2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修2 第5章传感器5.2常见传感器的工作原理及应用(4)课件

常见传感器的工作原理及应用\n1.传感器按照一定的规律把非电学量转化为电学量,可以很方便地进行测量、传输、处理和控制.2.光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量.3.热敏电阻和金属热电阻能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量.4.电容式位移传感器能把物体位移这个力学量转换为电容这个电学量.5.霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量.\n1．传感器的定义能够感受诸如力、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便于和处理的另一个物理量(通常是、电流等电学量),或转换为电路的的元件.2．非电学量转换为电学量的意义把非电学量转换为电学量,可以方便地进行、传输、处理和.物理传送电压通断测量控制\n传感器的工作原理传感器感受的通常是非电学量,如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等,而它输出的通常是电学量,如电压值、电流值、电荷量等,这些输出信号是非常微弱的,通常要经过放大后再送给控制系统产生各种控制动作.传感器的工作原理如下所示：\n[特别提醒](1)传感器的快速发展,其品种已达数万种,我们今天学习的只是最基本的几种而已.(2)不能认为传感器输出的一定是电信号.\n1．下列说法正确的是()A．传感器担负着信息采集的任务B．干簧管是一种能够感知磁场的传感器C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件D．传感器是把力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具\n解析：传感器的任务就是采集信息,A对；干簧管的主要构造是由平行不接触的两个极易被磁化的软铁片组成的,它靠近磁场时被磁化后相互吸引而接触,B对；由传感器的定义知D对.答案：ABD\n1.特点光照越强,电阻.2．原因无光照时,载流子少,导电性能；随着光照的增强,载流子,导电性.3．作用把这个光学量转换为这个电学量.越小不好增多变好光照强弱电阻\n2．关于光敏电阻,下列说法正确的是()A．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量B．硫化镉是一种半导体材料,无光照射时,载流子极少,导电性能不好C．硫化镉是一种半导体材料,无光照射时,载流子较少,导电性能良好D．半导体材料的硫化镉,随着光照的增强,载流子]增多,导电性能变好\n解析：对光敏电阻,光照强度变化时,电阻值随之变化,A对；对半导体材料的硫化镉,无光照射时载流子极少,导电性能差,光照增强时,载流子明显增多,导电性能变好,B、D对,C错.答案：ABD\n氧化锰热敏电阻金属热电阻特点电阻率随温度的升高而电阻率随温度的升高而制作材料半导体优点灵敏度好化学稳定性好,测温范围大作用将这个热学量转换为这个电学量减小增大金属温度电阻\n3.如图6－1－1所示为电阻R随温度T变化的图线.下列说法中正确的是()A．图线1是热敏电阻的图线,它是用金属材料制成的B．图线2的热敏电阻的图线,它是用半导体材料制成的C．图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D．图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高图6－1－1\n解析：金属热电阻的阻值随温度升高而增大,半导体材料的热敏电阻的阻值随温度升高而减小,其变化规律均不成比例,所以A错误,B对,由图像可以看出,图线1对应的材料化学稳定性好但灵敏度低,图线2对应的材料化学稳定性差但灵敏度高,所以C错误D对.答案：BD\n1．构造很小的矩形半导体薄片上,制作四个电极E、F、M、N.2．霍尔电压如图6－1－2所示,E、F间通入恒定电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,则M、N间出现霍尔电压UH,UH＝.图6－1－23．作用把这个磁学量转换为这个电学量.磁感应强度电压\n\n4．关于霍尔元件,下列说法正确的是()A．把温度这个热学量转化为电阻这个电学量B．把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量C．把力这个力学量转化为电压这个电学量D．把光照这个光学量转化为电阻这个电学量解析：霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量的变化转化为其两表面电压的变化这个电学量的,故B正确.答案：B\n[例1]如图6－1－3所示,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻,当照射光强度增大时()A．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图6－1－3\n[思路点拨]解决此类题首先要判断光敏电阻阻值的变化,然后再根据闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律,从局部→整体→局部的观点分析各物理量变化即可.[解析]当照射光强度增大时,R3阻值减小,外电路电阻随R3的减小而减小,R1两端电压因干路电流增大而增大,同时内电压增大,故电路路端电压减小,而电压表的示数增大,A项正确,D项错误；由路端电压减小,而R1两端电压增大知,R2两端电压必减小,则R2中电流减小,故B项正确；\n结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大,则小灯泡的功率增大,C项正确.故选A、B、C.[答案]ABC[借题发挥]解决含有热敏电阻和光敏电阻的直流电路动态分析问题时,首先要明确两种元件阻值大小的变化规律,然后根据闭合电路欧姆定律及串、并联电路的特点来分析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况.\n1.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6－1－4所示电路,R1为定值电阻,R2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()A．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．R1消耗的功率增大图6－1－4\n答案：AB\n[例2]如图6－1－5所示为测定压力的电容式传感器,将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路,当压力F作用于可动膜片电极上时,膜片发生形变,引起电容的变化,导致灵敏电流表指针偏转,在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中,灵敏电流表指针偏转情况为(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)图6－1－5\nA．向右偏到某一刻度后回到零刻度B．向左偏到某一刻度后回到零刻度C．向右偏到某一刻度后不动D．向左偏到某一刻度后不动\n[解析]压力F作用时,极板间距d变小,由C＝电容器电容C变大,又根据Q＝CU,极板带电荷量变大,所以电容器应充电,灵敏电流计中产生由正接线柱流入的电流,所以指针将右偏.F不变时,极板保持固定后,充电结束,指针回到零刻度.故选A.[答案]A[借题发挥]电容式传感器是应用了电容器的电容跟板间距离、正对面积、电介质及引起它们改变的因素(如力、位移、压强、声音等)的关系,将这些非电学量转化为电容器的电容这个电学量.,\n2.如图6－1－6所示,是一个测定液面高度的传感器,在导线芯的外面涂上一层绝缘物质,放在导电液体中,导线芯和导电液体构成电容器的两极,把这两极接入外电路,当外电路中的电流变化说明电容值增大时,则导电液体的深度h变化为()A．h增大B．h减小C．h不变D．无法确定图6－1－6\n解析：由题意知,导线芯和导电液体构成电容器的两极,类似于平行板电容器的两极,当液面高度发生变化时相当于两极正对面积发生变化,会引起电容的变化,与平行板电容器类比可得,导电液体深度h增大时,导线芯和导电液体正对面积增大,电容器的电容值变大.答案：A