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专题31 传感器及其应用 教学目标：1．[来源:学,科,网Z,X,X,K]．[来源:学+科+网]☆考点精炼 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（ ） A．R 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 （二）光敏电阻的特性 ☆考点点拨 光敏电阻的阻值与光照强度有关。光照越强，阻值越小。 （三）力传感器的应用[来源:学科网]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． 分析：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． ☆考点精炼 第二课时 （四）温度传感器的应用 ☆考点点拨 温度传感器是将温度这个热学量转化为电流这个电学量的。 【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 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 ☆考点精炼 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①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②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．（填下标数字） （五）霍尔元件的应用 ☆考点点拨 霍尔元件是将电磁感应这个磁学量转化为电压这个电学量的元件。 【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的电势差。 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： （1）达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势 下侧面Ａ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代表导体板单位体积中电子的个数。 点评：①该题是带电粒子在复合场中的运动，但原先只有磁场，电场是在通电后自行形成的，在分析其他问题时，要注意这类情况的出现。②联系宏观量I和微观量的电流表达式 是一个很有用的公式。 ☆考点精炼 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