2016版高中物理 6.15实验：传感器的应用课后巩固提升 新人教版选修3-2
2016新课标三维人教物理选修3-2 第六章 传感器 第3节 实验：传感器的应用
第3节实验：传感器的应用一、实验目的1．利用斯密特触发器设计光控开关电路和温度报警器。
2．提高电子技术方面的设计和制作能力。
二、实验原理1．光控开关(1)电路如图6-3-1所示。
图6-3-1(2)斯密特触发器的工作原理：斯密特触发器是一个性能特殊的非门电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8 V)，Y会从低电平跳到高电平(3.4 V)。
(3)光控开关的工作原理：白天，光照强度较大，光敏电阻R G阻值较小，加在斯密特触发器输入端A的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天暗到一定程度时，R G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)，这样就达到了使路灯天明自动熄灭，天暗自动开启的目的。
2．温度报警器(1)电路如图6-3-2所示。
图6-3-2(2)工作原理：常温下，调节R1的阻值使斯密特触发器输入端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R T阻值减小，斯密特触发器输入端A的电压升高，当达到某一值(高电平)时，其输出端Y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，可以通过调节R1来调节蜂鸣器的灵敏度。
三．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)。
四．实验步骤1．光控开关(1)按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上。
人教版高中物理选修(3-2)-6.2《传感器的应用》习题课件
3. 如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光 敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是
（ BD）
A. 当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压 B. 当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压 C. 信号处理系统每获得一次低电压就计数一次 D. 信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
6.如图所示，Rt为半导体热敏电阻，其他电阻都是普通的
电阻，当灯泡L的亮度变暗时，说明（ B ）
A．环境温度变高 B．环境温度变低 C．环境温度不变 D．都有可能
解析
当R1的温度变高时，其电阻减小，所以外电路总电阻减小， 总电流就增大，电源的内电压增大，路端电压减小，所以通 过支路中R的电流变小，而总电流增大，所以通过灯泡的电 流增大，灯泡应变亮。 相反，环境温度变低时，灯泡L的亮度变暗，故B正确，ACD 错误。故选：B
2. 下面那一项不是现代传感器的应用（ D ）
A. 当你走近自动门时，门会自动打开 B. 电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹 伤人 C. 电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦 D. 将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻 烦银行工作人员
解析
A、当你走近自动门时，门会自动打开，应用了红外传感器， 故A错误． B、电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤 人，应用了压力传感器，故B错误． C、电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦，应用了温度传 感器，故C错误． D、将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦 银行工作人员，应用了磁记录技术，与现代传感器无关，故D 正确． 故选：D．
解析
A、B、传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换 成可用信号的器件或装置，传感器的作用就是把不容易测量 的量转换为容易测量的量，传感器的作用就是通过测量的转 换，快速、准确地把要实现的目标反应出来，故A错误、B正 确；C、交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的 传感器是酒精气体传感器，故C错误； D、红外报警装置、红外线探测仪是将红外线光信号转变成 电信号，故D正确； 故选：BD。
高二物理人教版选修32实验：传感器的应用
实验：传感器的应用重/难点重点：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。
难点：光控电路和温度报警器电路的工作原理。
重/难点分析重点分析：斯密特触发器是特殊的非门电路，当加在它的输入端A 的电压逐渐上升到某个值1.6V 时，输出端Y 会突然从高电平调到低电平0.25V ，而当输入端A 的电压下降到另一个值的时候0.8V ，Y 会从低电平跳到高电平3.4V 。
斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号。
难点分析：光控开关实验中要想在天暗时路灯才会亮，应该把1R 的阻值调大一些，这样要使斯密特触发器的输入端A 电压达到某个值1.6V ，就需要G R 的阻值达到更大，即天色更暗。
温度报警器实验要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应该减小1R 的阻值，1R 阻值越小，要使斯密特触发器输入达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。
突破策略一、普通二极管和发光二极管（1）二极管具有单向导电性（2）发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能发光，普通发光二极管使用磷化镓或磷砷化镓等半导体材料制成，直接将电能转化为光能，该类发光二极管的正向导通电压大于1.8V 。
二、晶体三极管晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。
三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN 结，两个PN 结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有 PNP 和NPN 两种，如图从三个区引出相应的电极，分别为基极b,发射极e 和集电极c 。
发射区和基区之间的PN 结叫发射结，集电区和基区之间的 PN 结叫集电极。
基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP 型三极管发射区"发射"的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里；NPN 型三极管发射区"发射"的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。
高中物理 3传感器的应用实例教案 新人教版选修3
3 传感器的应用实例整体设计教学分析传感器在实际应用中，大多情况是用来完成一定控制任务的，本节使用常见的少量电子元器件，组装实用的光控开关和温度报警电路。
目的是使学生动手体会传感器的应用，培养组装和调试电子电路的能力。
本实验可行性强，电路简单，容易操作，元件可以反复使用。
实验使用的元器件符合现在市场发展水平，教学理念先进，用集成数字电路实现控制功能。
