7-8学年同步备课套餐之物理沪科版选修2讲义：传感器与现代社会学案1版含答案完美版

1、CIIAFTI-RI Iil' F'OUFtTII传感器与现代社会学案1传感器的原理探究热敏电阻的温度特性曲线目标定位1.知道传感器的定义，理解其工作原理.2.了解光敏电阻、热敏电阻等元件的特征.3.会探究热敏电阻的温度特性曲线.新知探究点点落实知识探究、什么是传感器 光声控延时开关的敏感元件有哪些？你能画出它的原理图吗?答案有光敏感元件和声敏感元件.光电转换器f声也转换器f电 子 线 路被 控 制 线 路要点总结1 .传感器是通过测量外界的物理量x化学量或生物量来捕捉和识别信息，并将被测量的4团 学量转化成电学量的装置.2.各种传感器的作用都是把非电学量转换成电学量 3 .传

2、感器的结构 非电学量4敏感元件处理电路一Lb电学量4.敏感元件是传感器中的关键性元件，它承担着直接“感知”和转换外界信息的任务.5.根据检测量的不同，传感器可分为物理型、化学型和生物型.0典型例题例1如图1是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置.Rr图1其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端.在装置中使用了一只电压表（图中没有画出），通过观察电压表示数，可以了解油量情况.将电压表分别接在 b、c之间与c、d之间，当油量变化时，电压表的示数变化有何不同？答案见解析解析 把电压表接在b、c之间，油量增加时， R减小，电压表的示数减小；油量减少时，R增大，电压表的示数增大.

3、把电压表接在c、d之间，油量增加时，R减小，电路中电流增大，则 R'两端的电压增大， 电压表的示数增大，同理，油量减少时，电压表的示数减小.二、研究光敏电阻的导电特性在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图2所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中Ri为光敏电阻，R2为定值电阻.此光电计数器的基本工作原理是什么？图2答案 当光被产品挡住时，Ri电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次.要点总结1 .光敏电阻是用半导体材料 （如硫化镉）制成的.特点：光照越强，电阻越小.2 .光敏电阻能够把

4、光照强弱这个光学量转换为电阻这仝电学量.C典型例题例2 （多选）如图3所示，Ri、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时（）图3A.电压表的示数增大B. R2中电流减小C.小灯泡的功率增大D.电路的路端电压增大答案 ABC解析 当入射光强度增大时， R3阻值减小，外电路总电阻随 R3的减小而减小，Ri两端电压 因干路电流增大而增大， 从而电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A项正确，D项错误.由路端电压减小，而Ri两端电压增大知，R2两端电压必减小，则 R2中电流减小，故B项正确.结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，故小灯泡的功率 增大，C项正

5、确.三、探究热敏电阻的温度特性如图4所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央.若在Rt上擦一些酒精，表针将如何摆动？若用吹风机将热风吹向电阻，表针将如何摆动？欧姆表图4答案 由于酒精蒸发，热敏电阻 Rt温度降低，电阻值增大，指针应向左偏；用吹风机将热风 吹向电阻，R温度升高，电阻值减小，指针将向右偏.要点总结1 .金属导体的电阻率随温度升高而增大2 .热敏电阻一般用人工合成的新型陶瓷材料制成，也可用半导体材料制成.3 .热敏电阻所用材料根据其温度特性可分为三类（1）正温度系数的热敏材料（PTC）:电阻随温度

6、的上升而增见（2）负温度系数的热敏材料（NTC）:电阻随温度的上升而下箜（3）临界温度系数的热敏材料 （CTC）:电阻在很小的温度范围（临界）内急剧下降.O典型例题例3 （多选）在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制.如图5所示电路，Ri为定值电阻，Q为半导体热敏电阻（温度越高电阻越小），C为电容 器.当环境温度降低时（）（V）1立林上/ rs图5A.电容器C的带电荷量增大B.电压表的读数增大C.电容器C两板间的电场强度减小D. Ri消耗的功率增大答案 AB解析 当环境温度降低时， R2变大，电路的总电阻变大，由 I=R；知I变小，又U=E-Ir, 电压表的读数

7、U增大，B正确；又由Pi=I .（对传感器的认识）关于传感器，下列说法正确的是（）A.所有传感器都是由半导体材料制成的 B.金属材料也可以制成传感器C.传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的Ri可知，Ri消耗的功率Pi变小，D错误；电容器两板间的电压 U2= U Ui, Ui = IRi ,可知U1变小，U2变大，由场强 E' = -2, Q=CU2 d可知Q、E'都增大，故A正确，C错误.达标检测明堂检测巩固反馈D.水银温度计是一种传感器答案 B解析 大多数传感器是由半导体材料制成的，某些金属也可以制成传感器，如金属热电阻,“非电信号故A错，B对；传感器将非电学量转换为电

