PAGE10-章末復習課【學問體系】傳感器eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(相識傳感器\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(概念：是把能夠完成兩種量（光、熱、電、力學和機械量等）,之間的①關系的元件,分類：熱電傳感器、光電傳感器、聲電傳感器,組成：②、③、轉換電路)),原理\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(溫度傳感器的原理\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(敏感元件,④)),光電傳感器的原理\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(敏感元件,⑤)))),應用\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(應用的一般模式,在實際中的應用)),設計制作))[答案填寫]①變換或轉換②敏感元件③轉換元件④熱敏電阻⑤光敏電阻主題1常見敏感元件的特點1．光敏電阻．光敏電阻由金屬硫化物等半導體材料制成，其電阻率對光特別敏感．光敏電阻的阻值與所受光照的強度有關，光照增加阻值減小，光照減弱阻值增大．2．金屬熱電阻．金屬熱電阻的電阻率隨溫度上升而增大．3．熱敏電阻．熱敏電阻是由半導體材料制成的，其電阻率對溫度特別敏感．熱敏電阻有正溫度系數(shù)和負溫度系數(shù)兩種．正溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值隨溫度上升而增大，負溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值隨溫度上升而減?。?．電容器．平行板電容器的電容與極板面積，極板間距及電介質材料有關，電容器可以感知引起電容變更的任一外界信息，并將其轉化為電容變更．例如，當極板受力時會變更極板間距，從而引起電容變更．5．霍爾元件．能夠把磁感應強度這個磁學量轉換成電壓這個電學量．【典例1】如圖是一火警報警器的部分電路示意圖．其中R2為用半導體負溫度系數(shù)熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a，b之間接報警器．當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I，報警器兩端的電壓U的變更狀況是()A．I變大，U變大 B．I變大，U變小C．I變小，U變大 D．I變小，U變小解析：R2所在處出現(xiàn)火情時，溫度上升，則R2的阻值減小．R2減小→R總減小→I干增大→U1增大→U3減小→I減小，故顯示器的電流I變小，由U＝E－I干r，I干變大，知U變小，故選項D正確．答案：D針對訓練1．如圖所示，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，D為發(fā)光二極管(電流越大，發(fā)光越強)，且R與D距離不變，下列說法中正確的是()A．當滑動觸頭向左移動時，L消耗的功率增大B．當滑動觸頭向左移動時，L消耗的功率減小C．當滑動觸頭向右移動時，L消耗的功率可能不變D．無論怎樣移動滑動觸頭，L消耗的功率都不變解析：電源電壓恒定，也就是說，并聯(lián)電路兩端的電壓恒定，當滑動觸頭向左移動時，發(fā)光二極管發(fā)光變強，光敏電阻的電阻變小，所以電流變大，則L的功率變大．答案：A主題2傳感器在實際問題中的應用1．傳感器是以肯定的精度和規(guī)律，將所感受到的物理量(如力、熱、磁、光、聲等)轉換成便于測量的量(一般是電學量)的一類元件．2．傳感器的應用過程包括三個環(huán)節(jié)：感、傳、用．(1)“感”是指傳感器的敏感元件感受信息．(2)“傳”是指通過電路等將傳感器敏感元件獲得的信息傳給執(zhí)行機構．(3)“用”是指執(zhí)行機構利用傳感器傳來的信息進行某種顯示或某種動作．3．傳感器電路問題的處理思路．