(人教版)高中物理选修3-2课件：第6章 传感器3
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答案： BC
物理 选修3-2
第六章 传感器
典例精析
随堂演练
随堂演练
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第六章 传感器
典例精析
随堂演练
1．传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机
在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使
用的传感器是( )
A．生物传感器
B．红外传感器
C．温度传感器
D．压力传感器
解析： 空调机根据温度调节工作状态，所以内部使用了
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第六章 传感器
典例精析
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3．光控开关的问题探究 (1)问题提出：由于集成电路允 许通过的电流比较小，如何使通过 灯泡中的电流更大些？ (2)分析论证：采用小电流通过 继电器控制电流较大的另一灯泡工作，电路如图所示．
天亮时， RG阻值小
→
A端 电势低
→
Y端 电势高
→
线圈 无电流
性，A错误；都是由半导体材料制成的，只有当两端加正向电 压时，才可能处于导通状态，才可能发光，但不一定发光，要
求达到一定的电压值，故C错误，D正确；它能直接把电能转 化为光能，B正确．
答案： BD
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3．在制作光控电路实验中，某同学按电路图将元件安装 完毕后，发现将装置置入黑暗环境中，接通电源，灯泡不发 光，原因可能是( )
(2)工作原理 常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低 电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不 发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻值减小，斯密特触发器 输入端A电势升高，当达到某一值(高电平)，其输出端由高电 平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，R1的阻值不 同，则报警温度不同．
要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应减小R1的 阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发器输入端达到高电平，则 热敏电阻阻值要求越小，即温度越高．
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□ 实验器材 1．光控开关实验 斯密特触发器、发光二极管、二极管、继电器、灯泡(6 V，0.3 A)、可变电阻R1(最大阻值51 kΩ)、电阻R2(330 Ω)、光 敏电阻、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、黑 纸． 2．温度报警器实验 斯密特触发器、蜂鸣器、热敏电阻、可变电阻R1(最大阻 值1 kΩ)、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、烧杯 (盛有热水)．
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2．光控开关的实验探究 (1)探究过程：按图连接电路，改变RG的光照，观察发光 二极管LED的发光情况．探究要想在天更暗时路灯才会点亮， 应该把R1的阻值调大些还是调小些． (2)分析论证：要想在天更暗时路灯才会点亮，应该把R1 的阻值调大些，这样要使输入端A的电压上升到某个值(如1.6 V)，就需要RG的阻值达到更大，即天色更暗．
答案： 见解析
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1－1 工 人在锻压机、冲床、钻床等 机器上劳动时，稍有不慎就 会把手压在里面，造成工伤 事故．工厂中大都是利用光 电控制设备来避免事故发生的．如图所示为光控继电器的示意 图，它由电源、光电管(当有光照射时，在阴极 K 端会放出电 子)、放大器、电磁继电器等几部分组成．这样，当工人不慎将 手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即变 化，使机床停止工作，避免事故发生．光控继电器的原理是： 当光照射光电管时________．
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第六章 传感器
自动控制电路的设计
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现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑 动变阻器、开关和导线若干．如图所示，试设计一个温控电 路，要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，高于另 一某温度时，又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程．
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第六章 传感器
A．二极管两极接反 B．电阻R与光敏电阻位置颠倒 C．电阻R阻值太小 D．灯泡被断路
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解析： 若二极管接反，正半周期，光敏电阻上电压几乎 为零．负半周期，光敏电阻上为负向电压，都无法触发晶闸管 导通，所以A正确．若电阻R与光敏电阻位置颠倒，则光线较 强时，光敏电阻阻值小，电阻R上电压较高，晶闸管获正向电 压导通；而夜晚时，光敏电阻阻值大，电阻R上电压较低，无 法触发晶闸管导通，B正确．若电阻R阻值太小，光敏电阻会 一直获较高的正向电压使晶闸管导通，灯泡一直处于发光状 态，C错误．若灯泡断路时，则不会发光，D正确，所以A、 B、D正确．
