物理鲁科版选修3-2 第5章第3节大显身手的传感器课时作业含解析

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高中物理第5章传感器及其应用第2节常见传感器的工作原理+第3节大显身手的传感器学业分层测评鲁科版选修3-2

第2节常见传感器的工作原理3节大显身手的传感器(建议用时：45分钟)[学业达标]1．街旁的路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的( )A．压敏性B．光敏性C．热敏性D．三种特性都利用【解析】由题意可知，这一装置要对光敏感，能区分白天与夜晚，所以选B.虽然白天与夜晚温度也不相同，但温度除与昼夜有关外还与季节有关，因此不能选C.【答案】 B2．关于干簧管，下列说法正确的是( )A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C．干簧管接入电路中相当于开关的作用D．干簧管是作为电控元件以实现自动控制的【解析】干簧管的簧片在磁力的作用下闭合或断开，从而在接入电路中相当于开关的作用．【答案】 C3．“嫦娥一号”卫星上装有8种24件探测仪器，其中可能有( )A．味觉传感器B．气体传感器C．听觉传感器D．视觉传感器【解析】“嫦娥一号”月球卫星是为探测月球而发射的在轨卫星，而月球上无气体，所以不需要气体传感器和听觉传感器，当然也用不到味觉传感器，真正需要的是为月球“画像”的视觉传感器——立体相机．【答案】 D4．下列情况不可能是由于水位控制装置损坏引起的是( )A．洗衣机不加水B．洗衣机加水不能自动停止C．洗衣机不排水D．洗衣机不洗衣【解析】洗衣机水位控制装置正常，才能正常加水，且加到合适的水位，若损坏可能导致一直不加水或一直不停地加水，所以A、B可能，而这两种情况都会导致洗衣机洗衣程序不工作，所以D可能，故选C.【答案】 C5．(2016·乐东高二检测)当你走近某些写字楼、机场、宾馆等大厅的入口时，大门会自动打开，进入大厅后，门又会自动关闭，关于这种自动门的下列说法中正确的是( ) A．控制这种自动门开关的是一种红外线传感器B．控制这种自动门开关的是一种普通光电传感器，能使自动门“见光开”C．大人走近门会自动打开，小孩走近门，门不会自动打开D．男孩走近门会自动打开，女孩走近门，门可能不会开【解析】控制自动门开关的传感器是红外线传感器，A对，B错；尽管不同物体(包括大人、孩子)不同温度发出的红外线波长不同，但在设置这个传感器范围时应当充分考虑到大人、小孩个体的差异及人体体温的变化范围．大人、小孩、男孩、女孩靠近，门都应当会自动打开，C、D错．【答案】 A6．(多选)电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图526所示．Q是绝缘支架，薄金属膜片M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电，当声波使膜片M 振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流．当膜片M向右运动的过程中有( )【导学号：78870094】图526A．电容变大B．电容变小C．导线AB中有向左的电流D．导线AB中有向右的电流【解析】当声波使膜片M向右运动时，电容器极板间距减小，电容变大，电荷量Q＝UC变大，电源要继续给电容器充电，所以导线AB中有向左的电流，故选项A、C正确．【答案】AC7．(2016·长沙高二检测)传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器．如图527所示，键盘上每一个键的下面都连一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器．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够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号．这种计算机键盘使用的是( )图527A．温度传感器B．压力传感器C．磁传感器D．光传感器【解析】小金属片被按下时，对该键有一个压力，小金属片向下移动，两个极板之间的距离改变，电容改变，将压力这个力学量转化为电容这个电学量，所以计算机键盘使用的是压力传感器，B正确，A、C、D错误．【答案】 B8．如图528所示是一个测定液面高度的传感器．在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两极，把这两极接入外电路，当外电路中的电流变化说明电容值增大时，则导电液体的深度h的变化情况为( )【导学号：78870095】图528A．h增大B．h减小C．h不变D．无法确定【解析】由题图知，导线芯和导电液体构成电容器的两极，导电液体深度的变化引起两极正对面积S的改变，电容的计算公式为C＝εS4πkd，电容增大，说明正对面积增大，故导电液体深度h增大．【答案】 A[能力提升]9.如图529所示是某居住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( )图529A．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高B．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低C．当仅增大R2的阻值时，可减小A、B之间的电压D．当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压【解析】R1是光敏电阻，有光照射时，电阻变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故A项错误，B项正确；由闭合电路欧姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故C项错误；当减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故D项错误．【答案】 B10．(多选)(2016·长春高二期末)利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况．如图5210甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器B能接收到发光元件A发出的光，每当工件挡住A发出的光时，光传感器输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示．若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离均为0.2 m，则下列说法中正确的是( )图5210A．传送带运动的速度是0.1 m/sB．传送带运动的速度是0.2 m/sC．该传送带每小时输送3 600个工件D．该传送带每小时输送7 200个工件【解析】在该计数装置中，A是发光的光源，B是光传感器，B中的主要元件是光敏电阻．当没有光照射B时，传感器计数一次，由图可看出，1 s计数1次，两工件间距离为0.2 m，所以传送带运动速度是0.2 m/s，每小时输送3 600个工件．故正确答案为B、C.【答案】BC11. (2016·大庆高二检测)一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度T 变化的关系如图5211中实线①所示，由于环境温度以及熨烫的衣服厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣物．图5211有一种用主要成分为BaTiO3被称为“PTC”的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点，PTC 材料的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示，根据图线分析：(1)为什么处于冷态的“PTC ”熨斗刚通电时比普通电熨斗升温快？(2)通电一段时间后电熨斗温度T 自动稳定在______范围之内．【解析】 (1)由于冷态时PTC 材料电阻较小，故由P ＝U 2R知，其发热功率较大，所以升温快．(2)从图上看出，温度较低时，电阻较小，热功率较大，所以生热快于散热，温度升高，电阻值迅速增大，相应的生热功率减小，当生热功率小于散热功率时，电阻温度降低，电阻值减小，生热功率会相应增大，故当生热功率等于散热功率时，温度会稳定在图中T 6～T 7之间．【答案】 (1)见解析 (2)T 6＜T ＜T 712．有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图5212中的虚线所示．它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO 、压力传感器R (一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(其实质是电流表)．其中AO ∶BO ＝5∶1.已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示：【导学号：78870096】图5212 压力F /N0 50 10 0 … 电阻R /Ω 3180 150 120 … (1)利用表中数据归纳出电阻R 随压力F 变化的函数关系式；(2)该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘多少毫安处？(3)如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为20 mA ，这个人的体重是多少？【解析】 (1)由表中数据可归纳得出：R ＝300－0.6F (R 和F 的单位分别为Ω和N)．(2)依题意可知，电子秤空载时压力传感器的电阻R 1＝300 Ω，电路中的电流为I ＝U R ＝4.68300A ＝15.6 mA ，所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15.6 mA 处． (3)当电流表刻度盘的读数为I 2＝20 mA 时，压力传感器的电阻R 2＝U I 2＝4.680.02Ω＝234 Ω由R＝300－0.6F(Ω)，算得F2＝110 N再由F2·AO＝G·BO得G＝550 N.【答案】(1)R＝300－0.6F(R和F的单位分别为Ω和N) (2)15.6 mA (3)550 N。

