人教版高二选修3-2第六章 第2节 传感器的应用+第3节 实验：传感器的应用 课时练习
高二物理人教版选修3-2学案：第六章 2-3 传感器的应用 实验：传感器的应用 Word版含解析
学案2传感器的应用学案3实验：传感器的应用[目标定位]1.了解传感器在日常生活和生产中的应用.2.了解传感器应用的一般模式.3.能设计简单的应用传感器的控制电路.4.利用斯密特触发器设计光控开关和温度报警器．一、力传感器的应用——电子秤1．组成及敏感元件：由金属梁和应变片组成，敏感元件是应变片．(如图1所示)图12．工作原理：金属梁自由端受力F―→梁发生弯曲―→3．作用：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——电熨斗[问题设计]如图2所示为电熨斗的构造，其中双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属．图2(1)常温下，电熨斗的上、下触点应当是接触的还是分离的？当温度过高时双金属片将怎样起作用？(2)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，这是如何利用调温旋钮来实现的？答案(1)常温时，电熨斗的上、下触点接触，这样电熨斗接通电源后能进行加热．当温度过高时双金属片膨胀，因上层的热膨胀系数较大，故上层膨胀的厉害，双金属片向下弯曲，弯曲到一定程度后，两触点分离，电路断开，电热丝停止加热；当温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热．(2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，也就是要求双金属片弯曲程度较大时，两触点分离，所以应使调温旋钮下旋．反之熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，应使调温旋钮上旋．[要点提炼]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．三、温度传感器的应用——电饭锅[问题设计]电饭锅的结构如图3所示．图3(1)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？(2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？(3)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？(4)如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？答案(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．(2)煮饭时水沸腾后锅内的温度基本保持在水的沸点不变．因为水沸腾时，温度不变．(3)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，且不能自动复位．(4)不能，因为如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内的温度保持在100℃不变，低于“居里温度”103℃，电饭锅不能自动断电，只有水烧干后，温度升高到103℃才能自动断电，因此用电饭锅来烧水、煲汤不能实现自动控温．[要点提炼]电饭锅中温度传感器为感温铁氧体．1．居里温度：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．自动断电原理：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．四、光传感器的应用——火灾报警器1．组成：如图4所示，发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．图42．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．五、光控开关和温度报警器[问题设计]如图5所示的光控电路，用二极管LED模仿路灯，R G为光敏电阻，R1的最大阻值为51kΩ，R2阻值为330Ω.试分析其工作原理．图5答案白天，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(如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．[延伸思考]要想在天更暗时路灯才会被点亮，应该怎样调节R1?答案要想在天更暗时路灯才会亮，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的电压达到某个值(如1.6V)，就需要R G的阻值更大，即天色更暗．[要点提炼]1．斯密特触发器：斯密特触发器是具有特殊功能的非门，它可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，常用符号表示．原理：当输入端电压逐渐上升到某一个值(1.6V)时，输出端会突然从高电平跳到低电平(0.25V)，当输入端电压下降到另一个值(0.8V)时，输出端会从低电平跳到高电平(3.4V)．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．光控开关工作原理电路图(如图6甲、乙所示)图65．温度报警器工作原理电路图(如图7所示)图7R1的阻值不同，则报警温度不同，可以通过调节R1来调节蜂鸣器的报警温度．一、传感器的应用举例例1按图8所示连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是________________________________________________________________________；用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡________，原因是________________________________________________________________________；停止吹风，会发现_______________________________________________________；把热敏电阻放入冷水中会发现_____________________________________________．