本章总结\n专题 传感器的常见敏感元件及其应用1.常见敏感元件及特性(1)光敏电阻:光敏电阻在被光照射时电阻发生变化,光照增强电阻减小,光照减弱电阻增大.(2)金属热电阻:金属热电阻的电阻率随温度升高而增大.(3)热敏电阻:热敏电阻有正温度系数、负温度系数两种.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.(4)电容:平行板电容器的电容与极板面积、极板间距及电介质材料有关,电容器可以感知引起电容变化的任一外界信息,并将其转化为电容变化,例如,当极板受力时会改变极板间距,从而引起电容变化.\n2.传感器的应用(1)搞清传感器的原理及应用过程是求解该类问题的关键.(2)与电路的结合问题:涉及电路的动态变化问题时要抓住题目的关键信息及敏感元件的特性,分析的顺序同直流电路动态问题分析一样.涉及电路的计算问题时,由于敏感元件变化的特性,所以找准对应时刻、位置等.\n【典例】如图(1)为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的I-U关系曲线图.\n解析:(1)应选择图(甲),因为图(甲)电路电压可从0V调到所需电压,电压调节范围大.(1)为了通过测量得到如图(1)所示I-U关系的完整曲线,在图(2)(甲)和(乙)两个电路中应选择的是图;简要说明理由:.(电源电动势为9V,内阻不计,滑动变阻器的阻值为0～100Ω)答案:(1)(甲) 因为(甲)电路电压可从0V调到所需电压,电压调节范围大\n(2)在如图(3)所示电路中,电源电压恒为9V,电流表读数为70mA,定值电阻R1=250Ω.由热敏电阻的I-U关系曲线可知,热敏电阻两端的电压为V,电阻R2的阻值为Ω.答案:(2)5117.6\n〚针对训练〛如图(甲)所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t=0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复,通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图(乙)所示,则()A.t1时刻小球动能最大B.t2时刻小球动能最大C.t2～t3这段时间内,小球的动能先增加后减少D.t2～t3这段时间内,小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能\n答案:C解析:0～t1时间内,小球做自由落体运动,故弹簧弹力为零.t1～t2时间内,小球压缩弹簧,当弹力等于重力时,小球速度最大,在此时刻之前,小球做加速度减小的加速运动,之后做加速度增加的减速运动,t2时刻减速到零.t2～t3时间内,小球向上先加速运动后减速运动.故选项A、B错误,选项C正确.t2～t3时间内弹簧减少的弹性势能转化为小球增加的动能和重力势能之和,故选项D错误.\nD1.笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件.当显示屏开启时磁体远离霍尔元件,电脑正常工作;当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件,屏幕熄灭,电脑进入休眠状态.如图所示,一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件,元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子,通入方向向右的电流时,电子的定向移动速度为v.当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中,于是元件的前、后表面间出现电压U,以此控制屏幕的熄灭.则元件的()\n\n2.某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25℃～80℃范围内某热敏电阻的温度特性.所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25℃时的阻值)为900.0Ω;电源E(6V,内阻可忽略);电压表V(量程150mV);定值电阻R0(阻值20.0Ω),滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω);电阻箱R2(阻值范围0～999.9Ω);单刀开关S1,单刀双掷开关S2.实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0℃.将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0;保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0;断开S1,记下此时R2的读数.逐步降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0℃.实验得到的R2-t数据见下表.\nt/℃25.030.040.050.060.070.080.0R2/Ω900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并作出R2-t曲线;(3)由图(b)可得到RT在25℃～80℃范围内的温度特性.当t=44.0℃时,可得RT=Ω;(4)将RT握于手心,手心温度下R2的相应读数如图(c)所示,该读数为Ω,则手心温度为℃.\n解析:(1)闭合开关S1前,应让滑片移动到b端,使滑动变阻器连入电路的阻值最大.(3)由图像可知t=44.0℃时,电阻的阻值为450Ω.(4)由图(c)可得电阻箱阻值为620.0Ω,由图像可得温度约为33.0℃.答案:(1)b(2)如图所示(3)450(4)620.033.0\n3.某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图(甲)所示,继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端,当继电器的电流超过15mA时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控.继电器的电阻约为20Ω,热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示t/℃30.040.050.060.070.080.0Rt/Ω199.5145.4108.181.862.949.1(1)提供的实验器材有:电源E1(3V,内阻不计)、电源E2(6V,内阻不计)、滑动变阻器R1(0～200Ω)、滑动变阻器R2(0～500Ω)、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0～999.9Ω)、开关S、导线若干.为使该装置实现对30～80℃之间任一温度的控制,电源E应选用(选填“E1”或“E2”),滑动变阻器R应选用(选填“R1”或“R2”).\n答案:(1)E2R2\n(2)实验发现电路不工作.某同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间的电压,则应将如图(乙)所示的选择开关旋至(选填“A”“B”“C”或“D”).解析:(2)要用多用电表的直流电压挡检测故障,应将选择开关旋至C.答案:(2)C\n(3)合上开关S,用调节好的多用电表进行排查,在图(甲)中,若只有b,c间断路,则应发现表笔接入a,b时指针(选填“偏转”或“不偏转”),接入a,c时指针(选填“偏转”或“不偏转”).解析:(3)如果只有b,c间断路,说明b点与电源的负极间没有形成通路,a,b间的电压为零,电表接在a,b间时,指针不偏转;c点与电源的负极间形成通路,a与电源的正极相通,a,c间有电压,因此两表接入a,c间时指针发生偏转.答案:(3)不偏转 偏转\n(4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50℃时被吸合,下列操作步骤正确顺序是.(填写各步骤前的序号)①将热敏电阻接入电路②观察到继电器的衔铁被吸合③断开开关,将电阻箱从电路中移除④合上开关,调节滑动变阻器的阻值⑤断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至108.1Ω解析:(4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50℃时被吸合,应先断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,并将阻值调至108.1Ω,合上开关,调节滑动变阻器的阻值,直至观察到继电器的衔铁被吸合,这时断开开关,将电阻箱从电路中移除,将热敏电阻接入电路.因此操作步骤的正确顺序是⑤④②③①.答案:(4)⑤④②③①
