金版指導(dǎo)教程新課標(biāo)人教物理高三一輪總重點(diǎn)復(fù)習(xí)

1、金版指導(dǎo)教程新課標(biāo)人教物理高三一輪總重點(diǎn)復(fù)習(xí)一、傳感器及其組成一、傳感器及其組成1傳感器的定義：有一些元件能夠感受諸如力、溫度、傳感器的定義：有一些元件能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷，我律轉(zhuǎn)換成電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷，我們把這種元件叫做傳感器它的優(yōu)點(diǎn)是：把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換們把這種元件叫做傳感器它的優(yōu)點(diǎn)是：把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后，就可以很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和為電學(xué)量以后，就可以很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制了控制了2. 傳感器的組成

2、：傳感器一般由敏感元件和輸出部分傳感器的組成：傳感器一般由敏感元件和輸出部分組成，通過(guò)敏感元件獲取外界信息并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過(guò)組成，通過(guò)敏感元件獲取外界信息并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過(guò)輸出部分輸出，然后經(jīng)過(guò)控制器分析處理輸出部分輸出，然后經(jīng)過(guò)控制器分析處理3. 制作傳感器需要的元件：制作傳感器需要的元件：a. 光敏電阻：當(dāng)光照增強(qiáng)時(shí)，電阻阻值光敏電阻：當(dāng)光照增強(qiáng)時(shí)，電阻阻值 ；光照減弱時(shí)，電阻阻值光照減弱時(shí)，電阻阻值能夠把能夠把這這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換成個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換成這個(gè)電學(xué)量這個(gè)電學(xué)量減小減小增大增大光照強(qiáng)弱光照強(qiáng)弱電阻電阻b. 熱敏電阻與金屬熱電阻：能夠把熱敏電阻與金屬熱電阻：能夠把 這個(gè)熱學(xué)這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)

3、換為量轉(zhuǎn)換為這個(gè)電學(xué)量，熱敏電阻的阻值隨溫度這個(gè)電學(xué)量，熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而的升高而，金屬熱電阻的阻值隨溫度的升高而，金屬熱電阻的阻值隨溫度的升高而 溫度溫度電阻電阻減小減小增大增大c. 霍爾元件：它能夠把霍爾元件：它能夠把 這個(gè)磁這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度d. 應(yīng)變片：它能夠把物體應(yīng)變片：它能夠把物體這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為為這個(gè)電學(xué)量這個(gè)電學(xué)量e. 干簧管：它能夠?qū)⒏苫晒埽核軌驅(qū)?這個(gè)非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成這個(gè)非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電路的電路的f. 雙金屬片：它能將雙金屬片：它能將這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換成電路這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換成電路的的形變形變電壓電壓磁

4、場(chǎng)磁場(chǎng)通斷通斷溫度溫度通斷通斷二、傳感器工作原理二、傳感器工作原理三、傳感器的應(yīng)用及實(shí)例三、傳感器的應(yīng)用及實(shí)例1. 力傳感器的應(yīng)用力傳感器的應(yīng)用電子秤：它是由電子秤：它是由 和和組成的，應(yīng)變片是一種敏感元件，多組成的，應(yīng)變片是一種敏感元件，多用用材料制成材料制成金屬梁金屬梁應(yīng)變片應(yīng)變片半導(dǎo)體半導(dǎo)體2. 聲傳感器的應(yīng)用聲傳感器的應(yīng)用話筒：它是一種常用的聲傳感器，話筒：它是一種常用的聲傳感器，其作用是將其作用是將轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為3 . 溫 度 傳 感 器 的 應(yīng) 用溫 度 傳 感 器 的 應(yīng) 用 電 熨 斗 ： 它 裝 有電 熨 斗 ： 它 裝 有傳感器，其作用是傳感器，其作用是4. 溫度傳感器的應(yīng)用

