江蘇省高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十一章 交變電流及傳感器 3 傳感器及其應(yīng)用課件

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1、第第3講傳感器及其應(yīng)用講傳感器及其應(yīng)用 1. 知道什么是傳感器，了解非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的技術(shù)意義 2. 觀察光敏電阻、熱敏電阻和金屬熱電阻、霍爾元件等多種傳感器元件，了解它們的特征 3. 知道常見(jiàn)傳感器的工作原理 4. 理解電飯鍋的工作原理 1. 傳感器：有這樣一類元件，能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等_，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化為電壓、電流等_，或轉(zhuǎn)化為_(kāi). 2. 光敏電阻：通常是由硫化鎘等_制成，其特點(diǎn)是光照變強(qiáng)，電阻_光敏電阻是把_這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為_(kāi)這一電學(xué)量的元件非電學(xué)量非電學(xué)量電學(xué)量電學(xué)量電路的通斷電路的通斷 半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料變小變小光照強(qiáng)弱光照強(qiáng)弱電阻電阻 3. 金

2、屬熱電阻和熱敏電阻：金屬熱電阻是由鉑、銅等_制成，其特點(diǎn)是溫度升高，電阻_；熱敏電阻是由半導(dǎo)體材料制成，其特點(diǎn)是溫度升高，電阻_它們都能夠把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為_(kāi)這個(gè)電學(xué)量 4. 霍爾元件：通常是由_制成，其產(chǎn)生的霍爾電壓 UH_.霍爾元件能把_這一磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量金屬材料金屬材料變大變大變小變小電阻電阻半導(dǎo)體元件半導(dǎo)體元件 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度 5. 力傳感器：典型的應(yīng)用是電子秤，其中的主要元件為_(kāi)，它的作用是將_這一力學(xué)量轉(zhuǎn)化為_(kāi)這一電學(xué)量 6. 溫度傳感器：典型的應(yīng)用是日光燈啟動(dòng)器和電熨斗，其中的主要元件為雙金屬片日光燈啟動(dòng)器中的_，其外層材料的熱膨脹系數(shù)_內(nèi)層材料的熱膨脹系數(shù)

3、電熨斗的工作原理(如下圖)：應(yīng)變片應(yīng)變片物體形變物體形變電壓電壓雙金屬片雙金屬片小于小于 雙金屬片上層金屬的熱膨脹系數(shù)_下層，常溫下，彈性銅片和雙金屬片觸點(diǎn)是_的，通電后，電熱絲發(fā)熱，當(dāng)溫度升高到某一值時(shí)，雙金屬片上層的金屬受熱膨脹，形變量大于下層金屬，雙金屬片向下彎曲，使觸點(diǎn)_，切斷電路；隨著溫度的降低，當(dāng)降到某一溫度時(shí)，雙金屬片收縮恢復(fù)原狀，兩觸點(diǎn)又_，接通電路 調(diào)溫旋鈕下壓彈性銅片，可使觸點(diǎn)分離的溫度_；上提彈性銅片，可_觸點(diǎn)的分離溫度，從而實(shí)現(xiàn)了調(diào)溫控制大于大于接觸接觸分離分離接觸接觸升高升高降低降低 7. 感溫鐵氧體：也叫感溫磁體常溫下具有_，能夠被磁體吸引，當(dāng)溫度上升到約103 時(shí)

4、，就_，不能被磁體吸引了這個(gè)溫度在物理學(xué)中稱為該材料的“_”或“_”鐵磁性鐵磁性失去鐵磁性失去鐵磁性居里溫度居里溫度居里點(diǎn)居里點(diǎn) 8. 電飯鍋：結(jié)構(gòu)圖如圖所示 其工作過(guò)程：開(kāi)始煮飯時(shí)_開(kāi)關(guān)按鈕，由于常溫下感溫鐵氧體具有磁性，永磁體將_感溫磁體，因此手松開(kāi)后這個(gè)按鈕不會(huì)恢復(fù)到圖示位置，則觸點(diǎn)接觸，電路接通，這時(shí)電飯鍋處于_狀態(tài)當(dāng)水沸騰時(shí)，水的溫度保持沸點(diǎn)_，故感溫磁體仍與永磁體相吸，繼續(xù)加熱當(dāng)飯煮熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度_，當(dāng)溫度超過(guò)103 時(shí)，感溫磁體失去磁性，由于_的作用，按鈕開(kāi)關(guān)將恢復(fù)到如圖所示的位置，切斷電源，從而停止加熱壓下壓下吸引吸引加熱加熱不變不變上升上升彈簧彈簧光信號(hào)光信