图8答案由于热敏电阻阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁亮了电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小，电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高小灯泡熄灭例2电饭煲的工作原理如图9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是一个磁铁限温开关，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，通过的电流必须较小，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，黄灯灭而红灯亮，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“＜”“＝”或“＞”)，若用电饭煲烧水时，直到水被烧干S1才会断开，试解释此现象．图9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，当温度达到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.由于开关S1必须当温度达到103℃时才自动断开，而水的沸点只有100℃，因此用电饭煲烧水时，直到水被烧干后S1才会断开．答案见解析二、温度报警器的应用例3图10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10(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)为什么高温时电铃会被接通？(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？解析(1)温度较低时R T的阻值很大，R的阻值比R T小得多，因此P、X之间电压较大．要求此时电铃不发声，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 两端的电压不太高，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．答案 见解析传感器的应用⎩⎪⎨⎪⎧ 力传感器的应用：电子秤——敏感元件：应变片温度传感器的应用⎩⎪⎨⎪⎧电熨斗——温度传感器：双金属片电饭锅——温度传感器：感温铁氧体光传感器的应用：火灾报警器实验：传感器的应用⎩⎪⎨⎪⎧ 光控开关温度报警器1．(传感器的应用实例)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小．一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图11甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m ，升降机静止时电流表示数为I 0.某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程()图11A ．物体处于失重状态B ．物体处于超重状态C ．升降机一定向上做匀加速运动D ．升降机可能向下做匀减速运动答案 BD解析 电流表的示数变为2I 0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 、C 错误．2．(传感器的应用实例)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12所示，由于这种特性，PTC 元件具有发热、保温双重功能．对此，以下判断正确的是 ( )图12①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．①②B．②③C．②④D．①④答案 D解析当温度由零升到t1的过程中，PTC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．当温度继续升高，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，电热灭蚊器的散热功率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时，P＞P′，使温度自动升高到t3；当t＞t3时，P＜P′，使温度自动降到t3，实现自动保温，正确选项为D.3．(光控开关的分析)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13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为路灯总开关控制继电器，它在获得高电压时才启动(图中未画路灯电路)．图13(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端输出高压信号，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．题组一传感器应用实例1．关于电饭锅的说法正确的是()A．电饭锅中的温度传感器的主要元件是氧化铁B．感温铁氧体在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性C．用电饭锅烧水，水开时能自动断电D．用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自动复位答案BD2．如图1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()图1A．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．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．以上说法均不正确答案 C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．3．某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器，它们可能是()A．热敏电阻和光敏电阻B．金属热电阻和光敏电阻C．热敏电阻和霍尔元件D．光敏电阻和驻极体话筒答案 D解析两种传感器分别把声音信号转换为电信号，把光信号转换为电信号，所以选项D正确．4．如图2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2A．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解析根据温度变化，分析R的变化，确定电路中电流的变化，电流增大时，继电器L对衔铁P吸引力增大，P将会被吸下．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．故选B.题组二光控开关和温度报警器的分析5.