2022年高三物理復(fù)習(xí) 第10章 傳感器的簡(jiǎn)單使用學(xué)案

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1、2022年高三物理復(fù)習(xí) 第10章 傳感器的簡(jiǎn)單使用學(xué)案 一、概念規(guī)律題組 1．關(guān)于傳感器的下列說(shuō)法正確的是(　　) A．所有傳感器的材料都是由半導(dǎo)體材料做成的 B．金屬材料也可以制成傳感器 C．傳感器主要是通過(guò)感知電壓的變化來(lái)傳遞信號(hào)的 D．以上說(shuō)法都不正確 2．下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．話筒是一種常用的聲音傳感器，其作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào) B．電熨斗能夠自動(dòng)控制溫度的原因是它裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器的作用是控制電路的通斷 C．電子秤所使用的測(cè)力裝置是力傳感器 D．半導(dǎo)體熱敏電阻常用作溫度傳感器，因?yàn)闇囟仍礁撸碾娮柚翟酱? 3．在如圖1所示的電路中

2、， 圖1 電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，LED為發(fā)光二極管(電流越大，發(fā)出的光越強(qiáng))，且R與LED相距不遠(yuǎn)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向左移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率增大 B．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向左移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率減小 C．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向右移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率可能不變 D．無(wú)論怎樣移動(dòng)觸頭P，L消耗的功率都不變 4．如圖2所示的電路中，當(dāng)半導(dǎo)體材料做成的熱敏電阻浸泡到熱水中時(shí)，電流表示數(shù)增大，則說(shuō)明(　　) 圖2 A．熱敏電阻在溫度越高時(shí)，電阻越大 B．熱敏電阻在溫度越高時(shí)，電阻越小 C．半導(dǎo)體材料溫度升高時(shí)，導(dǎo)電性能變差 D．半導(dǎo)體材料溫

3、度升高時(shí)，導(dǎo)電性能變好 二、思想方法題組 5．(廣東單科高考)某實(shí)驗(yàn)小組探究一種熱敏電阻的溫度特性，現(xiàn)有器材：直流恒流電源(在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定)、電壓表、待測(cè)熱敏電阻、保溫容器、溫度計(jì)、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線等． (1)若用上述器材測(cè)量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，請(qǐng)你在圖3(a)的實(shí)物圖上連線． 　 (a)　　　　　　　　　　　 (b) 圖3 (2)實(shí)驗(yàn)的主要步驟： ①正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，接通電源，調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值； ②在保溫容器中添加少量熱水，待溫度穩(wěn)定后，閉合開(kāi)關(guān)，________，________，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)； ③重復(fù)第②步

4、操作若干次，測(cè)得多組數(shù)據(jù)． (3)實(shí)驗(yàn)小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值，并據(jù)此繪得圖(b)的R－t關(guān)系圖線，請(qǐng)根據(jù)圖線寫(xiě)出該熱敏電阻的R－t關(guān)系式：R＝________＋________t(Ω)(保留3位有效數(shù)字)． 6．如圖4所示，圖甲為熱敏電阻的R—t圖象，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個(gè)簡(jiǎn)單恒溫箱溫控電路，繼電器的電阻為100 Ω.當(dāng)線圈的電流大于或等于20 mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合．為繼電器線圈供電的電池的電動(dòng)勢(shì)E＝9.0 V，內(nèi)阻可以不計(jì)．圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源．問(wèn)： 圖4 (1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在__________(填“A、B端”或“C

5、、D端”)． (2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持50℃，可變電阻R′的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為_(kāi)_______ Ω. 一、傳感器的工作原理 1．概念：能夠感受外界信息，并將其按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件或裝置，叫傳感器． 2．組成：一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換器件、轉(zhuǎn)換電路三個(gè)部分組成． 3．原理：通過(guò)對(duì)某一物理量敏感的元件，將感受到的物理量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量．例如，光電傳感器利用光敏電阻將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；熱電傳感器利用熱敏電阻將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)． 4．流程： 5．類(lèi)別：最簡(jiǎn)單的傳感器由一個(gè)敏感元件(兼轉(zhuǎn)換器)組成，它感受被測(cè)量時(shí)，直接輸出電學(xué)量，如熱電偶．有的傳感器由敏