5、號(hào)電信號(hào)電信號(hào)散射散射發(fā)光二極管發(fā)光二極管光電三極管光電三極管不透明的擋板不透明的擋板高電阻高電阻光電三極管光電三極管變小變小 熱敏電阻的特征熱敏電阻的特征BD 若保持電源電動(dòng)勢(shì)E不變，由閉合電路歐姆定律U2臨EI(rR1臨)，當(dāng)臨界溫度升高，R1臨減小，為保證U2臨不變，應(yīng)增大I，需減小R2，即將R2滑片上移，C項(xiàng)錯(cuò)誤；同理當(dāng)臨界溫度降低，應(yīng)將R2滑片下移，D項(xiàng)正確霍爾電壓霍爾電壓UH的公式推導(dǎo)的公式推導(dǎo) BCD 電容式傳感器的分類電容式傳感器的分類 典題演示3傳感器是自動(dòng)控制設(shè)備中不可缺少的元件，已經(jīng)滲透到宇宙開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸以及家庭生活等各種領(lǐng)域如下圖所示為幾種電容式傳感器，其中

6、通過(guò)改變電容器兩極板間距離而引起電容變化的是()C 【解析】 A是通過(guò)改變介電常數(shù)改變電容，A錯(cuò)誤；B和D是通過(guò)改變正對(duì)面積改變電容，B、D錯(cuò)誤；C是通過(guò)改變兩極板間距改變電容，C正確 應(yīng)變片是用半導(dǎo)體材料制成的，當(dāng)外力越大時(shí)，彎曲形變?cè)酱螅舷卤砻娴淖柚底兓驮酱?，如果保證通過(guò)應(yīng)變片的電流恒定，那么上下表面的電壓差就越大，傳感器輸出的就是電壓差雙金屬片應(yīng)用的是不同金屬的受熱膨脹系數(shù)不同，從而達(dá)到控制電路通斷的目的應(yīng)變片和雙金屬片的區(qū)別應(yīng)變片和雙金屬片的區(qū)別 典題演示4(多選)關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器，下列說(shuō)法中正確的是() A. 應(yīng)變片是由導(dǎo)體材料制成的 B. 當(dāng)應(yīng)變片的表面拉伸時(shí)，其電阻

7、變大，反之電阻變小 C. 傳感器輸出的是應(yīng)變片上的電壓 D. 外力越大，輸出的電壓差值也越大BD 1. (多選)傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我們的生活，為我們帶來(lái)了方便下列可以用來(lái)控制電路通斷的溫度傳感器元件有() A. 雙金屬片 B. 應(yīng)變片 C. 感溫鐵氧體 D. 干簧管AC 【解析】 由于兩層金屬的熱膨脹系數(shù)不同，雙金屬片受熱發(fā)生彎曲，控制電路通斷，所以雙金屬片是溫度傳感器，A正確；壓力作用大，應(yīng)變片發(fā)生形變，電阻變化，應(yīng)變片是一種力傳感器，所以B錯(cuò)誤；感溫鐵氧體是溫度傳感器，它在常溫下具有鐵磁性，能被磁鐵吸引，當(dāng)溫度上升到約103 時(shí)，就失去磁性，不能被磁鐵吸引了，C正確；干簧管是一種磁傳感器