5、溫度傳感器的應(yīng)用電飯鍋：它的主要元件是電飯鍋：它的主要元件是 5. 溫度傳感器的應(yīng)用溫度傳感器的應(yīng)用測(cè)溫儀：它可以把測(cè)溫儀：它可以把 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成換成 ，由指針式儀表或數(shù)字式儀表顯示出來(lái)，由指針式儀表或數(shù)字式儀表顯示出來(lái)測(cè)溫儀中的測(cè)溫元件可以是測(cè)溫儀中的測(cè)溫元件可以是 、熱電偶，還可以是、熱電偶，還可以是 等等聲信號(hào)聲信號(hào)電信號(hào)電信號(hào)雙金屬片溫度雙金屬片溫度控制電路的通斷控制電路的通斷感溫鐵氧體感溫鐵氧體溫度溫度電信號(hào)電信號(hào)熱敏電阻熱敏電阻金屬熱電阻金屬熱電阻紅外線敏感元件紅外線敏感元件6. 光傳感器的應(yīng)用光傳感器的應(yīng)用鼠標(biāo)器、火災(zāi)報(bào)警器：機(jī)械式鼠鼠標(biāo)器、火災(zāi)報(bào)警器：機(jī)械式鼠標(biāo)器內(nèi)的碼盤兩側(cè)分別裝

6、有紅外發(fā)射管和紅外接收管，兩標(biāo)器內(nèi)的碼盤兩側(cè)分別裝有紅外發(fā)射管和紅外接收管，兩個(gè)紅外管就是兩個(gè)個(gè)紅外管就是兩個(gè) ；有的火災(zāi)報(bào)警器是利；有的火災(zāi)報(bào)警器是利用煙霧對(duì)光的散射來(lái)工作的，其帶孔的罩子內(nèi)裝有用煙霧對(duì)光的散射來(lái)工作的，其帶孔的罩子內(nèi)裝有 (7)應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：和和.光傳感器光傳感器發(fā)光二極管發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板、光電三極管和不透明的擋板光控開(kāi)關(guān)光控開(kāi)關(guān)溫度報(bào)警器溫度報(bào)警器一、熱敏電阻與金屬熱電阻有哪些區(qū)別一、熱敏電阻與金屬熱電阻有哪些區(qū)別項(xiàng)目項(xiàng)目電阻電阻導(dǎo)電原理導(dǎo)電原理電阻隨電阻隨溫度變化溫度變化優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)熱敏電阻熱敏電阻自由電子和空自由電子和空穴等載流子穴等載流子

7、靈敏度較好靈敏度較好金屬熱電阻金屬熱電阻自由電子的定自由電子的定向移動(dòng)向移動(dòng)化學(xué)穩(wěn)定性好，化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)量范圍大測(cè)量范圍大二、電容式傳感器的工作原理二、電容式傳感器的工作原理電容器的電容決定于極板的正對(duì)面積電容器的電容決定于極板的正對(duì)面積S、極板間距、極板間距d、極板間的電介質(zhì)這幾個(gè)因素如果某一物理量極板間的電介質(zhì)這幾個(gè)因素如果某一物理量(如角度如角度、位移位移x，深度，深度h等等)的變化能引起上述某個(gè)因素的變化，從而的變化能引起上述某個(gè)因素的變化，從而引起電容的變化，通過(guò)電容的變化就可以確定上述物理量引起電容的變化，通過(guò)電容的變化就可以確定上述物理量的變化，有這種用途的電容器稱電容式傳感器

8、的變化，有這種用途的電容器稱電容式傳感器如圖所示是測(cè)量液面高度如圖所示是測(cè)量液面高度h的電容式傳感器在導(dǎo)線的電容式傳感器在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放入導(dǎo)電溶液中，導(dǎo)線芯和芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放入導(dǎo)電溶液中，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電溶液構(gòu)成電容的兩個(gè)極，導(dǎo)線芯外面的絕緣物質(zhì)就是導(dǎo)電溶液構(gòu)成電容的兩個(gè)極，導(dǎo)線芯外面的絕緣物質(zhì)就是電介質(zhì)液面高度電介質(zhì)液面高度h發(fā)生變化時(shí)，引起正對(duì)面積發(fā)生變化，發(fā)生變化時(shí)，引起正對(duì)面積發(fā)生變化，使電容使電容C發(fā)生變化知道電容發(fā)生變化知道電容C的變化，就可以知道液面高的變化，就可以知道液面高度度h的變化情況的變化情況如圖所示是用來(lái)測(cè)定角度如圖所示是用來(lái)測(cè)定角度的電容式傳

