2020版高考物理总复习第十一章第3节实验：传感器的简单应用教学案新人教版

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1、第3节　实验：传感器的简单应用夯实基础　【p203】1．传感器传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等，并能将它们按照一定的规律转换为__电压、电流__等，或转换为电路的__通断__．2．制作传感器需要的元件(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)金属热电阻和热敏电阻：金属的电阻率随温度的升高而__增大__，用金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻．与金属不同的是有些半导体的导电能力随温度的升高而__增强__，其电阻随温度的升高而__减小__，用半导体材料可制成热敏电阻．与

2、热敏电阻相比，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大但灵敏度较差．(3)霍尔元件：是能够把磁学量__磁感应强度__转换为电学量__电压__的传感器元件．如图所示，在__M、N__间出现的电压称为霍尔电压UH，UH＝k.式中d为金属薄片的厚度，k为霍尔系数(设q为每个运动电荷的电量，n为单位体积内电荷数，k＝)，由薄片的__材料__决定．3．传感器应用的一般模式考点突破　　►　　【p203】例1有一种测量人体重量的电子秤，其原理图如图中的虚线框内所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器(是一个阻值R可随压力大小而变化的压敏电阻)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表)

3、．设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3A，电源电动势为12V，内阻为2Ω，电阻R随压力变化的函数式为R＝30－0.02F(F和R的单位分别是N和Ω)．(1)该秤能测量的最大重量是________N；(2)该秤零刻度线(即踏板空载时间刻度线)应标在电流刻度盘________A处．【解析】(1)当电路中电流I＝3A时，电子秤测量的体重最大．由欧姆定律I＝得到R＝－r＝2Ω，代入R＝30－0.02F得到：F＝1400N.(2)踏板空载时F＝0，代入R＝30－0.02F得到电阻R＝30Ω，由欧姆定律得I＝＝0.375A，所以该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)

4、应标在电流表G刻度盘0.375A处．【答案】1400　0.375【小结】力电传感器电路中的关键元件是压敏电阻或滑动变阻器、电容器、弹簧等，解答这类问题的关键是：压敏电阻的阻值与压力的函数关系、滑片移动的距离、电容器的板间距离与力学物理量的联系．力电传感器的力电联系图：针对训练　1．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断竖直升降机运动状态的装置，其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动的过程中，电流表示数如图乙所示，已知升降机静止时电流表的示数I1.下列判断正确的是(C)A．从0到t1时间内，

5、升降机一定静止B．从t1到t2时间内，升降机可能做匀加速直线运动C．从t1到t2时间内，升降机运动时的加速度在变化D．从t2到t3时间内，升降机可能向下匀加速运动【解析】从0～t1时间内，电流不变，根据欧姆定律可知电路中的总阻值不变，升降机可能静止也可能匀速运动，故A错误；t1到t2时间内，电流增大，电阻减小，因为压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，所以压力增大，静止时FN＝mg，t1到t2时间内根据牛顿第二定律FN－mg＝ma，合力向上，加速度向上，向上做加速度增大的加速运动，故B错误，C正确；t2到t3时间内电流不变，电阻不变，压力不变，电流大于静止时的电流

6、，压力大于静止时的压力，对物块受力分析，受到重力和支持力，根据牛顿第二定律FN－mg＝ma，合力向上，加速度向上，加速度不变，所以t2到t3时间内升降机匀加速上升，故D错误．2．如图所示为一种常见的身高体重测量仪，测量仪顶部向下发射超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪可记录发射和接收的时间间隔．测量仪底部有一压力传感器，其输出电压与作用在它上的压力F成正比，表达式为U＝kF(k为比例系数)．某同学已知了自己的身高h、质量m和重力加速度g，他想利用该装置测量超声波速度v和比例系数k，他多次研究发现，当他站上测重台时测量仪记录的时间间隔比他没站上时减少了Δ

7、t；当他没站上测重台时，测量仪已有输出电压为U0(U0≠0)，当他站上测重台时测量仪输出电压为U，那么超声波速度v与比例系数k为(C)A．v＝，k＝B．v＝，k＝C．v＝，k＝D．v＝，k＝【解析】设身高体重测量仪高度为L，没有站人时压力传感器的压力为F0，设当测重台上没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，根据超声波的速度和位移关系可得vt0＝2L；根据传感器输出电压与作用在其上的压力成正比可得U0＝kF0；当测重台上站人时，测量仪记录的时间间隔为t，同理可得vt＝2，U＝k，Δt＝t0－t，联立解得v＝，k＝，C正确．►　　【p204】考点突破　　例2如图所示

8、为某传感装