→
工作电路不 通，灯泡不亮
天暗时， RG阻值大 →
A端 电势高
→
Y端 电势低
→
线圈 有电流
→
工作电 路接通， 灯泡点亮
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4．温度报警器工作原理 (1)组件：斯密特触发器，热敏电阻，蜂鸣器，变阻器， 定值电阻．
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解析： 阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放 大后的电流使电磁铁M磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管 时，电路中无电流，N自动离开M，右侧电路接通，灯L亮．
答案： 阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放 大后的电流使电磁铁M磁化，将衔铁N吸住．
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A．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流是恒定的 B．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小变化、方向 不变 C．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小不变、方向 变化 D．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小和方向都会 发生变化 解析： 因为琴弦是来回振动的，由右手定则可以判定其 感应电流的方向会变化，琴弦的振动速度大小也在不断改变， 所以感应电流大小也是变化的．故D正确，A、B、C错误． 答案： D
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2．温度报警器实验步骤 (1)按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上． (2)检查各元件的连接，确保无误． (3)接通电源，调节电阻R1，使蜂鸣器常温下不发声． (4)用热水使热敏电阻的温度升高 ，注意蜂鸣器是否发 声． (5)将热敏电阻从热水中取出，注意蜂鸣器是否发声．
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□ 注意事项 (1)安装前，对器材进行测试，确保各元件性能良好后， 再进行安装． (2)光控开关实验中，二极管连入电路的极性不能反接， 否则继电器不能正常工作． (3)光控开关实验中要想天更暗时“路灯”才会亮，应该 把R1的阻值调大些． (4) 温 度 报 警 器 实 验 中 ， 要 使 蜂 鸣 器 在 更 低 的 温 度 时 报 警，应该把R1的阻值调大些．
休息了，结果到了第二天，天很亮了，“灯”并没有熄灭，试
分析导致上述情况的原因．
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解析： 由题图可知，发光二极管导通发亮时，说明输出
端Y为低电平，输入端A为高电平，由于晚上RG的光照条件 差，RG电阻较大，要想A端为高电平，R1必须调的很大，等到 了白天，RG的光照强度变大，其阻值变小，A端电势进一步升 高，Y端仍为低电平，所以发光二极管不会熄灭．把RG与R1调 换，问题就会得到解决．
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3．实验：传感器的应用
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□ 实验目的 1．了解光控开关和温度报警器的工作原理． 2．练习用传感器制作自动控制设备．
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□ 实验原理 1．光控开关的工作原理 光控开关的原理示意图如图所 示．白天，光强度较大，光敏电阻 RG 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，RG 的阻值增 大到一定值，输入端 A 的电压上升到某个值(1.6 V)，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，天黑自动开启的 目的．
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自动控制电路的分析
如图为某同学设计的一个光控开关电路，LED 为发
光二极管，RG 为光敏电阻，“
”是斯密特触发
器，该同学晚上进行调试，发现调节 R1 的大小时，可以让发光
二极管有时发光，有时不发光．于是该同学把“灯”调亮后就
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解析： 电路分析及各元件的作用．
答案： ABD
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5．吉他以其独特的魅力 吸引了众多音乐爱好者，电 吉他与普通吉他不同的地方 是它的每一根琴弦下面都安 装了一种叫做“拾音器”的 装置，能将琴弦的振动转化 为电信号，也是一种传感器．电信号经扩音器放大，再经过扬 声器就能播出优美的音乐声．如图是拾音器的结构示意图，多 匝线圈置于永久磁铁与钢制的琴弦(电吉他不能使用尼龙弦)之 间，当弦沿着线圈振动时，线圈中就会产生感应电流．关于感 应电流，以下说法正确的是 ( )
思路点拨：
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解析： 电路图如图所示，闭合开关S1当温度低于设计值 时热敏电阻阻值大，通过电磁断电器电流不能使它工作，S2接 通电炉丝加热．当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，
通过电磁继电器的电流达到工作电流，S2断开，电炉丝断电， 停止加热．当温度低于设计值，又重复前述过程．