9、感器當(dāng)動(dòng)片的電容式傳感器當(dāng)動(dòng)片與定片之間的角度與定片之間的角度發(fā)生變化時(shí)，引起極板正對(duì)面積發(fā)生變化時(shí)，引起極板正對(duì)面積S的變的變化，則電容化，則電容C發(fā)生變化知道電容發(fā)生變化知道電容C的變化，就可以知道的變化，就可以知道的變化情況的變化情況如圖所示是測(cè)定壓力如圖所示是測(cè)定壓力F的電容式傳感器待測(cè)壓力的電容式傳感器待測(cè)壓力F作作用于可動(dòng)膜片電極上的時(shí)候，膜片發(fā)生形變，使極板間距用于可動(dòng)膜片電極上的時(shí)候，膜片發(fā)生形變，使極板間距離離d發(fā)生變化，引起電容發(fā)生變化，引起電容C的變化知道電容的變化知道電容C的變化，就的變化，就可以知道可以知道F的變化情況的變化情況如圖所示是測(cè)定位移如圖所示是測(cè)定位移x的

10、電容式傳感器隨著電介質(zhì)板的電容式傳感器隨著電介質(zhì)板進(jìn)入極板間的長(zhǎng)度發(fā)生變化，電容進(jìn)入極板間的長(zhǎng)度發(fā)生變化，電容C發(fā)生變化，知道電容發(fā)生變化，知道電容C的變化，就可以知道的變化，就可以知道x的變化情況的變化情況三、機(jī)械式鼠標(biāo)三、機(jī)械式鼠標(biāo)1. 內(nèi)部構(gòu)成：滾輪、滾軸與內(nèi)部構(gòu)成：滾輪、滾軸與碼盤、紅外發(fā)射管與紅外接收管碼盤、紅外發(fā)射管與紅外接收管(光傳感器光傳感器)，如圖所示，如圖所示2. 工作原理：鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)，滾輪運(yùn)動(dòng)通過(guò)滾軸帶動(dòng)兩工作原理：鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)，滾輪運(yùn)動(dòng)通過(guò)滾軸帶動(dòng)兩個(gè)碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)，紅外接收管就收到斷續(xù)的紅外線脈沖，輸出個(gè)碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)，紅外接收管就收到斷續(xù)的紅外線脈沖，輸出相應(yīng)的電脈沖信號(hào)，計(jì)算機(jī)

11、分別統(tǒng)計(jì)相應(yīng)的電脈沖信號(hào)，計(jì)算機(jī)分別統(tǒng)計(jì)x、y兩個(gè)方向上的脈兩個(gè)方向上的脈沖信號(hào)，處理后就使屏幕上的光標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的位移沖信號(hào)，處理后就使屏幕上的光標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的位移. 四、斯密特觸發(fā)器的工作原理及其應(yīng)用四、斯密特觸發(fā)器的工作原理及其應(yīng)用斯密特觸發(fā)器的工作原理：斯密特觸發(fā)器是一個(gè)性能斯密特觸發(fā)器的工作原理：斯密特觸發(fā)器是一個(gè)性能特殊的非門電路，當(dāng)加在它的輸入端特殊的非門電路，當(dāng)加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到的電壓逐漸上升到某個(gè)值某個(gè)值(1.6 V)時(shí)，輸出端時(shí)，輸出端Y會(huì)突然從高電平跳到低電平會(huì)突然從高電平跳到低電平(0.25 V)，而當(dāng)輸入端，而當(dāng)輸入端A的電壓下降到另一個(gè)值的時(shí)候的電壓下降到