能够帮助学生了解现在电子行业的发展层次，加强理论联系实际，树立学以致用的教育理念。
教学目标1．识别各种晶体管、逻辑集成电路块、集成电路实验板，知道各种元器件的性能和引脚关系。
2．了解光控开关电路及控制原理，会组装光控开关。
3．了解温度报警器及控制原理，会组装温度报警器。
4．通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用。
5．培养学生的学习兴趣，倡导以创新为主、实践为重的素质教育理念。
教学重点难点1．传感器的应用实例。
2．由门电路控制的传感器的工作原理。
教学方法与手段PPT课件；演示实验；讲授。
课前准备教学媒体斯密特触发器或非门电路，二极管，三极管，蜂鸣器，滑线变阻器，热敏电阻，光敏电阻。
知识准备介绍发光二极管、74LS14集成电路块、集成电路实验板(面包板)等元件的功能和作用，以及如何识别这些元件的外部引脚。
教学过程导入新课[事件1]教学任务：创设情景，导入新课。
问题展示：上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。
请大家回忆一下我们学了哪些具体的温度、光传感器。
思考并回答：电饭锅、测温仪、鼠标器、火灾报警器。
导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。
高中物理 传感器的应用 机器人的发展素材 新人教版选修3-2
机器人的发展1920年，捷克斯洛伐克作家卡佩克在一下科幻小说中构思一个机器人，名字叫做Robot 、他可以不吃饭，却能不知疲倦地工作，展现了人类持续多年的一种愿望。
1947 年世界上第一个机器人在美国诞生，这是台力反应堆运送核燃料的简单机器，代替人来从事危险的工作，此后由于现代制造业的需求，有关机器人的研究迅速发展起来。
我们常常根据机器人的结构和功能把他们粗略地分为几代。
第一代机器人只能按照编好的程序，由内部的计算机安排它的动作，对外界没有感知，例如汽车生产线上用于点焊的机器人。
第二代机器人有了感觉，它的身上安装了传感器，起到人的感官的作用。
例如利用光传感器能让机器人沿着地面上画出的白色轨迹运动，利用图像传感器能让机器人产生视觉来识别烧杯和铁块。
当它的手拿着烧杯时，力传感器会使手指感知压力和滑动。
从而既能拿住又不会捏碎。
第三代是智能机器人，是人们梦寐以求的，也正是当前在努力发展的。
它以人工智能理论和现代信息技术为基础，能够自主地从经验中学习，不断完善日身的程序，增强自己的功能。
机器人的种类很多．应用最广泛的是工业机器人，它们大多数是第一代机器人。
目前全世界已经有约l00万台工业机器人在使用中，它们把人从繁重的体力劳动和危险的环境中解放出来，极大地提高了生产率。
第二类是服务机器人，用于清洁、加油、导盲、抢险等方面。
它们大多数是第二代机器人，具有一个移动平台，其上有操作臂，还安装了触觉、视觉、听觉及超声测距等传感器，能够识别周围的环境、判断自己的运动。
医疗机器人是近几年发展迅速的一个新的领域。
医疗机器人能够帮助医生做复杂的手术，减轻了人的疲劳，保证了手术的精确和成功。
空间机器人是最复杂的、最昂贵的机器人，用于探测太空。
它们的典型代表是“勇气号〞火星探测器。
需求促进了机器人技术和产业的发展。
展望21世纪，机器人将与20世纪计算机的普及一样，深入地应用到各个领域。
21世纪的前20年，是机器人应用从制造业领域走向非制造业的重要时期，也是智能机器人发展的关键时期。
人教版高中物理课件：选修3传感器的应用
由于C∝S，h发生变化，金 属芯线和导电液体组成的电 容发生变化，通过测定C的 变化，可以测量液面高度h 的变化。
丙
电介质 导电液体
h
角度 θ 4 图是测量
的电容式传感器。
θ
由于C∝S，动片与定片间 的角度θ发生变化时，引起 S的变化，通过测出C的变 化，测量动片与定片间的 夹角θ
丁
定片
由于C 随着电介质进入 极板间的长度发生变化 ，通过测出C的变化， 测量位移x的变化。
2 图是测量 压力F 的电容式传感器 由于C∝1/d，压力F 作用在可动电极上， 引起极板间距d 的变 化，通过测出C的变 化，测量压力F的变 化。
固定电极
乙
F 可动电极
3 图是测量 液面高度h 的电容式传感器。
3.3传感器的应用
1 生活中的传感器
电饭锅
居里点：
思 考 与 讨 论
温度传感器————测温仪
光传感器的应用
1.火灾报警器
2.机械鼠标
机械鼠标的内部结构
农业生产中的传感器 3 工业生产中的传感器 4 飞向太空中的传感器
2
其它传感器
1 图是测量 位移x 的电容式传感器。
极板 甲
x 电介质
人教版高中物理选修3-2课后训练：6.2 传感器的应用含答案
第六章第2节一、选择题1．(多选)许多楼道照明灯具有这样的功能：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。
它的控制电路中可能接入的传感器是 ( )A．温度传感器B．光电传感器C．声音传感器D．热电传感器答案BC解析温度传感器是指将温度信号转换为电信号的一类传感器；光电传感器是指将光信号转换为电信号的一类传感器；声音传感器是指将声音信号转换为电信号的一类传感器；热电传感器是指将温度信号转换为电信号的一类传感器。
根据题意，楼道照明灯由两种装置控制，一是与光有关，二是与声音有关，故本题正确选项为B、C。
2．如图所示，电吉他的弦是磁性物质，当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来，下列说法正确的是( )A．电吉他是光电传感器B．电吉他是温度传感器C．电吉他是声音传感器D．弦改用尼龙材料原理不变答案 C解析由电吉他发声原理可知是将声音变化转变为电流的变化，C对，A、B、D错。
3．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答案 D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D正确。
4．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。
参照下图，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答案 C解析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。
2024-2025学年高中物理第六章传感器3实验：传感器的应用(2)教案新人教版选修3-2
本节课的核心素养目标主要围绕物理学科的核心素养进行设计，包括物理观念、科学思维、实验探究和科学态度四个方面。
1.物理观念：通过实验，让学生进一步理解传感器的工作原理和特性，形成对传感器的基本认识，建立正确的物理观念。
2.科学思维：通过观察、记录和分析实验现象，培养学生运用科学思维方法，对实验结果进行解释和推理，提高学生的逻辑思维能力。
在知识层面，学生已经掌握了与传感器相关的物理知识，如电路知识、信号处理等，为本节课的深入学习奠定了基础。在能力层面，大部分学生具备较强的动手操作能力，能够独立完成实验操作。同时，他们的思维能力、观察能力和分析能力也得到了一定程度的锻炼。
然而，在学习过程中，我发现部分学生在理论知识方面较为扎实，但在实验操作和数据分析方面存在不足；还有一部分学生对理论知识掌握不牢固，对复杂实验操作过程容易产生畏难情绪。此外，部分学生在解决问题时缺乏创新意识，习惯于依赖课本和教师的指导，缺乏独立思考的能力。
在教学过程中，我还应关注学生的情感态度，激发他们的学习兴趣，帮助他们树立自信心。针对部分学生在面对困难时容易灰心丧气的问题，我要及时给予鼓励和支持，让他们感受到成功的喜悦，从而增强他们克服困难的勇气。
此外，我要充分利用课堂讨论和小组合作的机会，培养学生的团队合作精神和沟通能力。通过设置合理的课堂提问和讨论话题，引导学生积极思考、发表自己的观点，提高他们的表达能力。同时，在实验过程中，鼓励学生之间的交流与合作，让他们在实践中学会倾听、理解和尊重他人。
教学资源
1.软硬件资源：
-实验室用传感器设备
-数据采集器
-电脑及投影仪
-实验桌椅
-多媒体教学系统
