2018届二轮复习传感器及其应用课件(1) 36页

　传感器及其应用 答案： A 二、传感器在实际问题中的应用 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 . 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 电容器 力、运动与含容电路 青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能．用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制．光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强 ( 如白天 ) 时电阻几乎为零；照射光较弱 ( 如黑天 ) 时电阻接近于无穷大．利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开．电磁开关的内部结构如图所示 .1 、 2 两接线柱之间是励磁线圈， 3 、 4 两接线柱分别与弹簧片和触点连接． 当励磁线圈中电流大于 50 mA 时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离， 3 、 4 断开；当电流小于 50 mA 时， 3 、 4 接通，励磁线圈中允许通过的最大电流为 100 mA. (2) 回答下列问题： ① 如果励磁线圈的电阻为 200 Ω ，励磁线圈允许加的最大电压为 ______V ，保护电阻 R 2 的阻值范围为 ______Ω. ② 在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱 3 、 4 之间从断开变为接通．为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明． 答： _________________________________________. ③ 任意举出一个其他的电磁铁应用的例子． 答： _________________________________. 解析： (1) 电路原理图如图所示． 【 考情分析 】 从近几年的高考来看，对涉及传感器知识的考查，主要集中在传感器及其工作原理和传感器的应用等方面．本部分的知识以单独命题占多数，也可以与电磁感应、电路等相结合，基本题型是以选择题、实验题或计算题出现，重点考查学生分析问题和将知识运用于生活、生产的能力． 【 高考冲浪 】 常考点一：传感器的工作原理 1 ． ( 江苏高考 ) 美国科学家 Willard S ． Boyle 与 George E ． Smith 因电荷耦合器件 (CCD) 的重要发明获得 2009 年度诺贝尔物理学奖． CCD 是将光学量转变成电学量的传感器．下列器件可作为传感器的有 ( 　　 ) A ．发光二极管　　 B ．热敏电阻 C ．霍尔元件 D ．干电池 解析： 发光二极管具有单向导电性，可以发光，但不能做传感器，热敏电阻可以把温度转化为电学量，霍尔元件可以把磁感应强度转化为电压这个电学量，故 B 、 C 正确． 答案： BC 2 ． ( 江苏高考 ) 2007 年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现 “ 巨磁电阻效应 ” ． 基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用．在下列有关其他电阻应用的说法中，错误的是 ( 　　 ) A ．热敏电阻可应用于温度测控装置中 B ．光敏电阻是一种光电传感器 C ．电阻丝可应用于电热设备中 D ．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用 解析： 温度测控装置运用了热敏电阻的特性， A 项正确；光敏电阻是将光照强度转换为电信号的异种光传感器， B 项正确；电热设备中有电阻丝的应用， C 项正确；电阻在电路中主要起到阻碍电流通过和产生热效应的作用， D 项错误． 答案： D 3 ． ( 海南高考 ) 当光照射到光敏电阻上时，光敏电阻的阻值 ______( 选填 “ 变大 ” 、 “ 不变 ” 或 “ 变小 ” ) ．半导体热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随 ______ 变化而改变的特性制成的． 解析： 光敏电阻的特性是光照增强，阻值减小，半导体热敏电阻的特性是温度变化，电阻的阻值变化． 答案： 变小　温度 常考点二：传感器的典型应用 1 ． ( 广东高考 ) 如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量．设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气 ( 　　 ) A ．体积不变，压强变小 B ．体积变小，压强变大 C ．体积不变，压强变大 D ．体积变小，压强变小 解析： 细管中封闭空气的压强等于洗衣缸与细管间水位差产生的压强加大气压强，洗衣缸内水位升高，两者间水位差变大，封闭气体压强变大，同时细管中水位上升，封闭气体体积减小，故选项 B 正确． 答案： B 2 ． ( 北京高考 ) 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． (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 1 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) 图 2 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 3 所示． a ．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． b ．利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程．除此之外，请你展开 “ 智慧的翅膀 ” ，提出另一个实例或设想． 3 ． ( 上海高考 ) 如图所示，一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动，在圆盘上沿半径开有一条宽度为 2 mm 的均匀狭缝．将激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下两侧，且可以同步地沿圆盘半径方向匀速移动，激光器连续向下发射激光束．在圆盘转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，并将其输入计算机，经处理后画出相应图线．图 (a) 为该装置示意图，图 (b) 为所接收的光信号随时间变化的图线，横坐标表示时间，纵坐标表示接收到的激光信号强度，图中 Δ t 1 ＝ 1.0 × 10 － 3 s ， Δ t 2 ＝ 0.8 × 10 － 3 s. (1) 利用图 (b) 中的数据求 1 s 时圆盘转动的角速度； (2) 说明激光器和传感器沿半径移动的方向； (3) 求图 (b) 中第三个激光信号的宽度 Δ t 3 . 答案： (1)7.85 rad/s 　 (2) 由中心向边缘移动 (3)0.67 × 10 － 3 s