高考物理一輪總復習 專題十 實驗十一 傳感器的簡單使用課件 新人教版.ppt

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實驗十一傳感器的簡單使用 實驗準備實驗目的 1 了解傳感器的工作原理 知道傳感器的作用 2 觀察光敏電阻 熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值是如何隨 光信號和熱信號的變化而變化的 3 能處理關(guān)于三種類型傳感器 光電傳感器 熱電傳感器 電容式傳感器 的問題 2 傳感器的一般應用模式 由 和 三個部分組成 通過敏感元件獲取 并轉(zhuǎn)換成 通過輸出部分輸出 然后經(jīng)控制器分析處理 圖S11 1 1 傳感器 能將所感受到的諸如 等非電學量轉(zhuǎn)換成便于測量的量 一般是電學量 的一 實驗原理 力 熱 光 聲 化學成分 敏感元件 類元件 轉(zhuǎn)換器件 轉(zhuǎn)換電路 外界信息 電信號 傳感器工作過程是 通過對某一物理量敏感的元件 將感受到的物理量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于測量的量 3 傳感器的分類 傳感器 傳感器 傳感器 傳感器 傳感器 磁電傳感器 超聲 波傳感器 氣敏傳感器等 熱電 光電 聲電 電容 力電 實驗器材 1 力電傳感器 力學 電學 作用 把 信號 位移 速度 加速度等 轉(zhuǎn)化為 信號 電壓 電流等 應用 廣泛應用于社會生產(chǎn) 現(xiàn)代科技中 如安裝在導彈 飛機 潛艇和宇宙飛船上的慣性導航系統(tǒng)及ABS防抱死制動系統(tǒng) 一種具有防滑 防鎖死等優(yōu)點的汽車安全控制系統(tǒng) 等 2 光敏電阻 大 減小 特點 無光照時 載流子 電流載體 如電子和離子 極少 阻值較 隨著光照的增強 載流子增多 阻值 作用 能夠把光照 這個光學量轉(zhuǎn)換成 這個 電學量 強弱 電阻 應用 路燈的控制 鼠標器 光電計數(shù)器 煙霧報警器等都是利用了光電傳感器的原理 3 熱敏電阻 減小 溫度 電阻 特點 阻值會隨溫度的升高而 作用 能把 這個熱學量轉(zhuǎn)換為 這個電學量 應用 各種家用電器 空調(diào) 冰箱 熱水器 飲水機等 的溫度控制 火警報警器 恒溫箱等 4 金屬熱電阻 特點 金屬熱電阻的電阻率隨溫度的升高而 相比之下 熱敏電阻的靈敏度較好 增大 作用 能把溫度這個熱學量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學量 應用 傳感器等 溫度 靜電力 洛倫茲 霍爾電壓 磁感應強度 基礎(chǔ)檢測 關(guān)于傳感器 下列說法正確的是 A 所有傳感器的材料都是由半導體材料做成的B 金屬材料也可以制成傳感器C 傳感器主要是通過感知電壓的變化來傳遞信號的D 以上說法都不正確答案 B 考點含傳感器電路的分析 重點歸納 掌握不同傳感器元件的變化規(guī)律 再結(jié)合變壓器及電路的相關(guān)規(guī)律如閉合電路歐姆定律進行分析和計算 以下是常見的幾類傳感器的特點 1 角度的電容式傳感器 原理是當旋片轉(zhuǎn)動時 電容器兩個彼此絕緣的金屬板的正對面積發(fā)生變化 從而引起電容發(fā)生變化 如圖S11 2甲所示 圖S11 2 2 液體的電容式傳感器 原理是導電液體相當于電容器的一個極板 當液體的高度發(fā)生變化時 相當于兩個極板的正對面積發(fā)生變化 從而引起電容發(fā)生變化 如圖乙所示 3 位移的電容式傳感器 原理是當電解質(zhì)板插入兩金屬極板間不同的距離時 隨著電解質(zhì)板位移的變化 電容隨之變化 如圖丙所示 4 壓力的電容式傳感器 原理是當作用在一個電極上的壓力改變時 金屬片的形狀發(fā)生變化 兩金屬板的距離發(fā)生變化 電容隨之改變 如圖丁所示 典例剖析例1 如圖S11 3甲所示的電路中 理想變壓器原 副線圈匝數(shù)比為5 1 原線圈接入圖乙所示的電壓 副線圈接火災報警系統(tǒng) 報警器未畫出 電壓表和電流表均為理想電表 R0為定值電阻 R為半導體熱敏電阻 其阻值隨溫度的升高而減小 圖S11 3 思維點撥 1 熱敏電阻隨溫度的升高阻值減小 變壓器負載電阻變小 副線圈電流變大 2 根據(jù)變壓器的相關(guān)規(guī)律 分析其他物理量的變化情況 答案 B 考點練透 1 如圖S11 4所示是一火警報警器的部分電路示意圖 其中R3為用半導體熱敏材料制成的傳感器 當溫度升高時 電阻會迅速減小 值班室的顯示器為電路中的電流表 a b之間接報警器 當傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時 顯示器的電流I 報 警器兩端的電壓U的變化情況是 圖S11 4 B I變大 U變小D I變小 U變大 A I變大 U變大C I變小 U變小答案 C 2 2015年北京海淀區(qū)模擬 某種角速度計 其結(jié)構(gòu)如圖S12 5所示 當整個裝置繞軸OO 轉(zhuǎn)動時 元件A相對于轉(zhuǎn)軸發(fā)生位移并通過滑動變阻器輸出電壓 電壓傳感器 傳感器內(nèi)阻無限大 接收相應的電壓信號 已知A的質(zhì)量為m 彈簧的勁度系數(shù)為k 自然長度為l 電源的電動勢為E 內(nèi)阻不計 滑動變阻器總長也為l 電阻分布均勻 裝置靜止時滑片P在變阻器 的最左端B端 當系統(tǒng)以角速度 轉(zhuǎn)動時 則 圖S11 5 答案 D 易錯點傳感器的應用例2 位移傳感器的工作原理如圖S11 6所示 物體M在導軌上平移時 帶動滑動變阻器的金屬滑桿P 通過電壓表顯示的數(shù)據(jù) 來反映物體位移的大小x 假設(shè)電壓表是理想的 則 下列說法正確的是 圖S11 6 A 物體M運動時 電源內(nèi)的電流會發(fā)生變化B 物體M運動時 電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化C 物體M不動時 電路中沒有電流D 物體M不動時 電壓表沒有示數(shù) 錯解分析 不清楚傳感器在電路中的作用 不明確傳感器所影響的物理量與電路中的其他物理量之間的關(guān)系 以為物體M運動時 電路中的外電阻發(fā)生改變 電流發(fā)生改變 或者物體M不動時 電路中不產(chǎn)生電流 正解分析 物體M運動時 電壓表測的對應電阻發(fā)生改變 所以其示數(shù)會發(fā)生變化 但整個電路的總電阻沒改變 所以電路中的電流不變 故本題答案為B 答案 B 指點迷津 關(guān)鍵是掌握傳感器元件物理量的變化規(guī)律 再 結(jié)合電路的相關(guān)規(guī)律進行分析和計算