2019-2020学年高二物理人教版选修3-2课件第六章 2传感器的应用

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典例剖析 【例题2】 (多选)电饭锅的结构图如图所示,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 答案:ACD
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二、温度传感器的应用——电熨斗 电熨斗的构造:主要有电热丝、金属底板、升降螺钉、弹性铜片、 触点、绝缘支架、双金属片、调温旋钮等组成。其中双金属片为 温度传感器,是电熨斗的核心元件,它的作用是控制电路的通断。
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() A.应变片是由导体材料制成 B.当应变片的表面拉伸时,其电阻变大,反之变小 C.传感器输出的是金属架上的电压 D.外力越大,输出的电压差值也越大 解析:应变片多用半导体材料制成,应变片的表面拉伸时,其电阻
变大,反之变小,故选项A错,B对;传感器输出的是应变片上、下两表 面的电压差,并且随着外力的增大,输出的电压差值也增大,故C错,D 对。
核心素养思维导图
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一、力传感器的应用——电子秤 1.电子秤所使用的测力装置是力传感器,它是由应变片和金属梁 组成的。 2.工作原理:弹簧钢梁一端固定,梁的上下表面各贴一个应变片, 在梁的自由端加压,梁发生弯曲,上表面拉伸,上表面应变片的电阻 变大;下表面压缩,下表面应变片的电阻变小。施力越大,弯曲形变 越大,应变片的阻值变化越大。把这两个应变片的电压差值输出, 在表上指示出读数。 3.应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量。
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力传感器的应用——电子秤 问题探究
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,电子秤即可显示出所购水果的质量及应付的钱数。电子秤 用到的传感器——应变片测力的原理是怎样的?
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变式训练2(多选)如图所示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: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对,C错。 答案:ABD
答案:×
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2.传感器是各种测量和控制系统的“感觉器官”,电梯超载时会自 动报警。这种报警系统通常采用的传感器是( )
A.生物传感器 B.声控传感器 C.红外传感器 D.压力传感器 解析:电梯超载时人或物体对升降机底板的压力超过最大承载压 力,所以这种报警系统通常采用的传感器是压力传感器,D正确。 答案:D
会有电流产生 ④若电流表有示数,说明压力F发生变化 ⑤若电
流表有示数,说明压力F不发生变化
A.②④
B.①④ C.③⑤ D.①⑤
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解析:当下压时,因为 C=4���π���r������������������,d 减小,C 增大,在 U 不变时,因为 C=������������,
答案:BD
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力学传感器的分析方法 (1)分析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。
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典例剖析 【例题3】 如图所示,会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾 报警器的结构原理图,罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不 透明的挡板。平时光电三极管接收不到LED发出的光,呈现高电阻 状态。发生火灾时,下列说法正确的是( )
A.进入罩内的烟雾遮挡了光线,使光电三极 管电阻更大,检测电路检测出变化发出警报
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知识归纳 光传感器的原理及应用 (1)光传感器能把光信号转化为电信号。 (2)最常见的光传感器有光敏电阻、光电管、光电二极管、光电 三极管等。 (3)典型的应用,如鼠标、火灾报警器、光敏自动计数器等。
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(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,感温磁体失去磁性,在弹簧作用下永磁铁与之 分离,开关自动断开。
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知识归纳 温度传感器的工作原理 (1)双金属片温度传感器的工作原理:温度变化时,因双金属片上 层金属与下层金属的热膨胀系数不同,双金属片发生弯曲从而控制 电路的通断。
B.光电三极管温度升高,电阻变小,检测电路检测出变化发出警报 C.进入罩内的烟雾对光有散射作用,部分光线照到光电三极管上, 电阻变小,发出警报 D.以上说法均不正确
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解析:由火灾报警器的原理可知,发生火灾时烟雾进入罩内,使光 发生散射,部分光线照到光电三极管上,电阻变小,与传感器相连的 电路检测出这种变化,发出警报,C对。
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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或者不同膨胀系数的双金属片等敏 感元件组成,理解其温控原理,正确认识传感器在自动控制中的作 用是关键。