6、感元件和轉(zhuǎn)換器件組成，設(shè)有轉(zhuǎn)換電路，如光電池、光電管等；有的傳感器，轉(zhuǎn)換電路不止一個(gè)，要經(jīng)過(guò)若干次轉(zhuǎn)換． 6．傳感器的分類(lèi)：目前對(duì)傳感器尚無(wú)一個(gè)統(tǒng)一的分類(lèi)方法，常用的分類(lèi)方法有兩個(gè)： (1)按輸入量分類(lèi)，如輸入量分別為溫度、壓力、位移、速度、加速度等非電學(xué)量時(shí)，相應(yīng)的傳感器稱(chēng)為溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器． (2)按傳感器的工作原理分類(lèi)，可分為電阻傳感器、電容傳感器、電感傳感器、電壓傳感器、霍爾傳感器、光電傳感器、光柵傳感器等． 7．傳感器的元件：制作傳感器時(shí)經(jīng)常使用的元件有光敏電阻、熱敏電阻、金屬熱電阻、霍爾元件等． 例1 如圖5甲是某同學(xué)設(shè)計(jì)的電容

7、式速度傳感器原理圖，其中上板為固定極板，下板為待測(cè)物體，在兩極板間電壓恒定的條件下，極板上所帶電荷量Q將隨待測(cè)物體的上下運(yùn)動(dòng)而變化．若Q隨時(shí)間t的變化關(guān)系為Q＝(a、b為大于零的常數(shù))，其圖象如圖乙所示，那么圖丙、圖丁中反映極板間場(chǎng)強(qiáng)大小E和物體速率v隨t變化的圖線可能是(　　) 圖5 A．①和③ B．①和④ C．②和③ D．②和④ [規(guī)范思維] 　 　 [針對(duì)訓(xùn)練1] 如圖6所示是電飯鍋的結(jié)構(gòu)，試回答下列問(wèn)題： 圖6 (1)開(kāi)始煮飯時(shí)為什么要壓下開(kāi)關(guān)按鈕？手松開(kāi)后這個(gè)按鈕是否會(huì)恢復(fù)到圖示的狀態(tài)？為什么？ (2)煮飯時(shí)水沸騰后鍋內(nèi)

8、是否會(huì)大致保持一定的溫度？為什么？ (3)飯熟后，水分被大米吸收．鍋底的溫度會(huì)有什么變化？這時(shí)電飯鍋會(huì)自動(dòng)地發(fā)生哪些動(dòng)作？ (4)如果用電飯鍋燒水，能否在水沸騰后自動(dòng)斷電？為什么？ 二、傳感器的應(yīng)用 1．力傳感器的應(yīng)用——電子秤 (1)作用：稱(chēng)量物體重量 (2)敏感元件：應(yīng)變片．應(yīng)變片能夠把物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量． 2．聲傳感器的應(yīng)用——話筒 (1)話筒的作用：把聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)． (2)話筒分類(lèi)：①電容式話筒；②駐極體話筒；③動(dòng)圈式話筒． 3．溫度傳感器：(1)敏感元件：熱敏電阻和金屬熱電阻；(2)應(yīng)用：

9、電熨斗、電飯鍋、測(cè)溫儀、溫度報(bào)警器． 4．光傳感器：(1)敏感元件：光敏電阻、光電管、光電二極管、光電三極管等；(2)應(yīng)用：鼠標(biāo)、火災(zāi)報(bào)警器、光控開(kāi)關(guān)． 【例2】 (xx·全國(guó)理綜Ⅱ·23) 圖7 如圖7，一熱敏電阻RT放在控溫容器M內(nèi)；A為毫安表，量程6 mA，內(nèi)阻為數(shù)十歐姆；E為直流電源，電動(dòng)勢(shì)約為3 V，內(nèi)阻很?。籖為電阻箱，最大阻值為999.9 Ω；S為開(kāi)關(guān)．已知RT在95℃時(shí)的阻值為150 Ω，在20℃時(shí)的阻值約為550 Ω.現(xiàn)要求在降溫過(guò)程中測(cè)量在95℃～20℃之間的多個(gè)溫度下RT的阻值． (1)在圖中畫(huà)出連線，完成實(shí)驗(yàn)原理電路圖． (2)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空：