【测控指导】2021-2022学年高二物理鲁科版选修3～2练习：5.3 大显身手的传感器

A组1.下列仪器或装置不是利用传感器的是()A.汽车防盗报警器B.宾馆房间内的火灾报警器C.工兵用的地雷探测仪D.用钥匙打开房门解析:A、B、C三种仪器都是将非电学量转换成电学量的装置,都是利用了传感器。

用钥匙打开房门是利用了机械原理,不是利用传感器。

选项D符合题意。

答案:D2.下列器件不是应用温度传感器的是()A.电熨斗B.话筒C.电饭锅D.测温仪解析:话筒应用的是声传感器,电熨斗、电饭锅、测温仪应用的都是温度传感器,故选项B符合题意。

答案:B3.(多选)当前传感器被广泛应用于各种电子产品之中,下述关于常用的几种家用电子产品所接受的传感器说法中,正确的是()A.电视机对无线遥控信号的接收主要是接受了光电传感器B.电子秤中主要是接受了光电传感器C.电脑所用的光电鼠标主要是接受声波传感器D.电子体温计中主要是接受了温度传感器解析:电视机对无线遥控信号的接收主要是接受了红外线传感器,即光电传感器,选项A正确;电子秤中主要是接受了压力传感器,而不是光电传感器,选项B错误;电脑所用的光电鼠标主要是接受光电传感器而不是声波传感器,选项C错误;电子体温计中主要是接受了温度传感器,将温度转化为电信号,选项D正确。

答案:AD4.传感器广泛应用在我们的生产、生活中,常用的计算机键盘就是一种传感器。

如图所示,键盘上每一个键的下面都连一小金属片,与该金属片隔有肯定空气间隔的是另一小的固定金属片,这两金属片组成一个小电容器。

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够检测出哪个键被按下,从而给出相应的信号。

这种计算机键盘使用的是()A.温度传感器B.压力传感器C.磁传感器D.光传感器解析:小金属片被按下时,对该键有一个压力,小金属片向下移动,两个极板之间的距离转变,电容转变,将压力这个力学量转化为电容这个电学量,所以计算机键盘使用的是压力传感器,选项B符合题意,选项A、C、D 不符合题意。

答案:B5.关于测温仪,下列说法中正确的是()A.测温用的金属热电阻的阻值不能随温度的变化而变化B.机场、车站用的测温仪能格外快速地测出人的体温,它是利用了红外线敏感元件C.热敏电阻的特点是随温度的上升而电阻变小D.以上说法都不对解析:金属热电阻随温度的上升而阻值上升,NTC热敏电阻随温度上升而阻值减小,而PTC热敏电阻的阻值随温度的上升而增大,测温仪利用了红外线敏感元件,所以选项B正确。

