2019-2020学年高中物理第6章传感器章末复习方案6课件 人教版选修3-2

2019-2020学年高中物理第6章传感器章末复习方案6课件 人教版选修3-2

章末复习方案 章末 · 核心归纳 考点分布 考点频次 命题趋势 传感器的简单应用 ★ 5 年 4 考 [ 内容特点 ] 　传感器的性能的理解；涉及传感器应用的电路设计或对抑制电路的理解应用 [ 题型形式 ] 　选择题和实验题 章末 · 考法整合 以传感器为桥梁可以将多方面的物理知识整合在一起，在实际问题中既可以直接考查传感器知识，也可以考查敏感元件的敏感特性．几种传感器及与其相联系的物理知识，如下表 . 考法一　传感器的应用 传感器种类 敏感元件 与之相联系的物理知识 光电传感器 光敏电阻 直流电路动态分析 温度传感器 热敏电阻 直流电路问题 力传感器 压敏电阻等 力学、运动学与直流电路 电容传感器 电容 力、运动与含容电路 【真题 1 】　 在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示． M 是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻 R M 发生变化，导致 S 两端电压 U 增大，装置发出警报，此时　 ( 　　 ) A ． R M 变大，且 R 越大， U 增大越明显 B ． R M 变大，且 R 越小， U 增大越明显 C ． R M 变小，且 R 越大， U 增大越明显 D ． R M 变小，且 R 越小， U 增大越明显 答案　 C 　 【真题 2 】　 某电容式话筒的原理示意图如图所示， E 为电源， R 为电阻，薄片 P 和 Q 为金属极板，对着话筒说话时， P 振动而 Q 可视为不动．在 P 、 Q 间距增大的过程中　 ( 　　 ) A ． P 、 Q 构成的电容器的电容增大 B ． P 上电荷量保持不变 C ． M 点的电势比 N 点的低 D ． M 点的电势比 N 点的高 答案　 D 　 【真题 3 】　 如图所示，一热敏电阻 R T 放在控温容器 M 内． A 为毫安表，量程 6 mA ，内阻为数十欧姆； E 为直流电源，电动势约为 3 V ，内阻很小； R 为电阻箱，最大阻值为 999.9 Ω ； S 为开关．已知 R T 在 95 ℃ 时的阻值约为 150 Ω ，在 20 ℃ 时的阻值约为 550 Ω. 现要求在降温过程中测量在 95 ℃ ～ 20 ℃ 之间的多个温度下 R T 的阻值． (1) 在图中画出连线，完成实验原理电路图． (2) 完成下列实验步骤中的填空： ① 依照实验原理电路图连线． ② 调节控温容器 M 内的温度，使得 R T 的温度为 95 ℃. ③ 将电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全． ④ 闭合开关．调节电阻箱，记录电流表示数 I 0 ，并记录 ______________________________________. ⑤ 将 R T 的温度降为 T 1 (20 ℃ ＜ T 1 ＜ 95 ℃) ，调节电阻箱，使得电流表的读数 ________ ，记录 ________. ⑥ 温度为 T 1 时热敏电阻的电阻值 R T 1 ＝ ___________ _______________________. ⑦ 逐步降低 T 1 的数值，直至 20 ℃ 为止；在每一温度下重复步骤 ⑤⑥. 解析　 (1) 已知热敏电阻在 20 ℃ 和 95 ℃ 时的阻值，可将热敏电阻、电阻箱、电源、电流表串联成闭合电路． (2) 当电路中电流不变时，电路中的总电阻保持不变，因而，热敏电阻和电阻箱的阻值之和不变，由电阻箱的读数即可求出不同温度下 R T 的阻值． 答案　 (1) 实验原理电路图如图所示 (2)④ 电阻箱的读数 R 0 　 ⑤ 仍为 I 0 　电阻箱的读数 R 1 ⑥ R 0 － R 1 ＋ 150 Ω 【真题 4 】　 用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻 R T ，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的．某同学将 R T 和两个适当的固定电阻 R 1 、 R 2 连成图甲虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻 R L 的阻值随 R T 所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围．为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下 R L 的阻值，测量电路如图甲所示，图中的电压表内阻很大． R L 的测量结果如表所示． 温度 t ( ℃ ) 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 R L 阻值 (Ω) 54.3 51.5 48.3 44.7 41.4 37.9 34.7 回答下列问题： (1) 根据图甲所示的电路，在如图乙所示的实物图上连线． (2) 为了检验 R L 与 t 之间近似为线性关系，在坐标图上作 R L － t 关系图线． (3) 在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图丙、丁所示．电流表的读数为 ______ ，电压表的读数为 ______. 此时等效电阻 R L 的阻值为 ________ ；热敏电阻所处环境的温度约为 ________. 答案　 (1) 连线如图所示 【真题 5 】 利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域．如图甲所示，将一金属或半导体薄片垂直置于磁场 B 中，在薄片的两个侧面 a 、 b 间通以电流 I 时，另外两侧 c 、 f 间产生电势差，这一现象称为霍尔效应．其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，于是 c 、 f 间建立起电场 E H ，同时产生霍尔电势差 U H ，当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时， E H 和 U H 达到稳定值， (1) 设半导体薄片的宽度 ( c 、 f 间距 ) 为 l ，请写出 U H 和 E H 的关系式；若半导体材料是电子导电的，请判断图甲中 c 、 f 哪端的电势高． (2) 已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为 n ，电子的电荷量为 e ，请导出霍尔系数 R H 的表达式 ( 通过横截面积 S 的电流 I ＝ ne v S ，其中 v 是导电电子定向移动的平均速率 ) ． (3) 如图乙所示是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着 m 个永磁体，相邻永磁体的极性相反．霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近．当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉冲信号图象如图丙所示． 若在时间 t 内，霍尔元件输出的脉冲数目为 P ，请导出圆盘转速 N 的表达式． 1 ． 根据题目所给仪器和要求画出控制电路和工作电路 控制电路由电源、开关、光敏电阻 ( 或热敏电阻等其他敏感元件 ) 、电磁继电器和导线等组成；工作电路由电源、用电器 ( 灯泡、电热丝或其他用电器 ) 、导线等组成．这两个电路相互独立，又通过继电器相联系，继电器实际上是工作电路的开关． 考法二　自动控制电路的设计 2 ． 分析自控电路的合理性 电路设计完成后，要对它的合理性进行分析，用光照射光敏电阻或对热敏电阻加热，检查工作电路的接通和断开是否符合实际要求．比如，自控路灯电路的设计要求是白天切断工作电路，使路灯熄灭；晚上接通工作电路，使路灯点亮发光． 【真题 6 】　 用热敏电阻作传感器，设计一个热水器电源自动控制开关 ( 简单型 ) ，可供选择的器材如下：热敏电阻、电池组、滑动变阻器、继电器、开关、弹簧片、导线．要求画出电路图，并简要说明工作原理． 解析　 如图所示，调节滑动变阻器 R 的阻值．设热敏电阻 R ′ 的温度为 65 ℃ 时，继电器 M 的磁力可把弹簧片开关 S 吸引到与继电器 M 的 B 接触．使用时，当热水器内温度低于 65 ℃ 时，热水器内的热敏电阻 R ′ 的阻值增大，使控制电路的电流减小，继电器 M 的磁力减小，弹簧片 S 在其弹力作用下恢复到与开关 A 相接而使热水器的电路接通，对热水器加热； 当温度达到 ( 或高于 )65 ℃ 时，弹簧片 S 与 B 接触而使热水器断开，停止加热．在使用时，热水出，冷水进，则热水器始终处于接通状态． 答案　 见解析