《高二物理学案：3.1 认识传感器（粤教版选修3-2）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理学案：3.1 认识传感器（粤教版选修3-2）（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3.1 认识传感器认识传感器 学案（粤教版选修学案（粤教版选修 3-23-2）1国家标准(GB766587)给出的传感器定义是：能感受规定的被测量，并按照一定的 规律转换成可用信号的器件或装置，通常由_、_和_组 成 2传感器是一种_装置，能感受到被测量的_，并能将检测感受到的信 息按一定规律变换成为_或其他所需形式的信息输出，以满足信息的_、处理、 _、显示、记录和_等要求 3传感器可按下列三种不同的方法进行分类：(1)按_分类；(2)按 _分类；(3)按_分类 4为解决楼道的照明问题，在楼道内安装一个传感器与控制电灯的电路相接当楼道 内有走动且发出声响时，电灯即被电源接通而发光，这种传感器
2、为_传感器，它输入 的是_信号，经传感器转换后，输出的是_信号 5 (双选)下述仪器或装置用到传感器的有( ) A自动报警器 B天平 C电视遥控器 D秒表 6(双选)传感器是一种采集信息的重要器件，如图 1 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上时，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接成闭合电路，那么以下说法正确的是( )图 1 A若 F 向上压膜片电极时，电容将减小 B若电流计有示数，则压力 F 发生变化 C若电流计有向右的电流通过，则压力 F 在增大 D电流计有向右的电流通过，则压力 F 在减小 7在电梯门口放置一障碍物，会发
3、现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的 传感器是( ) A光传感器 B温度传感器 C声传感器 D压力传感器【概念规律练】 知识点一 电容式话筒的工作原理 1(双选)电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图 2 所示Q 是绝缘支架， 薄金属膜 M 和固定电极 N 形成一个电容器，被直流电流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当膜片向右运动的过程中，有( )图 2 A电容变大 B电容变小 C导线 AB 中有向左的电流 D导线 AB 中有向右的电流 2(双选)如图 3 所示，电容式话筒右侧固定不动的金属板 b 与能在声波驱动下沿声源水平方向振动的镀有金属层的振动
4、膜 a 构成一个电容器，a、b 分别通过导线与恒定电源两极相 接声源 S 做位移为 xAsin 2 000t 的振动，则有( )图 3 Aa 振动过程中 a、b 板之间的电场强度不变 B导线中的电流的频率为 2 000 Hz C导线中的电流的频率为 1 000 Hz Da 向右位移最大时，a、b 板形成的电容最大 知识点二 霍尔元件 3如图 4 所示，有电流 I 流过长方体金属块，金属块宽为 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，问：金属块上、下 表面哪面电势高？电势差是多少？图 44图 5 是霍尔元件的工作原理示意图，如果用 d
5、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不 正确的是(工作面是指较大的平面)( )图 5 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 【方法技巧练】 传感器电路的分析技巧 5动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象，图 6 甲所示是话筒原理图，图乙 所示是录音机的录音、放音原理图，由图可知图 6 话筒工作时磁铁不动，线圈移
6、动而产生感应电流 录音机放音时变化的磁场在静止的线圈里产生感应电流 录音机放音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场 录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场 其中正确的是( ) A B C D 6如图 7 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，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
7、 m0，电源电动势为 E，内阻不计，当地的重力加速度为 g.求：图 7 (1)托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P1离 A 的距离 x1； (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校准零点，其方法是：调节 P2，使 P2离 A 的距离也为 x1，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 之间的函数关系式参考答案参考答案 课前预习练 1敏感元件 转换元件 转换电路 2检测 信息 电信号 传输 存储 控制 3被测量 工作原理 能量传递方式 4声电 声 电 5AC
8、6.BC 7D 当电梯门碰到人或其他障碍物时立即停止关门以防挤伤人，故为压力传感器课堂探究练1AC 由电容器的电容公式 C可知，当膜片向右运动时，相当于电容器两极间rS4kd的距离变小，电容变大，电源对电容器充电，电流的方向由电源的正极流向负极，故导线AB 中有向左的电流2CD a 振动过程中，a、b 间距变化，由平行板电容器公式可知电容 C 变化，且 a 向右位移最大时，a、b 板电容最大，则 A 错，D 对；振动过程中，电容器不断地充放电，导线中电流频率与 a 的振动频率一致，C 正确，B 错点评 电容式话筒的薄金属膜和固定电极形成一个电容器，被充电后，声波使膜振动，电容变化，形成变化的电
9、流3下表面电势高 IBned解析 因为自由电荷为电子，故由左手定则可判定向上偏，则上表面聚集负电荷，下表面带多余等量的正电荷，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，有 e evB，又因为导体中的电流 IneSvnevbd，故 U.UbIBned点评 当电流在导体中流动时，运动电荷在洛伦兹力作用下，分别向导体上、下表面聚集，在导体中形成电场，其中上表面带负电，电势低，随着正、负电荷不断向下、上表面积累，电场增强，当运动电荷(Q)所受电场力与洛伦兹力平衡时，即 QEQvB 时，电荷将不再向上或向下偏转，上、下表面间形成稳定电压4C 根据公式 UHk可以看出，当磁
10、极靠近霍尔元件的工作面时，B 增大，UH将IBd变大，选项 A 正确；在地球两极附近，可以认为地磁场与水平面垂直，霍尔元件的工作面保持水平，选项 B 正确；而在赤道上，地磁场与水平面平行若霍尔元件的工作面保持水平，则无电压产生，选项 C 不正确；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，相当于改变了霍尔系数 k，UH将发生变化，选项 D 正确；故选 C.点评 霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，电压与磁感应强度的关系式为 UHk.IBd5C 话筒的工作原理是，声波迫使金属线圈在磁铁产生的磁场中振动产生感应电流，正确；录音时，话筒产生的感应电流经放大电路放大后在录音机磁头缝隙处产生变化的
11、磁场，正确；磁带在放音时通过变化的磁场使放音头产生感应电流，经放大电路后再送到扬声器中，正确6(1) (2) (3)mUm0gkmm0gkkLgE解析 托盘的移动带动 P1移动，使 P1、P2间出现电势差，电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小，由于 R 为均匀的滑线电阻，则其阻值与长度成正比(1)由力的平衡知识知 m0gkx1，解得 x1m0gk(2)放上重物重新平衡后 m0gmgkx2解得 x2mm0gk(3)由闭合电路欧姆定律知 EIR，由部分电路欧姆定律知 UIR串，由 ，其中 x 为 P1、P2间的距离，则 xx2x1R串RxLmgk联立解得 mUkLgE方法总结 分析传感器问题要注意四点(1)感受量分析要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等(2)输出信号分析明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律(3)电路结构分析认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点的基础上，分析电路输出信号与输入信号间的规律(4)执行机构工作分析传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程，还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程.精品资料。欢迎使用。.精品资料。欢迎使用。高考资源网高考资源网w。w-w*k&s%5￥u高考资源网高考资源网 w。w-w*k&s%5￥u