高中物理(鲁科版选修3-2)教师用书：第5章第2+3节大显身手的传感器含答案

第3节大显身手的传感器学习目标知识脉络1.认识光敏电阻和热敏电阻这两种敏感元件，知道其特性．(重点)2.理解光电传感器和温度传感器的工作原理．(难点)3.了解生活中传感器的简单应用及给人类生产、生活带来的便利．4.了解传感器的设计思路．常见传感器的工作原理1．光传感器和温度传感器光传感器温度传感器定义一种能够感受光信号，并按照一定规律把光信号转换成电信号的器件或装置一种将温度变化转换成电学量变化的装置作用将光信号转换成电信号将温度变化转换成电学量变化常见敏感元件光敏电阻、光敏晶体管、光电池等热敏电阻、热电偶等构造光敏电阻由金属硫化物等半导体材料制成热敏电阻由半导体材料制成特性照射光强，则电阻小，照射光弱，则电阻大，其倍数可达100～1_000倍灵敏度极高，响应非常快NTC热敏电阻(负温度系数)其阻值随温度升高而减小，PTC热敏电阻(正温度系数)其阻值随温度升高而增大2.干簧管继电器(1)干簧管的工作原理干簧管可以感受外界磁场，当干簧管的两个铁质簧片处有磁场时，两簧片被磁化，在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态，磁场减弱时两簧片分开．(2)干簧管继电器①构造：由干簧管和绕在管外的线圈组成．②作用：在电路中，可以根据流经线圈的电流大小控制电路的通断．③如图5－2－1所示电路符号图5－2－13．电容式传感器电容式传感器以各种类型的电容器为传感元件，它将被测量的非电学量的变化，转化成电容量的变化．根据改变电容的方式不同，电容式传感器可分为变间隙式、变极板面积式和变介电常数式三种．1．热敏电阻是用金属铂制成的，它对温度的感知很灵敏．(×)2．半导体制成的热敏元件温度升高时电阻大幅度变化．(√)3．光照越强，光敏电阻的阻值越小．(√)光敏传感器的敏感元件一定是光敏电阻吗？【提示】不一定，凡是在光照条件下电学特性随之改变的都可用作光敏传感器的敏感元件．许多办公场所楼道灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应．探讨1：请分析满足上述条件的控制电路中有哪些传感器？是物理传感器还是化学传感器？【提示】接入了两种传感器：光传感器(光敏电阻)；声传感器(通常用微型驻极体话筒)．以上两种传感器均为物理传感器．探讨2：光敏电阻一般由什么材料组成？和电学中的一般电阻一样吗？【提示】光敏电阻一般由半导体材料做成，而电学中常见电阻一般由金属材料制成．1．光敏电阻的特性当光敏电阻受到光照射时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性明显地增强，电阻减小．2．热敏电阻的两种类型热敏电阻的电阻率随温度变化而明显变化，常见的有两种类型，图中甲为PTC型，乙为NTC型．PTC型为正温度系数热敏电阻，NTC型为负温度系数热敏电阻．图5－2－23．热敏电阻的应用(1)电熨斗①电熨斗的构造：如图5－2－3所示．图5－2－3②电熨斗的自动控温原理其内部装有双金属片温度传感器，其作用是控制电路的通断．常温下，上、下触点是接触的，当温度过高时，由于双金属片的热膨胀系数不同，上部金属膨胀系数大，下部金属膨胀系数小，双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热．温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用．(2)电冰箱电冰箱中的自动控制系统要获取的信息都要通过传感器转化为容易传输和处理的电信号．电子温控的核心之一是冷藏室传感器和冷冻室传感器．它们是一种负温度系数的热敏电阻．当温度升高时，其阻值减小；当温度降低时，其阻值增加．1．如图5－2－4所示，R1、R2为定值电阻，L为电阻丝，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，下列选项中不正确的是( ) A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．电阻丝的功率增大D．电路的路端电压增大图5－2－4【解析】当光照强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，干路电流增大，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大；则R2两端电压必减小，则R2中电流减小；结合干路电流增大知流过电阻丝的电流必增大，则电阻丝的功率增大，故本题选项为D.【答案】D2．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的，如图5－2－5甲所示，电源的电动势E＝9 V，内阻不计，G为灵敏电流表，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其电阻阻值与温度的关系如图乙所示．闭合S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是多少？【导学号：05002129】图5－2－5【解析】由乙图知，t＝20 ℃时，R＝4 kΩ根据闭合电路欧姆定律I＝得2×10－3＝.求得Rg＝500 Ω.又因I2＝即3.6×10－3＝9R′＋500故R′＝2 kΩ.由乙图知t＝120 ℃.【答案】120 ℃光电传感器电路的分析方法对含光电传感器的电路一般按以下思路分析：(1)判断电路的整体连接特点．(2)由光敏电阻的变化判断出整个电路总电阻的变化．(3)根据闭合电路欧姆定律判断干路中电流的变化．(4)根据电路串并联特点和欧姆定律判断出各部分电路电压和电流的变化，进而得出电压表、电流表示数的变化和各部分功率的变化．大显身手的传感器1．洗衣机的水位控制装置全自动洗衣机的水位控制装置中使用压力传感器，当筒内水位到达设定高度时，凸起的膜片使动触点接触控制电路的静触点，使控制电路接通，关闭进水电磁阀门，接通洗涤电动机电源．2．自动门(1)控制自动门开关的是一种红外线传感器(2)自动门工作流程3．指纹识别器指纹识别器是通过电容传感器来识别指纹的．手指皮肤与电容传感器表面构成了电容阵列，由于指纹的凹凸导致不同位置的电容差异．4．传感器与机器人(1)机器人传感器的分类机器人传感器分为外部传感器和内部传感器．(2)传感器用途①外部传感器用于感知外部工作环境和外界事物对机器人的刺激．使机器人拥有类似人的视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等感觉，从而使机械人具有拟人化的特点．②内部传感器(如角度传感器、关节传感器等)用于检测机器人自身的状态．1．洗衣机的自动控制装置利用了压力传感器．(√)2．自动门利用了红外线传感器．(√)3．指纹识别器是利用压力传感器．(×)压力传感器在洗衣机中实现了怎样的信号转化？其作用是什么？【提示】传感器的膜盒中的膜片受力大小不同，膜片凸起情况不同，当压力达到一定程度时凸起的膜片使动触点a与静触点b脱离，并与静触点c接触，从而接通控制电路．压力传感器将压力这个力学信号转化成电路的通断，相当于电路中的开关．在机场的出入口等公共场所快速准确地筛查体温偏高的人员，应用普通的体温计不可能完成，现在用非接触式测温仪可以很好地完成检测．探讨1：这种测温仪利用了什么传感器？【提示】红外线传感器．由于物体的温度不同，发射红外线的情况不同，因此利用红外线敏感元件可以实现无接触测温．探讨2：这种测温仪的优点是什么？【提示】有两大优点：(1)非接触式红外测温仪在测温时不必与被测物体表面接触．(2)可立即显示体温值．1．洗衣机水位控制装置——压力传感器工作原理图及结构：图5－2－6(1)结构：1是洗衣机的外筒，2是洗衣机的内筒，3是气室，4是传感器的膜盒．(2)工作原理：如图5－2－6(a)所示，气室下部与外筒连通，上部与软管、传感器的膜盒连通．当向桶内注水后，有一部分水进入气室，气室内被密封的空气压强增大，使传感器的膜盒中的膜片受力向上凸起，如图(b)所示，当筒中水位达到设定的高度时，凸起的膜片使动触点a与静触点b脱离，并与静触点c接触，从而接通控制电路，关闭进水电磁阀门，接通洗涤电动机电源，洗衣机开始工作．2．自动门——红外线传感器(1)工作原理当有人接近自动门时，人体发出的红外线被传感器接收到，就会产生电压输出信号，信号经过电路处理后，使定时器工作，由定时器构成的电路使继电器通电，自动门电动机转动，门自动打开；当人通过自动门几秒后，定时器又使继电器断电，自动门电动机反转，门自动关闭．(2)工作流程图3．指纹识别器——电容传感器工作原理：指纹识别器是通过电容器来识别指纹的．传感器表面集合了很多个电容器的极板，其外面是绝缘表面，当用户的手指放在绝缘表面上时，手指的皮肤就成了电容器的另一个极板，由于指纹的脊和谷相对于另一个极板的距离不同，使电容阵列不同位置的电容器的电容值也不同．通过读取这些电容的差异，就能够获取指纹信息．这样就把指纹的信息转化成了电信号，再经过电路对电信号的比较，就可以实现对指纹的识别．4．机器人与传感器(1)机器人：①定义：是一种拟人化的电子机械装置，具有一定的运动、感觉和判断功能．②组成：机械系统、传感器系统、信息处理和控制系统．(2)传感器系统①作用：机器人的感觉器官．②分类：外部传感器和内部传感器．3．电子秤使用的传感器是( )A．超声波传感器B．温度传感器C．压力传感器D．红外线传感器【解析】电子秤通过感知物体对它的压力，将其转换为电信号，并由仪表显示，来测量物体质量，所以它感知的是压力，使用了压力传感器，故C选项正确．【答案】C4．在发生地震及泥石流灾害时，救援队借助“生命探测仪”可以发现深埋在废墟中的伤员，根据所学知识，你认为“生命探测仪”可能用到了( )A．红外线传感器B．压力传感器C．振动传感器D．电容传感器【解析】伤员被深埋在废墟中，借助红外线传感器，可以感知人与周围环境的差别，因伤员与尸体的温度不同，借助探测仪可以探测到活着的被困人员，A正确．【答案】A5．传感器是把非电学物理量(如位移、压力、流量、声强等)转换成电学量的一种元件．如图5－2－7所示为一种电容传感器，电路可将声音信号转化为电信号．电路中a、b构成一个电容器，b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜．若声源S发出频率恒定的声波使a振动，则a在振动过程中( )【导学号：05002130】图5－2－7A．a、b板之间的电场强度不变B．a、b板所带的电荷量不变C．电路中始终有方向不变的电流D．向右位移最大时，电容器的电容最大【解析】a、b始终跟电源相连，电势差U不变，由于a、b间距离变化，由E＝知场强变化，A错误．由C＝知d变化时C变化，a向右位移最大时，电容最大，D正确．由Q＝CU知a、b所带电荷量变化，电路中电流方向改变，B、C错误．【答案】D压力传感器1．常见压力传感器的敏感元件是金属应变片和半导体力敏电阻．2．半导体力敏电阻的阻值随压力的增大而减小，常将力敏电阻与电流计串联起来，压力变化，力敏电阻变化，电流变化，把力学量转换成电学量．。