處理與傳感器有關的電路設計問題時，可將整個電路分解為：(1)傳感器所在的信息采集部分．(2)轉化傳輸部分(這部分電路往往與直流電路的動態(tài)分析有關)．(3)執(zhí)行電路部分．【典例2】氣體傳感器利用物質的化學反應將某種氣體的濃度轉換成電信號并輸出，如圖所示，B為將可燃氣體或有毒氣體(如CO、CH4、瓦斯、煤氣等)濃度轉換為電信號的傳感器，俗稱電子鼻．當有毒氣體濃度大時，其電阻變?。罁?jù)如下材料：電源電壓U＝220V，M為排風扇，G為繼電器，A為限制電源，S為限制開關，請設計一個家用自動排煙電路，并在圖中完成連線圖．解析：電磁繼電器起開關作用，所以電池組、開關和電磁繼電器應組成一個電路，另一個是由排風扇和高壓電源組成的電路．答案：如圖所示針對訓練2．如圖所示，A是浮子，B是金屬觸頭，C為住宅樓房頂上的蓄水池，M是帶水泵的電動機，D是彈簧，E是銜鐵，F(xiàn)是電磁鐵，S1、S2分別為觸頭開關，S為開關，J為電池．請利用上述材料，設計一個住宅樓房頂上的自動注水裝置．(1)連接電路圖；(2)簡述其工作原理(涉及的元件可用字母代替)．答案：(1)如圖所示(2)按圖接好電路，合上開關S，水泵工作，水位上升，當浮子上升使B接觸到S1時，左側電路(限制電路)工作，電磁鐵F有磁力，吸下銜鐵E，使S2斷開，電動機M不工作，停止注水，當水位下降使B與S1脫離，限制電路停止工作，F(xiàn)無磁性，D拉動E，使S2接通，M工作．統(tǒng)攬考情隨著科學技術的發(fā)展，傳感器在社會實踐中應用越來越廣泛，它是各種測量和自動限制系統(tǒng)的“感覺器官”．新課標增加了傳感器的內容，在新高考中肯定會有所體現(xiàn)，但所占比例不會太大，且都在“了解”的水平上，不會出現(xiàn)太困難且有難度的題目，更不會涉及大量的技術細微環(huán)節(jié)；命題形式一般以選擇題或填空題為主，也可能與其他學問綜合出題．真題例析(2024·全國卷Ⅰ)某試驗小組利用如圖甲所示的電路探究在25～80℃范圍內某熱敏電阻的溫度特性．所用器材有：置于溫控室(圖中虛線區(qū)域)中的熱敏電阻RT，其標稱值(25℃時的阻值)為900.0Ω；電源E(6V，內阻可忽視)；電壓表eq\o\ac(○,V)(量程150mV)；定值電阻R0(阻值20.0Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值為1000Ω)；電阻箱R2(阻值范圍0～999.9Ω)；單刀開關S1，單刀雙擲開關S2.試驗時，先按圖甲連接好電路，再將溫控室的溫度t升至80.0℃.將S2與1端接通，閉合S1，調整R1的滑片位置，使電壓表讀數(shù)為某一值U0；保持R1的滑片位置不變，將R2置于最大值，將S2與2端接通，調整R2，使電壓表讀數(shù)仍為U0；斷開S1，登記此時R2的讀數(shù)．逐步降低溫控室的溫度t，得到相應溫度下R2的阻值，直至溫度降到25.0℃.試驗得到的R2-t數(shù)據(jù)見下表.t/℃25.030.040.050.060.070.080.0R2/Ω900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0回答下列問題：(1)在閉合S1前，圖甲中R1的滑片應移動到________(填“a”或“b”)端．(2)在圖乙的坐標紙上補齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點，并作出R2t曲線．圖乙圖丙(3)由圖乙可得到RT在25～80℃范圍內的溫度特性．當t＝44.0℃時，可得RT＝________Ω.(4)將RT握于手心，手心溫度下R2的相應讀數(shù)如圖丙所示，該讀數(shù)為________Ω，則手心溫度為________℃.解析：本題主要考查探討小燈泡的伏安特性試驗、利用伏安特性曲線計算實際功率及其相關的學問點，意在考查考生對小燈泡伏安特性曲線的理解和敏捷運用相關學問，解決實際問題的實力．(1)圖甲的電路滑動變阻器采納限流接法，在閉合S1前，R1應當調整到接入電路部分的電阻值最大，使電路中電流最小，即圖甲中的R1的滑片應移到b端．