《创新课堂》第五章 传感器 章末整合提升 体系构建 素养提升 课件 高中物理选择性必修第二册（人教版）

(课件网) 章末整合提升 体系构建 素养提升 体系构建 素养提升 一、霍尔元件的应用 【例1】　（2024·江西高考7题）石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构新材料，具有丰富的电学性能。现设计一电路测量某二维石墨烯样品的载流子（电子）浓度。如图a所示，在长为a，宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度为B，电极1、3间通以恒定电流I，电极2、4间将产生电压U。当I＝1.00×10－3 A时，测得U-B关系图线如图b所示，元电荷e＝1.60×10－19 C，则此样品每平方米载流子数最接近（　　） A. 1.7×1019 B. 1.7×1015 C. 2.3×1020 D. 2.3×1016 √ 解析：设样品每平方米载流子（电子）数为n，电子定向移动的速率为v， 则时间t内通过样品的电荷量q＝nevtb，根据电流的定义式得I＝＝nevb， 当电子稳定通过样品时，其所受电场力与洛伦兹力平衡，则有e＝evB， 联立解得U＝B，结合题图b可知k＝＝ V/T，解得n＝ 2.3×1016，D正确。 【考教衔接】 真题探 源 人教版选择性必修第二册P101·【拓展学习】：霍尔元件 ……霍尔元件也是一种重要的磁敏元件，它根据霍尔效应原理 制成。1879年，美国物理学家霍尔观察到，在匀强磁场中放置 一块矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导 体中能够自由移动的带电粒子在洛伦兹力的作用 下，向着与电流、磁场都垂直的方向漂移，继而 在该方向上出现了电势差（如图）。后来大家 把这个现象称为霍尔效应，所产生的电势 差称为霍尔电势差或霍尔电压…… 衔接 分析 （1）人教版选择性必修第二册P101·【拓展学习】介绍了霍尔 元件的构造及工作原理、霍尔电压的概念，还有霍尔元件的应 用等有关知识。 （2）2024·江西高考题以“设计一电路测量某二维石墨烯样品 的载流子（电子）浓度”为情境，考查了电流的定义式和微观 表达式、霍尔电压及U-B图像等知识的综合应用问题 解题 通法 电子所受电场力与洛伦兹力的平衡条件： evB＝e，其中b为霍 尔元件的宽度，v为电子定向移动的速率，U为霍尔电压 二、解决含有热敏电阻、光敏电阻的自动控制电路问题的基本思路 1. 明确两类电阻的特性 （1）热敏电阻的特性 ①正温度系数的热敏电阻：阻值随温度的升高而增大、随温度的降低 而减小。 ②负温度系数的热敏电阻：阻值随温度的升高而减小、随温度的降低 而增大。 （2）光敏电阻的特性：阻值随光照强度的增强而减小、随光照强度的减 弱而增大。 2. 分析自动控制电路的结构，明确其原理等，再结合具体要求处理有 关问题。 【例2】　（2024·浙江1月选考16题）在探究热敏电阻的特性及其应用的 实验中，测得热敏电阻Rt在不同温度时的阻值如下表 温度/℃ 4.1 9.0 14.3 20.0 28.0 38.2 45.5 60.4 电阻/（102 Ω） 220 160 100 60 45 30 25 15 某同学利用上述热敏电阻Rt、电动势E＝3 V（内阻不计）的电源、定值电 阻R（阻值有3 kΩ、5 kΩ、12 kΩ三种可供选择）、控制开关和加热系统， 设计了A、B、C三种电路。因环境温度低于20 ℃，现要求将室内温度控制 在20 ℃～28 ℃范围，且1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加 热，则应选择的电路是 ，定值电阻R的阻值应选 kΩ，1、2两端 的电压小于 V时，自动关闭加热系统（不考虑控制开关对电路的影 响）。 C　 3　 1.8　 解析：电路A，定值电阻和热敏电阻并联，电压不变，故不能实现电路的 控制，故A错误；电路B，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻 的阻值越大，定值电阻分得电压越小，无法实现1、2两端电压大于2 V，控 制开关开启加热系统加热，故B错误；电路C，定值电阻和热敏电阻串联， 温度越低，热敏电阻的阻值越大，热敏电阻分得电压越大，可以实现1、2 两 ... ...