2.课程平台：
-学校物理实验室
-校园网络教学平台
人教版 高二 选修3-2 第六章 3 实验：传感器的应用
人教版 高二 选修3-2 第六章 3 实验：传感器的应用一、多选题1. 如图所示为一个逻辑电平检测电路，A与被测点相接，则（）A．当A为低电平时，LED发光B．当A为高电平对，LED发光C．当A为低电平时，LED不发光D．当A为高电平对，LED不发光2. 图为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R t的温度升高时，R t减小，A端电势降低，Y端电势升髙，蜂鸣器会发出报警声B．当R t的温度升高时，R t减小，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声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3. 某传感器内部的电路如图所示，其中M是一个质量较大的金属块，左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，当金属块处于平衡时两根弹簧均处于原长状态．若将仪器固定在一辆汽车上，则下列说法中正确的是（）A．当汽车加速前进时，甲灯亮B．当汽车加速前进时，乙灯亮C．当汽车刹车时，甲灯亮D．当汽车刹车时，乙灯亮4. 在制作光控电路的实验中，某同学按如图所示电路将组件安装完毕后，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．与位置颠倒C．阻值太小D．灯泡断路5. 高温超导限流器被公认为目前最好的且唯一行之有效的短路故障限制装置，中国科学院电工研究所完成了一种具有自主知识产权的高温超导限流器样机的研制工作，于2005年初在湖南进行并网挂机实验.如图所示，超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，超导部件有一个超导临界电流，当通过限流器的电流时，将造成超导体“失超”，即从超导态（本题认为电阻为零）变为正常状态（本题认为是一个纯电阻），以此来限制电力系统故障电流.已知超导部件正常电阻，超导临界电流，限流电阻，小灯泡L上标有“6V6 W”，电源电动势E=8V，内阻r=2Ω．原来电路正常工作，现L突然发生短路，则（）二、单选题A ．短路前通过超导部件的电流为B ．超导部件将由超导态转化为正常态C ．短路后通过超导部件的电流为D ．短路后通过超导部件的电流为2A6. 目前有些居民区内楼道灯的控制使用的是一种延时开关.该延时开关的简化原理图如图所示.图中D 是红色发光二极管（只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光），R 为限流电阻，K 为按钮开关，虚线框内S 表示延时开关电路.当按下K 接通电路瞬间，延时开关触发，相当于S 闭合.释放K 后，延时开关S 约在1min 后断开，电灯熄灭.根据上述信息和原理图，我们可推断（）A ．按钮开关K 按下前，发光二极管是熄灭的B ．按钮开关K 按下前，发光二极管是发光的C ．按钮开关K 按下再释放后，电灯L 发光持续时间约1minD ．限流电阻的阻值R 和灯丝电阻相比，应满足7.如图所示为一种温度自动报警器的原理图，在水银温计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的（）A ．温度升高至74℃时，灯亮报警B ．温度升高至74℃时，灯亮报警C ．温度升高至78℃时，灯亮报警D ．温度升高至78℃时，灯亮报警三、填空题A ．A 与B 接信号电压，C 与D 可跟被控电路串联B ．A 与B 接信号电压，C 与D 可跟被控电路并联C ．C 与D 接信号电压，A 与B 可跟被控电路串联D ．C 与D 接信号电压，A 与B 可跟被控电路并联9. 电动机的自动控制电路如图所示，其中为热敏电阻，为光敏电阻，当温度升高时，的阻值远小于；当光照射时，其阻值远小于，为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动，电路中的虚线框内应选____门逻辑电路；若要提高光照时电动机启动的灵敏度，可以___的阻值（填“增大”或“减小”）．10. 气体传感器利用物质的化学反应将某种气体的浓度转换成电信号输出，如图所示，B 为将可燃气体或有毒气体浓度转换为电信号的传感器，简称电子鼻.有如下器材：U=220V 的电源、排风扇M 、继电器G 、控制电源A 、控制开关S.请设计一个家用自动排烟电路，并在图中完成连线___________________ .接线柱.电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求.其工作方式是（）8.如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L 为含铁芯的线圈，P 为可绕O 点转动的铁片，K 为弹簧，S 为一对触头，A 、B 、C 、D 为四个。
高中物理选修3-2人教版6.2《传感器的应用》教案设计
传感器的应用教学目标1. 知识与技能(1)了解传感器应用的一般模式．(2)了解力传感器在电子秤上的应用．(3)了解温度传感器在电熨斗、电饭锅上的应用．(4)了解传感器在火灾报警中的应用．2. 过程与方法通过实验或演示实验，了解传感器在生产、生活中的应用．3. 情感、态度与价值观在了解传感器原理及应用时，知道已学知识在生活、生产、科技社会中的价值，增强学习兴趣，培养良好的科学态度．教学重难点1．各种传感器的应用原理及结构．2．设计简单的有关传感器应用的控制电路．教学准备日光灯启动器、电饭锅、多媒体课件．教学过程设计在超市里，当我们购买水果时，售货员把水果放在平即可显示水果的质量及应该支付钱的数额，【自主学习】引导学生阅读课本P57“力传感器的应用把这个启动器用作温控开关，可以控制小灯泡的亮和【课件展示】电熨斗在达到设定的温度后就不再升温，当温度降低时又会继续加热，使它总与设定的温度相差不多．在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同．进行这样的控制，靠的是温度传感器.思考讨论：开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？板书设计2 传感器的应用一、力传感器的应用——电子秤1.测力装置是力传感器，力传感器是由金属梁和应变片组成的2.力传感器的工作原理：应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这个电学量二、温度传感器的应用——电熨1.双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断2.双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属三、温度传感器的应用——电饭锅1.电饭锅中的温度传感器的主要元件是感温铁氧体2.感温铁氧体的特点是常温下具有铁磁性，温度上升到约为103 ℃时，就失去了铁磁性,四、光传感器的应用——火灾报警器烟雾散射式火灾报警器是利用烟雾对光的散射来工作的。
【新】版高中物理课时作业十五传感器的应用新人教版选修3_2