10、 ①依照實(shí)驗(yàn)原理電路圖連線． ②調(diào)節(jié)控溫容器M內(nèi)的溫度，使得RT的溫度為95℃. ③將電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)某踔担员ＷC儀器安全． ④閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)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T(mén)1(20℃＜T1＜95℃)；調(diào)節(jié)電阻箱，使得電流表的讀數(shù)__________，記錄______________． ⑥溫度為T(mén)1時(shí)熱敏電阻的電阻值RT1＝__________. ⑦逐步降低T1的數(shù)值，直至20℃為止；在每一溫度下重復(fù)步驟⑤⑥. [規(guī)范思維] 　 　 [針對(duì)訓(xùn)練2] 如圖8甲所示為某工廠成品包裝車(chē)間的光傳感記錄器，光敏電阻R1能接收到

11、發(fā)光元件A發(fā)出的光，每當(dāng)工件擋住A發(fā)出的光，光傳感器B就輸出一個(gè)電信號(hào)，并經(jīng)信號(hào)處理器處理后在屏幕顯示出電信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系，如圖乙所示．若傳送帶保持勻加速運(yùn)動(dòng)，每個(gè)工件均相對(duì)傳送帶靜止，且相鄰工件間距依次為5、10、15、20、…(單位：cm)．則以下說(shuō)法正確的是(不計(jì)工件擋住光的時(shí)間)(　　) 圖8 A．工件的加速度為0.1 m/s2 B．工件的加速度為0.2 m/s2 C．當(dāng)無(wú)光照射R1時(shí)，光傳感器就輸出一次高電壓 D．當(dāng)無(wú)光照射R1時(shí)，光傳感器就輸出一次低電壓 [規(guī)范思維] 　 　 【基礎(chǔ)演練】 1．(xx·江蘇·6)美國(guó)科學(xué)家Willard S. B

12、oyle與George E. Smith因電荷耦合器件(CCD)的重要發(fā)明榮獲xx年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．CCD是將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量的傳感器．下列器件可作為傳感器的有(　　) A．發(fā)光二極管 B．熱敏電阻 C．霍爾元件 D．干電池 2．傳感器擔(dān)負(fù)著信息的采集任務(wù)，在自動(dòng)控制中發(fā)揮著重要作用，傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量(通常是電學(xué)量)，例如熱敏傳感器，主要是應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻將熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量．熱敏電阻隨溫度變化的圖象如圖9甲所示，圖乙是由熱敏電阻Rt作為傳感器制作的簡(jiǎn)單自動(dòng)報(bào)警器線路圖．問(wèn)： 圖9 (1)為

13、了使溫度過(guò)高時(shí)報(bào)警器鈴響，c應(yīng)接在________(填“a”或“b”) (2)若使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高些，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片P點(diǎn)向________移動(dòng)(填“左”或“右”)． (3)如果在調(diào)試報(bào)警器達(dá)到最低報(bào)警溫度時(shí)，無(wú)論如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P都不能使報(bào)警器工作，且電路連接完好，各電路元件都能處于工作狀態(tài)，則造成工作電路實(shí)際不能工作的原因可能是__________________________________． 3．用如圖10所示的裝置可以測(cè)量汽車(chē)在水平路面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度，該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個(gè)由力敏電阻組合成的壓力傳感器，用兩根相同的輕彈簧夾著一個(gè)質(zhì)量為2

14、.0 kg的滑塊，滑塊可無(wú)摩擦滑動(dòng)，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出．現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動(dòng)方向固定在汽車(chē)上，傳感器b在前，傳感器a在后．汽車(chē)靜止時(shí)，傳感器a、b的示數(shù)均為10 N．(g取10 m/s2) 圖10 (1)若傳感器a的示數(shù)為14 N，b的示數(shù)為6.0 N，求此時(shí)汽車(chē)的加速度大小和方向． (2)當(dāng)汽車(chē)以怎樣的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器a的示數(shù)為零． 4．電流傳感器可以像電流表一樣測(cè)量電流，它的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)非?？?，可以捕捉到瞬間的電流變化，還可以與計(jì)算機(jī)相連，能在很短的時(shí)間內(nèi)畫(huà)出電流隨時(shí)間的變化圖象．按圖11甲連接電

