高中物理 第4章 传感器与现代社会 学案2 用传感器做实验 信息时代离不开传感器同步备课学案 沪科版选修
11页1、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2用传感器做实验信息时代离不开传感器目标定位 1.知道温度传感器、力传感器的原理和应用.2.理解霍尔元件的原理.3.了解现代生产、生活中常用的传感器一、实验中常见的几种传感器的分析1温度传感器的原理温度传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化的原理制成的,它能把温度这个热学量转换为电压这个电学量如各种家用电器(空调、冰箱、热水器、饮水机等)的温度控制器、火警报警器、恒温箱等2力传感器的原理如图1所示,力传感器可以用来测重力、压力、拉力等各种力,应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量3磁传感器的原理(霍尔效应的应用)(1)霍尔元件是一种磁敏感元件(2)霍尔效应:如图2所示,在金属薄片相对的两侧面通以控制电流I,在与薄片垂直方向施加磁感应强度为B的磁场,那么,在垂直于电流和磁场方向的另外两个侧面将产生与控制电流和磁场成正比的电动势UH,这种现象称为霍尔效应,即UHRH.图1图2图3例1(多选)如图3所示是霍尔元件的工作原理
2、示意图,如果用d表示薄片的厚度,k为霍尔系数,对于一个霍尔元件d、k为定值,如果保持I恒定,则可以验证UH随B的变化情况以下说法中正确的是(工作面是指较大的平面)()A将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面,UH将变大B在测定地球两极的磁场强弱时,霍尔元件的工作面应保持水平C在测定地球赤道上的磁场强弱时,霍尔元件的工作面应保持水平D改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角,UH将发生变化答案ABD解析将永磁体的磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时,B增大,I恒定,由公式UH知UH将变大,选项A正确;地球两极的磁场方向在竖直方向上,所以霍尔元件的工作面应保持水平,使B与工作面垂直,选项B正确;地球赤道上的磁场沿水平方向,只有霍尔元件的工作面在竖直方向且垂直于南北时,B才与工作面垂直,选项C错误;改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角,B在垂直工作面方向上的大小发生变化,UH将发生变化,选项D正确例2按图4所示连接好电路,合上S,发现小灯泡不亮,原因是_;用电吹风对热敏电阻吹一会儿,会发现小灯泡_,原因是_;停止吹风,会发现_;把热敏电阻放入冷水中会发现_图4答案由于热敏电阻阻值较大,左侧电路电流较小,电
3、磁铁磁性较弱吸不住衔铁亮了电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小,电路中电流增大,电磁铁吸住衔铁,右侧电路接通小灯泡不会立即熄灭,因为热敏电阻温度仍然较高小灯泡熄灭二、随处可见的传感器1红外测温仪:是一种将红外辐射波转换成电信号的传感装置2数码相机和摄像机:敏感元件叫做电荷耦合器件(CCD),它能将光信号转换成模拟电信号,模拟电信号再通过A/D转换器转换成数字电信号3酒精浓度测试仪:敏感元件是酒精传感器在生活中还有煤气报警器、火警报警器、红外报警器、防盗报警器等等工业生产中有热轧生产线上的传感器,农业生产中有空气湿度传感器、土壤湿度传感器、土壤营养传感器等等例3如图5所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图,罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板平时光电三极管接收不到LED发出的光,呈现高电阻状态发生火灾时,下列说法正确的是()图5A进入罩内的烟雾遮挡了光线,使光电三极管电阻更大,检测电路检测出变化发出警报B光电三极管温度升高,电阻变小,检测电路检测出变化发出警报C进入罩内的烟雾对光有散射作用,部分光线照到光电三极管上,电阻变小,发出警报D以上说法均不正确答案
4、C解析由火灾报警器的原理可知,发生火灾时烟雾进入罩内,使光发生散射,部分光线照到光电三极管上,电阻变小,与传感器相连的电路检测出这种变化,发出警报,C对例4电饭煲的工作原理如图6所示,可分为两部分,即控制部分:由S2、R1和黄灯组成工作(加热)部分:由发热电阻R3、R2和红灯组成,S1是一个磁铁限温开关,手动闭合,当此开关的温度达到居里点(103)时,图6自动断开,且不能自动复位(闭合),S2是一个双金属片自动开关,当温度达到7080时,自动断开,低于70时,自动闭合,红灯、黄灯是指示灯,通过的电流必须较小,所以R1、R2起_作用,R3是发热电阻,由于煮饭前温度低于70,所以S2是_(填“断开的”或“闭合的”)接通电源并按下S1后,黄灯灭而红灯亮,R3发热,当温度达到7080时,S2断开,当温度达到103时饭熟,S1断开,当温度降到70以下时,S2闭合,电饭煲处于保温状态,由以上描述可知R2_R3(填“”“”或“”),若用电饭煲烧水时,直到水被烧干S1才会断开,试解释此现象答案见解析解析R1、R2起的作用是限流,防止指示灯(氖泡)因电流过大而烧毁,S2是自动控制温度开关,当温度低于70
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