课时作业(十五) 传感器的应用一、单项选择题1．下列器件应用力传感器的是( )A．鼠标器B．火灾报警器C．测温仪 D．电子秤解析：鼠标器中的传感器是红外线接收管，属于光传感器；火灾报警器中传感器是光电三极管，属于光传感器；测温仪用的是温度传感器；电子秤的敏感元件是应变片，是力传感器，D正确．答案：D2．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的传感器是( )A．光传感器 B．温度传感器C．声传感器 D．压力传感器解析：在电梯门口放置一障碍物，电梯门不停地开关，说明电梯门口有一个光传感器，故A选项正确．答案：A3．(杭州高二检测)下列有关各种电阻应用的说法中错误的是( )A．热敏电阻可应用于温度测控装置中B．光敏电阻是一种光电传感器C．电阻丝可应用于电热设备中D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用解析：热敏电阻的原理是通过已知某电阻的电阻值与温度的函数关系，测得该热敏电阻的值即可获取温度，从而应用于温度测控装置中，A说法正确；光敏电阻是将光信号与电信号进行转换的传感器，B说法正确；电阻丝通过电流会产生热效应，可应用于电热设备中，C说法正确；电阻对直流和交流均起到阻碍的作用，D说法错误．答案：D4．(成都高二检测)传感器是把非电学量转换成电学量的一种元件．如图所示，乙、丙是两种常见的电容式传感器，现将乙、丙两种传感器分别接到图甲的电路中进行实验(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)，下列实验现象中正确的是( )A．当乙传感器接入电路实验时，若F变小，则电流表指针向右偏转B．当乙传感器接入电路实验时，若F变大，则电流表指针向左偏转C．当丙传感器接入电路实验时，若液体深度h变大，则电流表指针向左偏D．当丙传感器接入电路实验时，若液体深度h变小，则电流表指针向左偏答案：D二、多项选择题5．下列说法中正确的是( )A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声音信号B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片C．电子秤所使用的测力装置是力传感器D．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量解析：话筒是声传感器，能将声音信号转换成电信号，故B、C、D均正确．答案：BCD6．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( )．常温下感温磁体具有较强的磁性103℃时，感温磁体的磁性较强．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．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本题是课本中学习的温度传感器的应用——电饭锅的原理．升降机静止时电流表示数为I0.某过程中电流表的示数如图乙所示，．升降机一定向上做匀加速运动．升降机可能向下做匀减速运动0且保持不变．说明此时压敏电阻的阻值比升降机静止时小，50100150200270240210180设踏板的杠杆组件质量不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为R随压力F变化的函数关系式；(2)15.6 mA(3)550 N。
高二物理人教版选修32传感器的应用
高二物理人教版选修32传感器的应用2．力传感器的应用——电子秤（1）电子秤的测力装置是力传感器，它是由一个金属梁和两个应变片一起组成了测力部分。
（2）在金属梁没有力的情况下，金属梁处于水平状态，梁的上下应变片的长度没变且相等，两应变片的电阻大小也相等，当给金属梁施加竖直向下的力时，金属梁会向下弯曲，使得金属梁上面的应变片被拉长，电阻变大，两端电压也变大，而下边的应变片被挤压收缩，电阻变小，两端的电压也减小，使得两应变片两端电压值不相等，存在差值，控制电路就通过这个差值，经过放大电路将差值信号放大，再在显示器上显示出数字，即力F 的大小。
3．温度传感器的应用——电熨斗温度传感器是应用最广泛的传感器之一，它能把温度的高低转变成电信号，通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成的。
电熨斗就是靠温度传感器来控制温度的。
实验：取一个报废的日光灯启辉器，去掉外壳，敲碎氖泡的玻璃，可以看到一个U 型的双金属片，双金属片的旁边有一根直立的金属丝，两者构成一对触点，常温下触点是分离的，用火焰靠近金属片，可以看到双金属片的形状变化，与金属丝接触，熄灭火焰，双金属片逐渐恢复原状，两个触点分离。
把这个启动器用传转换或执行仪表微机到温控开关，可以控制小灯泡的亮和灭。
电熨斗就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。
投影：电熨斗结构图（如图所示）（1）常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，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，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用。
（2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制在不同温度的目的。
4．温度传感器——电饭锅电饭锅的主要部件铁氧体，它的特点是常温下，具有铁氧体，能够被磁铁吸引，但是温度上升到约为103℃时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了。
高中物理6.14传感器的应用课后巩固提升新人教版选修32
【红对勾】2016版高中物理传感器的应用课后巩固提升新人教版选修3-2限时：45分钟总分：100分一、单项选择题(每小题7分，共49分)1．关于传感器，下列说法中正确的是( )A．电熨斗通过压力传感器实现温度的自动控制B．动圈式话筒是利用电磁感应原理来工作的声传感器C．金属热电阻是一种将电学量转换为热学量的传感器D．火灾报警器都是利用温度传感器实现报警2．下列关于传感器的说法中正确的是( )A．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量B．干簧管是一种能够感知电场的传感器C．电子秤应用的是光传感器D．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制3.如图所示是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B．发生火灾时，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．发生火灾时，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4．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数变化与时间t的关系如图乙所示，下列判断正确的是( )A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动5．2008年5月12日，中国四川汶川地区发生级大地震，地震发生后，各路救援人员及时深入灾区，与死神抢时间，争分夺秒抢救被埋人员，有些救援队借助“生命探测仪”可以发现深埋在废墟中的伤员，如图，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6.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．如图甲所示，电源的电动势E＝V，内阻不计；G为灵敏电流表，内阻R G保持不变；R为热敏电阻，其电阻阻值与温度的变化关系如图乙所示．闭合开关S，当温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝mA时，热敏电阻的温度是( )A ．60 ℃B ．80 ℃C ．100 ℃D ．120 ℃7．如图甲是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电荷量Q 将随待测物体的上下运动而变化．若Q 随时间t 的变化关系为Q ＝b t ＋a(a 、b 为大于零的常数)，其图象如图乙所示，那么图丙、图丁中反映极板间场强大小E 和物体速率v 随t 变化的图线可能是( )答案1．B 电熨斗是通过双金属片温度传感器来控制温度的，选项A 错误；金属热电阻是将热学量转化为电学量的传感器，选项C 错误；有的火灾报警器是利用光传感器实现报警，选项D 错误．2．