【精品课件】2016-2017学年高中物理沪科版课件 选修3-2 第4章 传感器与现代社会 章末分层突破.ppt

章末综合测评（四） 点击图标进入… 巩固层 提升层 拓展层 章末综合测评 非电学量 电学量 热敏 光敏 物理 化学 生物 光 温度 力 传感器的原理及应用 传感器在生产、生活中的应用 章末分层突破 [自我校对] ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ 1.传感器的工作原理 传感器感受的通常是非电学量，如力、热、磁、光、声等，而它输出的通常是电学量，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再输送给控制系统产生各种控制动作，传感器原理如图4-1所示. 图4-1 2.常见的敏感元件及特性 (1)光敏电阻：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强电阻减小，光照减弱电阻增大. (2)金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大. (3)热敏电阻：热敏电阻有正温度系数、负温度系数两种.正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小. (4)电容：平行板电容器的电容与极板面积、极板间距及电介质材料有关，电容器可以感知引起电容变化的任一外界信息，并将其转化为电容变化，例如，当极板受力时会改变极板间距，从而引起电容变化. (5)霍尔元件：能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量，UH＝RH. 3.传感器的应用 传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用 (1)“感”是指传感器的敏感元件感受信息. (2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取的信息传给执行机构. (3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作. 　如图4-2所示，一热敏电阻RT放在控温容器M内；为毫安表，量程为6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大电阻为999.9Ω；S为开关.已知RT在95°C时的阻值为150 Ω，在20°C时的阻值约为550Ω.现要求在降温过程中测量在95°C到20°C 之间的多个温度下RT的阻值. 图4-2 (1)在图中画出连线，完成实验原理电路图. (2)完成下列实验步骤中的填空： ①依照实验原理电路图连线. ②调节控温容器M内的温度，使得RT的温度为95°C. ③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全. ④闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录 . ⑤将RT的温度降为T1(20°C＜T1＜95°C)；调节电阻箱，使得电流表的读数 ，记录 . ⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1＝ . ⑦逐步降低T1的数值，直至20°C为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥. 【解析】　(1)由于本实验只有一只可以测量和观察的直流电流表，所以应该用“替代法”，考虑到用电流表观察而保证电路中电阻不变，因此将热敏电阻、电阻箱和电流表串联形成测量电路，如图所示.而且热敏电阻RT在95 ℃和20 ℃时的阻值是已知的，所以热敏电阻的初始温度为95 ℃，则电流表示数不变时，热敏电阻和电阻箱的阻值应保持150 Ω和电阻箱的初值之和不变；如果热敏电阻的初始温度为20 ℃，则电流表示数不变时，热敏电阻和电阻箱的阻值应保持550 Ω和电阻箱的初值之和不变.因此可以测量任意温度下的电阻. (2)①依照实验原理电路图连线.②调节控温容器M内的温度，使得RT温度为95 ℃.③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全.④闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录电阻箱的读数R0.⑤将RT的温度降为T1(20 ℃＜T1＜95 ℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数仍为I0，记录电阻箱的读数R1.⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1＝R0－R1＋150 Ω.⑦逐步降低T1的数值，直至20 ℃为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥.【答案】　(1)实验原理电路图见解析 (2)④电阻箱的读数R0　⑤仍为I0　电阻箱的读数R1　⑥R0－R1＋150 Ω 以传感器为桥梁可以将多方面的物理知识整合在一起，在实际问题中既可以直接考查传感器知识，也可以考查敏感元件的敏感特性，几种传感器及与其相联系的物理知识，如下表. 传感器种类 敏感元件 与之相联系的物理知识光电传感器 光敏电阻 直流电路动态分析 温度传感器 热敏电阻 直流电路问题 力传感器 压敏电阻等 力学、运动学与直流电路 电容传感器 电容 力、运动与含容电路 　如图4-3所示是某种电子秤的原理示意图，AB为一均匀的线性电阻，阻值为R，长度为L，两边分别有P1、P2两个滑头，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