12、另一個(gè)值的時(shí)候(0.8 V)，Y會(huì)從低電平跳到高電平會(huì)從低電平跳到高電平(3.4 V)應(yīng)用應(yīng)用(一一)：光控開(kāi)關(guān)，電路如下圖所示：光控開(kāi)關(guān)，電路如下圖所示原理：白天，光強(qiáng)度較大，光敏電阻原理：白天，光強(qiáng)度較大，光敏電阻RG阻值較小，加阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器輸入端在斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓較低，則輸出端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電輸出高電平，發(fā)光二極管平，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時(shí)，不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時(shí)，RG阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升的電壓上升到到1.6 V，輸出端，輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則

13、發(fā)光二極突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管管LED導(dǎo)通發(fā)光導(dǎo)通發(fā)光(相當(dāng)于路燈亮了相當(dāng)于路燈亮了)，這樣就達(dá)到了使路燈，這樣就達(dá)到了使路燈天明自動(dòng)熄滅，天暗自動(dòng)開(kāi)啟的目的天明自動(dòng)熄滅，天暗自動(dòng)開(kāi)啟的目的應(yīng)用應(yīng)用(二二)：溫度報(bào)警器，電路如圖所示：溫度報(bào)警器，電路如圖所示原理：常溫下，調(diào)整原理：常溫下，調(diào)整R1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端端A處于低電平，則輸出端處于低電平，則輸出端Y處于高電平，無(wú)電流通過(guò)蜂鳴處于高電平，無(wú)電流通過(guò)蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻RT阻值減小，阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端斯密特觸發(fā)器輸

14、入端A電勢(shì)升高，當(dāng)達(dá)到某一值電勢(shì)升高，當(dāng)達(dá)到某一值(高電平高電平)時(shí)，時(shí)，其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報(bào)其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報(bào)警聲，警聲，R1的阻值不同，則報(bào)警器溫度不同的阻值不同，則報(bào)警器溫度不同.例例1如圖所示為某種電子秤的原理示意圖，如圖所示為某種電子秤的原理示意圖，AB為一為一均勻的滑動(dòng)電阻，阻值為均勻的滑動(dòng)電阻，阻值為R，長(zhǎng)度為，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，兩邊分別有，兩邊分別有P1、P2兩個(gè)滑動(dòng)頭，兩個(gè)滑動(dòng)頭，P1可在豎直絕緣光滑的固定桿可在豎直絕緣光滑的固定桿MN上保持水平上保持水平狀態(tài)而上下自由滑動(dòng)，彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)，狀態(tài)而上下自由滑動(dòng)，彈簧處于原長(zhǎng)

15、時(shí)，P1剛好指著剛好指著A端，端，P1與托盤固定相連，若與托盤固定相連，若P1、P2間出現(xiàn)電壓時(shí)，該電壓經(jīng)過(guò)間出現(xiàn)電壓時(shí)，該電壓經(jīng)過(guò)放大，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換后在顯示屏上將顯示物體重力的大放大，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換后在顯示屏上將顯示物體重力的大小已知彈簧的勁度系數(shù)為小已知彈簧的勁度系數(shù)為k，托盤自身質(zhì)量為，托盤自身質(zhì)量為m0，電源，電源電動(dòng)勢(shì)為電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?，?nèi)阻不計(jì)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.求：求：(1)托盤上未放物體時(shí)，在托盤自身重力作用下，托盤上未放物體時(shí)，在托盤自身重力作用下，P1離離A的距離的距離x1；(2)托盤上放有質(zhì)量為托盤上放有質(zhì)量為m的物體時(shí)，的物體時(shí)，P1離離A的距