D 霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，A 错误；干簧管是一种能够感知磁场的传感器，能起到开关作用，B 错误；电子秤应用的是力传感器，C 错误；D 正确．3．C 平时，光电三极管收不到LED 发出的光，呈现高电阻状态．当有烟雾散射的光照射到电光三极管上时，其电阻变小，所连接的电路接通，就会发出警报，C 正确．4．D5．A 伤员被埋在废墟中借助红外线传感器，可以感知人与周围环境温度的差别且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．6．D 如图乙可知，当t ＝20 ℃时，热敏电阻阻值R 1＝4 kΩ.由闭合电路欧姆定律知E ＝I 1(R 1＋R G )，代入数值可求得：R G ＝500 Ω.当I 2＝ mA 时，设热敏电阻阻值为R 2，则E ＝I 2(R 2＋R G )，可求得R 2＝2 kΩ，由图乙可知，这时热敏电阻温度t′＝120 ℃.故正确选项为D .7．C 平行板电容器间电压恒定，板间场强E ＝U d ＝Q Cd ＝Q εr S 4πkd d ＝4πkQ εr S ，故E∝Q，即E∝b t ＋a ，故②可能正确．板间电荷量Q ＝UC ＝U εS 4πkd ＝UεS 4πkd，与已知Q 随时间的变化关系对比可知d∝(t＋a)，即待测物体的运动为匀速运动，故③可能正确．———————————————————————————A ．①和③B ．①和④C ．②和③D ．②和④二、多项选择题(每小题7分，共21分) 8．如下图所示为用热敏电阻R 和电磁铁L 等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小．电源甲与电磁铁、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接．则( )A．当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下B．当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下C．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端9．计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息．光敏电阻自动计数器的示意图如图所示．其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是( )A．当有光照射R1时，处理系统获得高电压B．当有光照射R2时，处理系统获得低电压C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次10.为锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，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～A．当拉环不受力时，滑片P处于a 端．下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)( )A．小明在电路中连入R0的目的是保护电路B．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0.1 AC．当拉力为400 N时，电流表指针指在0.3 A处D．当拉力为400 N时，电流表指针指在0.5 A处三、非选择题(共30分)11．如图所示是一种自动控制水温的装置，加热电路的两个端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？12．如图所示为检测某传感器的电路图，传感器上标有“3 V W”的字样(传感器可看做一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 Ω 1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V．求：(1)传感器的电阻和额定电流；(2)为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最大值是多少？答案温度升高时热敏电阻阻值减小，电流增大，电磁铁磁性增强，将衔铁P 吸下，B 项正确；温度低时要求电热器工作时，加热器应接在A 、B 端，D 正确．9．AD R 1是光敏电阻，当有光照射时，R 1的阻值变小，R 2上的电压变大，信号处理系统获得高电压．由题意知，当激光头发射脉冲光信号，光脉冲等于零时，信号处理系统获得低电压，这种电压高低交替变化的信号转化为相应的数字，实现自动计数功能，故A 、D 正确．10．ABC 若电路无电阻R 0，且金属滑片P 在b 端时，回路短路损坏电源，R 0的存在使电路不出现短路，因此A 正确．当拉环不受力时，滑片P 在a 端，由欧姆定律得，I ＝U R 0＋R 1＝0.1 A ，故B 正确．拉力为400 N 时，由F ＝k Δx ，则Δx ＝4 cm ，对应的电阻为R aP ＝20 Ω，R 1接入电路的电阻R Pb ＝5 Ω，由闭合电路欧姆定律得，I ＝U R 0＋R Pb＝0.3 A ，故D 错，C 正确． 11．P 、Q 应该分别接在触头a 、b 之间，M 、N 应分别接e 、f解析：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；当水温降低到一定程度时，热敏电阻温度降低，电磁铁中电流减小，吸引力减小，衔铁被弹簧拉上去，使a 、b 之间连接，加热装置开始加热，从而实现水温控制．12．(1)10 Ω 0.3 A (2)6 V解析：(1)R 传＝U 2传P 传＝错误!＝10 Ω 所以I 传＝P 传U 传＝错误! A ＝ A . (2)最大电流I ＝I 传＝0.3 A电源电压最大值U m ＝U 传＋U 0U 传为传感器的额定电压，U 0为R 0m ＝10 Ω时R 0两端的电压，即U 0＝I 传·R 0m ＝×10 V ＝3 V所以U m ＝U 传＋U 0＝3 V ＋3 V ＝6 V .。
2015-2016学年高二物理人教版选修3-2学案：6.3 实验：传感器的应用
第3讲实验：传感器的应用[目标定位] 1.理解光控开关、温度报警器的工作原理.2.理解光控开关、温度报警器的灵敏度调节原理.3.会用传感器制作简单的自动控制设备．1．斯密特触发器：当输入端电压上升到某一值(1.6 V)时，输出端会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，当输入端电压下降到某一值(0.8 V)时，输出端会从低电平跳到高电平(3.4 V)．2．普通二极管：具有单向导电性．3．发光二极管：具有单向导电性，同时还能发光．4．光控开关的工作原理(如图1所示)．图1甲图：白天，光强度较大，光敏电阻R G阻值较小，加在斯密特触发器输入端A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)，天明后，R G阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到0.8 V时，输出端Y突然由低电平跳到高电平，二极管LED熄灭．这样就达到了使路灯天明自动熄灭，天暗自动开启的目的．乙图：控制电路原理：天较亮时，光敏电阻R G阻值较小，斯密特触发器输入端A电压较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻R G电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，R G阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈中不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭．一、光控开关电路分析1．斯密特触发器实质是一个具有特殊功能的非门，当A端电势高于1.6 V时，Y端会输出0.25 V的低电势，当A端电势低于0.8 V时，Y端会输出3.4 V的高电势．2．