如图3所示为一个电平检测逻辑电路，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不发光答案BC解析A为低电平时，Y为高电平，LED不发光；A为高电平时，Y为低电平，LED发光，故B、C正确．6.如图4所示的光控电路中，发光二极管LED模仿路灯，R G为光敏电阻．“”是具有特殊功能的非门，当加在它的输入端A的电势逐渐上升到某个值时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平，而当输入端A的电势下降到另一个值时，Y会从低电平跳到高电平．在天暗时路灯(发光二极管)会点亮，下列说法中正确的是()图4A．天暗时，Y处于高电平B．天暗时，Y处于低电平C．当R1调大时，A端的电势降低，灯(发光二极管)点亮D．当R1调大时，A端的电势降低，灯(发光二极管)熄灭答案BD解析天暗时，R G阻值增大，则A处于高电平，Y处于低电平，在电源正极和Y之间的发光二极管导通发光．当R1调大时，R1分压增大，则A点电势低，所以Y处于高电平，发光二极管不导通，灯熄灭．7．如图5是温度报警器电路示意图，下列关于此电路的分析正确的是()图5A．当R T的温度升高时，R T阻值减小，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答案BC解析当R T温度升高时，R T阻值减小，A点电势升高到某一数值时，Y端电势突然降低，蜂鸣器导通发出警报声，A错，B对．当增大R1时，A端电势升高到某一数值时，Y端电势突然降低，电流通过蜂鸣器，发出报警声，C对，D错．题组三传感器的应用分析8．如图6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()图6A．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可跟被控电路并联答案 A9．某同学设计的家庭电路保护装置如图7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7A．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．10．如图8所示为一自动控制温度的电路，请说明其工作原理．图8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．。
高二物理人教版选修3-2第六章 2 传感器的应用
(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。
探究一
探究二
探究三
变式训练3如图所示电路,当光照强度增加时 ( )
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
12 3
1.(多选)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。一同学利用 压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置,如图甲所示,将压敏 电阻平放在升降机内,受压面朝上,在上面放一物体m,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,则在此过 程( ) A.物体处于失重状态 B.物体处于超重状态 C.升降机一定向上做匀加速运动 D.升降机可能向下做匀减速运动 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、C错误。 答案:BD
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
最新人教版高中物理选修3-2第六章《传感器的应用》
2传感器的应用课堂合作探究问题导学一、力传感器活动与探究1电子秤中应变式力传感器的工作原理是什么？迁移与应用1有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图中的虚线所示。
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：，则：（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？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。
二、温度、光传感器的应用活动与探究21．你知道金属热电阻的阻值随着温度的升高怎样变化吗？请分析电阻变化的原因。
2．你知道光敏电阻的工作特性吗？迁移与应用2家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由酞酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率与温度的关系如图所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、控温两重功能，对此以下说法中正确的是（）A．通电后其功率先增大后减小B．通电后其功率先减小后增大C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1至t2的某一值不变D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1或t2不变对于给定图象的题目，要注意分析图象信息，找出变化规律，再结合相应物理规律求解。
答案：课前·预习导学【预习导引】二、1．金属梁 应变片 半导体材料2．应变片 拉伸 压缩 大 小 大 大 大 小 大3．物体形变 电压三、1．调温旋钮 升降螺丝 绝缘支架 触点 双金属片2．控制电路通断四、感温铁氧体 磁性 磁性五、天花板 发光二极管LED 光电三极管 散射 小预习交流：答案：不能，因为水沸腾后水温保持100 ℃不变，没有达到居里点，故不能自动断电，只有水烧干后，温度升高到103 ℃才能自动断电。
人教版物理选修3-2 第6章第2节 传感器的应用
高中物理选修3-2课件
【答案】 C 【规律总结】 本题利用热敏电阻为传感器，将 温度变化的信号转化为电信号，结合电子线路来 控制加热电器．正确的电路分析、计算及看懂热 敏电阻的电阻值随温度变化的曲线，是解决本类 习题的关键．
高中物理选修3-2课件
变式训练2 如图6－2－7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器，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( )
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(2)当O点加垂直于金属片的压力后，金属片发生形 变，由于电阻是固定在金属片上的，因此R1、R4 被拉长，R2、R3被拉宽，即R1、R4增大． 【答案】 (1)RR12＝RR34 (2)R1、R4 增大 R2、R3 减小