15、路，提供8 V直流電源，先使開(kāi)關(guān)S與1相連，電源向電容器充電，這個(gè)過(guò)程可在瞬間完成，然后把開(kāi)關(guān)S擲向2，電容器放電，傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī)，屏上顯示出電流隨時(shí)間變化的I－t曲線，如圖乙所示． 圖11 (1)圖中畫(huà)出的豎直狹長(zhǎng)矩形(圖乙最左端)，它的面積表示的物理意義是 __________________； (2)估算電容器在全部放電過(guò)程中釋放的電荷量是________________C； (3)根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算，電容器的電容是________F. 【能力提升】 5．這是一個(gè)研究圓周運(yùn)動(dòng)向心力的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：在一個(gè)透明玻璃做成的圓臺(tái)面上均勻貼了數(shù)條反光度很高的狹窄鋁箔

16、紙條，在圓盤(pán)上方某處安裝了一個(gè)光傳感器，它具有發(fā)射紅外光線、同時(shí)可接收反射光的功能．臺(tái)面上有一條光滑的凹槽，凹槽的盡頭，靠近臺(tái)壁處安裝了一個(gè)力傳感器(可以感知力的大小)，力傳感器前放置一個(gè)小球．圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光傳感器發(fā)出的光線在鋁箔處反射被光傳感器接收，在沒(méi)有鋁箔處將透射過(guò)去．小球壓迫力傳感器，獲得傳感器給球的彈力，這個(gè)力充當(dāng)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，力的大小可以通過(guò)傳感器測(cè)量．當(dāng)光傳感器和力傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與電腦連接后，電腦顯示屏可顯示出光接收波形圖(見(jiàn)圖12)和力的測(cè)量數(shù)值F0.現(xiàn)已知光傳感器在圓臺(tái)面上的投影與轉(zhuǎn)軸相距r，小球的質(zhì)量為m，球心與轉(zhuǎn)軸相距R，鋁箔寬度d，電腦顯示出鋁箔條反射

17、光的最短時(shí)間為t1. 圖12 (1)用上述條件可以求出小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力F＝________，并與F0比較，從而驗(yàn)證向心力公式． (2)這一設(shè)計(jì)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)做非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的情況是否適用，簡(jiǎn)要說(shuō)明理由． 6．(xx·山東理綜·23(2))為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場(chǎng)所使用光控開(kāi)關(guān)控制照明系統(tǒng)．光控開(kāi)關(guān)可采用光敏電阻來(lái)控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大，照度單位為lx)．某光敏電阻Rp在不同照度下的阻值如下表： 照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 電阻(kΩ) 75

18、 40 28 23 20 18 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)诮o定的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說(shuō)明阻值隨照度變化的特點(diǎn)． 圖13 (2)如圖13所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2 V時(shí)，控制開(kāi)關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)．請(qǐng)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單電路，給1、2兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗照度降低至1.0 (lx)時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖． (不考慮控制開(kāi)關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響) 提供的器材如下： 光敏電阻Rp(符號(hào)，阻值見(jiàn)上表)； 直流電源E(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì))； 定值電阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ ，R3＝40 kΩ (限選其中之一并在

19、圖中標(biāo)出) 開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干． 學(xué)案50 傳感器的簡(jiǎn)單使用 【課前雙基回扣】 1．B　2.BC　3.A 4．BD　[電流表的示數(shù)增大，說(shuō)明電路中的電流增大，電阻減小，所以這個(gè)熱敏電阻的電阻率是隨溫度的升高而降低的；電阻率減小，電阻值在其他條件不變時(shí)減小，導(dǎo)電性能變好，故選項(xiàng)B、D正確．] 5．(1)連線如圖 (2)②記錄溫度計(jì)的示數(shù)　記錄電壓表的示數(shù) (3)100　0.400 解析　(1)實(shí)物連接要注意導(dǎo)線不能交叉，電壓表并聯(lián)在電阻兩端． (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模铚y(cè)出熱敏電阻的阻值和水溫，水溫由溫度計(jì)讀出，電阻用伏安法測(cè)量，已記

