2018-2019學(xué)年高中物理第六章傳感器典型例題歸納學(xué)案新人教版

1、第六章傳感器典型例題歸納類型一、熱敏電阻的特性例1.如圖所示，R為定值電阻，R2為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時(shí)（）A.R兩端的電壓增大B.電流表的示數(shù)增大C.小燈泡的亮度變強(qiáng)D.小燈泡的亮度變?nèi)酢舅悸伏c(diǎn)撥】運(yùn)用熱敏電阻特性解決問(wèn)題?！敬鸢浮緾【解析】本題考查了負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的特性以及電路的動(dòng)態(tài)分析。R2與燈L并聯(lián)后與Ri串聯(lián)，與電源構(gòu)成閉合電路，當(dāng)熱敏電阻溫度降低時(shí)，電阻R2增大，外電路電阻增大，電流表讀數(shù)變小，燈L兩端電壓增大，燈泡亮度變強(qiáng)，R1兩端電壓減小，故C正確，其余各項(xiàng)均錯(cuò)。【總結(jié)升華】牢記熱敏電阻特性是解決此題的關(guān)鍵。熱敏電阻的阻值隨溫度的升高不一定減小，正溫度

2、系數(shù)的熱敏電阻（PTC）的阻值隨溫度的升高而增大。舉一反三：【變式】如圖是一火警報(bào)警的一部分電路示意圖。其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，&b之間接報(bào)警器。當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí),i顯示器的電流I、報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是（）14AI變大，U變大B.I變小，U變小【解析】出現(xiàn)火情時(shí)溫度升高,CI變小，U變大D.I變大，U變小R2減小，R總減小，I總增大，Uab減小，U并減小,Ia減小，正確答案為Bo類型二、光敏電阻的特性例2.如圖所示，R、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)照射到R3上的光強(qiáng)度增大時(shí)（）A.電壓表的示數(shù)增大B.R2中

3、電流減小C .小燈泡的功率增大D .電路的路端電壓增大【答案】ABC3阻【解析】本題綜合考查光敏電阻的特性以及電路的動(dòng)態(tài)分析。當(dāng)光強(qiáng)度增大時(shí),值減小，外電路電阻隨見(jiàn)的減小而減小，R兩端電壓因干路電流增大而增大，同時(shí)內(nèi)電壓增大，故電路路端電壓減小，而電壓表的示數(shù)增大，A項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤；由路端電壓減小，而R兩端電壓增大知，R2兩端電壓必減小，則R2中電流減小，故B項(xiàng)正確；結(jié)合干路電流增大知流過(guò)小燈泡的電流必增大，則小燈泡的功率增大。【總結(jié)升華】牢記光敏電阻的阻值隨光強(qiáng)度的增加而減小。例3.利用光敏電阻制作的光傳感器，記錄了傳送帶上工件的輸送情況，如圖甲所示為某工廠成品包裝車間的光傳感記錄器，光傳

4、感器B能接收到發(fā)光元件A發(fā)出的光，每當(dāng)工件擋住A發(fā)出的光時(shí)，光傳感器就輸出一個(gè)電信號(hào)，并在屏幕上顯示出電信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系，如圖乙所示。若傳送帶始終勻速運(yùn)動(dòng)，每?jī)蓚€(gè)工件間的距離為0.2m則下列說(shuō)法正確的是A.傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.1m/sB.傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.2m/sC.該傳送帶每小時(shí)輸送3600個(gè)工件D.該傳送帶每小時(shí)輸送7200個(gè)工件【答案】BC【解析】從乙圖可以知道：每間隔1秒的時(shí)間光傳感器就輸出一個(gè)電信號(hào)，而在這一段02時(shí)間內(nèi)傳送帶運(yùn)動(dòng)了兩個(gè)工件之間的距離，所以傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是v=02m/s=0.2m/s,1故A錯(cuò)誤B正確；傳送帶每小時(shí)傳送的距離為：s=vt=0.2X3600m工件

5、個(gè)數(shù)為：sn=s=3600個(gè)，C正確D錯(cuò)誤。L舉一反三：【變式】（1）如圖是利用光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)的示意圖，其中A是，B中的主要元件是。（2）自動(dòng)計(jì)數(shù)原理是:【答案】（1）發(fā)光儀器；光敏電阻（2）見(jiàn)解析【解析】（1）發(fā)光儀器；光敏電阻（2）光傳送帶上沒(méi)有物品擋住由A射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變小，供給信號(hào)處理系統(tǒng)的電壓變低；當(dāng)傳送帶上有物品擋住由A射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變大，供給信號(hào)處理系統(tǒng)的電壓變高，這種高低交替變化的信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理系統(tǒng)處理，就會(huì)自動(dòng)將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)功能.類型三、霍爾元件的特性例4.如圖所示，截面為矩形的金屬導(dǎo)體，放在磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)體中通有電流

