2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修2 第5章传感器5.1认识传感器课件

1认识传感器\n非电信息与之对应的电信息检测器探测器变换器\n电信号外界信息的原理力、热、光、电磁和声化学反应酶、抗体和激素\n\n测量次数t/℃R/Ω123456\n特别提醒：按热敏电阻随温度变化的规律,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随温度升高电阻减小．\n磁场大于小于分开由磁场控制的开关声传感器声信号电信号动圈式电容式驻极式进行放大干扰信号电信号电学量(如电压、电流和频率等)\n传感器是能够把易感受的力、温度、光、声、化学成分等非电学量,按照一定的规律转换为容易进行测量、传输、处理和控制的电压、电流等电学量,或转换为电路的通断的一类元件,常见的传感器有色标传感器、温度传感器、光传感器、电容式位移传感器、电感式位移传感器等等．一、对传感器的认识\n二、热敏电阻和金属热电阻1．两种电阻的区别项目电阻导电原理电阻随温度变化优　点热敏电阻自由电子和空穴等载流子灵敏度较好金属热电阻自由电子的定向移动化学稳定性好,测温范围大\n特别提醒：金属热电阻属于正温度系数电阻,热敏电阻属于负温度系数电阻．\n2．热敏电阻的用途(1)利用电阻的温度特性来测量温度、控制温度和元件、器件、电路的温度补偿．(2)利用非线性特性完成稳压、限幅、开关、过流保护作用．(3)利用不同介质中热耗散特征的差异测量流量、流速、液面、热导、真空度等．(4)利用热惯性作为时间延迟器．三、干簧管传感器干簧管传感器的结构是在玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片．当磁体靠近干簧管时,两个簧片被磁化而接通,所以干簧管能起到开关的作用．干簧管实际上是一种能感知磁场的传感器．\n【典例1】如图3－1－2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()．A．R1两端的电压增大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\n解析R2与灯L并联后与R1串联,与电源构成闭合电路,当热敏电阻温度降低时,电阻R2增大,外电路电阻增大,电流表读数减小,灯L电压增大,灯泡亮度变强,R1两端电压减小,故C正确,其余各项均错．答案C\n【变式1】如图3－1－3所示,由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中,当闭合开关S后,小灯泡正常发光,若用酒精灯加热电阻丝时,发现小灯泡亮度变化是变暗,发生这一现象的主要原因是()．A．小灯泡的电阻发生了变化B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化C．电阻丝的电阻率随温度发生了变化D．电源的电压随温度发生了变化\n解析电阻丝的电阻率随温度的升高而增大,电阻也增大,电路中电流减小,根据P＝I2R知,小灯泡的实际功率减小,所以变暗．答案C\n【典例2】如图3－1－4所示是变隙电感式压力传感器的结构图．它由膜盒、铁芯、衔铁及线圈等组成,衔铁与膜盒的上端连在一起．根据变隙电感式压力传感器的结构图分析其工作原理．\n解析当压力进入膜盒时,膜盒的顶端在压力F的作用下产生与压力F大小成正比的位移,于是衔铁也发生移动,从而使气隙发生变化,流过线圈的电流也发生相应的变化,电流表A的指示值反映了被测压力的大小．答案见解析\n【变式2】用遥控器调换电视机频道的过程,实际上是传感器把光信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是()．A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器\n解析电视机上的遥控器进行遥控时,是由遥控器发射出红外线,辐射到电视机上的红外接收装置(传感器),再由其把红外线转换为电信号后,通过电路控制频道、声音、图像等,因而A对．声控开关是把声音信号转化为电信号,故B错．自动洗衣机中的压力传感器将压力转变为电信号,故C错．电饭煲中控制加热和保温的温控器是将温度转化为电信号的,故D错．答案A\n\n\n【典例3】如图3－1－6所示,截面为矩形的金属导体,放在磁场中,当导体中通有电流时,导体的上、下表面的电势的关系为()．A．φM>φNB．φM＝φNC．φM<φND．无法判断\n解析此题考查了霍尔效应的形成原因．霍尔效应形成的原因是因为带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用,做定向移动形成的,根据左手定则,电子受到向下的洛伦兹力作用,向N板运动,则M板剩下正电荷,所以φM>φN.答案A\n\nC．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,读数变化应非常明显．故选C.答案C\n2．金属的电阻率随温度的升高而________．用金属丝可以制作________传感器,称为________．与金属不同的是,有些半导体的导电能力随温度的升高而________,故可以用半导体材料制作________．与热敏电阻相比,金属热电阻的________好,测温范围________,但________较差．答案增大　温度　热电阻　增强　热敏电阻　化学稳定性　大　灵敏度\n\n解析当声波使膜片前后振动时,膜片后的金属线圈就跟着振动,从而使处于永磁体磁场中的线圈切割磁感线,穿过线圈的磁通量发生改变,产生感应电流,从而将声音信号转变为电信号,故该传感器是根据电磁感应原理工作的．答案B\n4．如图3－1－8所示,是一个测定液面高度的传感器,在导线芯的外面涂上一层绝缘物质,放在导电液体中,导线芯和导电液构成电容器的两极．把这两极接入外电路,当外电路中的电流变化说明电容值增大时,则导电液体的深度h变化情况为()．A．h增大B．h减小C．h不变D．无法确定\n解析由题意知,导线芯和导电液体构成电容器的两极,类似于平行板电容器的两极．当液面高度发生变化时相当于两极正对面积发生变化,会引起电容的变化．与平行板电容器类比可得,导电液体深度h增大时,导线芯和导电液体正对面积增大,电容器的电容值变大．答案A