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图6－2－2
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核心要点突破
一、传感器问题分析 1．分析思路 物理传感器是将所感受的物理量(如力、热、光等) 转换为便于测量的电学量的器件．我们可以把传 感器的应用过程分为三个步骤： (1)信息采集 (2)信息加工、放大、传输 (3)利用所获得的信息执行某种操作．
高中物理选修3-2课件
高中物理选修3-2课件
图6－2－8 【精讲精析】 这是一道以实际问题为背景的实验 题，显然无法通过迁移课本实验中的方法来解 决．但是题目给出了装置图，该图及题文中的相关 说明给我们一定提示，光束原来是连续的，是转动 的齿轮使光束变为脉冲，因此脉冲情况必定与齿轮 (或车轮)的转动有关，也就与速度和行程有关．
图6－2－7
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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 解析：选BD.当温度升高时，热敏电阻的阻值减小, 通过电磁继电器螺线管的电流增大，磁性增强，吸 下金属片，触点接通，所以应把恒温箱内的加热器 接在A、B端．
高中物理人教版选修3-2 6.2传感器的应用
电熨斗中的双金属片工作原理 常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？当 温度过高时，双金属片将怎样起作用？ 根据热胀冷缩，利用两 种金属的膨胀性能的不同， 常温下两触点接触，电路 连通，电热丝加热。升温 后双金属片形状发生变化， 上层比下层膨胀大，双金 属片向下弯曲，两触点处 于分离，电路断开，电热 丝停止加热。这样不断循 环，实现自动控制温度的 目的。
传感器应用的一般模式
驱动其他 元件工作 显示所测 量的数据
处理所测 量的数据
思考:为什么要经过放大转换电路？
1）传感器输出的信号相当微弱，难以直接带动 执行机构去实现控制； 2）输出的信号进行远距离传送时，为了抵御外 界干扰，必须先将信号转换为其他的电信号。
力传感器的应用——电子秤
力传感器的应用——电子秤 1、电子秤使用的测力装置：力传感器 2、常见的一种力传感器： 应变片
课前检测
• 1、光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻的材 料、特性、功能 • 2、霍尔元件中的霍尔电压以及各系数的含 义。
如图所示，R1为定值电阻，R2为热敏电阻， L为小灯泡，当温度降低时（ ） • A、R1两端的电压增大 • B、电流表的示数增大 • C、小灯泡的亮度变强 • D、小灯泡的亮度变弱
电熨斗中的双金属片工作原理 熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的 温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？
根据衣物的不同，调 节调温旋钮，使升降螺 丝上下移动，带动弹性 铜片的升降，从而改变 了两触点接触的难易程 度，实现控制温度不同 的目的。
温度传感器的应用——电饭锅
1、电饭锅中的温度传感器：主要 元件是感温铁氧体
2、同时使用两种传感器：声传感器 (微型驻极体话筒)和光传感器(光敏 电阻)；
3、采用的逻辑电路是与门。
人教版物理选修3-2 第6章第三节实验：传感器的应用
光电管的作用是继电器控制电路
的通断开关， 有光照射时， 继电器通电， 的通断开关 ， 有光照射时 ， 继电器通电 ， 无光照 射时， 继电器断电． 射时 ， 继电器断电 ． 人对照射到光电管上的光的 遮挡作为电路的输入指令． 遮挡作为电路的输入指令． 精讲精析】 【精讲精析】 阴极K发射电子，电路中产生电流, 阴极 发射电子，电路中产生电流 发射电子
课堂互动讲练
自动控制电路的设计 现有热敏电阻、 电炉丝、 电源、 现有热敏电阻 、 电炉丝 、 电源 、 电磁继电 滑动变阻器、开关和导线若干．如图6－ － 器、滑动变阻器、开关和导线若干．如图 －3－4 所示， 试设计一个温控电路， 所示 ， 试设计一个温控电路 ， 要求温度低于某一 值时， 电炉丝自动通电供热， 高于另一值时， 值时 ， 电炉丝自动通电供热 ， 高于另一值时 ， 又 可以自动断电，画出电路图并说明工作过程． 可以自动断电，画出电路图并说明工作过程．
第 三 节 实 验： 传 感 器 的 应 用
课前自主学案
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
一、实验目的 了解与传感器技术相关的物理知识， 了解与传感器技术相关的物理知识， 练习用传感器 制作自动控制装置． 制作自动控制装置． 二、实验器材 1． 光控开关实验 ： 斯密特触发器 、 发光二极管 、 ． 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 二极管、继电器、灯泡 V,0.3 A)、可变电阻 1(最 、可变电阻R 最 、光敏电阻、 大阻值51 kΩ)、电阻R2(330 Ω)、光敏电阻、集成电 大阻值 、电阻 路实验板、直流电源(5 、导线若干、黑纸． 路实验板、直流电源 V)、导线若干、黑纸．
说明：要使热敏电阻在感测到更低的温度时报警， 说明：要使热敏电阻在感测到更低的温度时报警， 应增大R1的阻值，R1阻值越大，要使斯密特触发器 应增大 的阻值， 阻值越大， 输入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越大， 输入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越大，即 温度越低． 温度越低．
人教版物理 选修3─2 第六章 传感器 第2节 传感器的应用 课件(共23张PPT) (共23张PPT)
定片 金属芯线 电介质 导电液体
图乙是测量液面高度h 的电容式传感器，原理是 。 由于C∝S，h发生变化，金属芯线和 乙 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 h 变化。
电源、继电器、滑动变阻器、电键、导
线若干.
实验步骤
一、热敏电阻特性实验： (温度升高电阻变小) ①将绝缘处理好的热敏电阻放入烧杯中的水 中，测量水温和热敏电阻的阻值. 记录下来. ②改变水的温度，多次测量水的温度和热敏 电阻的阻值，记录下来.
实验步骤
二、光敏电阻特性实验： (光照下电阻变小) 测量光敏电阻的阻值. 改变入射到光敏电 阻上的光强度，再次测量其电阻值并比较光的 强度变化与电阻变化的关系.