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□ 实验步骤 1．光控开关实验步骤 (1)按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上． (2)检查各元件的连接，确保无误． (3)接通电源，调节电阻R1，使发光二极管或灯泡在普通 光照条件下不亮． (4)用黑纸逐渐遮住光敏电阻，观察发光二极管或灯泡的 状态． (5)逐渐撤掉黑纸，观察发光二极管或灯泡的状态．
C．当增大 R1 时，A 端电势升高，Y 端电势降低，蜂鸣器 会发出报警声
D．当增大 R1 时，A 端电势降低，Y 端电势升高，蜂鸣器 会发出报警声
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解析： 当RT温度升高时，电阻减小，A点电势升高到某 一数值，Y端电势突然降低，蜂鸣器导通发出警报，A错B 对．当增大R1时，A端电势升高到某一数值，Y端电势突然降 低，电流通过蜂鸣器，发出报警声，C对D错．
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答案： (1)正极 (2)光电子射出，在电源电压作用下， 加速打到A极，在电路中形成光电流经放大器放大，在线圈 M、N中产生磁场，当达到一定值时，电磁铁将吸引衔铁左 移．
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2－1 如图所示是温
度报警器电路示意图，下列关于对此电 路的分析正确的是( )
A．当 RT 的温度升高时，RT 减小， A 端电势降低，Y 端电势升高，蜂鸣器会发出报警声
B．当 RT 的温度升高时，RT 减小，A 端电势升高，Y 端电 势降低，蜂鸣器会发出报警声
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6．如图所示，是工业生产中大部分光电控制设备用到的 光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电 器等几部分组成．
(1)示意图中，a端就是电源________极． (2) 光 控 继 电 器 的 原 理 是 ： 当 光 照 射 光 电 管 时 ， _________.
温度传感器，C正确．
答案： C
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2．关于发光二极管，下列说法正确的是( ) A．发光二极管能发光，不具有单向导电性 B．发光二极管能直接把电能转化成光能 C．发光二极管只要在两端加有正向电压，就可以发光 D．发光二极管只有加正向电压时，才有可能发光 解析： 发光二极管和普通二极管一样，都具有单向导电
答案： ABD
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4．在制作光控电路实验中，某同学按图所示电路将元件 安装完毕后，发现将装置置入黑暗环境中接通电源时，灯泡不
发光，原因可能是( ) A．二极管两极接反 B．R1与RG位置颠倒 C．R1阻值太小 D．灯泡被断路
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1．传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机
在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使
用的传感器是( )
A．生物传感器
B．红外传感器
C．温度传感器
D．压力传感器
解析： 空调机根据温度调节工作状态，所以内部使用了
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3．光控开关的问题探究 (1)问题提出：由于集成电路允 许通过的电流比较小，如何使通过 灯泡中的电流更大些？ (2)分析论证：采用小电流通过 继电器控制电流较大的另一灯泡工作，电路如图所示．
天亮时， RG阻值小
→
A端 电势低
→
Y端 电势高
→
线圈 无电流
性，A错误；都是由半导体材料制成的，只有当两端加正向电 压时，才可能处于导通状态，才可能发光，但不一定发光，要
求达到一定的电压值，故C错误，D正确；它能直接把电能转 化为光能，B正确．
答案： BD
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3．在制作光控电路实验中，某同学按电路图将元件安装 完毕后，发现将装置置入黑暗环境中，接通电源，灯泡不发 光，原因可能是( )
(2)工作原理 常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低 电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不 发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻值减小，斯密特触发器 输入端A电势升高，当达到某一值(高电平)，其输出端由高电 平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，R1的阻值不 同，则报警温度不同．
要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应减小R1的 阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发器输入端达到高电平，则 热敏电阻阻值要求越小，即温度越高．
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□ 实验器材 1．光控开关实验 斯密特触发器、发光二极管、二极管、继电器、灯泡(6 V，0.3 A)、可变电阻R1(最大阻值51 kΩ)、电阻R2(330 Ω)、光 敏电阻、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、黑 纸． 2．温度报警器实验 斯密特触发器、蜂鸣器、热敏电阻、可变电阻R1(最大阻 值1 kΩ)、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、烧杯 (盛有热水)．
