高三物理一轮复习 10.4 传感器教学案+同步作业

1、课题：10.4 传感器【知识梳理】一、传感器：传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等_量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等_量，或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。二、常见传感器元件：光敏电阻：光敏电阻的材料是一种半导体，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好，光敏电阻能够把_这个光学量转换为电阻这个_电学量。它就象人的眼睛，可以看到光线的强弱。金属热电阻和热敏电阻：金属热电阻的电阻率随温度的升高而，用金属丝可以制作_传感器，称为_。它能用把_这个热学量转换为_这

2、个电学量。热敏电阻的电阻率则可以随温度的升高而_或_。电容式位移传感器能够把物体的_这个力学量转换为_这个电学量。霍尔元件能够把_这个磁学量转换为电压这个电学量三、力传感器的应用-电子秤1.电子秤原理：有_片、电压放大器、模数转换器微处理器和数字显示器等器件.电阻应变片受到力的作用时 ,它的_会发生变化,把应变片放在合适的电路中,他能够把物体_这个力学量转换为_这个电学量,因而电子秤是_的应用.2.应变片工作原理:如图所示,弹簧钢制成的梁形元件右端固定,在梁的上下表面各贴一个应变片,在梁的自由端施力F,则梁发生弯曲,上表面拉伸,下表面压缩, 上表面应变片的电阻,下表面应变片的电阻变小.F越大,

3、 弯曲形变, 应变片的阻值变化就越大.如果让应变片中 通过的电流保持恒定,那末上面应变片两端的电压变大, 下面应变片两端的电压变小. 传感器把这两个电压的差值输出.外力越大, 输出的电压差值也就_ 四、声传感器的应用-话筒 1、话筒是一种常用的_,其作用是把_转换成_. 2、电容式话筒:原理:是绝缘支架,薄金属膜和固定电极形成一个电容器,被直流电源充电.当声波使膜片振动时,电容发生变化,电路中形成变化的电流 ,于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压.3.驻极体话筒:它的特点是_,_,_,.其工作原理同电容式话筒,只是其内部感受声波的是_.五、温度传感器的应用-电熨斗1.在电熨斗中,装有

4、双金属片温度传感器,其作用是_,当温度发生变化时, 双金属片的_不同,从而能控制电路的通断2.电熨斗的自动控温原理:常温下,上、下触点是接触的,但温度过高时,由于双金属片受热膨胀系数不同,上部金属膨胀,下部金属膨胀,则双金属片向下弯曲,使触点分离,从而切断电源,停止加热.温度降低后, 双金属片恢复原状,重新接通电源,从而保持温度不变.【典型例题】【例1】传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示是一种测定压力的电容式传感器。当待测压力F作用于可动膜片电极时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路，那么（ ）A、 当F向上压膜片电极时，电容将减小B、 当F向上压

5、膜片电极时，电容将增大C、 若电流计有示数，则压力F发生变化D、 若电流计有示数，则压力F不发生变化【例2】如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？（此题描述的是著名的霍尔效应现象）【自我检测】1.如图所示，将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与一热敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间。若往Rt上擦一些酒精，表针将向_（填“左”或“右”）移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向_（填“左”或“右”）移动。 2.用如图所示

6、的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度.该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个有力敏电阻组成的压力传感器.用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上其压力大小可以直接从传感器的液晶显示屏上读出.现将装置沿运动方向固定在汽车上, 传感器b在前,a在后.汽车静止时, 传感器a、b的示数均为10N（取g=10ms2）1.若传感器a示数为14N，b的示数为6.0N,求此时汽车的加速度和方向? 2.当汽车以怎样的加速度运动时, 传感器a的示数为零？ 课后反思：例题1：分析：当F向上压膜片电极时，电容器的电容将增大，电流计有示数，

7、则压力F发生了变化。 答案：BC例题2：解：因为自由电荷为电子，故由左手定则可判断电子向上偏，则上表面聚集负电荷，下表面带多余的正电荷，故下表面电势高，设其稳定电压为U。当运动电荷所受电场力与洛伦兹力平衡时，即q=QvB又因为导体中的电流IneSvnevbd故U答案：下表面电势高 电势差为【自我检测】1分析：若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻Rt温度降低，电阻值增大，所以电流减小，指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻Rt温度升高，电阻值减小，电流增大，指针向右偏。左 右2：解析：（）如图6-2-14所示左侧弹簧对滑块向右的推力，右侧弹簧对滑块的向左的推力.，滑块所受合力产生

8、加速度，由牛顿第二定律得：，所以。同方向，（向右） (2) 传感器a的读数恰为零,即左侧弹簧的弹力F11=0,所以右测弹簧的弹力变为F21=20N, ，由牛顿第二定律有:F21=ma2,所以 a2=10m/s2.方向向左. 2011.12.23张甸中学高三物理能力训练作业课题：10.4 传感器 编制：于正华 审核：王昭民 姓名_1霍尔元件的工作原理示意图如图，用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持I恒定，则可以验证UH随B的变化情况。以下说法中正确的是（ ）A、 将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH将变大B、 在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的

9、工作面应保持水平C、 在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D、 改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化2在家用电热灭蚊器中,电热部分主要元件是PTC元件, PTC元件是由钛酸钠等半导体材料制成的电阻器,其电阻率随温度t的变化关系如图所示,由于这种特性,PTC元件具有发热、保温双重功能,对此,以下判断正确的是（ ） 通电后,其电功率先增大,后减小 通电后, 其电功率先减小,后增大当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1不变当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1和t2之间的某一值不变 A B C D 3磁场具有能量,磁场中单位体积所具有的能量叫做能量

10、密度,其值为B22.式中B是磁感应强度, 是磁导率,在空气中为一已知常数,为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B,一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P,再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离L,并测出拉力F,如图所示,因为F所做的功等于间隙中磁场的能量,所以由此可得此感应强度B与F、 A之间的关系为B=_.4如图所示, 神州五号飞船发射升空时,火箭内测试仪台上放一个压力传感器,传感器上面压一质量为M的物体,火箭点火后从地面加速升空,当升到某一高度时,加速度为a=g2,压力传感器此时显示出物体对平台的压力为点火前压力的17/16,已知地球的半径为R, g为地面附近的重力加

11、速度,试求此时火箭离地面的高度_ .5如图是电熨斗温度自动控制装置. 常温时,上、下触点应是分离,还是接触?. 双金属片温度升高时,那一层形变大?. 假设原来温度上升到800C时,断开电源,现在要求600C时断开电源,应怎样调节调温旋钮?6某学生为了测量一物体的质量,找到一个力电转换器,该转换器的输出电压正比于受压面的压力 (比例系数为k) .如图所示,测量时先调节输入端的电压,使转换器空载时的输出电压为0,而后在其受压面上放一物体,即可测得与物体的质量成正比的输出电压U.现有下列器材:力电转换器,质量为m0的砝码,电压表,滑动变阻器,干电池各一个,电键及到县若干,待测物体(可置于力电转换器的受压面上).请完成对该物体质量的测量.(1) 设计一个电路,要求力电转换器的输入电压可调,并且使电压的调节范围尽可能大,在图中画处完整的测量电路图.(2) 简要说明测量步骤,求出比例系数K,并测出待测物体的质量m. 1. ABD 2. D 3. 4.R/3 5.(1).常温时,上下触点接触,