测位移 例题2：演示位移传感器的工作原理如右图示，物体M在导 轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示 的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则 下列说法正确的是 ( )
B
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
例1. 惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这 个系统的重要元件是加速度计。加速度计的构造和原 理的示意图如图示，沿导弹长度方向按装的固定光滑 杆上套一个质量为 m的滑块，滑块的两侧分别与劲度 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。1.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 （ D） 10 10 0 A. 方向向左，大小为 k S/m B．方向向右，大小为 k S/m C．方向向左，大小为 2k S/m P U D. 方向向右，大小为 2k S/m
最新人教版高中物理选修3-2第六章《实验传感器的应用》
3 实验：传感器的应用人的指纹各不相同且终生基本不变，由于指纹具有的唯一性和稳定性，使其成为识别身份的一种有效手段，目前指纹识别器已应用于密码门、银行储户的身份识别等方面，你知道其中的道理吗？提示：该指纹识别器是通过电容传感器来识别指纹的。
该传感器表面集合了300×300个电容器极板，其外面是绝缘表面。
当用户的手指放在绝缘表面上时，皮肤就组成了电容阵列极板的另一面，如图所示，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。
1．知识准备(1)普通二极管和发光二极管①都具有__________性。
②发光二极管除了具有普通二极管的__________外，导电时还能______，它小巧玲珑颜色鲜艳，又很省电，许多家用电器上都用发光二极管做______。
(2)门电路①对于与门电路，只要一个输入端输入为“0”，则输出端一定是“0”，只有当所有输入都同时为“1”时，输出才是“____”。
②对于或门电路，只要有一个输入端输入为“1”，则输出一定是“____”，只有当所有输入都为“0”时，输出才是“____”。
③非门电路中，当输入为“0”时，输出总是“____”，当输入为“1”时，输出反而是“____”。
非门电路也称反相器。
(3)斯密特触发器斯密特触发器性能特别，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________跳到________(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________跳到______。
斯密特触发器可以将连续变化的________转换为突变的________，而这正是进行光控所需要的。
(4)逻辑电路的高低电平在逻辑电路中，常把电势的高低叫做______的高低，“输出低电平”的意义是，输出端处于________的状态。
人教版高中物理选修3-2课件高二：第6章第2节《传感器的应用》(选修3—2)
四、温度传感器的应用——电饭锅 1．感温铁氧体 (1)组成：氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成． (2)特点：常温下具有铁 磁性，能够被磁体吸引，温
度达到约103℃，失去铁磁性． (3)居里点：又称居里 温度，即指103℃. 2．电饭锅的结构如图 所示．
3．电饭锅的工作原理 开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，
工作原理；
(2)计算加热和保
温两种状态下，电饭
煲消耗的电功率之比；
(3)如果不闭合开
关S1，能将饭煮熟吗？
解析：(1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同 时手动闭合S1，这时黄灯被短路不亮，红灯亮，电饭煲处于加 热状态．加热到80℃时，S2自动断开，S1仍闭合．水烧干后， 温度升高至103℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯 亮，电饭煲处于保温状态．由于散热，待温度降至70℃时，S2 自动闭合，电饭煲重新加热；温度达到80℃时，S2又自动断开， 再次处于保温状态．
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，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻， LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED距 离不变，下列说法正确的是( )
A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大 B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小 C．当滑动触头P向右移 动时，L消耗的功率可能不变 D．无论怎样移动触头 P，L消耗的功率都不变
手松开后，按钮不再恢复到图示状态，则触点接通，电热板
通电加热，饭熟后，水分被吸收，当温度上升到居里温度时， 感温磁体失去磁性，开关便会自动断开．
下图是电饭煲的电路图，S1是一个磁钢限温开关，手动闭合后， 当此开关温度达到居里点(103℃)时，会自动断开，且不能自 动闭合．S2是一个双金属片自动控温开关，当温度低于70℃时， 会自动闭合；温度高于80℃时，会自动断开．红灯是加热指 示灯，黄灯是保温指示灯，分流电阻R1＝R2＝500Ω，加热电 阻丝R3＝50Ω，两灯电阻不计． (1)分析电饭煲的
高二下学期物理人教版选修3-2讲义：6.3实验：传感器的应用