电路分析(1)电磁继电器的工作原理由于集成电路允许通过的电流较小，要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭另外的供电电路．如图2所示，图中虚线框内即为电磁继电器J，D为动触点，E为静触点．当线圈A中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁B向下运动，从而带动动触点D向下与静触点E接触，将工作电路接通，当线圈A中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁B在弹簧作用下被拉起，动触点D与静触点E分离，自动切断工作电路．图2(2)控制电路的原理天较亮时，光敏电阻R G阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻R G电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，R G阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A中不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭．例1如图3所示为一个逻辑电平检测电路，A与被测点相接，则()图3A．A为低电平，LED发光B．A为高电平，LED发光C．A为低电平，LED不发光D．A为高电平，LED不发光解析A为低电平时，Y为高电平，LED的电压小，不发光；A为高电平时，Y为低电平，LED的电压大，发光，故B、C正确．答案BC针对训练1如图4所示的光控电路，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 Ω.白天，光的强度较大，光敏电阻R G的电阻值较________，加在斯密特触发器A端的电压较________，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED________(填“导通”或“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________(填“导通”或“不导通”)，这样就达到了使路灯白天熄灭，天暗自动开启的目的．图4答案小低不导通导通解析白天，光照强度较大，光敏电阻R G的电阻值较小，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(电平指某个端点与“地”之间的电压)，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，R G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(1.6 V)时，输出端Y会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白天熄灭，天暗自动开启的目的．二、温度报警器电路分析1．电路组成斯密特触发器、热敏电阻、蜂鸣器、滑动变阻器，连接如图5所示．图52．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R T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．3．报警温度调节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．例2温度报警器电路如图6所示，常温下，调整________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R T阻值______，斯密特触发器的输入端A电势______，当达到某一值(高电平)时，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．图6解析常温下，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R T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)时，其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出警报声，R1的阻值不同，报警温度不同．答案R1减小升高针对训练2如图7所示，是一个火警报警装置的逻辑电路图．R T是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压电阻．图7(1)要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电铃响起，在图中虚线处应接入怎样的元件？(2)为什么温度高时电铃会被接通？(3)为了提高该电路的灵敏度，即报警温度调得稍低些，R的值应大一些还是小一些？答案见解析解析(1)温度较低时R T的阻值很大，R比R T小得多，因此P、X之间电压较大．要求此时电铃不响，表明输出给电铃的电压应该较小，输入与输出相反，可见虚线处元件应是“非”门．(2)高温时R T的阻值减小，P、X之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出的是高电压，电铃响起．(3)由前面分析可知，若R较大，由于它的分压作用，R T两端的电压降低，则外界温度不太高时，就能使P、X之间电压降到低电压输入，电铃就能发声，因此R 较大时，反应较灵敏．三、自动控制电路的分析与设计例3如图8所示，某小型电磁继电器，其中L为含铁芯的线圈．P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是()图8A．A与B接信号电压，C与D跟被控电路串联B．A与B接信号电压，C与D跟被控电路并联C．C与D接信号电压，A与B跟被控电路串联D．C与D接信号电压，A与B跟被控电路并联解析A、B接电磁继电器的线圈，所以A、B应接信号电压，线圈电流随信号电压变化使电磁继电器相吸或释放，从而使C、D接通或断开，进而起到控制作用，故正确答案为A. 答案 A光控开关电路分析1．光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用，其中就可用于街道路灯的自动控制开关，如图9所示为模拟电路，其中A为光敏电阻，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯，请连成正确的电路，达到日出灯熄、日落灯亮的效果．图9答案见解析图解析电路连接如图所示．当天亮时，光线照射光敏电阻A，其阻值迅速减小，控制回路电流增大，电磁继电器B工作，吸下衔铁使触点断开，路灯熄灭．当夜晚降临，光线变暗，光敏电阻A的阻值增大，控制回路电流减小，弹簧将衔铁拉起，触点接通，路灯点亮．自动控制电路的分析与设计2.某仪器内部电路如图10所示，其中M是一个质量较大的金属块，左、右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a、b、c三块金属片间隙很小(b固定在金属块上)，当金属块处于平衡状态时，两根弹簧均处于原长状态，若将该仪器固定在一辆汽车上，下列说法中正确的是()图10A．当汽车加速前进时，甲灯亮B．当汽车加速前进时，乙灯亮C．当汽车刹车时，乙灯亮D．当汽车刹车时，甲、乙两灯均不亮答案 B解析当汽车向右加速时，M向左移动，与a接触，乙灯亮；当汽车刹车时，M向右移动，与c接触，甲灯亮．3．如图11所示是自动水位报警的示意图，其中继电器的线圈通过电流时，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触．若要求水位正常时绿灯亮，高出一定水位时红灯亮，现有红、绿灯泡各一个，红灯泡应安在________位置，绿灯泡应安在________位置(填“A”或“B”)．图11答案B A解析水位较低时，线圈中没有电流，衔铁1与触头3接触，这时应绿灯亮，所以绿灯泡应安在A位置，当高出一定水位时，线圈中有电流，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触，这时应红灯亮，所以红灯泡应安在B位置．