专题49+传感器及其应用-2017-2018学年高二物理专题提升之电学+word版含解析

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1、专题49传感器及其应用一：专题概述一、传感器及构成1.传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求.2.传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成.二、传感器的分类传感器一般按被测量、工作原理、能量传递方式等进行分类.三、两种重要的传感器1.温度传感器：一种将温度变化转换成电学量变化的装置.热敏电阻是利用半导体材料的阻值随温度的变化而变化的特性实现温度测量的.2.光电传感器：一种将光学量变化转换成电学量变化的传感器，就是光电传感器在

2、光照作用下，其导电性能发生变化，如光敏电阻、光电池和光敏晶体管等.二：典例精讲1.温度传感器及其应用热敏电阻用半导体材料制成，按热敏电阻阻值随温度变化而变化的规律，热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻.正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大；负温度系数的热敏电阻（如氧化猛热敏电阻）随温度升高电阻减小.典例1：广•泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中的温度传感器，是利用热敏电阻随温度变化而变化的特性工作的.在图甲中，电源的电动势E=9.0V,内电阻不可忽略，G为内阻不计的灵敏电流表，Ro为保护电阻，R为热敏电阻，其电阻值与温度变化关系如

3、图乙的R・t图象所示.则热敏电阻R与摄氏温度t的关系为1<=kQ；闭合电键S,当R的温度等于40°C时，电流表示数I尸2.25mA,则当电流表的示数I2=3.6mA时，热敏电阻R的温度是摄氏度.3R=4.25t(kd)［答案］型120【解析】(1)设热敏电阻的电阻值与温度关系表达式为：R=kt+Ro当t=4O°C0寸，R=3.5kfi,有3.5=40k—R

4、时，R=3.5kQ,电流表示数I]=2.25mA,根据闭合电路欧姆定律，有一宀尺+心代入数据，解得r+Ro=O.5kQ~E当电流表的示数I2=3.6mA时，根据闭合电路欧姆定律，有『厂+尺+血3R=4.251(Hl)解得R』2.0kQ,代入热敏电阻R随摄氏温度t变化的关系式：160得到温度值为t=120°C1.光电传感器及其应用光电传感器是一种将光学量变化转换为电学量变化的传感器.光敏电阻一般由半导体材料制成，特点是光照越强，电阻越小.典例2：为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统.光控开关可采用光敏电阻來控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化

5、的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx).某光敏电阻心在不同照度下的阻值如下表：照度(lx)0.20.40.60.81.01.2电阻(kQ)754028232018(1)根据表中数据，请在图坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点.电阻/kO⑵如图所示当1、2两端所加电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统.请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图.（不考虑控制开关对所设计电路的影响）提供的器材如下：光敏电阻心（符号4-）;直流电

6、源E（电动势3V,内阻不计）；定值电阻：R{=kQ,/?2=20kQ,/?3=40kQ（限选其中之一并在图中标出）；开关S及导线若干.【答案】见解析【解析】〔1）光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图甲所示，阻值随照度变化的特点：光敏电阻的阻值随照度的増犬呈非线性减小；〔2）电源电动势为3V,当光敏电阻阻值为20阪时，其两端电压为2V,则U=盂覽龙，解得皿=10瓯，实殓电路如图乙所示.

7、电阻北灯

8、甲期畔

9、1.其他传感器及其应用典例3：如图是一种测定油箱油暈多少或变化多少的装置，其屮电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端，在装置中使用了一只电

10、压表（图中没有画出），通过观察电压表示数，可以了解油量情况.将电压表分别接在b、c之间与c、d之间，当油量变化时，电压表的示数变化有何不同？【答案】见解析【解析】〔1）把电压表接在*、C之间，油量増加时，R减小，电压表的示数减小；油量减少时，丘増大，电压表的示数増犬.⑵把电压表接在6d之间，油量増加时，R减小，电路中电流増大，则丘两端的电压増大，电压表的示数増大，同理，油量减少时，电压表的示数减小.典例4：如图所示装置可以用來测量硬弹簧（即劲度系数较大的弹簧）的劲度系数化电源的电动势为E,内阻可忽略不计；滑动变阻器全长为L,重力加速度为g.®）为理想电压表.当木

11、板上没有放重物时，滑动变