第3节实验：传感器的应用典型考点一光控开关1.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光能转化为电能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2.(多选)如图甲表示斯密特触发器，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(0.8 V)的时候，Y会从低电平跳到高电平(3.4 V)。
图乙为一光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，R G为光敏电阻。
下列关于斯密特触发器和光控电路的说法中正确的是()A.斯密特触发器的作用是将数字信号转换为模拟信号B.斯密特触发器是具有特殊功能的非门C.要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些D.当输出端Y突然从高电平跳到低电平时，发光二极管发光3.如图为含逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡。
光照射光敏电阻时，其阻值R′将变得远小于R。
当光照射光敏电阻时，则()A.R两端的电势差变小B.R′两端的电势差变大C.小灯泡L发光D.小灯泡L不发光典型考点二温度报警器4.(多选)如图是温度报警器电路示意图，下列关于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端电势升高，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1.(多选)如图所示是模拟路灯的光控电路，R G为光敏电阻，LED为发光二极管，为实现LED天暗时发光、天亮时熄灭，下列说法中正确的是()A.虚线框内的元件是“与”门B.虚线框内的元件是“或”门C.要求在天更暗时路灯才亮，应该将R的阻值调大些D.要求在天更暗时路灯才亮，应该将R的阻值调小些2.在光控电路实验中，某同学按如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，LED灯不发光，原因不可能是()A.二极管两极接反B.R1与R G位置颠倒C.R1阻值太小D.LED灯被断路3.某同学设计的散热排风控制电路如图所示，M为排风扇，R0是半导体热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，R是可变电阻。
人教版高中物理选修3-2第六章6.3《实验：传感器的应用》教案设计设计
传感器的应用实验教案【教学目标】1．知识与技能：（1）、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性。
（2）、知道晶体三极管的放大特性。
(3)、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用。
2．过程与方法：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。
3．情感、态度与价值观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】：传感器的应用实例。
【教学难点】：由门电路控制的传感器的工作原理。
【教学方法】：PPT课件，演示实验，讲授【教学用具】：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。
【教学过程】一、引入新课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？学生思考后回答：电饭锅，测温仪，鼠标器，火灾报警器这节课我们将结合简单逻辑电路中的知识学习由门电路以及传感器控制的电路问题。
二、进行新课在我们学习这些知识之前，先要学习一些相关的元件的作用功能，及其工作原理。
（一）、普通二极管和发光二极管固态电子器件中的半导体两端器件。
起源于19世纪末发现的点接触二极管效应，发展于20世纪30年代，主要特征是具有单向导电性，即整流特性。
利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构，可制成不同类型的二极管，用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。
例如稳压二极管可在电源电路中提供固定偏压和进行过压保护；雪崩二极管作为固体微波功率源，用于小型固体发射机中的发射源；半导体光电二极管能实现光-电能量的转换，可用来探测光辐射信号；半导体发光二极管能实现电-光能量的转换，可用作指示灯、文字-数字显示、光耦合器件、光通信系统光源等；肖特基二极管可用于微波电路中的混频、检波、调制、超高速开关、倍频和低噪声参量放大等。
按用途分：检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关管、光电管。
按结构分：点接触型二极管、面接触型二极管发光二极管简称为LED。
最新人教版高中物理选修3-2第六章《传感器的应用》教学设计
教学设计2传感器的应用本节分析传感器的应用是新人教版高中物理选修3－2第六章第2节的教学内容，主要学习一些简单传感器的应用，以拓宽学生视野为主，学生对传感器原理做初步的了解，课程内容比较简单，不宜深入讲解．学情分析学生上节课学习了传感器及其工作原理，已知道传感器是将非电学量转化成电压、电流等电学量，或转化为电路通断的一类元件．学生对传感器已有了一定认识，本节继续学习具体传感器的工作原理．教学目标●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．Ｋ●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．●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．Ｋ教学设计●（设计者：郭京节）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，这是什么原理呢？