(时间：60分钟)题组一光控开关电路分析1．逻辑电路在电子线路中有着重要的应用．某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动控制门电路．天黑了，让路灯自动接通；天亮了，让路灯自动熄灭．图1中R G是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会明显减小．R是可调电阻，起分压作用．“非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号，或将低压信号转变为高压信号，J为路灯总开关控制电路，它在获得高电压时才启动(图中未画出路灯电路)．图1(1)当天黑时，R G的阻值变________，“非”门电路获得________电压，J得到________电压．(填“大”、“小”或“高”、“低”)(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，现要调节自动控制装置，使得它在天色较暗时才会自动接通开关，应将R的阻值调________(填“大”或“小”)一些．答案(1)大低高(2)大解析(1)天黑时，光线减弱，光敏电阻R G的阻值变大，A端输入低电压，Y端输出高电压，J得到高电压，开始控制路灯工作．(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，应将R的阻值调大，使A端输入电压较高，当天色较暗时，R G的电阻变大，A端的电压降低，Y端的电压升高，J得到高电压，开始控制路灯工作．2．把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器开关、电源按如图2甲所示电路连接，制成光电报警装置．当报警器有光照射时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声．①光敏电阻：光敏电阻受光照射后，阻值会变小．②干簧管继电器开关：由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，如图乙所示，当线圈中有一定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态．当线圈中没有电流或者电流很微弱时，磁场消失，簧片在弹力的作用下回复到分离状态．试说明光电报警器的工作原理．图2答案当报警器有光照射时，光敏电阻阻值减小，电路中电流增大，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片由原来的分离状态变成闭合状态，蜂鸣器电路接通，蜂鸣器发声；反之，当没有光照射或光照很微弱时，光敏电阻阻值很大，电路中的电流很小，干簧管内的两个铁质簧片处于分离状态，连接蜂鸣器的电路断开，蜂鸣器不发声．题组二温控开关电路分析3．如图3所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小．电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接．则()图3A．当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下B．当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下C．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、C端答案 B解析当温度降低到某一数值，热敏电阻R的阻值增大，电路中电流减小，继电器L对衔铁P吸引力减小，P将不会被吸下，故A错误．当温度升高到某一数值，热敏电阻R的阻值减小，电路中电流增大，继电器L对衔铁P吸引力增大，P将会被吸下，故B正确．恒温箱内温度高到一定数值后，应与电源断开停止加热，由以上分析可知，温度升高后，A、B端断开，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端，故C、D错误．4．如图4所示为一自动控制温度的电路，请说明其工作原理．图4答案见解析解析当开关P在弹簧拉力作用下拉到上面与a接触时，电热丝工作；随着温度升高，热敏电阻温度升高，阻值减小，通过电磁铁的电流增大，电磁铁磁性增强到一定程度时把P 吸到b，电热丝停止工作，指示灯亮．题组三自动控制电路的分析与设计5．如图5所示，全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的，当进行排水和脱水工序时，控制铁芯1的线圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门排除污水．以下说法中正确的是()图5A．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为N极，B端为S极B．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为S极，B端为N极C．若a、b处输入交变电流，铁芯2不能被吸入线圈中D．若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中答案AD解析铁芯被通电螺线管磁化．6．某同学设计的家庭电路保护装置如图6所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路．仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有()图6A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起答案ABD解析由于零线、火线中电流方向相反，产生的磁场方向相反，所以家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零，选项A正确；家庭电路短路和用电器增多时均不会引起L2的磁通量的变化，选项B正确，C错误；地面上的人接触火线发生触电时，线圈L1中磁场变化引起L2中磁通量的变化，产生感应电流，吸起K，切断家庭电路，选项D正确．7．如图7是一种防汛报警器的原理图，S是触点开关，B是一个漏斗形的竹片圆筒，里面有浮子A，请你说明这种报警器的工作原理．图7答案见解析解析由题图可以看出，水面上升时，浮子A在漏斗形的竹片圆筒内上浮，顶起金属板．当水面上升达到警戒水位时，使触点开关S闭合，电磁铁电路连通，电磁铁通电有磁性，吸下衔铁使报警电路的触点开关闭合，灯亮发出防汛警报．。
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2016版高中物理 6.15实验：传感器的应用课后巩固提升新人教版
选修3-2
限时：45分钟总分：100分
一、单项选择题(每小题7分，共49分)
1．街道旁的路灯，海里的船标都要求在夜晚亮，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，实行了自动控制，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
2．如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈，P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求．其工作方式是( )
A．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路串联
B．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路并联
C．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路串联
D．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路并联
3.
