创新方案2015-2016学年高中物理第六章传感器教师用书含解析新人教版选修3-2.doc

【创新方案】2015-2016学年高中物理 第六章 传感器教师用书 新人教版选修3-2 1．传感器 (1)定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等物理量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的另一个物理量(通常是电压、电流等电学量)，或转换为电路的通断的元件。 (2)非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以方便地进行测量、传输、处理和控制。 有一种电水壶为了防止烧干后引起事故，在水壶上安装了传感器，当壶中的水减少到一定程度时，就会自动断电，这种水壶上安装了什么样的传感器？ 解析：这种水壶上安装了压力传感器。当水壶中的水减少到一定程度时，压力减小，压力传感器使电路断开，起保护作用。 2．光敏电阻 (1)特点：在被光照时电阻发生变化。 (2)原因：无光照时，载流子少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。 (3)作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。 3．热敏电阻和金属热电阻 氧化锰热敏电阻 金属热电阻 特点 电阻率随温度的升高而减小 电阻率随温度的升高而增大 制作材料 半导体 金属 优点 灵敏度好 化学稳定性好，测温范围大 作用 将温度这个热学量转换为电阻这个电学量 传感器是将非电学量转换为电学量的装置，请列举日常生活中见到的传感器。 解析：马路两旁的自动控制路灯开关的装置，楼道内的声控灯装置，有些汽车、电动车上安装的自动报警装置等。 4．霍尔元件 (1)构造：如图所示，在一个很小的矩形半导体(例如砷化铟)薄片上，制作四个电极E、F、M、N，就成为一个霍尔元件。 (2)工作原理：在E、F间通入恒定的电流I, 同时外加与薄片垂直的磁场B，则薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N间出现了电压，称为霍尔电压UH。 (3)霍尔电压：UH＝k。 ①其中d为薄片的厚度，k为霍尔系数，其大小与薄片的材料有关； ②一个霍尔元件的d、k为定值，再保持I恒定，则UH的变化就与B成正比。 (4)作用：把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。 考点一 传感器的核心元件、组成及分类 1．核心元件 (1)敏感元件是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏)制成的。 (2)转换元件是传感器中能将敏感元件输出的、与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件。 2．组成 传感器的一般工作过程是：通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量。一般由敏感元件、转换元件、转换电路三个部分组成。 3．分类 传感器按照工作原理的不同可以分为以下三类： 分类 工作原理 举例 物理传 感器 利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出待测对象信息 压电传感器、温度传感器、光电传感器、电感传感器、电容传感器等 化学传 感器 利用化学反应识别和检测信息 气敏传感器、湿敏传感器等 生物传 感器 利用生物化学反应识别和检测信号 酶传感器、组织传感器、细胞传感器等 [典例1]　全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量)是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，某同学自制一种测定油箱油量多少或变化多少的装置。如图所示，其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端。该同学在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况，你认为电压表应该接在图中的________两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将________(填“增大”或“减小”)。 [思路探究]　 ―→―→―→ [解析]　由题图可知当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会移动，从而引起R两端电压的变化，且当R′?R时，UR＝IR可视为UR与R成正比，所以电压表应接在b、c之间，当油量减少时，电压表示数将增大。 [答案]　b、c　增大 1．传感器是将能感受的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件，在自动控制中有相当广泛的应用，如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器。金属芯线与导电液体构成一个电容器，从电容C大小的变化情况就能反映出液面高度h的高低情况，则两者的关系是(　　) ①C增大表示h增大　　 ②C增大表示h减小 ③C减小表示h减小 ④C减小表示h增大 A．只有①正确 B．只有①、③正确 C．只有②正确 D．只有②、④正确 解析：选B　液面高度的变化，相当于电容器极板正对面积的变化。当h增大时，相当于正对面积