传感器在生活中应用非常广泛，这节课将学习传感器【自主学习】引导学生阅读课本P57“力传感器的应用秤”的内容，思考并回答问题.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】利用多媒体课件展示电熨斗的结构图思考讨论：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教学反思思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木．学生素质的培养就成了镜中花，水中月．但是，由于受课堂教学时间的限制，在组织学生进行探究活动的过程中，学生的自主活动还不能得到充分的保障，围绕课题研究而进行的发散性思维也无法更好地展开，从而使课堂活动的开放性程度受到了一定的制约．备课资料●汽车的安全气囊汽车安全气囊系统，简称SRS，是一种辅助保护系统，它包括传感器、充气器、折叠的气囊、点火器、固态氮、警告灯等．一般来说，驾驶员处的安全气囊是存放在方向盘衬垫内的．因此，当您看见方向盘上标有“SRS”或“Airbag”字样时，就可知此车装有安全气囊．安全气囊最早是由瑞典沃尔公司发明的，时至今日，气囊的种类繁多，防护功能有了极大的提高．根据车的档次高低，气囊的配臵也不相同，奔驰、宝马的一些豪华车甚至有十几个气囊．一般说来，车速达到48 km/h以上时，当汽车受到前方一定角度内的高速碰撞，装在车前端的碰撞传感器和装在汽车中部的安全传感器就可检测到突然减速，电脑在经过分析确认之后，立即引爆安全气囊内的电热点火器．引爆之后，大量氮气立即吹涨气囊，并在强大的冲击之下，气囊冲开方向盘上的盖，使其完全展开，这样就在驾乘人前形成一个“气垫”，在驾乘人员撞击到气囊上时，内部的氮气就会因受压而从气囊上的小孔排出，从而减缓撞击力，不致伤害驾乘人员．一般说来，只有在车辆正面一定角度范围内才是打开安全气囊的有效碰撞范围，后碰、侧碰、翻转都不会引发安全气囊打开．如：桑塔纳2000升级版在车身正面左右各30度以内受到重创时才会打开安全气囊．。
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。
2020人教版高二物理选修3：2_第六章 第3节 实验：传感器的应用
[答案] (1)连线见解析图 (2)R2 (3)①650.0 b 接通电源后，流过报警器的电流会超过 20 mA，报警器可能损坏 ②c 报警器开始报警
|对点训练| 1.(多选)(2019·太原五中高二月考)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 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)图甲中线圈下端 P 的磁极是________(选填“N”或“S”)极． (4)请计算说明，环境温度在什么范围内时，警铃报警．
解析：(1)分析乙图可知，热敏电阻 40 ℃对应的阻值为 70 Ω， 温度升高时，热敏电阻阻值减小，根据欧姆定律可知，电路中 电流增大，电磁铁的磁性增大．
(2)当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触 点分离，警铃响，所以警铃的接线柱 C 应与接线柱 B 连，指示 灯的接线柱 D 应与接线柱 A 相连．
解析：(1)如图所示．
(2)有光照时，光敏电阻阻值变小，电路电流变大，线圈磁 性增强，将 G 处动触片吸过来，G 与 H 断开，电路停止工作； 无光照射时，光敏电阻阻值增大，电路电流减小，线圈磁性减 弱，G 与 H 接触灯亮．
答案：(1)见解析 (2)AD
★题型二 温度报警器问题分析 【例 2】 (2016·全国卷Ⅰ)现要组装一个由热敏电阻控制的报 警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过 60 ℃时，系统报警．提 供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过 Ic 时就会报警)，电阻箱(最大阻值为 999.9 Ω)，直流电源(输出电压 为 U，内阻不计)，滑动变阻器 R1(最大阻值为 1 000 Ω)，滑动变 阻器 R2(最大阻值为 2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干． 在室温下对系统进行调节．已知 U 约为 18 V，Ic 约为 10 mA； 流过报警器的电流超过 20 mA 时，报警器可能损坏；该热敏电阻 的阻值随温度升高而减小，在 60 ℃时阻值为 650.0 Ω.
高二物理人教版选修3-2第6章 2 传感器的应用
传感器
2 传感器的应用
[自 主 预 习·探 新 知]
1．力传感器的应用——电子秤
金属梁 应变片 应变片 (1)组成及敏感元件：由金属梁和应变片组成，敏感元件是应变片．
(2)工作原理： 金属梁 金属梁发 应变片的 两应变片上电压 自由端 ⇒ ⇒ ⇒ 生弯曲 电阻变化 的差值变化 受力F
形变 电压 (3)作用：应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量．
【解析】
由题意可知，这一装置要对光敏感，能区分白天(光线强)与夜晚(光
线暗)，所以选项 B 正确；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 C 错误；灯的亮熄与压力更无关系，A、D 错误．
【答案】 B
3． 如图 622 所示， 实线是某同学利用力传感器悬挂一钩码在竖直方向运动时， 数据采集器记录下的力传感器中拉力的大小变化情况．从图中可知道该钩码的 重力约为____N，A、B、C、D 四段图线中钩码处于超重状态的为________， 处于失重状态的为________.
【答案】 (1)4 m/s2
方向向右 (2)以方向向左、大小为 10 m/s2 的加速度运动
力传感器是一种测量力的大小的工具.此类题常与牛顿第二定律、 运动学的内容 综合.当只知道加速度的大小和方向，不知道物体的运动方向时，物体的运动情 况有两种可能，即沿某一方向的匀加速或相反方向的匀减速，不要漏掉其中一 种.
