201x年高中物理6.2传感器的应用新人教版选修

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1、了解传感器应用的一般模式了解传感器应用的一般模式知道电子秤、电熨斗的工作原理知道电子秤、电熨斗的工作原理知道电饭锅的结构与原理，加深对温度传感器知道电饭锅的结构与原理，加深对温度传感器的应用认识的应用认识了解光传感器的应用了解光传感器的应用火灾报警器火灾报警器能够根据传感器的工作原理简单分析传感器的能够根据传感器的工作原理简单分析传感器的应用应用在日常生活中，我们经常见到电子秤例如，在超市在日常生活中，我们经常见到电子秤例如，在超市里，当我们购买水果时，售货员把水果放在表面平整的电里，当我们购买水果时，售货员把水果放在表面平整的电子秤上，电子秤就可显示出所购水果的质量及应付的钱子秤上，电子秤就

2、可显示出所购水果的质量及应付的钱数你想探究一下它的工作原理吗？数你想探究一下它的工作原理吗？1电子秤里有电子秤里有_片，电压放大器、模数转换器、片，电压放大器、模数转换器、微处理器和数字显示器等器件电阻应变片受到力的作用微处理器和数字显示器等器件电阻应变片受到力的作用时，它的时，它的_会发生变化，把应变片放在合适的电路会发生变化，把应变片放在合适的电路，它能够把物体它能够把物体_，这个力学量转换为，这个力学量转换为_这个这个电学量，因而电子秤是电学量，因而电子秤是_的应用的应用2在电熨斗中，装有双金属片温度传感器，其作用在电熨斗中，装有双金属片温度传感器，其作用是是_当温度发生变化时，双金属片

3、的当温度发生变化时，双金属片的_不同，从而能控制电路的通断不同，从而能控制电路的通断3电饭锅中的温度传感器主要元件是电饭锅中的温度传感器主要元件是_，它的，它的特点是：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是上升特点是：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是上升到约到约103时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了这个温时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了这个温度在物理学中称为该材料的度在物理学中称为该材料的“_”或或“居里点居里点”4感温铁氧体是用感温铁氧体是用_、_和和_混合混合烧结而成的烧结而成的答案：答案：1.电阻应变片；电阻；形变；电压；力传感器电阻应变片；电阻；形变；电压；力传感器2控制电路

4、的通断；膨胀系数控制电路的通断；膨胀系数3感温铁氧体；居里温度感温铁氧体；居里温度4氧化锰、氧化锌、氧化铁粉末氧化锰、氧化锌、氧化铁粉末(1)力传感器的应用力传感器的应用电子秤电子秤常用的一种力传感器是由金属梁和应变片组成的，常用的一种力传感器是由金属梁和应变片组成的，应变片是一种敏感元件，现在多用半导体材料制成应变片是一种敏感元件，现在多用半导体材料制成此种力传感器的工作原理此种力传感器的工作原理如图所示：弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的如图所示：弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施力上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施力F，则梁发，则梁发生弯曲，

5、上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面的电阻变小变大，下表面的电阻变小F越大，弯曲形变越大，应变越大，弯曲形变越大，应变片的阻值变化就越大如果让应变片中通过的电流保持恒片的阻值变化就越大如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压变大，下面应变片两端的定，那么上面应变片两端的电压变大，下面应变片两端的电压变小传感器把这两个电压的差值输出外力越大，电压变小传感器把这两个电压的差值输出外力越大，输出的电压差值也就越大输出的电压差值也就越大应变片能把物体形变这个力学量，转换为电压这个电应变片能把物体形变这个力学量，转换为

6、电压这个电学量学量(2)温度传感器的应用温度传感器的应用电熨斗电熨斗电熨斗能够自动控制温度，其装有双金属片温度传电熨斗能够自动控制温度，其装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断感器，这种传感器的作用是控制电路的通断电熨斗的结构图电熨斗的结构图如图为电熨斗的结构图，图中双金属片上层金属的膨如图为电熨斗的结构图，图中双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属胀系数大于下层金属用电熨斗熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，熨烫丝用电熨斗熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度它是如何利用调温旋钮来实绸衣物需要设定较低的温度它是如何利用调温旋钮来实现的？现的？答案：答案：

7、通过调温旋钮来调节升降螺丝的高度来实现不通过调温旋钮来调节升降螺丝的高度来实现不同温度的设定如需设定的温度较高，则应使升降螺丝下同温度的设定如需设定的温度较高，则应使升降螺丝下降；反之，升高降；反之，升高.(1)电饭锅中应用了温度传感器，它的主要元件是感温电饭锅中应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体铁氧体它的特点是常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但它的特点是常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是上升到约是上升到约103时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了这个温度在物理学中称为该材料的了这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度居里温度”或或“居里点居里点

