第3章 章末综合提升—2020-2021学年教科版高中物理选修3-2讲义

[体系构建] [核心速填] 1．传感器及其工作原理 (1)定义：将非电学量转化为电学量或控制电路的通断的元件． (2)敏感元件 ①热敏电阻和金属热电阻——温度传感器． ②光敏电阻——光传感器． ③应变片——力传感器． ④双金属片——温度传感器． 2．传感器的应用 (1)工作模式：传感器——放大转换电路→ (2)应用 (3)利用斯密特触发器将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号． 常见敏感元件及其特性 1.光敏电阻 光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强电阻减小，光照减弱电阻增大． 2．金属热电阻 金属热电阻的电阻率随温度升高而增大． 3．热敏电阻 热敏电阻有正温度系数、负温度系数两种．正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小． 4．电容 平行板电容器的电容与极板面积、极板间距及电介质材料有关，电容器可以感知引起电容变化的任一外界信息，并将其转化为电容变化，例如，当极板受力时会改变极板间距，从而引起电容变化． 【例1】　如图所示，有的计算机键盘的每一个键下面都连一小块金属片，与该金属片隔有一定空隙还有另一块小的固定金属片，这两块金属片组成一个小电容器，该电容器的电容C可用公式C＝e计算，式中常量e＝9×10－12 F·m－1，S表示金属片的正对面积，d表示两金属片间的距离．当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出哪个键被按下了，从而给出相应的信号．设每个金属片的正对面积为50 mm2，键未被按下时两金属片间的距离为0.6 mm.如果电容变化了0.25 pF，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少要被按下________mm. 解析：计算机键盘是一个电容传感器，由题意知它是靠改变两极板间距从而改变电容，得到相应的电信号．又因两极板间距减小，电容变大，设原间距为d0，按下键后间距为d时电子线路恰能检测出必要的信号，则根据C＝e得d＝，ΔC＝eS ＝ m ＝0.45×10－3 m＝0.45 mm， 所以键至少要被按下的距离为0.6 mm－0.45 mm＝0.15 mm. 答案：0.15 [跟进训练] 1.如图所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，A、B接监控装置．则 (　　) ①当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压增大　②当有人通过而遮蔽光