8、学量，因此传感器感知的应该是 故C错；水银温度计能感受热学量，但不能把热学量转化为电学量，因此不是传感器，故 错.E,2 .（对光敏电阻、热敏电阻的认识及电路分析）（多选）如图6所示电路中，电源电动势为 内阻为r, Rt为负温度系数热敏电阻， Rg为光敏电阻，闭合开关 S后，小灯泡L正常发光,由于环境改变（光照或温度），发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是L&Er一A.温度不变，光照增强B.温度升高，光照不变C.温度降低，光照增强D.温度升高，光照减弱答案 AC3 .（对光敏电阻、热敏电阻的认识及电路分析）电源（多选）如图7所示，R为正温度系数热敏电阻，Ri为光敏电阻，R2

9、和R3均为定值电阻,电动势为E,内阻为r, V为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是A.热敏电阻温度升高，其他条件不变B.热敏电阻温度降低，其他条件不变C.光照减弱，其他条件不变D.光照增强，其他条件不变答案 BC解析 电压表示数变大，而 R3为定值电阻，说明流经 R3的电流增大，由电路结构可知,可能是由于Rt减小或Ri增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故B、C项正确，A、D项错误.40分钟课时作业强化训嫌拓展提升题组一对传感器的认识1.（多选）传感器担负着信息采集的任务，它可以 （）A.将力学量（如形变量）转变成电学量B.将热学量转变成电学量C.将光学

10、量转变成电学量D.将电学量转变成力学量答案 ABC解析 传感器是将所感受到的不便于测量的物理量（如力、热、光、声等）转换成便于测量的物理量（一般是电学量）的一类元件.故选项 A、B、C对，选项D错.2 .如图1所示，是电容式话筒的示意图，它是利用电容制成的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极.在两极间加一电压U,人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，从而使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因是电容器两板间的（）Y板动膜金属层1金属板图1A .距离变化B .正对面积变化C.电介质变化D.电压变

11、化答案 A解析 振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号.题组二 对光敏电阻的认识及电路分析3 .（多选）如图2所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数器的示意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻（光照增强时电阻变小），下列说法中正确的是 （）图2A.当传送带上没有物品挡住由 A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变 小B.当传送带上没有物品挡住由 A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变 大C.当传送带上有物品挡住由 A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小D.当传送带上有物品挡住由 A射向B的光信号时，光敏电阻

12、的阻值变大，电压表读数变大 答案 AD 解析 光敏电阻的阻值与光照强度有关，光照强度越大，光敏电阻阻值越小.当传送带上没 有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻阻值变小，电路中电流变大，电源内阻上的电压变大，路端电压变小，所以电压表读数变小，选项 A正确；相反，当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电路中电流变小，电源内阻上的电压变小，路端电压变大，所以电压表读数变大，选项 D正确.4.（多选）如图3所示，用光敏电阻 LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中 正确的是（）I化把北灯泡三馥电阻）图3A.严重污染时，LDR是高电阻B.轻度污染时，LDR是高电阻C

13、.无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定D.该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响答案 AD解析 严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A对，B错；LDR由半导体材料制成，受光照影响电阻会发生变化，C错；白天和晚上自然光强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，D对.a、b5.如图4所示，R3是光敏电阻（光照时电阻变小），当开关S闭合后，在没有光照射时,两点等电势.当用光照射电阻R3时，则（）图4A . a点电势高于b点电势B . a点电势低于b点电势C. a点电势等于b点电势D. a点电势和b点电势的大小无法比较答案 A解析 R3是光敏电阻，当有光照射

14、时电阻变小，R3两端电压减小，故 a点电势升高，因其他电阻的阻值不变，所以 a点电势高于b点电势.6 .如图5所示，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，D为发光二极管（电流越大，发光越强），且R与D距离较近且不变，下列说法中正确的是（）A.当滑片向左移动时,B.当滑片向左移动时,C.当滑片向右移动时,图5L消耗的功率增大L消耗的功率减小L消耗的功率不变D.无论怎样移动滑动触头，L消耗的功率不变答案 A解析 电源电压恒定，也就是说，并联电路两端电压恒定，当滑片向左移动时，发光二极管L的功率变大，故选项 A正确.发光变强，光敏电阻的电阻值变小，所以电流变大，则题组三 对热敏电阻、金属热电

15、阻的认识及电路分析7 .（多选）对热敏电阻，正确的叙述是 （）A.受热后，电阻随温度的升高而变化明显8 .受热后，电阻基本不变C.热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度，反应快，而且精确度高D.以上说法都不对答案 AC8 .如图6所示是观察电阻 R的阻值随温度变化情况的示意图，现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是（）欧姆表图6A.如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显9 .如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C.如果R为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化非常明显D.如果R为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化不明显答案 C解析 如果R为金属热电阻，则读数变大，但