新课标鲁科版3-2 选修三5.3《大显身手的传感器》优秀教案3(重点资料).doc

第三节大显身手的传感器三维教学目标1、知识与技能（1）了解两个实验的基本原理；[:学+科+网]（2）通过实验，加深对传感器作用的体会，培养自己的动手能力。

2、过程与方法:通过实验培养动手能力，体会传感器在实际中的应用。

3、情感态度与价值观:在实验中通过动手组装和调试，增强理论联系实际的意识，激发学习兴趣，培养良好的科学态度。

教学重点：了解斯密特触发器的工作特点，能够分析光控电路的工作原理。

温度报警器的电路工作原理。

教学难点：光控电路和温度报警器电路的工作原理。

教学方法：实验法、观察法、讨论法。

教学手段：实验过程中用到的有关器材、元器件等，由实验室统一准备。

（一）引入新课随着人们生活水平的提高，传感器在工农业生产中的应用越来越广泛，如走廊里的声、光控开关、温度报警器、孵小鸡用的恒温箱、路灯的自动控制、银行门口的自动门等，都用到了传感器．传感器的工作离不开电子电路，传感器只是把非电学量转换成电学量，对电学量的放大，处理均是通过电子元件组成的电路来完成的。

这节课我们就来动手组装光控开关或温度报警器。

（二）进行新课实验1、光控开关1、实验原理及知识准备（投影）如图所示光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，R G为光敏电阻，R1的最大电阻为51 kΩ，R2为 330 kΩ，试分析其工作原理。

白天，光强度较大，光敏电阻R G电阻值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，R G的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端 A的电压上升到某个值（1.6V），输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光（相当于路灯亮了），这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的。

（1）要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些还是调小些？为什么？应该把R1的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值（如1。

6V，就需要R G的阻值达到更大，即天色更暗。

物理鲁科版选修3-2 第5章第3节大显身手的传感器课堂练习含解析

一、必做题1．电子秤使用的传感器是( )A．超声波传感器 B．温度传感器C．压力传感器D．红外线传感器解析：选C.电子秤通过感知物体对它的压力，将其转换为电信号，并由仪表显示，来测量物体质量，所以它感知的是压力，使用了压力传感器，故C选项正确．2.传感器是把非电学物理量(如位移、压力、流量、声强等)转换成电学量的一种元件．如图所示为一种电容传感器，电路可将声音信号转化为电信号．电路中a、b构成一个电容器，b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜．若声源S发出频率恒定的声波使a振动，则a在振动过程中( ) A．a、b板之间的电场强度不变B．a、b板所带的电荷量不变C．电路中始终有方向不变的电流D．向右位移最大时，电容器的电容量最大解析：选D．a、b始终跟电源相连，电势差U不变，由于a、b间距离变化，由E＝Ud知场强变化，A错误；由C＝εS4πkd知d变小时C变大，a向右位移最大时，电容最大，D正确；由Q＝CU知a、b所带电荷量变化，电路中电流方向改变，B、C错误．3．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是( )A．红外线报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．全自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器解析：选A.红外线报警器是当有人或物通过时将红外线遮住，从而使得光信号被中断，光电装置中无电流通过，红外线报警是将光信号转化为电信号的装置，A正确；B项是将声信号转化为电信号；C项是利用压力来传递信息；D项则通过温度实现控制．4．如图是电饭锅的结构图，如果感温磁体的“居里温度”为103 ℃时，下列说法中正确的是( )A．常温下感温磁体具有较强的磁性B．当温度超过103 ℃时，感温磁体的磁性较强C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会超过103 ℃，这时开关按钮会跳起D．常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103 ℃，开关按钮就不会自动跳起解析：选ACD．感温铁氧体的特点：在“103 ℃”以下具有较强的磁性，在“103 ℃”以上失去磁性，故A正确B错误；当温度达到103 ℃开关自动断开，低于103 ℃开关不能自动断开，故C、D正确．二、选做题5．如图所示是一种延时开关的工作原理图，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通；当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放，则( )A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用C．如果断开B线圈的电键S2，无延时作用D．如果断开B线圈的电键S2，延时将变长解析：选BC.当断开开关S1，使A线圈中电流减小并消失时，铁芯中的磁通量减小，从而在B线圈中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍原磁场的减小，这样，就使铁芯中磁场减弱得慢些，因此弹簧不能立即将衔铁拉起，所以选项B、C正确．6．如图所示是一种自动控制水温的装置，加热电路的两个端点P、Q应接在触头________之间(填a、b或c、d)，热敏电阻两端M、N应接在触头________之间．。

鲁科版高中物理选修3-2第5章第3节大显身手的传感器.docx

高中物理学习材料（鼎尚**整理制作）1．下列器件中应用了光传感器的是()A．鼠标B．电饭锅C．测温仪D．电子秤解析：无论机械鼠标还是光电鼠标都利用光传感器，A正确；电饭锅和测温仪要感知温度，所以用的是温度传感器，B、C错误；电子秤用的是力传感器，D错误。