6、時(shí)，導(dǎo)體的上、下表面的電勢(shì)的關(guān)系為（）A-Um>UnB.Um=UnC.Um<UnD.無(wú)法判斷【答案】A【解析】此題考查了霍爾效應(yīng)的形成原因?；魻栃?yīng)形成的原因是因?yàn)閹щ娏Ｗ釉诖艌?chǎng)中受到洛倫茲力作用，做定向移動(dòng)形成的，根據(jù)左手定則，電子受到向下的洛倫茲力作用,向N板運(yùn)動(dòng)，則M板剩下正電荷，所以UM>UN。【總結(jié)升華】金屬導(dǎo)體中能自由移動(dòng)的是電子，電子向N板聚集，M板剩下正電荷。例5.如圖所示，有電流I流過(guò)長(zhǎng)方體金屬塊，金屬塊寬度為d,高為b,有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里，金屬塊單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n,試問(wèn)金屬塊上、下表面哪面電勢(shì)高？電勢(shì)差是多少？【思路點(diǎn)撥】當(dāng)

7、電流在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷在洛倫茲力作用下，分別向?qū)w上、下表面聚集，在導(dǎo)體中形成電場(chǎng)，其中上表面帶負(fù)電，電勢(shì)低。隨著正、負(fù)電荷不斷向下、上表面積累，電場(chǎng)增強(qiáng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷所受電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，電荷將不再向上或向下偏轉(zhuǎn)，上、下表面間形成穩(wěn)定電壓?！敬鸢浮肯卤砻骐妱?shì)高電勢(shì)差為ned【解析】本題是考查霍爾效應(yīng)現(xiàn)象的計(jì)算題。當(dāng)電流在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷在洛倫茲力作用下，分別向?qū)w上、下表面聚集，在導(dǎo)體中形成電場(chǎng)，其中上表面帶負(fù)電，電勢(shì)低。隨著正、負(fù)電荷不斷向下、上表面積累，電場(chǎng)增強(qiáng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷所受電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，即qEqvB時(shí)，電荷將不再向上或向下偏轉(zhuǎn)，上、下表面間形成穩(wěn)定電壓。因?yàn)?/p>

8、自由電荷為電子，故用左手定則可判定電子向上偏，則上表面聚集負(fù)電荷，下表面帶多余等量的正電荷，故下表面電勢(shì)高，設(shè)其穩(wěn)定電壓為U。當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷所受電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，即qUqvBob又因?yàn)閷?dǎo)體中的電流IneSvnevbd,故U巫。ned【總結(jié)升華】(1)判斷電勢(shì)高低時(shí)注意載流子是正電荷還是負(fù)電荷。IB(2)由以上計(jì)算得上、下兩表面間的電壓穩(wěn)定時(shí)，U,其中n為單位體積內(nèi)的1IB自由電荷數(shù)，e為電子電荷量，對(duì)固定的材料而言為定值，若令k一，則U卜丁，此即課本所給出的公式。類型四、電容式傳感器例6.如圖所示：(1)圖甲是的電容式傳感器，原理是(2)圖乙是的電容式傳感器，原理是(3)圖丙是的電容式傳感器

9、，原理是(4)圖丁是的電容式傳感器，原理是【答案】見(jiàn)解析【解析】本題考查了幾種常見(jiàn)電容式傳感器的工作原理。(1)圖甲是角度的電容式傳感器，其原理是當(dāng)動(dòng)金屬片旋進(jìn)的角度不同時(shí)，電容器的正對(duì)面積不同，電容器的電容不同。(2)圖乙是液體的電容式傳感器，其原理是導(dǎo)電液體相當(dāng)于電容器的一個(gè)極板，當(dāng)液體深度發(fā)生改變時(shí)，相當(dāng)于兩極板的正對(duì)面積發(fā)生改變，電容器的電容也隨之改變。(3)圖丙是壓力的電容式傳感器，其原理是當(dāng)作用在一個(gè)電極的壓力改變時(shí)，金屬片的形狀也發(fā)生改變，兩極板的距離發(fā)生改變，電容器的電容也發(fā)生改變。(4)圖丁是位移的電容武傳感器，其原理是和物體固定在一起的電介質(zhì)板，當(dāng)物體發(fā)生一小段位移時(shí)，插入