20、錄電流值，因此還需記錄電壓表示數(shù)． (3)由圖象知電阻與溫度呈線性關(guān)系，設(shè)R＝R0＋kt，由圖得當(dāng)t＝10 ℃時(shí)，R＝104 Ω；當(dāng)t＝50 ℃時(shí)，R＝120 Ω，代入上式可得R0＝100 Ω，k＝0.400. 6．(1)A、B端　(2)260 解析　恒溫箱內(nèi)的加熱器應(yīng)接在A、B端．當(dāng)線圈中的電流較小時(shí)，繼電器的銜鐵在上方，恒溫箱的加熱器處于工作狀態(tài)，恒溫箱內(nèi)溫度升高． 隨著恒溫箱內(nèi)溫度升高，熱敏電阻R的阻值變小，則線圈中的電流變大，當(dāng)線圈的電流大于或等于20 mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸到下方來(lái)，則恒溫箱加熱器與電源斷開(kāi)，加熱器停止工作，恒溫箱內(nèi)溫度降低． 隨著恒溫箱內(nèi)溫度降低，熱敏電

21、阻R的阻值變大，則線圈中的電流變小，當(dāng)線圈的電流小于20 mA時(shí)，繼電器的銜鐵又被釋放到上方，則恒溫箱加熱器又開(kāi)始工作，這樣就可以使恒溫箱內(nèi)保持在某一溫度． 要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持50℃，即50℃時(shí)線圈內(nèi)的電流為20 mA.由閉合電路歐姆定律I＝，r為繼電器的電阻．由圖甲可知，50℃時(shí)熱敏電阻的阻值為90 Ω，所以R′＝－R－r＝260 Ω. 思維提升 1．所謂傳感器，就是能夠把不易測(cè)量的力、運(yùn)動(dòng)、熱、光等物理量轉(zhuǎn)換為易于測(cè)量的電學(xué)物理量的元件或裝置． 2．不同的傳感器特性不同，制作它們的材料亦不同．熟練掌握不同傳感器的不同特性是解決傳感器問(wèn)題的關(guān)鍵． 3．傳感器需借助轉(zhuǎn)換器件和

22、轉(zhuǎn)換電路完成非電學(xué)量向電學(xué)量的轉(zhuǎn)換，分清傳感器所在電路和熟知串并聯(lián)電路的規(guī)律是解決傳感器問(wèn)題的基礎(chǔ)． 【核心考點(diǎn)突破】 例1 C　[平行板電容器間電壓恒定，板間場(chǎng)強(qiáng)E＝＝＝＝，故E∝Q，即E∝，故②可能正確． 板間電荷量Q＝UC＝U＝，與已知Q隨時(shí)間的變化關(guān)系對(duì)比可知d∝(t＋a)，即待測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)為勻速運(yùn)動(dòng)，故③可能正確．] [規(guī)范思維]本題以電容式速度傳感器和圖象立意命題，考查了勻強(qiáng)電場(chǎng)中的場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系、平行板電容器知識(shí)和用圖象表示物理量之間的關(guān)系等，本題難度較大．求解本題，要注意利用“Q隨時(shí)間t的變化關(guān)系Q＝及其圖象乙”這一信息，然后結(jié)合電場(chǎng)相關(guān)知識(shí)導(dǎo)出圖丙、圖丁涉及的兩物