答案：A2．当你走近豪华宾馆、酒楼的大门时，门就自动为你打开；当你走进门之后，门又在你身后自动关上。

你觉得这可能是将下列哪种外界信息转换为有用的信息() A．温度B．运动C．人D．光线解析：自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若以温度控制，人的体温与夏季气温接近，可在夏季自动门没人时不操作，自动门实际使用的是红外线传感器，红外线属于不可见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机，实现自动开门。

答案：D3．在防治“非典”期间，在机场、车站等交通出入口，使用了红外线热像仪，红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而可以有效控制疫情的传播。

关于红外线热像仪，下列说法正确的是()A．选择红外线进行检测，主要是因为红外线光子能量小，可以节约能量B．红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测C．红外线热像仪同时还具有杀菌作用D．一切物体都能发射红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同解析：红外线热像仪是根据物体发射的红外线的频率和强度不同而工作的，故选项D 正确。

答案：D4．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是() A．两个传感器都是光电传感器B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作解析：题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照和温度一个满足条件即可，A、C、D错，B对。

答案：B5．关于电子秤中应变式力传感器的说法不正确的是()A．应变片是由半导体材料制成B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之变小C．传感器输出的是应变片电压D．外力越大，输出的电压差值也越大解析：应变片是由半导体材料制成的；电阻R＝ρlS，应变片拉伸，l变大，R值变大；应变片压缩，l变小，R值变小。

高中物理第5章传感器及其应用第3节大显身手的传感

大显身手的传感器夯基达标1.“嫦娥一号”卫星上装有8种24件探测仪器，其中可能有( )A.味觉传感器B.气体传感器C.听觉传感器D.视觉传感器2.如下图所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光，若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变化，发生这一现象的主要原因是( )A.小灯泡变亮，小灯泡的电阻发生了变化B.小灯泡变亮，小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化C.小灯泡变暗，电阻丝的电阻率随温度发生了变化D.小灯泡变暗，电源的电压随温度发生了变化3.为机器人提供触觉的传感器不可能是下列( )A.温度传感器B.气体传感器C.压力传感器D.位移传感器4.下列情况不可能是由水位控制装置损坏引起的是( )A.洗衣机不加水B.洗衣机加水不能自动停止C.洗衣机不排水D.洗衣机不洗衣5.如下图所示是家用电冰箱的压缩启动装置的电路.其中的运行绕组是电冰箱在工作时电动机定子，由于家用交流电是单相的，启动时必须依靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场.在启动绕组的支路中串联有一个PTC元件，这是一种以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器.电流流过PTC元件，元件发热，它的电阻率随温度升高而发生显著变化，当电动机转起来正常以后，PTC元件温度较高，电阻很大，启动绕组电流很小，以下判断正确的是( )①电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少②电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少③电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是变化的④电冰箱启动后，启动绕组功率是变化的，运行绕组功率不变A.①③B.②④C.①④D.②③6.在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有下列哪种传感器( )A.光传感器B.温度传感器C.声传感器D.压力传感器能力提升7.电子打火机的点火原理是压电效应，压电片在受压时会在两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比，现有一利用压电效应制造的电梯加速度传感器，如下图所示.压电片安装在电梯地板下，电压表与压电片构成闭合回路用来测量压电片两侧形成的电压，若发现电压表示数增大，下列说法正确的是( )A.电梯一定加速上升B.电梯一定减速下降C.电梯加速度一定向上D.电梯加速度一定向下8.一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度t变化的关系如下图中实线①所示.由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣物.有一种用主要成分为钛酸钡被称为“PTC”的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点.PTC材料的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示.根据图线分析：(1)为什么原处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普通电熨斗升温快?(2)通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在(填下标数字)T________＜t＜T_______范围之内.9.下图甲为在温度为10 ℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R3＝40 kΩ，R T为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示.当a、b端电压U ab＜0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当U ab＞0时，电压鉴别器使S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在__________℃.10.如下图所示是一种自动控制水温的装置，加热电路的两端P、Q应接在触头a、b之间还是c、d之间?热敏电阻两端M、N应接在哪两个触头之间?拓展探究11.如下图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图，A为光源，B 为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮.车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示.若实验显示单位时间内的脉冲数为n，累计脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理数据是__________________；小车速度的表达式为：v＝___________；行程的表达式为：s＝____________.参考答案1解析：“嫦娥一号”月球卫星是为探测月球而发射的在轨卫星，而月球上无气体，所以不需要气体传感器和听觉传感器，当然也用不到味觉传感器，真正需要的是为月球“画像”的视觉传感器——立体相机.答案：D2解析：用酒精灯加热电阻丝时，电阻丝的电阻率随温度升高而增大，电流减小，灯泡变暗. 答案：C3答案：B4解析：洗衣机水位控制装置正常，才能正常加水，且加到合适的水位，若损坏可能导致一直不加水或一直不停地加水，所以A、B两项可能，而这两种情况都会导致洗衣机洗衣程序不工作，所以D项可能.故选C项.答案：C5解析：启动时，由于PTC元件温度低、电阻小，故耗电多，②正确；启动后，随PTC元件温度升高，PTC元件电阻增大，通过启动绕组的电流减小，故启动绕组功率是变化的，而运行绕组电压不变，故功率不变，则④正确.答案：B6答案：D7解析：由题意知，电压表示数增大说明电梯地板对压电片压力增大，故电梯处于超重状态，加速度一定向上，C项对，D项错.但电梯可能加速上升也可能减速下降，A项错，B项错. 答案：C8解析：如图中实线②可知温度较低时，PTC电阻很小，并随温度升高而降低，功率很大；当温度达到T6以后PTC材料的电阻随温度增加而急剧增加，功率突然变得很小，温度上升缓慢，散热功率等于发热功率时，温度不再上升.答案：(1)冷态时PTC 电阻很小，电功率很大，所以升温很快.(2)6 79解析：设电路路端电压为U ，当U ab ＝0时，有33121R R R U R R R U t+=+，解得：R T ＝20 k Ω.由图乙可知，当R T ＝20 k Ω时，t ＝35 ℃.答案：3510解答：P 、Q 应该分别接到触头a 、b 之间，同时，M 、N 应该分别接e 、f ，其工作原理是当水温升高时，热敏电阻阻值减小，电磁铁中电流增大，吸引力增大，使衔铁被吸下，a 、b 断开，使加热装置停止加热，当水温降低时，热敏电阻阻值增大，衔铁弹回接通PQ ，使加热装置重新开始加热.11解析：小车的速度等于车轮的周长与单位时间内车轮转动圈数的乘积.设车轮的半径为R ，单位时间内车轮转动圈数为k ，则有v ＝2πRk.若齿轮的齿数为P ，则齿轮转一圈电子电路显示的脉冲数即为P ，已知单位时间内的脉冲数为n ，所以单位时间内齿轮转动圈数为pn .由于齿轮与车轮同轴相连，它们在单位时间内转动圈数相等，即k ＝n ／P.由以上两式可得，PRn v π2=. 同理，设车轮转动的累计圈数为k ，则有s ＝2πRk ，且k ＝N ／P ，所以s P RN s π2=.可见，要测出小车的速度v 和行程s ，除单位时间内的脉冲数n 和累计脉冲数N 外，还必须测出车轮半径R 和齿轮的齿数P.答案：车轮半径R 和齿轮的齿数PP Rn π2 PRN π2。