10、兩極板間的電介質(zhì)發(fā)生變化，導(dǎo)致電容器的電容發(fā)生變化?！究偨Y(jié)升華】電容式傳感器體積小、反應(yīng)靈敏，是一種多功能傳感器，可用來(lái)做壓力、轉(zhuǎn)角、位移、壓強(qiáng)、聲音等傳感器。舉一反三：【變式圖甲是測(cè)量的電容式傳感器，原理是圖乙是測(cè)量的電容式傳感器，原理是導(dǎo)也液體【答案】圖甲：角度；動(dòng)片與定片間的角度發(fā)生變化時(shí)，引起正對(duì)面積S的變化，通過(guò)測(cè)出電容C的變化，測(cè)量動(dòng)片與定片間的夾角。圖乙：液面高度h；h發(fā)生變化，金屬芯線和導(dǎo)電液體組成的電容發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)定C的變化，可以測(cè)量液面高度h的變化。類型五、力傳感器的應(yīng)用例7.用如圖所示的裝置可以測(cè)量汽車在水平路面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度，該裝置是在矩形箱子的前、后壁

11、上各安裝一個(gè)由力敏電阻組成的壓力傳感器，用兩根相同的輕彈簧夾著一個(gè)質(zhì)量為2.0kg的滑塊，滑塊可無(wú)摩擦滑動(dòng)，兩彈簧的另一端分別接在傳感器a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出，現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動(dòng)方向固定在汽車上，傳感器b在前，彳感器a在后。汽車靜止時(shí)，傳感器a、b的示數(shù)均為10N。(g取10m/s)I'(1)若傳感器a的示數(shù)為14N,b的示數(shù)為6.0N,求此時(shí)汽車的加速度大小和方向;(2)當(dāng)汽車以怎樣的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器a的示數(shù)為零？【思路點(diǎn)撥】?jī)奢p彈簧相同，左彈簧伸長(zhǎng)多少，右彈簧就縮短多少。傳感器上所顯示出力的大小即彈簧對(duì)傳感器的壓力，據(jù)牛頓第三定律知，此即為彈簧上的彈力

12、大小，亦即該彈簧對(duì)滑塊的彈力大小。【答案】(1)4,0m/s2,方向向前(2)10m/s2,方向向后【解析】本題是力傳感器在實(shí)際中的一個(gè)應(yīng)用。傳感器上所顯示出力的大小即彈簧對(duì)傳感器的壓力，據(jù)牛頓第三定律知，此即為彈簧上的彈力大小，亦即該彈簧對(duì)滑塊的彈力大小。(1)如圖所示，依題意，左側(cè)彈簧對(duì)滑塊向右的推力F114N,右側(cè)彈簧對(duì)滑塊向左的推力F26.0N?；瑝K所受合力產(chǎn)生加速度ai,根據(jù)牛頓第二定律有FiF2mai,得FiF2146.0/22a1m/s4.0m/s。m2.0a1與F1同方向，即向前(向右)。(2)a傳感器的讀數(shù)恰為零，即左側(cè)彈簧的彈力F，0,因兩彈簧相同，左彈簧伸長(zhǎng)多少，右彈簧就

13、縮短多少，所以右彈簧的彈力變?yōu)镕2/20N,滑塊所受合力產(chǎn)生加速度，由牛頓第二定律得F合F2>ma2°解得F22a210m/s。m負(fù)號(hào)表示方向向后（向左）?！究偨Y(jié)升華】?jī)奢p彈簧相同，左彈簧伸長(zhǎng)多少，右彈簧就縮短多少，彈簧上彈力變化大小相舉一反三：【變式】慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈工程中，這個(gè)系統(tǒng)的重要元件是加速度計(jì)。加速度計(jì)的構(gòu)造和原理的示意圖如圖示，沿導(dǎo)彈長(zhǎng)度方向按裝的固定光滑桿上套一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊，滑塊的兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連，兩彈簧的另一端與固定壁相連?；瑝K原來(lái)靜止，彈簧處于自然長(zhǎng)度。滑塊上有指針，可通過(guò)標(biāo)尺測(cè)出滑塊的位移，然后通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)。（1）

