《高考風向標》高考物理一輪復習 專題十一 第3講 實驗：傳感器的簡單使用課件

第3講實驗：傳感器的簡單使用考點傳感器1．傳感器：傳感器能夠感受諸如力、熱、光、聲、化學成分等非電學量，并能把它們轉換為電壓、電流等可以很方便地進行測量、傳輸、處理和自動控制．

量，從而2．傳感器的組成：由、轉換器件和轉換電路三個部分組成，通過敏感元件獲取外界信息并轉換成電信號，通過輸出部分輸出，然后經(jīng)控制器分析處理．敏感元件

3．傳感器的分類：力電傳感器、熱電傳感器、光電傳感器、聲電傳感器、電容式傳感器、磁電傳感器、超聲波傳感器、氣敏傳感器等電學

4．傳感器的簡單應用 (1)力電傳感器 ①力電傳感器主要是利用敏感元件和變阻器把力學信號(位移、速度、加速度等)轉化為電學信號(電壓、電流等)的儀器． ②力電傳感器廣泛地應用于社會生產(chǎn)、現(xiàn)代科技中，如安裝在導彈、飛機、潛艇和宇宙飛船上的慣性導航系統(tǒng)及ABS防抱死制動系統(tǒng)等． (2)熱電傳感器——熱敏電阻 ①熱電傳感器是利用熱敏電阻(半導體材料)的阻值會隨溫度的升高(金屬熱電阻的導電性能相反)的原理制成的．減小

②它能把溫度這個熱學量轉換為電壓這個電學量．如各種家用電器(空調、冰箱、熱水器、飲水機等)的溫度控制、火警報警器、恒溫箱等． (3)光電傳感器——光敏電阻 ①光電傳感器中的主要部件是光敏電阻或光電管．光敏電阻的材料是一種半導體，無光照時，載流子極少，阻值較大；隨著光照的增強，載流子增多，阻值．減小

②光敏電阻能夠把光強度這個光學量轉換為電阻這個電學量．自動沖水機、路燈的控制、鼠標器、光電計數(shù)器、煙霧報警器等都是利用了光電傳感器的原理．

(4)磁電傳感器——霍爾元件①霍爾電壓：UH＝klB . d

②作用：把B這個磁學量轉化成UH

這個電學量．1．(單選)如圖11-3-1所示是觀察電阻值隨溫度變化情況的示意圖．現(xiàn)在把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴?，關于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是()解析：由于金屬熱電阻的化學穩(wěn)定性較好，測溫范圍較大，因而其熱靈敏性差一些；而由半導體材料制成的熱敏電阻的電阻值感溫靈敏度較高．圖11-3-1

A．若R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化非常明顯

B．若R

為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變化不明顯

C．若R為熱敏電阻(半導體材料制作)，讀數(shù)變化非常明顯

D．若R

為熱敏電阻(半導體材料制作)，讀數(shù)變化不明顯答案：C

2．(單選)圖11－3－2所示是一種測定壓力的電容式傳感器，A為固定電極，B為可動電極，組成一個電容大小可變的電容器．可動電極兩端固定，當待測壓力施加在可動電極上時，可動電極發(fā)生形變，從而改變了電容器的電容．現(xiàn)將此電容式傳感器與零刻線在中央的靈敏電流表和電源串聯(lián)，組成閉合電路，已知電流從電流表正接線柱流入時指針向右偏轉．當待測壓力增大時()圖11－3－2A．電容器的電容將減小B．靈敏電流表指針在正中央零刻線處C．靈敏電流表指針向左偏轉D．靈敏電流表指針向右偏轉解析：當待測壓力增大時，電容器板間距離縮小，由知，電容器的電容增大，A錯；由于電容器與電源相連，故電壓U

不變，由Q＝CU

知，電容器的電荷量將增加，即電容器需充電，故電流從電流表的正接線柱流入，指針將向右偏轉，B、C錯誤，D

正確．答案：D

【例1】(2010年全國卷Ⅱ)如圖11－3－3所示，一熱敏電阻RT放在控溫容器M

內：為毫安表，量程6mA，內阻為數(shù)十歐姆；E

為直流電源，電動勢約為3V，內阻很小；R

為電阻箱，最大阻值為999.9Ω；S

為開關．已知RT在95℃時阻值為150Ω，在20℃時的阻值約為550Ω.現(xiàn)要求在降溫過程中測量在95℃～20℃之間的多個溫度下RT的阻值．圖11－3－3熱點傳感器及電路知識的綜合應用①依照實驗原理電路圖連線②調節(jié)控溫容器M

