新教材2023_2024學(xué)年高中物理第5章傳感器本章整合課件教科版選擇性必修第二冊

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第五章本章整合突破　傳感器的應(yīng)用1.傳感器的應(yīng)用過程包括三個環(huán)節(jié):感、傳、用(1)“感”是指傳感器的敏感元件感應(yīng)信息,并轉(zhuǎn)化為電學(xué)量。(2)“傳”是指通過電路等將傳感器敏感元件獲取并轉(zhuǎn)化的電學(xué)信息傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。(3)“用”是指執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用傳感器傳來的信息進(jìn)行某種顯示或某種動作。2.處理與傳感器有關(guān)的電路設(shè)計問題時,可將整個電路分解為三個部分(1)傳感器所在的信息采集部分;(2)轉(zhuǎn)化傳輸部分(這部分電路往往與直流電路的動態(tài)分析有關(guān));(3)執(zhí)行電路?！纠}】 (2023云南曲靖高二期末)某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)制作一個簡易的溫控裝置,實(shí)驗(yàn)原理電路圖如圖甲所示,繼電器與熱敏電阻RT、滑動變阻器R串聯(lián)接在電源E兩端,當(dāng)繼電器的電流超過20 mA時,銜鐵被吸合,加熱器停止加熱,實(shí)現(xiàn)溫控。繼電器的電阻為20 Ω,熱敏電阻的阻值RT與溫度t的關(guān)系如下表所示。甲 (1)提供的實(shí)驗(yàn)器材:電源E(內(nèi)阻不計)、滑動變阻器R、熱敏電阻RT、繼電器、電阻箱(0~999.9 Ω)、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。為使該裝置實(shí)現(xiàn)對30~70 ℃之間任一溫度的控制,電源E的最小值應(yīng)為　　　　 V(保留兩位有效數(shù)字),若要調(diào)高加熱器加熱的溫度,圖甲中滑動變阻器滑片應(yīng)向　　　　(選填“左”或“右”)滑動。?乙(2)實(shí)驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)電路不工作,某同學(xué)為排查電路故障,用多用電表測量各接點(diǎn)間的電壓,則應(yīng)將如圖乙所示的選擇開關(guān)旋至　　　　(選填“A”“B”“C”或“D”)。?5.0右C(3)合上開關(guān)S,用調(diào)節(jié)好的多用電表進(jìn)行排查。在圖甲中,若只有b、c間斷路,則應(yīng)發(fā)現(xiàn)表筆接入a、b時指針　　　　(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”),接入a、c時指針　　　　(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)。?(4)排除故障后,欲使銜鐵在熱敏電阻為70 ℃時被吸合,若電源電動勢為6 V(內(nèi)阻不計),則滑動變阻器的阻值應(yīng)調(diào)整為　　　　 Ω;但定量調(diào)節(jié)滑動變阻器并不方便,可使用變阻箱,將變阻箱的電阻調(diào)整為60 Ω,替換熱敏電阻,調(diào)節(jié)滑動變阻器直至剛好被吸合即可。?不偏轉(zhuǎn) 偏轉(zhuǎn)60解析 (1)要想控制30 ℃時的情況,此時熱敏電阻的阻值為230 Ω,需要的最小電動勢E=20×10-3×(230+20) V=5.0 V,若要調(diào)高加熱器加熱的溫度,則熱敏電阻的阻值變小,故滑動變阻器的阻值要增大,即向右滑動。(2)要想測量電壓,應(yīng)將旋鈕旋至電壓擋位上,電動勢為5.0 V,因此應(yīng)選擇10 V量程,故旋至C點(diǎn)。(3)若只有b、c間斷路,則應(yīng)發(fā)現(xiàn)表筆接入a、b時電表與電源不連接,因此指針不偏轉(zhuǎn);而接入a、c時,電表與電源直接連接,故指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(4)當(dāng)溫度為70 ℃,熱敏電阻RT=60 Ω,用電阻箱替代熱敏電阻,所以把電阻箱數(shù)值調(diào)到60 Ω。對點(diǎn)演練(2023廣東高二期末)2022年北京冬奧會室內(nèi)賽場利用溫度傳感器實(shí)時監(jiān)控賽場溫度,而溫度傳感器的主要部件是熱敏電阻。某探究小組的同學(xué)用一個熱敏電阻設(shè)計了一個簡易的“過熱自動報警電路”。甲 (1)為了測量熱敏電阻RT的阻值隨溫度變化的關(guān)系,該小組設(shè)計了如圖甲所示的電路,他們的實(shí)驗(yàn)步驟如下:①將單刀雙擲開關(guān)S擲向1,調(diào)節(jié)熱敏電阻的溫度t1,記下電流表的相應(yīng)示數(shù)I1;②將單刀雙擲開關(guān)S擲向2,調(diào)節(jié)電阻箱R使電流表的讀數(shù)為　　　　,記下電阻箱相應(yīng)的示數(shù)R2;?③逐步升高溫度的數(shù)值,每一溫度下重復(fù)步驟①②;I1 ④根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù),作出了熱敏電阻RT的阻值隨溫度t變化的圖像,如圖乙所示。乙 (2)該小組設(shè)計的“過熱自動報警電路”如圖丙所示,電源的電動勢為E=3 V,電源內(nèi)阻可忽略,繼電器線圈用漆包線繞成,阻值為R0=15 Ω。將熱敏電阻RT安裝在需要探測溫度的地方,當(dāng)線圈中的電流大于等于60 mA時,繼電器的銜鐵將被吸合,警鈴響起,同時指示燈熄滅。圖丙中警鈴的接線柱C應(yīng)與接線柱　　　　(選填“A”或“B”)相連,指示燈的接線柱D應(yīng)與接線柱　　　　(選填“A”或“B”)相連;環(huán)境溫度超過　　　　 ℃時,警鈴響起報警;若電源有一定的內(nèi)阻,則警鈴報警時對應(yīng)的溫度將　　　　(選填“升高”“降低”或“不變”)。?丙 B A40升高解析 (1)②實(shí)驗(yàn)采用等效替代法﹐將單刀雙擲開關(guān)S擲向2,調(diào)節(jié)電阻箱R使電流表的讀數(shù)為I1。(2)溫度升高時,熱敏電阻的阻值減小,根據(jù)歐姆定律,熱敏電阻的阻值減小,電路中電流就會增大,電磁鐵的磁性就會增大。當(dāng)環(huán)境溫度超過某一值時,繼電器的下觸點(diǎn)接觸,上觸點(diǎn)分離,警鈴響,所以警鈴的接線柱C應(yīng)與接線柱B相連,指示燈的接線柱D應(yīng)與接線柱A相連。當(dāng)線圈中的電流I=60 mA=0.06 A時,繼電器的銜鐵將被吸合,警鈴報警控制電路的總電阻 =50 Ω,熱敏電阻RT=R總-R0=50 Ω-15 Ω=35 Ω,由圖乙可知,此時t=40 ℃;所以當(dāng)溫度t≥40 ℃時,警鈴報警。當(dāng)考慮電源內(nèi)阻時,線圈中的電流大于等于60 mA,則 =50 Ω,不變,但熱敏電阻RT'=R總-R0-r,熱敏電阻的阻值變小,溫度升高。