14、設(shè)某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運(yùn)動(dòng)，指針向左偏離。點(diǎn)的距離為S,則這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度（）A.方向向左，大小為kS/mB.方向向右，大小為kS/mC.方向向左，大小為2kS/mD.方向向右，大小為2kS/m（2）若電位器（可變電阻）總長(zhǎng)度為L(zhǎng),其電阻均勻，兩端接在穩(wěn)壓電源U0上，當(dāng)導(dǎo)彈以加速度a沿水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，與毛t塊連接的滑動(dòng)片P產(chǎn)生位移，此時(shí)可輸出一個(gè)電信號(hào)U,作為導(dǎo)彈慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源，為控制導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)輸入信息，試寫出U與a的函數(shù)關(guān)系式?！敬鸢浮浚?）D（2）mUa2kL【解析】（1）略（2）a=2kS/m,Sma/2k,所以UU0R/RU0S/LmaU0/2kLmaa.2kL類型六

15、、聲傳感器的應(yīng)用例8.動(dòng)圈式話筒和磁帶錄音機(jī)都應(yīng)用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，圖甲所示是動(dòng)圈式話筒原理圖,圖乙所示是磁帶錄音機(jī)的錄音、放音原理圖，由圖可知:摘J器4）話筒工作時(shí)磁鐵不動(dòng)，線圈振動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流錄音機(jī)放音時(shí)變化的磁場(chǎng)在靜止的線圈里產(chǎn)生感應(yīng)電流錄音機(jī)放音時(shí)線圈中變化了的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)錄音機(jī)錄音時(shí)線圈中變化的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)其中正確的是（）A.B.C.D.【解析】本題考查了動(dòng)圈式話筒和磁帶錄音機(jī)錄放音的工作原理。話筒的工作原理是聲波迫使金屬線圈在磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)中振動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，正確。錄音時(shí)，話筒產(chǎn)生的感應(yīng)電流經(jīng)放大電路放大后在錄音機(jī)磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，正確。

16、磁帶在放音時(shí)通過(guò)變化的磁場(chǎng)使放音頭產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)放大電路后再送到揚(yáng)聲器中，正確?！究偨Y(jié)升華】清楚聲傳感器的原理是解題關(guān)鍵。舉一反三：【變式】唱卡拉OK用的話筒，內(nèi)有傳感器。其中有一種是動(dòng)圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場(chǎng)中，當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí)，就將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。下列說(shuō)法正確的是（）話筒原理示意圖A.該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的B.該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的C.膜片振動(dòng)時(shí)，穿過(guò)金屬線圈的磁通量不變D.膜片振動(dòng)時(shí)，金屬線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)類型七、溫度傳感器的應(yīng)用例9.在家用電熱滅蚊器中，電熱部分主要元件是PTC元件，PTC元

17、件是由鈦酸鋼等半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率隨溫度t的變化關(guān)系如圖所示，由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、保溫雙重功能。對(duì)此，以下判斷正確的是（）通電后，其電功率先增大，后減小通電后，其電功率先減小，后增大當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在t1不變當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在11和12之間的某一值不變A.B.C.D.【思路點(diǎn)撥】注意分析圖象信息，把握變化規(guī)律，并結(jié)合所學(xué)物理規(guī)律進(jìn)行分析討論?！敬鸢浮緿【解析】當(dāng)電熱滅蚊器溫度由0升到ti的過(guò)程中，電阻器的電阻率隨溫度升高而減小，其電阻R隨之減小，由于加在滅蚊器上的電壓U保持不變，滅蚊器的熱功率P隨之增大，當(dāng)tti時(shí)，

18、PP達(dá)到最大。當(dāng)溫度由ti升高到t2的過(guò)程中，增大，R增大，P減??；而溫度越高，其與外界環(huán)境溫度的差別也就越大，高于環(huán)境溫度的電熱滅蚊器的散熱功率P/也就越大；因此在這之間的某一溫度t3會(huì)有PP3P即電熱功率P減小到等于散熱功率時(shí)，即達(dá)到保溫；當(dāng)t<t3,P>P/,使溫度自動(dòng)升高到t3；當(dāng)t>t3,P<P<使溫度自動(dòng)降為t3,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保溫?！究偨Y(jié)升華】對(duì)給定圖象的題目，注意分析圖象信息，把握變化規(guī)律，并結(jié)合所學(xué)物理規(guī)律進(jìn)行分析討論。例10.溫度傳感器廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱等家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性工作的。如圖實(shí)一917甲所示，電源的電動(dòng)勢(shì)E=9.0V,內(nèi)電阻不計(jì)；G