內的溫度，使得RT

溫度為95℃③將電阻箱調到適當?shù)某踔担员ＷC儀器安全④閉合開關．調節(jié)電阻箱，記錄電流表的示數(shù)I0

，并記錄______________．

⑤將RT

的溫度降為T1

20℃＜T1＜95℃)；調節(jié)電阻箱，使得電流表的讀數(shù)____________________，記錄________________________．(1)在圖中畫出連線，完成實驗原理電路圖；(2)完成下列實驗步驟中的填空復步驟⑤⑥⑥.解析：(1)由于本實驗驗只有一個個可用來測測量或觀察察的電流表表，所以應該用用“替代法法”的思維維考慮用電電流表觀察察保證電路路的電阻不變，因因此將熱敏敏電阻、電電阻箱和電電流表串聯(lián)聯(lián)形成測量量電路．而且熱敏電電阻的95℃和20℃的阻值是已已知的，所所以熱敏電電阻的初值之和不不變，如果果熱敏電阻阻的初始溫溫度為20℃，則電流表表數(shù)不變時電阻阻箱與熱敏敏電阻的串串聯(lián)電路電電阻保持550Ω.電阻箱的初值之和不不變，則可可以測量任任意溫度下下的電阻．．⑥溫度為T1時熱敏電阻阻的電阻值值RT＝____________.⑦逐步降低T1的數(shù)值，直至至20℃為止；在每一一溫度下重圖11－3－4(2)④電阻箱的讀讀數(shù)R2⑤仍為I2電阻箱的讀數(shù)數(shù)R1⑥150Ω－R0－R1(1)電路圖圖如圖11－3－4所示計”，為此他他需要先探究究該熱敏電阻阻的阻值隨溫溫度變化的規(guī)規(guī)律．現(xiàn)有下列器材材：待測熱敏電阻阻R(約600～2000ΩΩ),直流毫安表(量程6mA，內阻約0.5Ω)，直流電壓表(量程3V，內阻約1kΩ)，直流恒壓電電源(輸出電壓3V，內阻不計)，滑動變阻器(阻值范圍0～500Ω)，以及水銀溫溫度計、加熱熱裝置、開關和和導線．1．(2010年佛山二模)小明設想用熱熱敏電阻制作作一個“溫度度某一溫度時，，閉合開關，，記下________________________；②改變溫度，多多次重復步驟驟①操作，得得出多組數(shù)據(jù)據(jù)；③根據(jù)數(shù)數(shù)據(jù)計算熱敏電阻阻阻值R，繪制R隨溫度t變化的圖線．．(3)現(xiàn)將該熱敏電電阻、恒壓電電源、開關、、導線、__________(電壓表、電流表表)連接起來，把把該電表的刻刻度改為相應應的溫度刻度度，就制成了一個個“溫度計””．若R隨溫度t變化的圖線如如圖c，則用此“溫度計計”測得的溫溫度越高，對對應原電表表表盤的刻度值值越__________(大、小)．(1)應選擇圖______(a、b)的電路探究熱熱敏電阻的溫溫度特性．(2)主要步驟：①①連接電路，，啟動加熱裝裝置，待溫度穩(wěn)定定為答案：(1)b(2)溫度計、、電流表、電壓壓表的讀數(shù)(3)電流表表小圖11－3－5【例1】(單選)(上海浦東新區(qū)區(qū)2011屆高三期末)演示位移傳感器的工作原原理如圖11－3－6所示，物體M在導軌上平移移時，帶動滑動變阻阻器的金屬滑滑桿p，通過電壓表表顯示的數(shù)據(jù)據(jù)，來反映)物體位移的大大小x.假設電壓表是是理想的，則則下列說法正正確的是(圖11－3－6易錯點：傳感感器的應用錯解分析：不清楚傳感器器在電路中的的作用，不明明確傳感器所影響的物理理量與電路中中的其他物理理量之間的關關系．以為物物體M運動時，電路路中的外電阻阻發(fā)生改變，，電流發(fā)生改改變．或者物物體M不動時，電路路中不產(chǎn)生電電流．正確解析：物體M運動時，電壓壓表測的對應電阻發(fā)發(fā)生改變，所以其示數(shù)會會發(fā)生變化，但但整個電路的總電阻沒改變，所所以電路中的電流不不變．A．物物體體M運動動時時，，電電源源內內的的電電流流會會發(fā)發(fā)生生變變化化B．物物體體M運動動時時，，電電壓壓表表的的示示數(shù)數(shù)會會發(fā)發(fā)生生變變化化C．物物體體M不動動時時，，電電路路中中沒沒有有電電流流D．物物體體M不動動時時，，電電壓表表沒沒有有示示數(shù)數(shù)正確確答答案案：：B導電電液液體體分分別別與與直直流流電電源源的的兩兩極極相相連連接接，，從從電電容容C和導導電電液液與與金屬棒間間的電壓壓U的變化就就能反映映液面的的升降情情況，即圖11－3－71．(單選)如圖11－3－7是一種測測定液面面高度的的電容式式傳感器的示意意圖．金金屬棒與與導電液液體構成成一個電電容器，，將金屬屬棒和④電源接接通再斷斷開后，，電壓U減小，反反映h增大．以上判斷斷正確的的是()A．①③B．①④C．②③D．②④解析：此電容器的的兩個極板分分別是金