物理鲁科版选修3-2 第5章传感器及其应用章末检测含解析

(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1．下列说法正确的是( )A．金属导体的电阻率随温度升高而减小B．半导体的电阻率随温度升高而增大C．用半导体制成的光敏电阻，可以作为测温元件D．用半导体制成的光敏电阻，可以起到开关的作用解析：选D．金属导体的电阻率随温度的升高而增大，A项错误；负温度系数热敏电阻半导体的电阻率随温度的升高而减小，B项错误；因半导体制成的光敏电阻随光的强度变化而变化，故不可作为测温元件，C项错误；用半导体制成的光敏电阻，随光强的改变，其阻值可以大幅度改变，可用于光控开关进行自动控制，D项正确．2．下列应用了温度传感器的是( )A．商场里的自动玻璃门B．夜间自动打开的路灯C．自动恒温冰箱D．楼梯口的夜间有声音时就亮的灯解析：选C.商场里的自动玻璃门是红外线传感器．夜间自动打开的路灯的自控电路中是光敏电阻，即光电传感器．自动恒温冰箱内是靠热敏电阻的变化控制电路通断的．楼梯口的夜间有声音时就亮的灯是由声电传感器和光电传感器双重控制的，故选C.3.如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在的电路中的其他量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是电容器两极间的( )A．距离变化B．正对面积变化C．介质变化D．电压变化解析：选A.电容式话筒中振动膜上的金属层和这个金属板构成的电容器相当于一个平行板电容器．当人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使两极板间的距离发生变化，从而导致电容器的电容发生变化，故A选项正确．4.如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持电流I恒定，则可以验证U H随B的变化情况．以下说法中不正确的是( )A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，U H将变大B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，U H将发生变化解析：选C.由U H＝kIB/d知电压与磁感应强度成正比，垂直工作面的磁感应强度B越大，电压越大；将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，磁感应强度B变大，U H将变大，A正确．霍尔元件的工作面应与B垂直，在测定地球两极的磁场强弱时应保持水平，在测定地球赤道上的磁场强弱时应保持竖直，故B正确C错误．垂直工作面的磁感应强度B越大，电压越大，所以当磁感线与霍尔元件工作面的夹角变化时，U H将发生变化，D正确．5.惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计．加速度计构造原理的示意图如图所示，沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连；两弹簧的另一端与固定壁相连．滑块原来静止，弹簧处于自然长度，滑块上有指针可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导．设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为s，则这段时间内导弹的加速度( )A．方向向左，大小为ksmB．方向向右，大小为ksmC．方向向左，大小为2ksmD．方向向右，大小为2ksm解析：选D．当指针向左偏离O点距离为s时，左边弹簧被压缩s，右边弹簧被拉伸s，选滑块为研究对象，根据牛顿第二定律有：a＝Fm＝2ksm，方向向右，所以D正确．6．铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置．能产生匀强磁场的磁铁，被安装在火车首节车厢下面，如图甲所示(俯视图)．当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便会产生电信号，被控制中心接收．当火车通过线圈时，若控制中心接收到的线圈两端的电压信号如图乙所示，则说明火车在做。

鲁科版选修3-2 5.3 大显身手的传感器学案

第3节大显身手的传感器学案学习目标：1．了解传感器在洗衣机水位控制装置上的应用。

2．了解传感器在自动门上的应用。

3．了解传感器在指纹识别器上的应用。

4．了解传感器在机器人中的应用根底知识：一．洗衣机水位控制装置：压力传感器在洗衣机水位控制装置中的应用二．自动门：红外线传感器在自动门中的应用，及自动门的工作流程。

自动门使用了红外线传感器。

当有人接近自动门时,红外线传感器能接收人体发出的红外线,产生电压输出信号;信号经过电路处理后,使定时器工作,从而驱动电路工作,完成自动关闭门的工作。

三．指纹识别器有一种指纹识别器是通过电容传感器识别指纹的。

该传感器外表集合了300×300个电容器极板,其外外表是绝缘的。

当用户的手指放在绝缘外表上时,皮肤就组成了电容阵列极板的另一面。

由于指纹的脊和谷相对于另一极之间的距离不同,使电容阵列中不同位置的电容器的电容值也不相同。

通过读取这些电容的差异,就能够获取指纹纹信息。

电容传感器在指纹识别器上的应用。

四．传感器与机器人机器人是一种拟人化的电子机械装置。

具有运动、感觉和判断功能。

它由机械系统、传感器系统、信息处理和控制系统组成。

其中传感器系统在其中起着非常重要的作用。

重难点理解：自动洗衣机如何控制水位：向洗衣机桶内注水时,气室内的气体压强增大,在压力的作用下传感器的膜片向上凸起。

当筒内的水位到达设定的高度时,凸起的膜片使动触点a与静触点b脱离,并与静触点c接触,从而接通控制电路,关闭进水阀门,接通洗涤电。

典例1、图示是电容式话筒的示意图,它是利用电容器制成的传感器,话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层,膜后距膜几十微米处有一金属板,振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极,在两极间加一电压U,人对着话筒说话时,振动膜前后振动,使电容发生变化,导致话筒所在电路中的其他量发生变化,使声音信号被话筒转化为电信号,其中导致电容变化的原因可能是电容器两极板间的()。

A.距离变化A【解析】这个声传感器属于电容式传感器。

高二物理鲁科版选修3-2课件5.3大显身手的传感器(讲授式)