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2．光控开关的实验探究 (1)探究过程：按图连接电路，改变RG的光照，观察发光 二极管LED的发光情况．探究要想在天更暗时路灯才会点亮， 应该把R1的阻值调大些还是调小些． (2)分析论证：要想在天更暗时路灯才会点亮，应该把R1 的阻值调大些，这样要使输入端A的电压上升到某个值(如1.6 V)，就需要RG的阻值达到更大，即天色更暗．
答案： 见解析
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1－1 工 人在锻压机、冲床、钻床等 机器上劳动时，稍有不慎就 会把手压在里面，造成工伤 事故．工厂中大都是利用光 电控制设备来避免事故发生的．如图所示为光控继电器的示意 图，它由电源、光电管(当有光照射时，在阴极 K 端会放出电 子)、放大器、电磁继电器等几部分组成．这样，当工人不慎将 手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即变 化，使机床停止工作，避免事故发生．光控继电器的原理是： 当光照射光电管时________．
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自动控制电路的设计
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现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑 动变阻器、开关和导线若干．如图所示，试设计一个温控电 路，要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，高于另 一某温度时，又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程．
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第六章 传感器
A．二极管两极接反 B．电阻R与光敏电阻位置颠倒 C．电阻R阻值太小 D．灯泡被断路
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解析： 若二极管接反，正半周期，光敏电阻上电压几乎 为零．负半周期，光敏电阻上为负向电压，都无法触发晶闸管 导通，所以A正确．若电阻R与光敏电阻位置颠倒，则光线较 强时，光敏电阻阻值小，电阻R上电压较高，晶闸管获正向电 压导通；而夜晚时，光敏电阻阻值大，电阻R上电压较低，无 法触发晶闸管导通，B正确．若电阻R阻值太小，光敏电阻会 一直获较高的正向电压使晶闸管导通，灯泡一直处于发光状 态，C错误．若灯泡断路时，则不会发光，D正确，所以A、 B、D正确．
→
工作电路不 通，灯泡不亮
天暗时， RG阻值大 →
A端 电势高
→
Y端 电势低
→
线圈 有电流
→
工作电 路接通， 灯泡点亮
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4．温度报警器工作原理 (1)组件：斯密特触发器，热敏电阻，蜂鸣器，变阻器， 定值电阻．
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解析： 阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放 大后的电流使电磁铁M磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管 时，电路中无电流，N自动离开M，右侧电路接通，灯L亮．
答案： 阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放 大后的电流使电磁铁M磁化，将衔铁N吸住．
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A．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流是恒定的 B．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小变化、方向 不变 C．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小不变、方向 变化 D．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小和方向都会 发生变化 解析： 因为琴弦是来回振动的，由右手定则可以判定其 感应电流的方向会变化，琴弦的振动速度大小也在不断改变， 所以感应电流大小也是变化的．故D正确，A、B、C错误． 答案： D
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2．温度报警器实验步骤 (1)按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上． (2)检查各元件的连接，确保无误． (3)接通电源，调节电阻R1，使蜂鸣器常温下不发声． (4)用热水使热敏电阻的温度升高 ，注意蜂鸣器是否发 声． (5)将热敏电阻从热水中取出，注意蜂鸣器是否发声．
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□ 注意事项 (1)安装前，对器材进行测试，确保各元件性能良好后， 再进行安装． (2)光控开关实验中，二极管连入电路的极性不能反接， 否则继电器不能正常工作． (3)光控开关实验中要想天更暗时“路灯”才会亮，应该 把R1的阻值调大些． (4) 温 度 报 警 器 实 验 中 ， 要 使 蜂 鸣 器 在 更 低 的 温 度 时 报 警，应该把R1的阻值调大些．
休息了，结果到了第二天，天很亮了，“灯”并没有熄灭，试
分析导致上述情况的原因．
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解析： 由题图可知，发光二极管导通发亮时，说明输出
端Y为低电平，输入端A为高电平，由于晚上RG的光照条件 差，RG电阻较大，要想A端为高电平，R1必须调的很大，等到 了白天，RG的光照强度变大，其阻值变小，A端电势进一步升 高，Y端仍为低电平，所以发光二极管不会熄灭．把RG与R1调 换，问题就会得到解决．