8、，當(dāng)磁體靠近它時(shí)，兩簧片被磁化而接通，起到開(kāi)關(guān)作用，D錯(cuò)誤 2. (多選)利用光敏電阻制作的光傳感器，記錄了傳送帶上工件的輸送情況如圖甲所示為某工廠成品包裝車間的光傳感記錄器，光傳感器B能接收到發(fā)光元件A發(fā)出的光每當(dāng)工件擋住A發(fā)出的光時(shí)，光傳感器就輸出一個(gè)電信號(hào)，并在屏幕上顯示出電信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系，如圖乙所示若傳送帶始終勻速運(yùn)動(dòng)，每?jī)蓚€(gè)工件間的距離為0.1m，則下列說(shuō)法中正確的是() A. 傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.1m/s B. 傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.2m/s C. 該傳送帶每小時(shí)輸送3600個(gè)工件 D. 該傳送帶每小時(shí)輸送7200個(gè)工件 BD ACD 【解析】 常溫下感溫磁體具有較強(qiáng)的磁性，溫

9、度到約103 ，失去鐵磁性常壓下只要鍋內(nèi)有水，因水的沸點(diǎn)為100 ，水未完全蒸發(fā)掉前，其溫度就不會(huì)升高到103 ，開(kāi)關(guān)按鈕就不會(huì)自動(dòng)跳起 4. (2015南通、連云港、揚(yáng)州、淮安二模)電容式加速度傳感器的原理結(jié)構(gòu)如圖所示，質(zhì)量塊右側(cè)連接輕質(zhì)彈簧，左側(cè)連接電介質(zhì)，彈簧右端和電容器都固定在外框上質(zhì)量塊可帶動(dòng)電介質(zhì)移動(dòng)改變電容則() A. 電介質(zhì)插入極板間越深，電容器電容越小 B. 當(dāng)傳感器以恒定加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中有恒定電流 C. 若傳感器原來(lái)向右勻速運(yùn)動(dòng)，突然減速時(shí)彈簧會(huì)伸長(zhǎng) D. 當(dāng)傳感器由靜止突然向右加速瞬間，電路中有順時(shí)針?lè)较螂娏?D 【解析】 電介質(zhì)插入極板間越深，電容器電容越大，A項(xiàng)錯(cuò)

10、誤；傳感器以恒定加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧的彈力提供質(zhì)量塊的加速度，加速度不變則彈力不變，電介質(zhì)插入深度不變，電容器電容不變，電路中無(wú)電流，B項(xiàng)錯(cuò)誤；向右勻速突然減速，由于慣性彈簧將被壓縮，C項(xiàng)錯(cuò)誤；傳感器由靜止突然向右加速，電介質(zhì)插入深度變大，電容器電容變大，而電容器兩端電壓不變，電容器帶電荷量變大，電容器充電，電路中形成順時(shí)針電流，D項(xiàng)正確AD 【解析】 一個(gè)車輪經(jīng)過(guò)感應(yīng)線時(shí)，壓力先變大后變小，電容器先充電后放電，A項(xiàng)正確；由圖乙看出充電時(shí)電流先變大后變小，放電時(shí)電流也是先變大后變小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；車輪停在感應(yīng)線上，壓力不變則電壓不變，電路中沒(méi)有電流，C項(xiàng)錯(cuò)誤；前輪越過(guò)感應(yīng)線再倒回，兩次經(jīng)過(guò)感應(yīng)線，形成兩個(gè)脈沖電流，電子眼拍照，D項(xiàng)正確 6. 如圖所示，圖甲為熱敏電阻的R-t圖象，圖乙為用此熱敏電阻R、可變電阻R和繼電器組成的一個(gè)簡(jiǎn)單恒溫箱溫控電路，繼電器線圈電阻為100.當(dāng)線圈電流大于或等于10mA 時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合E是為繼電器線圈供電的電池，電動(dòng)勢(shì)E6V，內(nèi)阻不計(jì)圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源 (1) 應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在_(填“A、B”或“C、D”)兩端 (2) 如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持為100，可變電阻R的值應(yīng)調(diào)節(jié)為_(kāi) (3) 若可變電阻R可在380470范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，則此恒溫箱可控制的恒溫范圍是_A、B450 40140