资源简介

章末素养提升
物理观念 传感器的工作 原理 传感器：能感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成可用输出信号(主要是　　　　　　)的器件或装置
敏感元件
物理观念 科学制作 简单的自动控制装置
传感器的应用 自动感应门、洗衣机水位控制装置、指纹识别器、机器人
传感器与电路综合 设计实验
科学思维 将实际问题中的对象与过程转换成物理模型
科学探究 1.设计并制作光报警装置 2.设计并制作温度报警装置
科学态度与责任 认识传感器对社会发展所起的重要作用；增强民族自豪感
例1　(多选)(2023·昆明市第一中学期末)教学楼过道灯是由声传感器和光传感器同时控制的，在夜晚天黑时，用力拍掌灯就亮了；而白天怎样用力拍掌，灯都不能亮。其原理图如图所示，下列关于声传感器和光传感器的说法正确的是(　　)
A.白天有光照时，光传感器开关自动闭合
B.夜晚无光照时，光传感器开关自动闭合
C.有人走动或发出声音时，声传感器开关自动闭合
D.无人走动或发出声音时，声传感器开关自动闭合
例2　(多选)图甲虚线框内所示是电子秤测量部分的原理图，压力传感器的电阻R随压力F的变化关系如图乙所示。开关闭合后，压力传感器两端的电压恒为6.0 V。电流表的量程为0~0.6 A，电流表的内阻忽略不计，踏板和压杆的质量忽略不计，则对于该电子秤，下列说法正确的是(　　)
A.最大称量值为1 500 N
B.压力传感器的电阻最小为0
C.空载时，电流表的读数为20 mA
D.称重为900 N时，电阻R的阻值为120 Ω
例3　(2023·济南市高二阶段练习)如图甲所示为某同学设计的磁报警装置的示意图。RB是磁敏电阻，其阻值随磁感应强度变化的图线如图乙所示。R1和R2为两个电阻箱，当a、b两端的电压增大到某一值时，会触发报警器报警。下列说法正确的是(　　)
A.当RB处的磁感应强度增强时，电流表示数增大
B.当RB处的磁感应强度增强时，a、b两端的电压减小
C.增大R2的阻值，更容易触发报警器报警
D.增大R1的阻值，更容易触发报警器报警
例4　某同学为定性探究光敏电阻阻值随光照强度变化的关系，设计了如图(a)所示的电路。所用器材有：置于暗箱(图中虚线区域)中的光敏电阻RG、小灯泡和刻度尺；阻值为R的定值电阻；理想电压表；电动势为E、内阻为r的电源；开关S；导线若干。
实验时，先按图(a)连接好电路，然后改变暗箱中光源到光敏电阻的距离d，记录电压表的示数U，获得多组数据见表。
d/cm 8.50 10.00 12.00 13.50 15.00 17.00
U/mV 271.0 220.0 180.0 156.7 144.9 114.0
d/cm 18.50 20.00 22.00 23.50 25.00 …
U/mV 94.8 89.5 78.6 72.5 65.0 …
回答下列问题：
(1)光敏电阻阻值RG与电压表示数U的关系式为RG=　　　　　(用E、r、R、U表示)。
(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给的第二组数据点，并作出U-d的非线性曲线。
(3)依据实验结果可推断：光敏电阻的阻值随着光照强度的减小而　　　　　(填“增大”或“减小”)。
(4)该同学注意到智能手机有自动调节屏幕亮度的功能，光照强度大时屏幕变亮，反之变暗。他设想利用光敏电阻的特性，实现“有光照射光敏电阻时，小灯泡变亮；反之变暗”的功能，设计了如图(c)所示电路，则电路中　　　(填“R1”或“R2”)为光敏电阻，另一个为定值电阻。
例5　(2022·广东卷)弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件，某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系，实验过程如下：
(1)装置安装和电路连接如图(a)所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图(b)所示的电路中。
(2)导电绳拉伸后的长度L及其电阻Rx的测量
①将导电绳拉伸后，用刻度尺测量并记录A、B间的距离，即为导电绳拉伸后的长度L。
②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关S2，闭合开关S1，调节R，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置。记录两表的示数U和I1。
③闭合S2，电压表的示数　　　　　　(选填“变大”或“变小”)。调节R使电压表的示数仍为U，记录电流表的示数I2，则此时导电绳的电阻Rx=　　　　　　(用I1、I2和U表示)。
④断开S1，增大导电绳拉伸量，测量并记录A、B间的距离，重复步骤②和③。
(3)该电压表内阻对导电绳电阻的测量值　　　　　　(选填“有”或“无”)影响。
(4)图(c)是根据部分实验数据描绘的Rx-L图线。将该导电绳两端固定在某种机械臂上，当机械臂弯曲后，测得导电绳的电阻Rx为1.33 kΩ，则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为　　　　 cm，即为机械臂弯曲后的长度。
