第五章 第三、四节用传感器制作自动控制装置 利用智能手机中的磁传感器研究磁现象（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册（粤教版2019）

第三节　用传感器制作自动控制装置 第四节　利用智能手机中的磁传感器研究磁现象 课程内容要求 核心素养提炼 会利用传感器制作简单的自动控制装置 1．了解门窗防盗报警装置及其工作原理． 2．能够分析光控开关的工作原理． 3．培养学生实验动手能力，体会物理知识在实际中的应用． 4．体验从原理到应用的过程，激发学生学习热情，培养学生科学严谨的学习态度和勇于探索的创新精神 实验属性 学生必做实验 [对应学生用书P105] 1．了解光控开关的工作原理． 2．练习用传感器制作自动控制设备． 二极管VD、单向晶闸管VS、光敏电阻RG、电阻R、灯泡L、电源、导线、开关等． 1．实验探究方案 2．工作原理 分析图的实验探究方案可知，当白天光线较强时，光敏电阻RG呈低电阻，此时，通过VD和R后的电流主要分流到RG支路，而流向门极G的电流变小，不足以触发导通VS，VS处于关断状态，灯泡不亮．当夜幕降临时，光线减弱，RG呈高电阻，流向门极G的电流增大，从而触发导通VS，灯泡L发亮． 1．按照电路图连接电路，检查无误后，接通电源． 2．让光敏电阻RG受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光． 3．遮挡RG，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光． 4．让光照加强，当光照强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L熄灭． [对应学生用书P106] 为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件，照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为(lx). 甲 (1)某光敏电阻R在不同照度下的阻值如表，根据表中已知数据，在如图甲所示的坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线．由图像可求出照度为1.0 lx时的电阻约为________kΩ. 照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻/kΩ 5.8 3.7 2.8 2.3 1.8 (2)如图乙所示是街道路灯自动控制模拟电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电．为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在________(选填“AB”或“BC”)之间，请用笔画线代替导线，正确连接电路元件． 乙 丙 (3)用多用电表“×10 Ω”挡，按正确步骤测量图乙中电磁铁线圈电阻时，指针示数如图丙所示，则线圈的电阻为________Ω.已知当线圈中的电流大于或等于2 mA时，继电器的街铁将被吸合．图中直流电源的电动势E＝6 V，内阻忽略不计，滑动变阻器有三种规格可供选择：R1(0～10 Ω，2 A)、R2(0～200 Ω，1 A)、R3(0～1 750 Ω，0.1 A).要求天色渐暗照度降低至1.0 lx时点亮路灯，滑动变阻器应选择________(选填“R1”“R2”或“R3”).为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地________(选填“增大”或“减小”)滑动变阻器的电阻． 解析　(1)根据图像直接读出照度为1.0 lx时对应的电阻约为2.0 kΩ. (2)光敏电阻的电阻值随光照强度的增大而减小，所以白天时光敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，衔铁将被吸住；静触点与C接通；晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以静触点与A接通．所以要达到晚上灯亮，白天灯灭的效果，路灯应接在AB之间．电路图如图． (3)欧姆表的读数是先读出表盘的刻度，然后乘以倍率，表盘的刻度是14，倍率是“×10 Ω”，所以电阻值是14×10 Ω＝140 Ω；天色渐暗照度降低至1.0 lx时点亮路灯，此时光敏电阻的电阻值是2 kΩ，电路中的电流是 2 mA，R＝－R光＝Ω－2 000Ω＝1 000Ω，所以要选择滑动变阻器R3.由于天色变暗时，光敏电阻变大，分得的电压变大，所以为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地减小滑动变阻器的电阻． 答案　(1)2.0　　(2)AB　图见解析 (3)140　R3　减小 高二物理课外兴趣小组的一同学在科技创新大赛中根据所学物理知识设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”，如图(a)所示，它可以通过拍摄照片来记录机动车辆闯红灯时的情景．它的工作原理是：当光控开关接收到某种颜色光时，开关自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力，它的阻值变化引起电流变化达到一定值时，继电器的衔铁就被吸下，工作电路中的电控照相机就工作，拍摄违规车辆．光控开关未受到该种光照射就自动断开，衔铁不被吸引，工作电路中的指示灯发光．图(b)是压敏电阻阻值随压力变化的图像． (1)要记录违规闯红灯的情景，光控开关应在接收到________光(选填“红”“绿”或“黄”)时自动闭合； (2)已知控制电路电源电动势为6 V，内阻为1 Ω，继