高中物理 第4章 传感器与现代社会 学案1 传感器的原理 探究热敏电阻的温度特性曲线同步备课学案 沪科版选修

我带领班子成员及全体职工，积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习，同时认真学习业务知识，全面提高了自身素质，增强职工工作积极性，杜绝了纪律松散学案1传感器的原理探究热敏电阻的温度特性曲线目标定位 1.知道传感器的定义，理解其工作原理.2.了解光敏电阻、热敏电阻等元件的特征.3.会探究热敏电阻的温度特性曲线一、什么是传感器光声控延时开关的敏感元件有哪些？你能画出它的原理图吗？答案有光敏感元件和声敏感元件 要点总结1传感器是通过测量外界的物理量、化学量或生物量来捕捉和识别信息，并将被测量的非电学量转化成电学量的装置2各种传感器的作用都是把非电学量转换成电学量3传感器的结构非电学量敏感元件处理电路电学量4敏感元件是传感器中的关键性元件，它承担着直接“感知”和转换外界信息的任务5根据检测量的不同，传感器可分为物理型、化学型和生物型例1如图1是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置图1其中电源电压保持不变，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？答案见解析解析把电压表接在b、c之间，油量增加时，R减小，电压表的示数减小；油量减少时，R增大，电压表的示数增大把电压表接在c、d之间，油量增加时，R减小，电路中电流增大，则R两端的电压增大，电压表的示数增大，同理，油量减少时，电压表的示数减小二、研究光敏电阻的导电特性在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图2所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻此光电计数器的基本工作原理是什么？图2答案当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次要点总结1光敏电阻是用半导体材料(如硫化镉)制成的特点：光照越强，电阻越小2光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量例2(多选)如图3所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时()图3A电压表的示数增大BR2中电流减小C小灯泡的功率增大D电路的路端电压增大答案ABC解析当入射光强度增大时，R3阻值减小，外电路总电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，从而电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A项正确，D项错误由路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，故小灯泡的功率增大，C项正确三、探究热敏电阻的温度特性如图4所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央若在Rt上擦一些酒精，表针将如何摆动？若用吹风机将热风吹向电阻，表针将如何摆动？图4答案由于酒精蒸发，热敏电阻Rt温度降低，电阻值增大，指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，Rt温度升高，电阻值减小，指针将向右偏要点总结1金属导体的电阻率随温度升高而增大2热敏电阻一般用人工合成的新型陶瓷材料制成，也可用半导体材料制成3热敏电阻所用材料根据其温度特性可分为三类(1)正温度系数的热敏材料(PTC)：电阻随温度的上升而增加(2)负温度系数的热敏材料(NTC)：电阻随温度的上升而下降(3)临界温度系数的热敏材料(CTC)：电阻在很小的温度范围(临界)内急剧下降例3(多选)在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制如图5所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小)，C为电容器当环境温度降低时()图5A电容器C的带电荷量增大B电压表的读数增大C电容器C两板间的电场强度减小DR1消耗的功率增大答案AB解析当环境温度降低时，R2变大，电路的总电阻变大，由I知I变小，又UEIr，电压表的读数U增大，B正确；又由P1I2R1可知，R1消耗的功率P1变小，D错误；电容器两板间的电压U2UU1，U1IR1，可知U1变小，U2变大，由场强E，QCU2可知Q、E都增大，故A正确，C错误.1(对传感器的认识)关于传感器，下列说法正确的是 ()A所有传感器都是由半导体材料制成的B金属材料也可以制成传感器C传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D水银温度计是一种传感器答案B解析大多数传感器是由半导体材料制成的，某些金属也可以制成传感器，如金属热电阻，故A错，B对；传感器将非电学量转换为电学量，因此传感器感知的应该是“非电信号”，故C错；水银温度计能感受热学量，但不能把热学量转化为电学量，因此不是传感器，故D错2(对光敏电阻、热敏电阻的认识及电路分析)(多选)如图6所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，RT为负温度系数热敏电阻，RG为光敏电阻，闭合开关S后，小灯泡L正常发光，由于环境改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是()图6A温度不变，光照增强 B温度升高，光照不变C温度降低，光照增强 D温度升高，光照减弱答案AC3(对光敏电阻、热敏电阻的认识及电路分析)(多选)如图7所示，Rt为正温度系数热敏电阻，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是()图7A热敏电阻温度升高，其他条件不变B热敏电阻温度降低，其他条件不变C光照减弱，其他条件不变D光照增强，其他条件不变答案BC解析电压表示数变大，而R3为定值电阻，说明流经R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于Rt减小或R1增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故B、C项正确，A、D项错误题组一对传感器的认识1(多选)传感器担负着信息采集的任务，它可以()A将力学量(如形变量)转变成电学量B将热学量转变成电学量C将光学量转变成电学量D将电学量转变成力学量答案ABC解析传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件故选项A、B、C对，选项D错2.