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四、光传感器的应用——火灾报警器 1.烟雾散射火灾报警器的构造:带孔的罩子内装有发光二极管、 光电三极管和不透明的挡板。
2.烟雾散射式火灾报警器的工作原理:平时,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。
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1.电子秤工作原理:
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2.应用:应变式传感器常用于测量汽车载重、超市的电子秤以及 测量汽车、卷扬机的牵引力等。
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典例剖析 【例题1】 (多选)关于电子秤中应变式力传感器说法正确的是
搜索“物联网”,了解物联网发展趋势。
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自我检测 1.正误判断。 (1)力传感器中金属梁是敏感元件。 ( ) 解析:力传感器中应变片是敏感元件。
答案:×
(2)感温铁氧体的温度上升到“居里温度”时,就会失去铁磁性。 ()
解析:感温铁氧体的温度上升到“居里温度”时,就会失去铁磁性。 答案:√ (3)光电三极管在受到光照时呈高电阻状态。 ( ) 解析:光电三极管在受到光照时呈低电阻状态。
答案:C 分析传感器的工作原理要从以下几个方面进行
(1)感受量分析:明确传感器所感受的物理量,如力、热、光、磁、 声等。
(2)输出信号分析:明确传感器的敏感元件,分析它的输入信号及 输出信号,以及输入信号与输出信号间的变化规律。
(3)电路结构分析:认真分析传感器所在的电路结构,在熟悉常用 元件工作特点的基础上,分析电路输出信号与输入信号间的规律。
所以Q增大,从b向a有电流流过,②正确;当F变化时,电容器两板的间 距变化,电容变化,电容器上的带电量发生变化,电路中有电流,④正
确,故选A。 答案:A
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温度传感器的应用——电熨斗、电饭锅
问题探究 电饭锅的结构如图所示。
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变式训练1传感器是一种采集信息的重要器件,如图是由电容器 作为传感器来测定压力变化的电路,当待测压力作用于膜片电极上 时,下列说法中正确的是( )
①若F向下压膜片电极,电路中有从a到b的电流 ②若F向下压膜
片电极,电路中有从b到a的电流 ③若F向下压膜片电极,电路中不
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变式训练3如图所示电路,当光照强度增加时 ( )
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A.L1、L2都变亮 B.L1、L2都变暗 C.L1变暗、L2变亮 D.L1变亮、L2变暗 解析:当光照强度增加时,R阻值减小,由串反、并同可得L1变 亮,L2变暗。 答案:D
(2)①电饭锅中温度传感器为感温铁氧体。感温铁氧体常温下具
有铁磁性,温度上升到约103 ℃时,失去铁磁性,这一温度称为该材 料的“居里温度”或“居里点”。
②用手按下开关按钮通电加热,开始煮饭,当锅内温度达到103 ℃
时,感温铁氧体失去磁性,与永久磁铁失去吸引力,被弹簧弹开,从而 推动杠杆使触点开关断开。
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三、温度传感器的应用——电饭锅 电饭锅的内部结构:电饭锅主要由接线螺钉、触点、转轴、开关 按钮、感温铁氧体、永磁体、电热板、弹簧、内胆底等构成。其 中感温铁氧体为主要元件,它的特点主要有:常温下具有铁磁性,能 够被磁体吸引,但是上升到居里点时,就失去磁性,不能被磁体吸引 了。
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光传感器的应用——火灾报警器
问题探究 如图所示,火灾报警器的内部结构,它由发光二极管LED、光电三 极管和不透明的挡板组成,请简述它的工作原理。
要点提示:正常情况下,光电三极管接收不到LED发出的光,呈现 高电阻状态,当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。
(1)开始煮饭时压下开关按钮,手松开后这个按钮是否会恢复到图
示的状态?为什么?
(2)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
锅会自动发生哪些动作?
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要点提示:(1)煮饭时压下开关按钮,感温磁体与永磁体相互吸引 结合在一起,触点相接,电路接通,开始加热,手松开后,由于锅内的温 度低,感温磁体与永磁体相互吸引而不能使按钮恢复到题图所示的 状态。
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要点提示:应变片的结构如图所示,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增大,下表面 应变片的电阻减小。F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定,那么上面应变片两端的 电压增大,下面应变片两端的电压减小。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。
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核心素养培养目标
1.了解传感器在日常 生产、生活中的应 用。 2.理解传感器在电子 秤、电熨斗、电饭锅 中的应用。 3.理解光传感器在火 灾报警器中的应用。 4.通过实验与探究, 培养学生树立科学 发展观,扎实学好基 础知识,攀登科学高 峰,为国家、为民族做 出贡献。