当电场力增大到与洛伦兹力相等时，内外侧端面间就形成一个稳定的电场，此时两端面形成一个稳定的电压UH。这种现象称为霍尔效应，这个电压叫做霍尔电压
六、制作传感器常用的敏感元件
霍尔效应
可以证明，霍尔电压UBiblioteka ：UHIB k d
d——薄片的厚度 k——霍尔系数霍尔元件——把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
2
如图所示是霍尔元件的示意图，一块通电的铜板放在磁场中，板面垂直于磁场，板内通有如图方向的电流，a、b是铜板上、下边缘的两点，则( ) A．电势φa＞φb B．电势φb＞φa C．电流增大时，|φa－φb|增大 D．其他条件不变，将铜板改为NaCl 水溶液时，电势结果仍然一样自由电荷是电子，由左手定则可判断出φa＞φb，A对，B错因|φa－φb|＝kIB/D，所以电流增大时，|φa－φb|增大，C对若将铜板改为NaCl溶液，溶液中的正、负离子均向a侧偏转 |φa－φb|＝0，即不产生霍尔效应，故D选项错误．
霍尔元件
六、制作传感器常用的敏感元件
霍尔效应
定向移动的电荷受到方向平行于侧面向里的洛伦兹力的作用。在这个力的作用下，薄片两个侧面上会累积起正负电荷。随着电荷积累，在内外侧面间会形成一个逐渐增强的电场定向移动的电荷同时受到洛伦兹力和电场力的作用
六、制作传感器常用的敏感元件
霍尔效应
强增大，使膜片凸起。到一定
程度后就可接通电路。
二、自动门
传感器接收到人体发出的红外线，产生电压输出信号，经电路处理后，使定时器工作；由定时器构成的电路使继电器通电，门打开。
自动门(视频)
三、指纹识别器
皮肤相当于电容器的
一极，指纹不同，不同位

高中物理鲁科版选修3-2 第5章第3节大显身手的传感器课时作业含试卷分析详解

一、选择题1．下列器件不是应用温度传感器的是()A．电熨斗B．话筒C．电饭锅D．测温仪解析：选B．话筒应用的是声传感器，电熨斗、电饭锅、测温仪应用的都是温度传感器，故选B．2．在防治“非典”期间，在机场、车站等交通出入口，使用了红外线热像仪，红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而可以有效控制疫情的传播．关于红外线热像仪，下列说法正确的是()A．选择红外线进行检测，主要是因为红外线光子能量小，可以节约能量B．红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测C．红外线热像仪同时还具有杀菌作用D．一切物体都能发射红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同解析：选D．红外线热像仪是根据物体发射的红外线的频率和强度不同而工作的，故选项D 正确．3．类人型机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯．下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是()A．是力传感器B．是光传感器C．是温度传感器D．是声音传感器解析：选B．遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，B正确，A、C、D错误．4．随着生活质量的提高，自动干手机已进入家庭．洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干．手靠近干手机能使传感器工作，是因为()A．改变了湿度B．改变了电容C．改变了温度D．改变了磁场解析：选B．根据自动干手机工作的特征，即手靠近自动干手机，电热器开始工作，手撤离自动干手机电热器停止工作，由此可以判断传感器的种类是电容传感器．人是导体，可以和其他导体构成电容器，手放入时，通过改变电容而使干手机工作，故选B．5．当客人走近一些大饭店或宾馆的门口时，门就会自动打开，是因为门上安装了某种传感器．这种传感器可能是()A．声音传感器B．位移传感器C．红外线传感器D．温度传感器解析：选C.这种自动门的特点是人靠近就能打开，不需要发出声音，不是声音传感器，A错误，把一个木箱推向自动门，门不会自动打开，不是位移传感器，B错误，不管冬天夏天只要有人靠近就能打开，不是温度传感器，D错误，该自动门很可能是红外线传感器，C正确．6．传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器．如图所示，键盘上每一个键的下面都连一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器．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够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号．这种计算机键盘使用的是()A．温度传感器B．压力传感器C．磁传感器D．光传感器解析：选B．小金属片被按下时，对该键有一个压力，小金属片向下移动，两个极板之间的距离改变，电容改变，将压力这个力学量转化为电容这个电学量，所以计算机键盘使用的是压力传感器，B 正确，A 、C 、D 错误．7．小强用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制．经检查，恒温箱的控制器没有故障．参照右图，下列对故障判断正确的是( )A ．只可能是热敏电阻出现故障B ．只可能是温度设定装置出现故障C ．热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障D ．可能是加热器出现故障解析：选C.由恒温箱原理图可知，若热敏电阻出现故障或温度设定出现故障都会向控制器传递错误信息，导致控制器发出错误指令，故C 正确，A 、B 错误．若加热器出现故障，只有一种可能，即不能加热，而题中加热器一直加热才会使温度持续升高，故D 错误．8．(多选)如图是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是( )A ．常温时上下触点是接触的B ．双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲C ．原来温度控制在80 ℃断开电源，现要求60 ℃断开电源，应使调温旋钮下调一些D ．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些解析：选ABD ．常温工作时，上下触点是接通的，当温度升高时，上层金属片形变大，向下弯曲，切断电源，切断温度要升高，则应使调温旋钮下移一些，A 、B 、D 正确；C 错误． ☆9.压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图甲所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m ，电梯静止时电流表示数为I 0，电梯在运动过程中，电流表的示数如图乙所示，下列判断中正确的是( )A ．乙图表示电梯做匀速直线运动B ．乙图表示电梯做匀加速运动C ．乙图表示电梯做变加速运动D ．乙图表示电梯做匀减速运动解析：选C.从题图乙可以看出电流增大，由欧姆定律知道压敏电阻阻值应该减小，结合压敏电阻特点可以判断，压力增大，而且电流逐渐变大，压力应该也是逐渐增大，说明电梯的加速度逐渐增大，所以电梯做变加速运动，A 、B 、D 错误，C 正确．☆10.某电容式话筒的原理示意图如图所示，E 为电源，R 为电阻，薄片P 和Q 为两金属极板，对着话筒说话时，P 振动而Q 可视为不动．在P 、Q 间距增大过程中( )A ．P 、Q 构成的电容器的电容增大B ．P 上电荷量保持不变C ．M 点的电势比N 点的低D ．M 点的电势比N 点的高解析：选D ．电容式话筒与电源串联，电压保持不变，在P 、Q 间距增大过程中，根据电容决定式C ＝εS 4πkd 得电容减小，又根据电容定义式C ＝Q U得电容器所带电量减少，电容器的放电电流通过R 的方向由M 到N ，所以M 点的电势比N 点的高，D 正确．二、非选择题11．如图甲是汽车过桥时对不同类型桥面压力变化的实验．采用DIS方法对模型进行测量，其结果如图乙中电脑屏幕所示．(1)图甲中的传感器为________传感器．(2)图甲中①②③分别为三种不同类型的桥面，对于凸形桥①，其相对应的压力图线应是屏幕上的________．(填“a”、“b”或“c”)(3)如增大小球在斜槽上的高度，在图乙中大致画出小球通过凸形桥①时的压力图线．解析：(1)由于是将压力信号转化为电信号，所以是压力传感器．(2)桥面如题图①所示时，小球在最高点时对桥的压力小于重力；桥面如题图②所示时，小球对桥的压力不变，总等于重力；桥面如题图③所示时，小球在最低点时对桥的压力大于重力；由此可得：对应凸形桥①的压力图线是电脑屏幕上的c.(3)若增大小球在斜槽上的高度，小球通过凸形桥①时的压力图线将向下凹，如图所示．答案：(1)压力(2)c(3)见解析图12．现代汽车在制动时，有一种ABS系统，它能阻止制动时车轮抱死变为纯滑动．这种滑动不但制动效果不好，而且易使车辆失去控制．为此需要一种测定车轮是否还在转动的装置．如果检测出车轮不再转动，就会自动放松制动机构，让轮子仍保持缓慢转动状态．这种检测装置称为电磁脉冲传感器，如图甲，B是一根永久磁铁，外面绕有线圈，它的左端靠近一个铁质齿轮，齿轮与转动的车轮是同步的．图乙是车轮转动时输出电流随时间变化的图象．(1)说明为什么有电流输出？(2)若车轮转速减慢了，图象会变成怎样？解析：(1)当齿轮上的齿靠近线圈时，由于磁化使空间的磁场增强，线圈中的磁通量变化产生感应电流，当齿轮离开时，空间的磁场减弱，产生反方向的感应电流．(2)车轮转速减慢，电流变化频率变小，周期变大，电流值变小．如图所示．答案：见解析。