23、理量間的數(shù)學(xué)關(guān)系式，進(jìn)而判斷給定圖象的正誤． 【例2】 (1) (2)④電阻箱的讀數(shù)R0?、萑詾镮0　電阻箱的讀數(shù)R1　⑥R0－R1＋150 Ω 解析　(1)電阻箱的最大阻值與熱敏電阻的最大阻值相差不大，因此電阻箱應(yīng)為與熱敏電阻串聯(lián)． (2)要求出在不同溫度下RT的阻值，在閉合電路中讀出電流表的示數(shù)，然后記錄電阻箱的讀數(shù)R0，由閉合電路歐姆定律E＝I0(RT＋R0＋r)＝I0(150 Ω＋R0＋r)① 改變RT的溫度為T(mén)1，調(diào)節(jié)電阻箱，使得電流表的讀數(shù)仍為I0，記錄電阻箱的讀數(shù)R1，則E＝I0(RT1＋R1＋r)② 解①②得RT1＝R0－R1＋150 Ω. [規(guī)范思維]　(1

24、)熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小；(2)本題實(shí)際上是含有傳感器的電學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，明確實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵． [針對(duì)訓(xùn)練] 1．見(jiàn)解析 解析　(1)開(kāi)始煮飯時(shí)壓下手動(dòng)開(kāi)關(guān)，使永磁體和感溫磁體吸合，以保持觸點(diǎn)接觸，接通電熱電路；手松開(kāi)后這個(gè)按鈕不會(huì)恢復(fù)到圖示狀態(tài)，因?yàn)橛来朋w與感溫磁體相互吸引，彈簧的彈力不能使永磁體恢復(fù)原狀態(tài)． (2)水沸騰后，鍋內(nèi)的溫度應(yīng)大致保持在100℃，因?yàn)樗姆悬c(diǎn)是100℃，此時(shí)水分未被米吸收完，鍋內(nèi)水分較充足，所以能保持一段時(shí)間． (3)飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度會(huì)由100℃升到103℃，達(dá)到居里點(diǎn)，此時(shí)開(kāi)關(guān)按鈕會(huì)自動(dòng)彈起，斷開(kāi)加熱電路，進(jìn)入保溫狀態(tài)．因

25、為鍋底溫度達(dá)到103℃時(shí)，感溫磁體失去磁性，永磁體再不能與它吸合，在彈簧的作用下，開(kāi)關(guān)按鈕恢復(fù)初始狀態(tài)． (4)如果用電飯鍋燒水，水沸騰后不能自動(dòng)斷電，因?yàn)樗序v的溫度是100℃，而不能達(dá)到103℃(居里點(diǎn))，水將一直沸騰直到燒干． 2．BD [規(guī)范思維]　光照越強(qiáng)，光敏電阻的阻值越?。? 思想方法總結(jié) 傳感器問(wèn)題具有涉及知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)、能力要求高等特點(diǎn)，而傳感器的形式又多種多樣，有的原理甚至較難理解．但不管怎樣，搞清傳感器的工作原理及過(guò)程是求解問(wèn)題的關(guān)鍵．因此，求解時(shí)必須結(jié)合題目提供的所有信息，認(rèn)真分析傳感器所在的電路結(jié)構(gòu)，并注意以下兩個(gè)方面的問(wèn)題： 1．確定傳感器所感受到

26、的物理量 傳感器所感受到的物理量有力、熱、磁、光、聲等． 2．轉(zhuǎn)換電路把輸出轉(zhuǎn)換成電學(xué)量信號(hào) 通過(guò)電學(xué)元件把敏感元件輸出的物理量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量信號(hào)，最后借助轉(zhuǎn)換電路把電學(xué)量信息轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、控制的量． 【課時(shí)效果檢測(cè)】 1．BC　[發(fā)光二極管有單向?qū)щ娦?，A錯(cuò)；熱敏電阻和霍爾元件都可作為傳感器，B、C對(duì)；干電池是電源，D錯(cuò)．] 2．(1)a　(2)左　(3)電源提供的電流太小，導(dǎo)致電磁鐵的磁性太弱或彈簧的勁度系數(shù)太大等原因 解析　(1)溫度過(guò)高時(shí)，熱敏電阻阻值很小，左邊電路電流很大，螺線管產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)使豎直金屬片與a接觸，此時(shí)報(bào)警器工作，則c應(yīng)接觸a才能使電路接通． (2

