高中物理第五章 传感器综合与测试导学案

这是一份高中物理第五章 传感器综合与测试导学案，共4页。学案主要包含了加固训练等内容，欢迎下载使用。


考点整合·素养提升
考点 传感器在实际问题中的应用
1.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应信息，并应用转换元件将非电学量转化为电学量。
（2）“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取并转化的电学信息传给执行机构。
（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。
2.处理与传感器有关的电路设计问题时，可将整个电路分解为：
（1）传感器所在的信息采集与转化部分。
（2）传输部分（这部分电路往往与直流电路的动态分析有关）。
（3）执行电路。
3.几种传感器及与其相联系的物理知识的比较：
（2021·济南高二检测）某实验小组利用伏安法进行“探究热敏电阻的温度特性”实验，部分实验器材如下：
A．电源E（电动势3 V，内阻不计）；
B．电流表A1（量程0～500 mA，内阻约为5 Ω）；
C．电流表A2（量程0～0.6 mA，内阻为100 Ω）；
D．开关、导线若干。
（1）因为需要一个量程为3 V的电压表，上述器材中可以用来改装成电压表的电流表为__________（选填选项前的字母），还需要一个阻值为__________Ω的定值电阻与所选电流表串联进行改装。
（2）改装好电压表后，采用如图甲所示电路，根据不同温度下电压表和电流表的读数比值，得到不同温度下热敏电阻R的阻值，描绘出如图乙中的R­t曲线，由于系统误差，图乙中由实验得到的数据描绘出的实际曲线与理论曲线相比有一定的差异，图乙中标记为Ⅰ的图线是__________（选填“实际曲线”或“理论曲线”）。
（3）兴趣小组利用该热敏电阻制作了一个检测油箱警戒液位的低油位报警装置，如图丙所示。给热敏电阻通以一定的电流，热敏电阻会发热，当液面高于热敏电阻的高度，热敏电阻上产生的热量会被液体带走，温度基本不变，当液体减少、热敏电阻露出液面时，热敏电阻的温度将__________（选填“升高”或“降低”），阻值会__________（选填“增加”或“减小”），指示灯会亮，就知道液面低于设定值。若根据图乙中Ⅱ的图线数据来设定油箱警戒液位值，实际工作中指示灯亮的时间点将__________（选填“延迟”“不变”或“提前”）。
【解析】（1）要将电流表改装成电压表，需要选择内阻已知且为确定值的电流表。故选C。
根据IgRg＝ eq \f(Rg,Rg＋Rx) U，可得Rx＝4 900 Ω
（2）图甲所示测量电路采用电流表外接法，由于系统误差，同一温度下热敏电阻阻值的测量值偏小，故图乙中标记为Ⅱ的图线是由实验得到数据描绘出的实际曲线，标记为Ⅰ的图线是理论曲线。
（3）当液体减少、热敏电阻露出液面时，液体吸收热敏电阻的热减小，热敏电阻温度升高；根据图乙所知，热敏电阻的阻值随着温度的升高而降低；根据图乙中Ⅱ的图线数据来设定油箱警戒液位值，热敏电阻阻值比真实值小，警戒液位值将被设定的比理论值大，因此指示灯亮的时间点将延迟。
答案：（1）C 4 900 （2）理论曲线 （3）升高 减小 延迟
【加固训练】
如图甲所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定。电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡发光亮度逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据这一特性用图丙中给定的器材设计一个自动光控电路并写出控制过程。
【解析】由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，光敏电阻的阻值减小，流过光敏电阻的电流增大。根据题意设计的自动光控电路如图所示。控制过程：当有光照射时，流过光敏电阻的电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开，当无光照射时，流过光敏电阻的电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制电路接通，灯开始工作。
答案：见解析传感器种类
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
直流电路
电容传感器
电容器
力学、运动学与力、运动与含电容电路