如图1所示，是电容式话筒的示意图，它是利用电容制成的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，从而使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因是电容器两板间的 ()图1A距离变化 B正对面积变化C电介质变化 D电压变化答案A解析振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号题组二对光敏电阻的认识及电路分析3(多选)如图2所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数器的示意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻(光照增强时电阻变小)，下列说法中正确的是 ()图2A当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小B当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大C当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小D当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大答案AD解析光敏电阻的阻值与光照强度有关，光照强度越大，光敏电阻阻值越小当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻阻值变小，电路中电流变大，电源内阻上的电压变大，路端电压变小，所以电压表读数变小，选项A正确；相反，当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电路中电流变小，电源内阻上的电压变小，路端电压变大，所以电压表读数变大，选项D正确4(多选)如图3所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是()图3A严重污染时，LDR是高电阻B轻度污染时，LDR是高电阻C无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定D该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响答案AD解析严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A对，B错；LDR由半导体材料制成，受光照影响电阻会发生变化，C错；白天和晚上自然光强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，D对5.如图4所示，R3是光敏电阻(光照时电阻变小)，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势当用光照射电阻R3时，则()图4Aa点电势高于b点电势Ba点电势低于b点电势Ca点电势等于b点电势Da点电势和b点电势的大小无法比较答案A解析R3是光敏电阻，当有光照射时电阻变小，R3两端电压减小，故a点电势升高，因其他电阻的阻值不变，所以a点电势高于b点电势6.如图5所示，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，D为发光二极管(电流越大，发光越强)，且R与D距离较近且不变，下列说法中正确的是()图5A当滑片向左移动时，L消耗的功率增大B当滑片向左移动时，L消耗的功率减小C当滑片向右移动时，L消耗的功率不变D无论怎样移动滑动触头，L消耗的功率不变答案A解析电源电压恒定，也就是说，并联电路两端电压恒定，当滑片向左移动时，发光二极管发光变强，光敏电阻的电阻值变小，所以电流变大，则L的功率变大，故选项A正确题组三对热敏电阻、金属热电阻的认识及电路分析7(多选)对热敏电阻，正确的叙述是()A受热后，电阻随温度的升高而变化明显B受热后，电阻基本不变C热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度，反应快，而且精确度高D以上说法都不对答案AC8如图6所示是观察电阻R的阻值随温度变化情况的示意图，现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是()图6A如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化非常明显D如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显答案C解析如果R为金属热电阻，则读数变大，但不会非常明显，故A、B均错；如果R为热敏电阻，读数变化非常明显，故C对，D错9如图7所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时()图7AR1两端的电压增大B电流表的示数增大C小灯泡的亮度变强D小灯泡的亮度变弱答案C解析R2与灯泡L并联后再与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2的阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯泡L两端的电压增大，灯泡的亮度变强，R1两端的电压减小，故只有C正确经过专家组及技术指导员的共同努力，科技入户工作取得了很大的成绩，促进了小麦 产量的大幅提升，农民种粮收益明显提高，得到了