8、”(2)电饭锅的结构电饭锅的结构(1)用电饭锅烧水，水开后能否自动断电？用电饭锅烧水，水开后能否自动断电？(2)用电饭锅煮饭，饭熟后，水分被大米吸收，锅底的用电饭锅煮饭，饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？答案：答案：(1)水沸腾后温度在水沸腾后温度在100不变，没有达到居里不变，没有达到居里点，故不会断电，只能等到水熬干后，温度升至点，故不会断电，只能等到水熬干后，温度升至103才会才会断电断电(2)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会升高，当饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会升高，当温度上升到温

9、度上升到“居里温度居里温度”(约约103)时，感温铁氧体失去磁时，感温铁氧体失去磁性，磁铁与之分离，开关自动断开，且不能自动复位性，磁铁与之分离，开关自动断开，且不能自动复位.(1)有些火灾报警器是利用烟雾对光的散射来工作的有些火灾报警器是利用烟雾对光的散射来工作的(2)这种火灾报警器的工作原理结构：带孔的罩子内装这种火灾报警器的工作原理结构：带孔的罩子内装有发光二极管有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板平时，、光电三极管和不透明的挡板平时，光电三极管收不到光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态烟雾发出的光，呈现高电阻状态烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极进

10、入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小与传感器连接的电路检测出这种变化，管上，其电阻变小与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报就会发出警报如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度，该装置在矩形箱子的前、后壁上各安直线运动的加速度，该装置在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器用两根相同的轻弹装一个由力敏电阻组成的压力传感器用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为簧夹着一个质量为2.0kg的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器簧的另一端分别

11、压在传感器a、b上，其压力大小可直接从上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出现将装置沿运动方向固定在传感器的液晶显示屏上读出现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器汽车上，传感器b在前，传感器在前，传感器a在后，汽车静止时，传感在后，汽车静止时，传感器器a、b的示数均为的示数均为10N(取取g10m/s2)(1)若传感器若传感器a的示数为的示数为14N、b的示数为的示数为6.0N，求此时，求此时汽车的加速度大小和方向汽车的加速度大小和方向(2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为的示数为零零解析：解析：传感器上所显示的力的大小，即弹簧对传感器传感

12、器上所显示的力的大小，即弹簧对传感器的压力，据牛顿第三定律知，此即为弹簧上的弹力大小，的压力，据牛顿第三定律知，此即为弹簧上的弹力大小，亦即该弹簧对滑块的弹力大小亦即该弹簧对滑块的弹力大小(1)如图所示，依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力如图所示，依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力F114N，右侧弹簧对滑块的向左的推力，右侧弹簧对滑块的向左的推力F26.0N.答案：答案：2向右向右(2)10m/s2向左向左(2010潮州高二检测潮州高二检测)压敏电阻的阻值会随所受压力的压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动增大而减小一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的

13、装置，如图甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，状态的装置，如图甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体受压面朝上，在上面放一物体m，升降机静止时电流表示，升降机静止时电流表示数为数为I0.某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程中某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程中()A物体处于失重状态物体处于失重状态B物体处于超重状态物体处于超重状态C升降机一定向上做匀加速运动升降机一定向上做匀加速运动D升降机可能向下做匀减速运动升降机可能向下做匀减速运动答案：答案：BD解析：解析：电流表的示数变为电流表的示数变为2I0.且保持不变，说明压敏电且保持不变，说明压敏电阻的阻值比升降

14、机静止时小，压敏电阻所受压力变大，物阻的阻值比升降机静止时小，压敏电阻所受压力变大，物体处于超重状态，即物体具有向上的加速度，体处于超重状态，即物体具有向上的加速度，B、D正确，正确，A、B错误错误.在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率率随温度随温度t的变化关系如图所示，由于这种特性，的变化关系如图所示，由于这种特性，PTC元元件具有发热、保温双重功能对此，以下判断正确的是件具有发热、保温双重功能对此，以下判断正确的是()通电后，其电功率

15、先增大，后减小通电后，其电功率先增大，后减小通电后，其电功率先减小，后增大通电后，其电功率先减小，后增大当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变不变当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和和t2之间的某一值不变之间的某一值不变ABCD解析：解析：当电热灭蚊器温度由当电热灭蚊器温度由0升到升到t1的过程中，电阻器的过程中，电阻器的电阻率的电阻率随温度升高而减小，其电阻随温度升高而减小，其电阻R随之减小，由于加随之减小，由于加在灭蚊器上的电压在灭蚊器上的电压U保持不变，灭蚊器的热功率保持不