答案精析
再现素养知识
电信号　光敏　热敏　负　正　磁敏
例1　BC　［天亮时光传感器开关自动断开，天黑时自动闭合，有人走动或发出声音，声传感器开关自动闭合；两个开关同时闭合，灯就会自动亮，故B、C正确。］
例2　CD　［由题图乙可得电阻R与压力F在数值上满足关系R=300-0.2F，则当电阻R=0时，压力Fmax=1 500 N，但压力传感器的电阻为零时，电源短路，则压力传感器的电阻最小不可能为零，即电子秤最大称量值不可能为1 500 N，故A、B错误；空载时F=0，根据图像知，此时R=300 Ω，I===20 mA，故C正确；当F=900 N时，由R=300-0.2F，可得R=120 Ω，故D正确。］
例3　C　［当RB处的磁感应强度增强时，由RB-B图像可知其阻值变大，则电路的总电阻增大，由I=可知总电流变小，a、b两端的电压为Uab=E-I(r+R1)，则a、b两端的电压增大，故B错误；根据并联分流可知，电流表的电流为IA=I-，总电流I变小，而变大，则电流表示数减小，故A错误；因Uab越大越容易触发报警器报警，而增大R2的阻值，总电阻增大，总电流变小，内阻r和R1的电压变小，可知a、b两端的电压变大，故更容易触发报警器报警，C正确；增大R1的阻值，总电阻增大，总电流变小，此时a、b两端的总电阻不变，则a、b两端的电压变小，要触发报警器报警更难，故D错误。］
例4　(1)R-R-r　(2)见解析图　(3)增大　(4)R2
解析　(1)由闭合电路欧姆定律得
E=(R+r+RG)
得RG=R-R-r。
(2)作出第二组数据点，用平滑的曲线连接起来。
(3)由题知，当d增大时，光照强度减小，U减小，由RG=R-R-r，可得RG增大。
(4)若R1为光敏电阻，因为光照强度变大，R1电阻减小，由“串反并同”可知灯泡变暗；若R2为光敏电阻，光照强度变大，R2电阻变小，通过灯泡的电流增大，灯泡变亮，故R2为光敏电阻。
例5　(2)③变小　　(3)无
(4)51.80
解析　(2)③闭合S2后，并联部分的电阻减小，根据闭合电路欧姆定律，电压表的示数变小。
加在导电绳两端的电压为U，流过导电绳的电流为I2-I1，因此导电绳的电阻Rx=。
(3)在闭合S2之前，电流表I1的示数包括定值电阻的电流和电压表分得的电流，闭合S2之后，加在电压表两端的电压保持不变，因此流过电压表和定值电阻的总电流仍为I1，故流过导电绳的电流为I2-I1，与电压表内阻无关，电压表内阻对测量无影响。
(4)由题图(c)可知，导电绳拉伸后的长度为51.80 cm。(共21张PPT)
DIWUZHANG
第5章
章末素养提升
再现
素养知识
物理观念 传感器的工作原理 传感器：能感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成可用输出信号(主要是 )的器件或装置
敏感元件
科学制作 简单的自动控制装置
传感器的应用 自动感应门、洗衣机水位控制装置、指纹识别器、机器人
传感器与电路综合 设计实验
电信号
科学思维 将实际问题中的对象与过程转换成物理模型
科学探究 1.设计并制作光报警装置
2.设计并制作温度报警装置
科学态度 与责任 认识传感器对社会发展所起的重要作用；增强民族自豪感
　(多选)(2023·昆明市第一中学期末)教学楼过道灯是由声传感器和光传感器同时控制的，在夜晚天黑时，用力拍掌灯就亮了；而白天怎样用力拍掌，灯都不能亮。其原理图如图所示，下列关于声传感器和光传感器的说法正确的是
A.白天有光照时，光传感器开关自动闭合
B.夜晚无光照时，光传感器开关自动闭合
C.有人走动或发出声音时，声传感器开关自动闭合
D.无人走动或发出声音时，声传感器开关自动闭合
例1
提能
综合训练
√
√
天亮时光传感器开关自动断开，天黑时自动
闭合，有人走动或发出声音，声传感器开关
自动闭合；两个开关同时闭合，灯就会自动
亮，故B、C正确。
　(多选)图甲虚线框内所示是电子秤测量部分的原理图，压力传感器的电阻R随压力F的变化关系如图乙所示。开关闭合后，压力传感器两端的电压恒为6.0 V。电流表的量程为0~0.6 A，电流表的内阻忽略不计，踏板和压杆的质量忽略不计，则对于该电子秤，下列说法正确的是
A.最大称量值为1 500 N
B.压力传感器的电阻最小为0
C.空载时，电流表的读数为20 mA
D.称重为900 N时，电阻R的阻值为
　120 Ω
例2
√
√
由题图乙可得电阻R与压力F在数值上满足关系R=300-0.2F，则当电阻R=0时，压力Fmax=1 500 N，但压力传感器
的电阻为零时，电源短路，则压力传感器的电阻最小不可能为零，即电子秤最大称量值不可能为1 500 N，故A、B错误；
空载时F=0，根据图像知，此时R=300 Ω，I===20 mA，故C正确；
当F=900 N时，由R=300-0.2F，可得R=120 Ω，故D正确。
　(2023·济南市高二阶段练习)如图甲所示为某同学设计的磁报警装置的示意图。RB是磁敏电阻，其阻值随磁感应强度变化的图线如图乙所示。R1和R2为两个电阻箱，当a、b两端的电压增大到某一值时，会触发报警器报警。下列说法正确的是
A.当RB处的磁感应强度增强时，电流