传感器可将非电学量转化为电学量，起自动控制作用，如计算机鼠标中有位移传感器，电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光电传感器……，演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的滑动触头滑动，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小，假设电压表是理想的，则下列说法正确的是( )
A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化
B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化
C．物体M不动时，电路中没有电流
D．物体M不动时，电压表没有示数
4．如图所示是测定位移s的电容式传感器，其工作原理是哪个量的变化，造成其电容的变化( )
A．电介质进入极板的长度
B．两极板间距
C．两极板正对面积
D．电介质的种类
5.
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
6．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
7.
将如图所示装置安装在沿直轨道运动的火车车厢中，使杆沿轨道方向固定，就可以对火车运动的加速度进行检测．闭合开关S，当系统静止时，穿在光滑绝缘杆上的小球停在O点，固定在小球上的变阻器滑片停在变阻器BC的正中央，此时，电压表指针指在表盘刻度中央．当火车在水平方向有加速度时，小球在光滑绝缘杆上移动，滑片P随之在变阻器上移动，电压表指针发生偏转．已知，当火车向左加速运动时，电压表的指针向右偏．则：( )
答案
1．B 白天和夜晚的区别是白天有太阳光照射，光线强，晚上没有阳光，光线弱，利用光敏元件就可以实现自动控制路灯等的亮灭，故选项B 正确．
2．A 由图可知，A 、B 是电磁继电器线圈，所以，A 、B 应接信号电压，线圈随信号电压变化使电磁继电器的吸引力变化，从而使C 、D 接通或断开，进而起到控制作用，故A 选项正确．
3．B 由于电压表是理想的，因此滑片P 移动时，不改变闭合电路的电阻，电源内的电流不发生变化，即电流恒定，A 、C 错误；物体M 运动时，电压表所测电压是变化的，M 不动时，电压表示数恒定，B 正确，D 错误．
4．A 由原理图可知，要测定的位移s 发生变化，则电介质进入极板的长度发生变化，从而引起电容的变化，而两极板间距、正对面积及电介质种类均未变化，所以正确答案为A .
5．C 电压表示数增大说明人对地板的压力变大，对人受力分析知地板对人的支持力大于人所受重力，即人的加速度一定向上，所以电梯可能向上加速，也可能向下减速．
6．D 薄片P 和Q 为两金属极板，构成平行板电容器，由C ＝εr S 4πkd
可知，在P 、Q 间距增大过程中即d 增大，电容C 减小，A 错误．电容器始终与电源连接，两极板电压不变，据
电容的定义式C ＝Q U
知电荷量减少，B 错误．Q 板上的正电荷流向M 点经N 点到电源正极，故ΦM ＞ΦN ，C 错误，D 正确．
7．A 因为当火车向左加速运动时，有向左的加速度，弹簧处于伸长状态，滑片P 靠近变阻器C 端，电压表的指针向右偏．所以，当滑片P 靠近变阻器B 端时，电压表的指针将向左偏，此时，弹簧将处于压缩状态，火车具有向右的加速度，火车可能在向右做加速运动，也可能在向左做减速运动，选项A 正确，C 、D 错误；同理可知B 错误．
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A ．电压表指针向左偏，说明火车可能在向右做加速运动
B ．电压表指针向右偏，说明火车可能在向右做加速运动
C ．电压表指针向左偏，说明火车可能在向右做减速运动
D ．电压表指针向左偏，说明火车可能在向左做加速运动
二、多项选择题(每小题7分，共21分)
8．关于传感器的作用，下列说法正确的有( )
A ．通常的传感器可以直接用来进行自动控制
B ．传感器可以用来采集信息
C ．传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量
D．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量
9.
如图所示，在电路中接一段钨丝(从旧白炽灯中取出)，闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器，下面的说法中正确的是 ( )
A．该传感器利用了钨丝的化学性质
B．该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性
C．该传感器能够把热学量(温度)转换为电学量(电阻)
D．该传感器能够把电学量(电阻)转换为热学量(温度)
10.全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制其动作的，当进行排水和脱水工作时，控制铁芯1的线圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门，排除污水，如下图所示．以下说法正确的是( )
A．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为N极，B端为S极
B．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为S极，B端为N极
C．若a、b处输入交变电流，铁芯2仍不能被吸入线圈中
D．若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中
三、非选择题(共30分)
11．如图所示展示了某城市的路灯自动控制电路．路灯要求在白天自动熄灭，而晚上自动开启．试用你学过的有关传感器的知识解释这个电路的自动控制原理．
12.气体传感器利用物质的化学反应将某种气体的浓度转换成电信号输出，如图所示，B 为将可燃气体或有毒气体浓度(CO，CH4瓦斯煤气)转换为电信号的传感器，简称电子鼻，根据如下材料，U＝220 V电源、M排风扇、G继电器、A控制电源、S控制开关．请设计一个家用自动排烟电路，并在图中完成连线图．
答案
8.BC传感器是将感受到的非电学量转化为电学量的仪器，不同的传感器感受不同的信号，B、C对．
9．BC由题目中的实验现象可知钨丝的电阻随温度的升高而增大，随温度的降低而减小，利用该特性可以制成温度传感器，传感器能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，B、
C对，A、D错．
10．BD若输入控制电流由a流入，由b流出，则铁芯1左端为N极，右端为S极，它将使铁芯2磁化，A端为S极，B端为N极，并吸入线圈中，若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中，故选B、D.
11．见解析
解析：当天亮时，光线照到光敏电阻，其阻值
迅速变小，控制电路的电流增大，使电磁铁磁性增强，将衔铁吸引下来，触点断开，路灯熄灭．当夜晚降临，光线变暗，光敏电阻阻值迅速增大，控制回路电流变小，弹簧将衔铁拉起，触点接通，路灯点亮．
12．如图所示．
解析：电磁继电器起开关作用，所以电池组、开关和电磁继电器应组成一个电路，另一个是由排风扇和高压电源组成的电路．。