(2)將t＝60℃和t＝70℃對應的兩組數(shù)據(jù)對應畫在坐標圖上，然后用平滑曲線過盡可能多的數(shù)據(jù)點畫出R2-t圖象．(3)依據(jù)題述試驗過程可知，測量的R2數(shù)據(jù)等于對應的熱敏電阻RT的電阻值．由畫出的R2-t圖象可知，當t＝44.0℃時，對應的RT＝460Ω.(4)由畫出的R2-t圖象可知，當RT＝620.0Ω，則手心溫度t＝33.0℃.答案：(1)b(2)如圖所示(3)450.0(4)620.033.0針對訓練如圖a是用電流傳感器(相當于電流表，其電阻可以忽視不計)探討自感現(xiàn)象的試驗電路，圖中兩個電阻的阻值均為R，L是一個自感系數(shù)足夠大的自感線圈，其直流電阻值也為R.圖b是某同學畫出的在t0時刻開關S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器的電流隨時間變更的圖象．關于這些圖象，下列說法中正確的是()A．圖甲是通過傳感器1的電流隨時間變更的狀況B．圖乙是通過傳感器1的電流隨時間變更的狀況C．圖丙是通過傳感器2的電流隨時間變更的狀況D．圖丁是通過傳感器2的電流隨時間變更的狀況解析：開關S由閉合變?yōu)閿嚅_，傳感器1中的電流立即變?yōu)榱?，如圖丁；傳感器2中的電流由于線圈的自感作用，電流反向并漸漸減小，C正確，A、B、D錯誤．答案：C1．(2024·全國卷Ⅰ)現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻限制的報警系統(tǒng)，當要求熱敏電阻的溫度達到或超過60℃時，系統(tǒng)報警，供應的器材有：熱敏電阻，報警器(內阻很小，流過的電流超過Ic時就會報警)，電阻箱(最大阻值為999.9Ω)，直流電源(輸出電壓為U，內阻不計)，滑動變阻器R1(最大阻值為1000Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值為2000Ω)，單刀雙擲開關一個，導線若干．在室溫下對系統(tǒng)進行調整，已知U約為18V，Ic約為10mA；流過報警器的電流超過20mA時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度的上升而減小，在60℃時阻值為650.0Ω.(1)完成待調整的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線．(2)在電路中應選用滑動變阻器________(選填“R1”或“R2”)．(3)依據(jù)下列步驟調整此報警系統(tǒng)．①電路接通前，需將電阻箱調到肯定的阻值，依據(jù)試驗要求，這一阻值為____________Ω；滑動變阻器的滑片應置于________(選填“a”或“b”)端旁邊，不能置于另一端的緣由是___________________．②將開關向________(選填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至_______________________________________．(4)保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關向另一端閉合，報警系統(tǒng)即可正常運用．解析：(1)依據(jù)題意可知，本試驗要求能用電阻箱進行校準，故電阻箱應與熱敏電阻并聯(lián)，利用單刀雙擲開關進行限制；它們再與報警器和滑動變阻器串聯(lián)即可起到報警作用；(2)電壓為18V，而報警時的電流為10mA，此時電阻約為：R＝eq\f(18,10×10－3)Ω＝1800Ω，而熱敏電阻的阻值約為650Ω，故滑動變阻器接入電阻約為1150Ω，故應選擇R2；(3)①因要求熱敏電阻達到60℃時報警，此時電阻為650Ω，故應將電阻箱調整至650Ω，然后由最大調整滑動變阻器，直至報警器報警，故起先時滑片應在b端；目的是讓電流由小到大調整，保證報警器的平安運用；②將開關接到c端與電阻箱連接，調整滑動變阻器直至報警器起先報警即可；然后再接入熱敏電阻，電路即可正常工作．