《山西省吕梁市石楼县高二物理《第六章传感器》学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山西省吕梁市石楼县高二物理《第六章传感器》学案（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六章第六章 传传 感感 器器 （一）本章知识结构梳理（投影复习提纲，可以印发提纲，要求学生课下预习完成）（一）本章知识结构梳理（投影复习提纲，可以印发提纲，要求学生课下预习完成） 1什么是传感器？它是怎样的一类元件？ 2热敏电阻和金属热电阻是一回事吗？它们的阻值随温度分别怎样变化？ 3霍尔电压 UH=_，式中各量分别表示什么？ 4光敏电阻有何特性？ 5传感器应用的一般模式是怎样的？请画图表示。 6常用的一种力传感器是由_和_组成的，_是一种敏感元件， 现在多用半导体材料组成，受压时其上表面拉伸，电阻变_，下表面压缩，电阻变 _。外力越大，这两个表面的电压差值就越_。 7指出以下传感器应用的实
2、例中，所应用的传感器，或主要元件。 （1）电子秤：_的应用，敏感元件是_ （2）话筒：_的应用，分_和_两种。 （3）电熨斗：_的应用，敏感元件是_，作用：控制_的通断。 （4）电饭锅：_的应用，敏感元件是_，作用：控制_的通断。 （5）测温仪：_的应用，测温元件是_或 _、_、_。 （6）鼠标器：_的应用，主要元件是_或_ （7）火灾报警器：_的应用，利用烟雾对_来工作的。 8如图所示是光控电路，用发光二极管 LED 模仿路灯，RG为光敏电阻，R1的最大电阻 为 51 k，R2为 330 k，试分析其工作原理 要想在天更暗时路灯才会亮，应该把 R1的阻值调大些还是调小些？ 9如图所示温度报警
3、器的工作电路，试分析其工作原理。 要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应该把 R1的阻值调大些还是调小些？ （二）精题讲练（二）精题讲练 1、热敏电阻的特性、热敏电阻的特性 【例 1】如图所示，将多用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电 表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻 R t（负温度系数热敏电阻是指 阻值随温度的升高而减小的热敏电阻）的两端相连，这时表针恰好指 在刻度盘的正中间若往 R t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。 针对练习 1：如图所示，R 1为定值电阻，R 2为负温度系数的热敏电阻（负温度系
4、数热敏 电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻） ，L 为小灯泡，当温度降低时（ ） AR 1两端的电压增大 B电流表的示数增大 C小灯泡的亮度变强 D小灯泡的亮度变弱 2、光敏电阻的特性、光敏电阻的特性 【例 2】如图所示，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 BR2中电流减小 C小灯泡的功率增大 D电路的路端电压增大 跟踪练习 2： 如图所示，将多用电表的选择开关置于欧姆档，再 将电表的两支表笔分别与光敏电阻 Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻 度盘的正中间若用不透光的黑纸将 Rt包裹起来，表针将向_（填 “左”或“右”
5、）转动；若用手电筒光照射 Rt，表针将向_（填 “左”或“右” ）转动。 3、力传感器的应用、力传感器的应用 【例 3】如图所示为某种电子秤的原理示意图，AB 为一均匀的滑线 电阻，阻值为 R，长度为 L，两边分别有 P1、P2两个滑动头，P1可在竖直绝缘光滑的固定杆 MN 上保持水平状态而上下自由滑动，弹簧处于原长时，P1刚好指着 A 端，P1与托盘固定相 连，若 P1、P2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力 的大小已知弹簧的劲度系数为 k，托盘自身质量为 m0，电源电动势为 E，内阻不计，当地 的重力加速度为 g。求： （1）托盘上未放物体时，在托盘自身
6、重力作用下，P1离 A 的距离 xl （2）托盘上放有质量为 m 的物体时， P1离 A 的距离 x2 （3）在托盘上未放物体时通常先核准 零点，其方法是：调节 P2，使 P2离 A 的距 离也为 xl，从而使 P1、P2间的电压为 零校准零点后，将物体 m 放在托盘上， 试推导出物体质量 m 与 P1、P2间的电压 U 之间的函数关系式 跟踪练习跟踪练习 3： 磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为 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 2 2 B 铁磁极端面附近的磁感强度 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
7、 片 P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离，并测出拉力 F，如图所示因为 F 所做的l 功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感应强度 B 与 F、A 之间的关系为 B=_ 4、温度传感器的应用、温度传感器的应用 【例 4】家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是 PTC 元件，PTC 元件是由酞酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率与温度的关系如图所 示，由于这种特性，PTC 元件具有发热、控温两重功能，对此以下说法 中正确的是（ ） A通电后其功率先增大后减小 B通电后其功率先减小后增大 C当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在 t1至 t2的某一 值不变高考资源网 KS5U.COM
8、D当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在 t1或 t2不变 跟踪练习 4：一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合 金丝电阻随温度 t 变化的关系如图中实线所示由于环 境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等情况不同，熨斗的散 热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内波动， 易损坏衣物 有一种用主要成分为 BaTiO3被称为“PTC”的特殊材料 作发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特 点PTC 材料的电阻随温度变化的关系如图中实线所示试根据图线分析： （1）为什么原处于冷态的 PTC 熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快？ （2）通电一段时间后电熨斗温度 t 自动地稳定在 T_tT_范围之内
9、 （填下标 数字） 5、霍尔元件的应用、霍尔元件的应用 【例 5】 如图所示，厚度为 h、宽为 d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为 B 的均匀 磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面 A 和 下侧面 A之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。 实验表明，当磁场不太强时电势差 U，电流 I 和 B 的关系 为 U=k ，式中的比例系数 k 称为霍尔系数。 霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动 的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横 向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板 上下两侧之间就会形成稳定
10、的电势差。 设电流 I 是由电子定向流动形成的，电子的平均定向速度为 v，电量为 e，回答下列问题： 高考资源网 （1）达到稳定状态时，导体板上侧面 A 的电势 下侧面的电势（填高于、低于 或等于） 。 （2）电子所受的洛伦兹力的大小为 。 （3）当导体板上下两侧之间的电势差为 U 时，电子所受的静电力的大小为 （4）由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数 k=，其中 n 代表导体板单位体 ne I 积中电子的个数。 跟踪练习 5：电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位 时间内通过管内横截面的流体的体积） 。为了简化，假设流量计是如图 7 所示的横截面为长 方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的 a、b、c，流量计的两端与输送液 体的管道相连接（图中虚线） 。图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料， 现于流量计所在处加磁感应强度为 B 的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面。当导电液体稳 定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻 R 的电流表的两端连 接，I 表示测得的电流值。已知流体的电阻率为 ，不计电流表的内阻，则可求得流量为 A B)( a c bR B I )( c b aR B I C D)( b a cR B I )( a bc R B I