　表示数增大
B.当RB处的磁感应强度增强时，a、b
　两端的电压减小
C.增大R2的阻值，更容易触发报警器报警
D.增大R1的阻值，更容易触发报警器报警
例3
√
当RB处的磁感应强度增强时，由RB-B图像可知其阻值变大，则电路的总电阻增大，由I=可知总电流变小，a、b两端的电压为Uab=E-I(r+R1)，则a、b两端的电压增大，故B错误；
根据并联分流可知，电流表的电流为IA=I-，总电流I变小，而变大，则电流表示数减小，故A错误；
因Uab越大越容易触发报警器报警，而增大R2的阻值，总电阻增大，总电流变小，内阻r和R1的电压变小，可知a、b两端的电压变大，故更容易触发报警器报警，C正确；
增大R1的阻值，总电阻增大，总电流变小，此时a、b两端的总电阻不变，则a、b两端的电压变小，要触发报警器报警更难，故D错误。
　某同学为定性探究光敏电阻阻值随光照强度变化的关系，设计了如图(a)所示的电路。所用器材有：置于暗箱(图中虚线区域)中的光敏电阻RG、小灯泡和刻度尺；阻值为R的定值电阻；理想电压表　；电动势为E、内阻为r的电源；开关S；导线若干。
例4
实验时，先按图(a)连接好电路，然后改变暗箱中光源到光敏电阻的距离d，记录电压表的示数U，获得多组数据见表。
d/cm 8.50 10.00 12.00 13.50 15.00 17.00
U/mV 271.0 220.0 180.0 156.7 144.9 114.0
d/cm 18.50 20.00 22.00 23.50 25.00 …
U/mV 94.8 89.5 78.6 72.5 65.0 …
回答下列问题：
(1)光敏电阻阻值RG与电压表示数U的关系式为_______
RG=(用E、r、R、U表示)。
R-R-r
由闭合电路欧姆定律得
E=(R+r+RG)
得RG=R-R-r。
(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给的第二组数据点，并作出U-d的非线性曲线。
答案　见解析图
作出第二组数据点，用平滑的曲线连接起来。
(3)依据实验结果可推断：光敏电阻的阻值随着光照强度的减小而　　　(填“增大”或“减小”)。
增大
由题知，当d增大时，光照强度减小，U减小，
由RG=R-R-r，可得RG增大。
(4)该同学注意到智能手机有自动调节屏幕亮度的功能，光照强度大时屏幕变亮，反之变暗。他设想利用光敏电阻的特性，实现“有光照射光敏电阻时，小灯泡变亮；反之变暗”的功能，设计了如图(c)所示电路，则
R2
电路中　　(填“R1”或“R2”)为光敏电阻，另一个为定值电阻。
若R1为光敏电阻，因为光照强度变大，R1电阻减小，由“串反并同”可知灯泡变暗；若R2为光敏电阻，光照强度变大，R2电阻变小，通过灯泡的电流增大，灯泡变亮，故R2为光敏电阻。
　(2022·广东卷)弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件，某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系，实验过程如下：
(1)装置安装和电路连接
如图(a)所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图(b)所示的电路中。
例5
(2)导电绳拉伸后的长度L及其电阻Rx的测量
①将导电绳拉伸后，用刻度尺测量并记录A、B间的
距离，即为导电绳拉伸后的长度L。
②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关S2，
闭合开关S1，调节R，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置。记录两表的示数U和I1。
③闭合S2，电压表的示数　　　(选填“变大”或“变小”)。调节R使电压表
的示数仍为U，记录电流表的示数I2，则此时导电绳的电阻Rx=________(用I1、I2和U表示)。
④断开S1，增大导电绳拉伸量，测量并记录A、B间的距离，重复步骤②和③。
变小
闭合S2后，并联部分的电阻减小，根据闭合电路
欧姆定律，电压表的示数变小。
加在导电绳两端的电压为U，流过导电绳的电流
为I2-I1，因此导电绳的电阻Rx=。
(3)该电压表内阻对导电绳电阻的测量值____(选
填“有”或“无”)影响。
无
在闭合S2之前，电流表I1的示数包括定值电阻的电流和电压表分得的电流，闭合S2之后，加在电压表两端的电压保持不变，因此流过电压表和定值电阻的总电流仍为I1，故流过导电绳的电流为I2-I1，与电压表内阻无关，电压表内阻对测量无影响。
(4)图(c)是根据部分实验数据描绘的Rx-L图线。将该导电绳两端固定在某种机械臂上，当机械臂弯曲后，测得导电绳的电阻Rx为1.33 kΩ，则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为_______cm，即为机械臂弯曲后的长度。
51.80
由题图(c)可知，导电绳拉伸后的长度为51.80 cm。

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