2020-2021学年高中物理第5章传感器及其应用第3节大显身手的传感器作业(含解析)鲁

大显身手的传感器(15分钟30分)一、选择题(本题共3小题，每题6分，共18分)1.2020年2月新冠肺炎疫情在中国部分地区突发，许多公共场合都使用一种非接触式的仪器快速测量体温，该仪器使用的传感器是( )A.压力传感器B.红外线传感器C.声音传感器D.生物传感器【解析】选B。

红外线最显著的特性是热效应，非接触式体温测量仪工作时利用的电磁波是红外线，故为红外线传感器，故B正确，A、C、D错误。

2.类人型机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。

下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是( )A.是力传感器B.是光传感器C.是温度传感器D.是声音传感器【解析】选B。

遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，B对，A、C、D错。

3.抗击新冠肺炎期间，由于无法外出，某同学在家利用所学物理知识设计能显示拉力大小的电子健身器材，如图所示是原理图。

轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)，弹簧劲度系数为100 N/cm。

定值电阻R0=5 Ω，ab是一根长为5 cm 的均匀电阻丝，阻值R1=25 Ω，电源输出电压恒为U=3 V，理想电流表的量程为0～0.6 A。

当拉环不受力时，滑片P位于a端。

下列关于这个电路的说法正确的是( )A.当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0 AB.当拉力为400 N时，电流表指针指在0.3 A处C.当拉力为400 N时，电流表指针指在0.5 A处D.该健身器材能测量力的范围是0～400 N【解题指南】力学传感器的分析方法(1)清楚力学传感器的工作原理，明确装置是如何将力这个非电学量转化为电学量是解决该类问题的关键。

(2)涉及电路计算时，注意欧姆定律及分压原理的应用。

【解析】选B。

当拉环不受力时，滑片P在a端，由欧姆定律得，I==0.1 A，故选项A错误；拉力为400 N时，由F=kΔx，则Δx=4 cm，对应的电阻为R aP=20 Ω，R1接入电路的电阻R Pb=5 Ω，由欧姆定律得，I==0.3 A，故选项B正确，C错误；在P点移动到b点时Δx=5 cm，由F=kΔx，拉力最大，F=500 N，故选项D错误。

2019年高中物理第5章第3节大显身手传感器讲义(含解析)鲁科版选修3-2

大显身手传感器1．洗衣机水位控制系统全自动洗衣机的水位控制装置使用了压力传感器。

当水位达到设定的高度时自动关闭进水电磁阀门，接通洗涤电动机电源。

2．自动门(1)控制自动门开关的是一种红外线传感器。

(2)自动门工作流程3．指纹识别器指纹识别器是通过电容传感器来识别指纹的。

手指皮肤与电容传感器表面构成了电容器，由于指纹的凹凸导致不同位置的电容差异。

4．传感器与机器人(1)机器人中传感器的分类机器人中传感器分为外部传感器和内部传感器。

(2)传感器用途①外部传感器用于感知外部工作环境和外界事物对机器人的刺激，使机器人拥有类似人的视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等感觉，从而使机器人具有拟人化的特点；②内部传感器(如角度传感器、关节传感器等)用于检测机器人自身的状态。

在机场、车站、码头等人员集散地都设有体温检测点，为什么测体温时一般不用水银温度计，而用红外线测温仪？解析：用水银温度计，测温时间长，同时又容易引起交叉感染，用红外线测温仪测温速度快，也不需要与人体直接接触，避免了交叉感染，因此用红外线测温仪较好。

1．洗衣机水位控制装置使用的压力传感器是一种开关型的传感器。

当向内筒注水时，部分水进入气室，气室内压强增大，使传感器的膜片向上凸起，从而使动触点与下面的静触点分离，并与上面的静触点接触，从而接通控制电路，关闭进水电磁阀门，同时接通洗涤电动机电源，开始洗涤衣物。

2．自动门上的红外线传感器，也是一种开关型的传感器。

人走近自动门传感器输出电压信号；信号经过处理后，使定时器工作；由定时器构成的电路使继电器通电，自动门电动机转动，门自动打开；当人通过自动门几秒钟后，自动门电动机反转，门自动关闭。

3．指纹识别器的电容传感器输出电容变化这一电信号，经过电路对电信号的比较，实现对指纹的识别。

[典例1] 电饭锅是应用温度传感器工作的，它的敏感元件是感温铁氧体，由氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧制而成，其特点是常温下具有磁性，能够被磁铁吸引，温度达到103 ℃，失去磁性，这个温度叫居里温度，又称居里点。

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