2014年秋高中物理 6.2 传感器的应用课件 新人教版选修3-2

答案：D
解析：当传感器所在处出现火情时，温度升高，即电 阻R2的阻值减小，故外电阻减小，干路电流增大，内电压、 R4两端的电压均增大，故a、b两端电压减小；并联电路的 电压减小，通过R3的电流减小，而总电流增大，所以R2上
通过的电流增大，故D选项正确.
如图所示是电饭锅的结构图，试回答下列问题：
(1)开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个
的电阻率ρ随温度升高而减小，其电阻R随之减小，由于加 在灭蚊器上的电压U保持不变，灭蚊器的热功率P随之增大， 当 t ＝ t1 时， P＝ P1 达到最大．当温度由 t1 升高到 t2 的过程中， ρ增大， R增大，P 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
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 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？ 答案：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
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 铁氧体． 它的特点是常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但
)
答案：BD
解析： 电流表的示数变为 2I0. 且保持不变，说明压敏 电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，B、D正确， A、B错误.
在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC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 率ρ随温度t的变化关系如图所示，由于这种特性，PTC元
到70℃～80℃时，自动断开，低于70℃时，自动闭合，红
灯、黄灯是指示灯，通过其电流必须较小，所以R1、R2起 ________作用，R3是发热电阻，由于煮饭前温度低于70℃， 所以S2是________(填“断开的”或“闭合的”)．
接通电源并按下S1后，黄灯熄而红灯亮，R3发热，当
温度达到70℃～80℃时，S2断开，当温度达到103℃时饭熟， S1断开，当温度降到70℃以下时，S2闭合，电饭煲处于保 温状态，由以上描述可知R2________R3(填 “＜”“＝”“＞”)，若用电饭煲烧水时，直到水被烧干
(2010·东北师大附中高二期中)如图甲所示是一火警报 警装置的一部分电路，其中 R2 是半导体热敏电阻 ( 传感器 ) ， 它的电阻R随温度t变化关系如图乙所示，该电路的输出端a、 b 接报警器，当传感器所在处出现火情时，通过电流表的
电流I和a、b两端电压U与出现火情前相比．
A．I变大，U变大 B．I变小，U变小 C．I变小，U变大 D．I变大，U变小
(1)力传感器的应用——电子秤 ①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．
②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 上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施力 F ，则梁发 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． F 越大，弯曲形变越大，应变
P′也就越大；因此在这之间的某一温度 t3会有 P＝P3＝P′， 即电热功率P减小到等于散热功率时，即达到保温；当t<t3， P>P′，使温度自动升高到 t3；当t>t3，P<P′，使温度自动降 为t3，实现自动保温，正确答案为D.
答案：D
点评：对给定图象的题目，注意分析图象信息，把握 变化规律，并结合所学物理规律进行分析讨论．
(4)如果用电饭锅烧水，水沸腾后不能自动断电，因为
水沸腾的温度是 100℃ ，而不能达到 103℃( 居里点 ) ，水将 一直沸腾直到烧干．
电饭煲的工作原理如图所示，可分为两部分，即控制
部分，由S2、R1和黄灯组成；工作(加热)部分：由发热电 阻R3、R2和红灯组成，S1是一个磁钢限温开关，手动闭合， 当此开关的温度达到居里点(103℃)时，自动断开，且不能 自动复位(闭合)，S2是一个双金属片自动开关，当温度达
簧夹着一个质量为2.0kg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a、b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 汽车上，传感器b在前，传感器a在后，汽车静止时，传感 器a、b的示数均为10N(取g＝10m/s2)．
(1) 若传感器 a 的示数为 14N、 b的示数为 6.0N，求此时 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 a 的示数为
※ 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
※ 知道电饭锅的结构与原理，加深对温度传感器 的应用认识
※ 了解光传感器的应用——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 ※ 应用
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 子秤上，电子秤就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？
2 ．在电熨斗中，装有双金属片温度传感器，其作用
是 ________________ ．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．
3 ．电饭锅中的温度传感器主要元件是 ________ ，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 103℃时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了．这
S1才会断开，试解释此现象．
答案：限流；闭合的；>
解析： R1 、 R2 起的作用是限流，防止指示灯 ( 氖泡 ) 因 电流过大而烧毁， S2 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 70℃ ～80℃时又自动断开， 使电饭煲处于保温状态，由于R3的功率较大，因此R2＞R3，
是上升到约 103℃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“居里温度”或 “居里点”．
(2)电饭锅的结构
(1)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 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： (1) 水沸腾后温度在 100℃不变，没有达到居里
1 ．电子秤里有 ________ 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 作用时，它的________会发生变化，把应变片放在合适的 电 路 ， 它 能 够 把 物 体 ________ ， 这 个 力 学 量 转 换 为 ________这个电学量，因而电子秤是________的应用．
点，故不会断电，只能等到水熬干后，温度升至 103℃才
会断电． (2)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会升高，当 温度上升到“居里温度”(约103℃)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.
(1)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 有发光二极管 LED、光电三极管和不透明的挡板．平时，
件具有发热、保温双重功能．对此，以下判断正确的是
( )
①通电后，其电功率先增大，后减小
②通电后，其电功率先减小，后增大 ③当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在 t1不变 ④当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在
t1和t2之间的某一值不变
A．①③ C．②④ B．②③ D．①④
解析：当电热灭蚊器温度由0升到t1的过程中，电阻器
个温度在物理学中称为该材料的“ ________”或“居里 点”． 4 ．感温铁氧体是用 ______ 、 ______ 和 __________ 混 合烧结而成的．
答案：1.电阻应变片；电阻；形变；电压；力传感器
2．控制电路的通断；膨胀系数 3．感温铁氧体；居里温度 4．氧化锰、氧化锌、氧化铁粉末
个自动光控电路．
解敏电阻的阻值减小，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
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 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．
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 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． 应变片能把物体形变这个力学量，转换为电压这个电
学量．
(2)温度传感器的应用——电熨斗
①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． ②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
光电三极管收不到 LED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 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．
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 装一个由力敏电阻组成的压力传感器．用两根相同的轻弹
点评：光传感器是重要的传感器之一，人们运用硫化
零．
解析：传感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， 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 F1 ＝14N，右侧弹簧对滑块的向左的推力F2＝6.0N.
滑块所受合力产生加速度 a1，根据牛顿第二定律有 F1 F1－F2 14－6.0 － F2＝ma1，得： a1＝ m ＝ m/s2＝ 4.0m/s2， a1 与 2.0 F1 同方向，即向前(向右)． (2)a 传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力 F′1＝0， 因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以 右弹簧的弹力变为 F′2＝20N，滑块所受合力产生加速度， 由牛顿第二定律得 F 合＝F′2＝ma2， F′2 得：a2＝ m ＝－10m/s2.负号表示方向向后(向左)． 答案：(1)4.0m/s2 向右 (2)10m/s2 向左