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3．实验：传感器的应用
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□ 实验目的 1．了解光控开关和温度报警器的工作原理． 2．练习用传感器制作自动控制设备．
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□ 实验原理 1．光控开关的工作原理 光控开关的原理示意图如图所 示．白天，光强度较大，光敏电阻 RG 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，RG 的阻值增 大到一定值，输入端 A 的电压上升到某个值(1.6 V)，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，天黑自动开启的 目的．
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自动控制电路的分析
如图为某同学设计的一个光控开关电路，LED 为发
光二极管，RG 为光敏电阻，“
”是斯密特触发
器，该同学晚上进行调试，发现调节 R1 的大小时，可以让发光
二极管有时发光，有时不发光．于是该同学把“灯”调亮后就
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解析： 电路分析及各元件的作用．
答案： ABD
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5．吉他以其独特的魅力 吸引了众多音乐爱好者，电 吉他与普通吉他不同的地方 是它的每一根琴弦下面都安 装了一种叫做“拾音器”的 装置，能将琴弦的振动转化 为电信号，也是一种传感器．电信号经扩音器放大，再经过扬 声器就能播出优美的音乐声．如图是拾音器的结构示意图，多 匝线圈置于永久磁铁与钢制的琴弦(电吉他不能使用尼龙弦)之 间，当弦沿着线圈振动时，线圈中就会产生感应电流．关于感 应电流，以下说法正确的是 ( )
思路点拨：
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解析： 电路图如图所示，闭合开关S1当温度低于设计值 时热敏电阻阻值大，通过电磁断电器电流不能使它工作，S2接 通电炉丝加热．当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，
通过电磁继电器的电流达到工作电流，S2断开，电炉丝断电， 停止加热．当温度低于设计值，又重复前述过程．
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□ 实验步骤 1．光控开关实验步骤 (1)按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上． (2)检查各元件的连接，确保无误． (3)接通电源，调节电阻R1，使发光二极管或灯泡在普通 光照条件下不亮． (4)用黑纸逐渐遮住光敏电阻，观察发光二极管或灯泡的 状态． (5)逐渐撤掉黑纸，观察发光二极管或灯泡的状态．
C．当增大 R1 时，A 端电势升高，Y 端电势降低，蜂鸣器 会发出报警声
D．当增大 R1 时，A 端电势降低，Y 端电势升高，蜂鸣器 会发出报警声
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解析： 当RT温度升高时，电阻减小，A点电势升高到某 一数值，Y端电势突然降低，蜂鸣器导通发出警报，A错B 对．当增大R1时，A端电势升高到某一数值，Y端电势突然降 低，电流通过蜂鸣器，发出报警声，C对D错．
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答案： (1)正极 (2)光电子射出，在电源电压作用下， 加速打到A极，在电路中形成光电流经放大器放大，在线圈 M、N中产生磁场，当达到一定值时，电磁铁将吸引衔铁左 移．
物理 选修3-2
第六章 传感器
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2－1 如图所示是温
度报警器电路示意图，下列关于对此电 路的分析正确的是( )
A．当 RT 的温度升高时，RT 减小， A 端电势降低，Y 端电势升高，蜂鸣器会发出报警声
B．当 RT 的温度升高时，RT 减小，A 端电势升高，Y 端电 势降低，蜂鸣器会发出报警声
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第六章 传感器
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6．如图所示，是工业生产中大部分光电控制设备用到的 光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电 器等几部分组成．
(1)示意图中，a端就是电源________极． (2) 光 控 继 电 器 的 原 理 是 ： 当 光 照 射 光 电 管 时 ， _________.
温度传感器，C正确．
答案： C
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2．关于发光二极管，下列说法正确的是( ) A．发光二极管能发光，不具有单向导电性 B．发光二极管能直接把电能转化成光能 C．发光二极管只要在两端加有正向电压，就可以发光 D．发光二极管只有加正向电压时，才有可能发光 解析： 发光二极管和普通二极管一样，都具有单向导电
答案： ABD
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第六章 传感器
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4．在制作光控电路实验中，某同学按图所示电路将元件 安装完毕后，发现将装置置入黑暗环境中接通电源时，灯泡不
发光，原因可能是( ) A．二极管两极接反 B．R1与RG位置颠倒 C．R1阻值太小 D．灯泡被断路
物理 选修3-2
第六章 传感器