16、離的距離x2；(3)在托盤上未放物體時(shí)通常先校準(zhǔn)零點(diǎn)，其方法是：在托盤上未放物體時(shí)通常先校準(zhǔn)零點(diǎn)，其方法是：調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)P2，使，使P2離離A的距離也為的距離也為x1.從而使從而使P1、P2間的電壓為間的電壓為零校準(zhǔn)零點(diǎn)后，將物體零校準(zhǔn)零點(diǎn)后，將物體m放在托盤上，試推導(dǎo)出物體質(zhì)放在托盤上，試推導(dǎo)出物體質(zhì)量量m與與P1、P2間的電壓間的電壓U之間的函數(shù)關(guān)系式之間的函數(shù)關(guān)系式解析解析托盤的移動(dòng)帶動(dòng)托盤的移動(dòng)帶動(dòng)P1移動(dòng)，使移動(dòng)，使P1、P2間出現(xiàn)電勢(shì)間出現(xiàn)電勢(shì)差，電勢(shì)差的大小反映了托盤向下移動(dòng)距離的大小，由于差，電勢(shì)差的大小反映了托盤向下移動(dòng)距離的大小，由于R為均勻的滑線電阻，則其阻值與長(zhǎng)度成正比為均

17、勻的滑線電阻，則其阻值與長(zhǎng)度成正比說(shuō)明說(shuō)明分析清楚力電傳感器的工作原理，明確裝置分析清楚力電傳感器的工作原理，明確裝置是如何將力這個(gè)非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量是解決該類問(wèn)題的是如何將力這個(gè)非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量是解決該類問(wèn)題的關(guān)鍵關(guān)鍵.例例2如圖所示，如圖所示，R1、R2為定值電阻，為定值電阻，R3為滑動(dòng)變阻為滑動(dòng)變阻器器.3個(gè)電阻采用如圖個(gè)電阻采用如圖(a)方式接在電動(dòng)勢(shì)方式接在電動(dòng)勢(shì)8 V、內(nèi)阻、內(nèi)阻r1 的電源上現(xiàn)利用石墨烯做成電壓傳感器和電流傳感器的電源上現(xiàn)利用石墨烯做成電壓傳感器和電流傳感器研究研究R3上的電壓與電流的變化關(guān)系，任意滑動(dòng)上的電壓與電流的變化關(guān)系，任意滑動(dòng)R3上的滑片，上的滑片

18、，通過(guò)數(shù)據(jù)采集器將電壓與電流信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)后，在屏幕通過(guò)數(shù)據(jù)采集器將電壓與電流信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)后，在屏幕上得到的上得到的UI圖線為如圖圖線為如圖(b)所示的一條直線所示的一條直線(實(shí)線部實(shí)線部分分)試求：試求：(1)R1的阻值；的阻值；(2)R2的阻值；的阻值；(3)R3的最大阻值的最大阻值解析解析(1)由圖由圖(b)可知，電壓傳感器的電壓為可知，電壓傳感器的電壓為0的時(shí)的時(shí)間，電流傳感器的電流為間，電流傳感器的電流為2 A，此時(shí)，此時(shí)R2的阻值為零，有的阻值為零，有I/(R1r)解得解得R13 例例3如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)路燈自動(dòng)控制門電如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)路燈自動(dòng)控制門電路，天黑了，讓路燈自動(dòng)接通，天亮了，讓路燈自動(dòng)熄路，天黑了，讓路燈自動(dòng)接通，天亮了，讓路燈自動(dòng)熄滅圖中滅圖中RG是光敏電阻，當(dāng)有光線照射時(shí)，光敏電阻的阻是光敏電阻，當(dāng)有光線照射時(shí)，光敏電阻的阻值會(huì)顯著減小值會(huì)顯著減小R是可調(diào)電阻，起分壓作用，是可調(diào)電阻，起分壓作用，J為路燈總開(kāi)為路燈總開(kāi)關(guān)控制繼電器關(guān)控制繼電器(圖中未畫(huà)路燈電路圖中未畫(huà)路燈電路)(1)在圖中虛線框處畫(huà)出接入的斯密特觸發(fā)器；在圖中虛線框處畫(huà)出接入的斯密特觸發(fā)器；(2)如果路燈開(kāi)