27、)使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高些，即要求溫度更高時(shí)豎直金屬片與a接觸，而溫度更高時(shí)熱敏電阻更小，要使電流不至于過(guò)早變大而報(bào)警，則應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器的電阻，故滑動(dòng)變阻器滑片P點(diǎn)向左移動(dòng)． (3)在最低報(bào)警溫度時(shí)不能報(bào)警，說(shuō)明此時(shí)電路中產(chǎn)生的電流不能讓豎直片與a接觸．這可能有多種原因造成，如①電源提供的電流太小，導(dǎo)致電磁鐵的磁性太弱；②彈簧的勁度系數(shù)太大，電磁鐵的吸引力小于彈力等． 3．(1)4 m/s2　向右　(2)10 m/s2　向左 解析　傳感器上所顯示出力的大小，即彈簧對(duì)傳感器的壓力，據(jù)牛頓第三定律知，此即為彈簧上的彈力大小，亦即該彈簧對(duì)滑塊的彈力大?。? (1)如右圖所示， 依題意：左

28、側(cè)彈簧對(duì)滑塊向右的推力F1＝14 N，右側(cè)彈簧對(duì)滑塊的向左的推力F2＝6.0 N. 滑塊所受合力產(chǎn)生加速度a1，根據(jù)牛頓第二定律有 F1－F2＝ma1 得a1＝＝ m/s2＝4 m/s2 a1與F1同方向，即向前(向右)． (2)a傳感器的讀數(shù)恰為零，即左側(cè)彈簧的彈力F1′＝0，因兩彈簧相同，左彈簧伸長(zhǎng)多少，右彈簧就縮短多少，所以右彈簧的彈力變?yōu)镕2′＝20 N. 滑塊所受合力產(chǎn)生加速度，由牛頓第二定律得 F合＝F2′＝ma2 得a2＝＝－10 m/s2 負(fù)號(hào)表示方向向后(向左)． 4．(1)電容器0.1 s內(nèi)放電的電荷量　(2)5.60×10－3(5.52×10－3～5.

29、68×10－3)　(3)7.00×10－4(6.90×10－4～7.10×10－4) 解析　(1)因?yàn)閝＝It，所以I－t圖象下的“面積”表示電荷量q. (2)圖象與坐標(biāo)軸所圍的“面積”有70個(gè)格(69～71個(gè)格)，所以電量為70×0.2×0.4×10－3 C＝5.60×10－3 C(5.52×10－3～5.68×10－3 C都算正確)． (3)電容器充電的電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)E＝8 V，由C＝得C＝7.00×10－4 F(6.90×10－4～7.10×10－4 F都算正確)． 5．(1)m　(2)適用．因?yàn)榕ｎD第二定律具有瞬時(shí)性，只要取對(duì)應(yīng)瞬時(shí)值即可比較． 解析　光傳感器所在位置的線

30、速度為d/t1，所以轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝＝，小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力F＝mω2R＝m()2R. 6．見(jiàn)解析 解析　(1)光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如下圖所示，其特點(diǎn)是：光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性減?。? (2)當(dāng)光照度降至1.0 (lx)時(shí)，光敏電阻的阻值為Rp＝20 kΩ，設(shè)計(jì)原理圖如下圖所示．根據(jù)歐姆定律與串聯(lián)電阻的分壓 ＝ 即＝ R＝10 kΩ 即與Rp串聯(lián)的電阻應(yīng)選R1＝10 kΩ. 易錯(cuò)點(diǎn)評(píng) 1．注意區(qū)分熱敏電阻和金屬熱電阻．隨溫度的升高，熱敏電阻的阻值減小，而金屬熱電阻的阻值增大． 2．在敏感元件和固定元件串聯(lián)的電路中，應(yīng)注意區(qū)分電學(xué)量信號(hào)的輸出是從敏感元件兩端，還是從固定元件兩端． 3．傳感器元件往往與電磁繼電器相結(jié)合，應(yīng)注意區(qū)分被控制的電路是在繼電器工作時(shí)工作，還是在繼電器不工作時(shí)工作． 4．傳感器元件往往與邏輯電路相結(jié)合，應(yīng)注意分析邏輯電路的邏輯關(guān)系．