16、变，灭蚊器的热功率P随之增大，随之增大，当当tt1时，时，PP1达到最大当温度由达到最大当温度由t1升高到升高到t2的过程中，的过程中，增大，增大，R增大，增大，P减小；而温度越高，其与外界环境温度减小；而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，高于环境温度的电热灭蚊器的散热功率的差别也就越大，高于环境温度的电热灭蚊器的散热功率P也就越大；因此在这之间的某一温度也就越大；因此在这之间的某一温度t3会有会有PP3P，即电热功率即电热功率P减小到等于散热功率时，即达到保温；当减小到等于散热功率时，即达到保温；当tP，使温度自动升高到，使温度自动升高到t3；当；当tt3，P解析：解析：R1、R2起

17、的作用是限流，防止指示灯起的作用是限流，防止指示灯(氖泡氖泡)因因电流过大而烧毁，电流过大而烧毁，S2是自动控制温度开关，当温度低于是自动控制温度开关，当温度低于70时自动闭合，当温度高于时自动闭合，当温度高于7080时又自动断开，时又自动断开，使电饭煲处于保温状态，由于使电饭煲处于保温状态，由于R3的功率较大，因此的功率较大，因此R2R3，由于开关由于开关S1必须当温度达到必须当温度达到103时才自动断开，而水的沸时才自动断开，而水的沸点只有点只有100，因此用电饭煲烧水时，直到水被烧干后，因此用电饭煲烧水时，直到水被烧干后S1才才会断开会断开.如图如图(1)所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的

18、实验电路，所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定，电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动电源电压恒定，电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图流和光强的关系曲线如图(2)所示，试根据这一特性设计一所示，试根据这一特性设计一个自动光控电路个自动光控电路解析：解析：由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，光敏电阻的阻值减小，流过光敏电阻的电流增大强时，光敏电阻的阻值减小，流过光敏电阻的电流增大根据题意设计一个路灯自动控制电

19、路如图所示根据题意设计一个路灯自动控制电路如图所示控制过程是：当有光照时，光电流经过放大器输出一控制过程是：当有光照时，光电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合使两个常闭触点断开，个较大的电流，驱动电磁继电器吸合使两个常闭触点断开，当无光照时，光电流减小，放大器输出电流减小，电磁继当无光照时，光电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个常闭触点闭合，控制路灯电路接通，电器释放衔铁，使两个常闭触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作路灯开始工作点评：光传感器是重要的传感器之一，人们运用硫化点评：光传感器是重要的传感器之一，人们运用硫化镉对可见光敏感的特性，制作路灯自动

20、开关、光照自动调镉对可见光敏感的特性，制作路灯自动开关、光照自动调节装置等自控设备，利用某些半导体材料对红外光敏感的节装置等自控设备，利用某些半导体材料对红外光敏感的特性，制作遥控设备，广泛的应用在电视机、录像机、空特性，制作遥控设备，广泛的应用在电视机、录像机、空调、影碟机等家用电器的操作中，由于对红外光敏感的元调、影碟机等家用电器的操作中，由于对红外光敏感的元件对可见光不敏感，用它制作的装置不受可见光影响，因件对可见光不敏感，用它制作的装置不受可见光影响，因此它的应用十分广泛此它的应用十分广泛如图所示，电源两端的电压恒定，如图所示，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，为小灯泡，R为光为光敏电阻

21、，敏电阻，D为发光二极管为发光二极管(电流越大，发光越强电流越大，发光越强)，且，且R与与D距离不变，下列说法中正确的是距离不变，下列说法中正确的是()A当滑动触头向左移动时，当滑动触头向左移动时，L消耗的功率增大消耗的功率增大B当滑动触头向左移动时，当滑动触头向左移动时，L消耗的功率减小消耗的功率减小C当滑动触头向右移动时，当滑动触头向右移动时，L消耗的功率可能不变消耗的功率可能不变D无论怎样移动滑动触头，无论怎样移动滑动触头，L消耗的功率不变消耗的功率不变答案：答案：A解析：解析：电源电压恒定，也就是说，并联电路两端的电电源电压恒定，也就是说，并联电路两端的电压恒定，当滑动触头向左移动时，发光二极管发光变强，压恒定，当滑动触头向左移动时，发光二极管发光变强，光敏电阻的电阻变小，所以电流变大，则光敏电阻的电阻变小，所以电流变大，则L的功率变大的功率变大