答案：(1)如圖所示(2)R2(3)①650.0b保證報警器的平安運用②c報警器起先報警2．(多選)美國科學家WillardS．Boyle與GeorgeE．Smith因電荷耦合器件(CCD)的重要獨創(chuàng)榮獲2009年度諾貝爾物理學獎．CCD是將光學量轉變成電學量的傳感器．下列器件可作為傳感器的有()A．發(fā)光二極管 B．熱敏電阻C．霍爾元件 D．干電池解析：熱敏電阻的阻值隨溫度的變更而變更，可以把溫度轉化為電學量，而霍爾元件可以把磁場的磁感應強度轉化為電學量，熱敏電阻和霍爾元件可作為傳感器，B、C正確．答案：BC3．(多選)如圖所示為握力器原理示意圖，握力器把手上的連桿與彈簧一起上下移動，握力的大小可通過肯定的換算關系由電流表的示數(shù)獲得．當人緊握握力器時，假如握力越大，下列推斷正確的有()A．電路中電阻越大 B．電路中電阻越小C．電路中電流越小 D．電路中電流越大解析：由題圖可知，握力越大，變阻器接入電路的電阻越小，外電路的總電阻越小，故A錯誤，B正確；依據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路中電流越大．故C錯誤，D正確．答案：BD4．(2024·江蘇卷)某同學通過試驗制作一個簡易的溫控裝置，試驗原理電路圖如圖甲所示，繼電器與熱敏電阻Rt、滑動變阻器R串聯(lián)接在電源E兩端，當繼電器的電流超過15mA時，銜鐵被吸合，加熱器停止加熱，實現(xiàn)溫控．繼電器的電阻約20Ω，熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關系如下表所示.t/℃30.040.050.060.070.080.0Rt/Ω199.5145.4108.181.862.949.1(1)供應的試驗器材有：電源E1(3V，內阻不計)、電源E2(6V，內阻不計)、滑動變阻器R1(0～200Ω)、滑動變阻器R2(0～500Ω)、熱敏電阻Rt、繼電器、電阻箱(0～999.9Ω)、開關S、導線若干．為使該裝置實現(xiàn)對30～80℃之間任一溫度的限制，電源E應選用________(選填“E1”或“E2”)，滑動變阻器R應選用________(選填“R1”或“R2”)．(2)試驗發(fā)覺電路不工作．某同學為排查電路故障，用多用電表測量各接點間的電壓，則應將如圖乙所示的選擇開關旋至________(選填“A”“B”“C”或“D”)．(3)合上開關S，用調整好的多用電表進行排查．在圖甲中，若只有b、c間斷路，則應發(fā)覺表筆接入a、b時指針____________(選填“偏轉”或“不偏轉”)，接入a、c時指針________(選填“偏轉”或“不偏轉”)．(4)解除故障后，欲使銜鐵在熱敏電阻為50℃時被吸合，下列操作步驟的正確依次是________(填寫各步驟前的序號)．①將熱敏電阻接入電路②視察到繼電器的銜鐵被吸合③斷開開關，將電阻箱從電路中移除④合上開關，調整滑動變阻器的阻值⑤斷開開關，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調至108.1Ω解析：(1)假如電源用E1，則在t＝30℃時電路中的最大電流Im＝eq\f(3,199.5＋20)A≈13.67mA<15mA，故不能實現(xiàn)對此溫度的限制，因此電源應選用E2；為了在t＝80℃時實現(xiàn)對溫度的限制，設滑動變阻器阻值的最大值至少為R′，則eq\f(6V,R′＋20Ω＋49.1Ω)＝0.015A，解得R′＝330.9Ω，因此滑動變阻器應選用R2.(2)要用多用電表的直流電壓擋檢測故障，應將選擇開關旋至C.(3)假如只有b、c間斷路，說明b點與電源的負極間沒有形成通路，a、b間的電壓為零，表筆接在a、b間時，指針不偏轉；c點與電源的負極間形成通路，a與電源的正極相通，a、c間有電壓，因此兩表筆接入a、c間時指針發(fā)生偏轉．(4)解除故障后，欲使銜鐵在熱敏電阻為50℃時被吸合，應先斷開開關，用電阻箱替換熱敏電阻，并將阻值調至108.1Ω，合上開關，調整滑動變阻器的阻值，直至視察到繼電器的銜鐵被吸合，這時斷開開關，將電阻箱從電路中移除，將熱敏電阻接入電路．因此操作