为霍尔系数，d 为霍尔元件两侧面间的距离。电阻 R 远大于 RL，霍尔元件的电阻可以忽略，则 导学号 12220416()第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 A霍尔元件前表面的电势低于后表面B若电源的正负极对调，电压表将反偏CIH与I成正比D电压表的示数与RL消耗的电功
16、率成正比答案：CD第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 解析：电子在霍尔元件中受到向里的洛伦兹力作用，故霍尔元件前表面的电势要高于后表面的电势，选项 A 错误；若电源的正负极对调，则磁感应强度 B 的方向及霍尔元件的电流方向都将反向，电子在霍尔元件中受到的洛伦兹力仍向里，前表面的电势仍高于后表面的电势，电压表不会反偏，选项 B 错误；根据电路连接方式知，电流 IHRLRRLI，故电流 IH与 I 成正比，选项 C 正确；因为 IH和 B 都与 I 成正比，由 UHkIHBd 知，UH与 I2 成正比，因为电阻 RRL，故流过电阻 RL 的电流可认为是干路电流
17、 I，其消耗的电功率为 PLI2RL，综上所述可得UH与 PL成正比，选项 D 正确。第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 二、非选择题4(2010新课标全国卷，23)用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻 RT，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的。某同学将 RT和两个适当的固定电阻 R1、R2连成图 1 虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻 RL 的阻值随 RT 所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围。为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下 RL的阻值，测量电路如图 1 所示，图中的电压表内阻很大。RL 的测量结果如
18、下表所示。导学号 12220417第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 温度t()30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0RL阻值()54.3 51.5 48.3 44.7 41.4 37.9 34.7回答下列问题：(1)根据图1所示的电路，在图2所示的实物图上连线。第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 (2)为了检验RL与温度t之间近似为线性关系，在坐标纸上作RLt关系图线。第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 (3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示
19、数如图3、4 所 示。电 流 表 的 读 数 为 _，电 压 表 的 读 数 为_。此时等效电阻RL的阻值为_；热敏电阻所处环境的温度约为_。答案：(1)(2)见解析(3)115mA 5.00V 43.5 64.0第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 解析：(1)根据电路图连接实物图；第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 (2)根据数据描出点，作出直线；(3)电流表读数：第六章 章末小结成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-2 I23.030 150mA115mA电压表读数：U50.060 6V5.00VRLUI 5.00115.010343.5对照图找出相应温度为 64.0