2020版高中物理 第4章 传感器与现代社会章末学案 沪科版选修3-2 5页

第4章 传感器与现代社会 章末总结 一、常见敏感元件的特点及应用 ‎1.光敏电阻：光敏电阻的阻值与所受光照的强度有关，光照增强阻值减小，光照减弱阻值增大.‎ ‎2.热敏电阻：热敏电阻有正温度系数、负温度系数和临界温度系数三种.正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小.‎ ‎3.霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量.‎ 例1　如图1所示是一火警报警器的部分电路示意图.其中R2为用半导体负温度系数热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器.当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是 (　　)‎ 5‎ 图1‎ A.I变大，U变大 B.I变大，U变小 C.I变小，U变大 D.I变小，U变小 答案　D 解析　R2所在处出现火情时，温度升高，则R2的阻值减小.R2↓→R总↓→I干↑→U1↑→U3↓→I↓，故显示器的电流I变小，由U＝E－I干r，I干变大，知U变小，故选项D正确.‎ 针对训练　如图2所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，A、B接监控装置.则(　　)‎ 图2‎ ‎①当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高　②当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低　③当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压　④当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④‎ 答案　C 解析　R1是光敏电阻，有光照射时，阻值变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故①错误，②正确；由闭合电路欧姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故③正确；当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故④错误，故应选C.‎ 二、传感器的应用 ‎1.传感器的应用 传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用.‎ ‎(1)“感”是指传感器的敏感元件感应信息，并转化为电学量.‎ ‎(2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取并转化的电学信息传给执行机构.‎ ‎(3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作.‎ 5‎ ‎2.传感器电路问题的设计思路 处理与传感器有关的电路设计问题时，可将整个电路分解为：‎ ‎(1)传感器所在的信息采集部分；‎ ‎(2)转化传输部分(这部分电路往往与直流电路的动态分析有关)；‎ ‎(3)执行电路.‎ 例2　 (多选)在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率ρ随温度t的变化关系如图3所示，由于这种特性，使PTC元件具有发热、保温双重功能.以下判断正确的是(　　)‎ 图3‎ A.通电后，其电功率先增大后减小 B.通电后，其电功率先减小后增大 C.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变 D.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变 答案　AD 解析　当电热灭蚊器温度由‎0升到t1的过程中，电阻器的电阻率ρ随温度的升高而减小，其电阻R随之减小，由于加在电热灭蚊器上的电压U保持不变，电热灭蚊器的电功率P随之增大，当t＝t1时，电功率P达到最大.当温度由t1升高到t2的过程中，ρ增大，R增大，P减小.而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，高于环境温度的电热灭蚊器的散热功率P′也就越大.因此在这之间的某一温度t3会有P＝P3＝P′，即电功率P减小到等于散热功率时，即达到保温；当tP′，使温度自动升高到t3；当t>t3，P