2018版高中物理 第5章 傳感器及其應(yīng)用章末整合提升學(xué)案 魯科版選修3-2.docx

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第5章 傳感器及其應(yīng)用 傳感器 一、敏感元件的特點(diǎn)及應(yīng)用 　本章敏感元件有熱敏電阻和光敏電阻．它們的特點(diǎn)如下： 1．熱敏電阻是由半導(dǎo)體材料制成，阻值隨溫度升高而減?。? 2．光敏電阻是由半導(dǎo)體材料制成，阻值隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而減?。? 例1　如圖1所示，RT為正溫度系數(shù)熱敏電阻，R1為光敏電阻，R2和R3均為定值電阻，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，電壓表為理想電壓表，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大，可能的原因是(　　) 圖1 A．熱敏電阻溫度升高，其他條件不變 B．熱敏電阻溫度降低，其他條件不變 C．光照增強(qiáng)，其他條件不變 D．光照減弱，其他條件不變 答案　BD 解析　電壓表示數(shù)增大，而R3為定值電阻，說(shuō)明流經(jīng)R3的電流增大，由電路結(jié)構(gòu)可知，這可能是由于RT阻值減小或R1阻值增大，由熱敏電阻和光敏電阻特性知，可能是由于溫度降低或光照減弱，故B、D正確，A、C錯(cuò)誤． 例2　小強(qiáng)用恒溫箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)恒溫箱的溫度持續(xù)升高，無(wú)法自動(dòng)控制．經(jīng)檢查，恒溫箱的控制器沒(méi)有故障．原理圖如圖2所示，下列對(duì)故障判斷正確的是(　　) 圖2 A．只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障 B．只可能是溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障 C．熱敏電阻和溫度設(shè)定裝置都可能出現(xiàn)故障 D．可能是加熱器出現(xiàn)故障 答案　C 解析　由恒溫箱原理圖可知，若熱敏電阻出現(xiàn)故障或溫度設(shè)定出現(xiàn)故障都會(huì)向控制器傳遞錯(cuò)誤信息，導(dǎo)致控制器發(fā)出錯(cuò)誤指令，故C正確，A、B錯(cuò)誤；若加熱器出現(xiàn)故障，只有一種可能，即不能加熱，而題中加熱器一直加熱才會(huì)使溫度持續(xù)升高，故D錯(cuò)誤． 二、生活中的傳感器 　傳感器一般是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，因此往往與電子元件一起構(gòu)成電路，比較常見(jiàn)的傳感器都可以與電路進(jìn)行組合，所以一定要注意電路分析，特別是要弄清楚各種敏感元件的特性及各種常用電子元件的工作特點(diǎn)，并針對(duì)具體問(wèn)題具體分析，靈活處理． 例3　某同學(xué)設(shè)計(jì)的家庭電路保護(hù)裝置如圖3所示，鐵芯左側(cè)線(xiàn)圈L1由火線(xiàn)和零線(xiàn)并行繞成．當(dāng)右側(cè)線(xiàn)圈L2中產(chǎn)生電流時(shí)，電流經(jīng)放大器放大后，使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開(kāi)關(guān)K，從而切斷家庭電路．僅考慮L1在鐵芯中產(chǎn)生的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的有(　　) 圖3 A．家庭電路正常工作時(shí)，L2中的磁通量為零 B．家庭電路中使用的電器增多時(shí)，L2中的磁通量不變 C．家庭電路發(fā)生短路時(shí)，開(kāi)關(guān)K將被電磁鐵吸起 D．地面上的人接觸火線(xiàn)發(fā)生觸電時(shí)，開(kāi)關(guān)K將被電磁鐵吸起 答案　ABD 解析　由于零線(xiàn)、火線(xiàn)中電流方向相反，產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反，所以家庭電路正常工作時(shí)，L2中的磁通量為零，選項(xiàng)A正確；家庭電路發(fā)生短路和用電器增多時(shí)均不會(huì)引起L2中磁通量的變化，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；地面上的人接觸火線(xiàn)發(fā)生觸電時(shí)，線(xiàn)圈L1中磁場(chǎng)的變化引起L2中 磁通量的變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，吸起開(kāi)關(guān)K，切斷家庭電路，選項(xiàng)D正確． 例4　如圖4甲所示，為熱敏電阻的R－t圖象，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個(gè)簡(jiǎn)單恒溫箱溫控電路，繼電器的電阻為100 Ω.當(dāng)線(xiàn)圈的電流大于或等于20 mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合．為繼電器線(xiàn)圈供電的電池的電動(dòng)勢(shì)E＝9.0 V，內(nèi)阻可以不計(jì)．圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源．則 圖4 (1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在________(填“A、B端”或“C、D端”)． (2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持在50℃，可變電阻R′的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為_(kāi)_______Ω. 答案　(1)A、B端　(2)260 解析　(1)恒溫箱內(nèi)的加熱器應(yīng)接在A、B端．當(dāng)線(xiàn)圈中的電流較小時(shí)，繼電器的銜鐵在上方，恒溫箱的加熱器處于工作狀態(tài)，恒溫箱內(nèi)溫度升高． (2)隨著恒溫箱內(nèi)溫度升高，熱敏電阻R的阻值變小，則線(xiàn)圈中的電流變大，當(dāng)線(xiàn)圈中的電流大于或等于20 mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸到下方來(lái)，則恒溫箱加熱器與電源斷開(kāi)，加熱器停止工作，恒溫箱內(nèi)溫度降低．隨著恒溫箱內(nèi)溫度降低，熱敏電阻R的阻值變大，則線(xiàn)圈中的電流變小，當(dāng)線(xiàn)圈的電流小于20 mA時(shí)，繼電器的銜鐵又被釋放到上方，則恒溫箱加熱器又開(kāi)始工作，這樣就可以使恒溫箱內(nèi)保持在某一溫度．要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持在50C，即50C時(shí)線(xiàn)圈內(nèi)的電流為20 mA.由閉合電路歐姆定律I＝，r為繼電器的電阻．由題圖甲可知，50C時(shí)熱敏電阻的阻值為90 Ω，所以R′＝－(r＋R)＝260 Ω.