2．温度传感器的应用实例 敏感元件 电熨斗 双金属片 工作原理 温度变化时，由于双金属片上层金属与下层金属的膨胀系 数不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的通断 (1)居里温度：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“居里温度” 电饭锅 感温铁氧 (2)自动断电原理：用手按下开关通电加热，开始煮饭，当 体 锅内加热温度达到 103 ℃时，铁氧体失去磁性，与永久磁 铁失去吸引力，被弹簧片弹开，从而推动杠杆使触点开关 断开
选修3-2第六章第2节传感器的应用(一)教案
选修3-2第六章第2节传感器的应用（一）一．教材分析：《6.2 传感器的应用（一）》是新人教版高中物理选修3-2第六章第二节的教学内容，主要学习一些简单传感器的应用，以拓宽学生视野为主，原理粗讲课程内容比较简单，不宜讲细。
二．教学目标（一）知识与技能1．了解力传感器在电子秤上的应用。
2．了解声传感器在话筒上的应用。
3．了解温度传感器在电熨斗上的应用。
（二）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。
（三）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。
三．教学重点各种传感器的应用原理及结构。
教学难点各种传感器的应用原理及结构。
四．学情分析：上节课学生学习了传感器及其工作原理，已知道传感器是将非电学量转化成电压、电流等电学量，或转化为电路通断的一类元件。
对传感器已有了一定认识，本节需继续深入学习具体传感器。
五．教学方法实验法、观察法、讨论法。
六．教学工具驻极体话筒的工作电路示教板，示波器，学生电源，电熨斗，日光灯起动器（若干）七．课时安排2课时八．教学过程（一）引入新课师：上节课我们学习了传感器及其工作原理。
传感器是能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路通断的一类元件。
请大家回忆一下光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件？生：光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。
热敏电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。
霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。
师：这节课我们来学习传感器的应用。
［板书课题］传感器的应用（一）（二）进行新课1、传感器应用的一般模式师：阅读教材开头几段，然后合上书，在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。
生：阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。
师：下面学习几个传感器应用的实例。
高二物理人教版选修32第六章：6.3实验：传感器的应用归纳总结-word文档资料
第 1 页§6.3传感器的应用2一.知识要点： 1.晶体管1）普通二极管具有__________导电性，在电子电路中有多种运用，在用多用电表欧姆档测量二极管的正向导通电阻时，黑表笔应接二极管的_____极，若发现阻值较大，则与黑表笔接触的是二极管的_____极。
2）发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能发光，用磷镓或磷砷化镓等半导体材料制成，直接将_____能转化为______能。
正向导通电压大于_________，允许通过的电流低于__________。
2. 电平电平：在电子技术中，习惯上常用“电平”来描述逻辑电路的输入端和输出端的状态。
其实，电平指的是某个端点与“地”之间的电压，或者说，如果以接地端的电势为零，那么电平表示的是某个端点的电势。
3. 斯密特触发器1）斯密特触发器是具有特殊功能的非门。
2）特点：输入(高电平)，输出(低电平) 符号：输入(低电平)，输出(高电平)二.典型例题1.光控开关：电路组成： 触发器， 电阻，发光二极管LED 模仿路灯，滑线变阻器，定值电阻，电路如图所示。
问题：Y 端输出什么电平时LED 被接通？ 工作原理： ______ ______________________________________________ ______________________________________________ ______________________________________________ ______________________________________________。
问题：要想在天暗时路灯才会亮，应该把R 1的阻值调大些还是调小些？说明其中的原理。
拓展：如果电路不用发光二极管来模拟，直接用在电路中，就必须用到电磁继电器。
如下图。
分析其中的原理。
1）电磁继电器的工作原理分析：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 在弹簧作用下拉起，带动触点D 与E 分离，自动切断工作电路．2）控制电路的原理分析：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，电磁继电器不工作；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，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，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭．2.温度报警器（热敏电阻式报警器）结构组成：斯密特触发器， 电阻，蜂鸣器，变阻器，定值电阻，如图所示。
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一、实验题人教版高二选修3-2第六章 第2节 传感器的应用+第3节 实验：传感器的应用 课时练习1. 常见的一种力传感器由弹簧钢和应变片组成，其结构示意图如图甲所示。
弹簧钢右端固定，在其上、下表面各贴一个相同的应变片。
若在弹簧钢的自由端施加向下的作用力F ，则弹簧钢发生弯曲，上应变片被拉伸，下应变片被压缩。
应变片采用半导体材料制成，其阻值与长度成正比。
给上、下应变片提供相等且恒定不变的电流，上应变片两端电压为，下应变片两端电压为，传感器把这两个电压的差值输出，用来反映力F 的大小。
半导体应变片的阻值随温度会发生变化，其变化情况如图乙所示。
为消除气温变化对测量精度的影响，需分别给上、下应变片串联一合适的电阻，进行温度补偿。
串联合适的电阻后，测量结果不再受温度影响。
（1）力F 越大，弹簧钢的弯曲程度越_______（选填“大”或“小”），传感器输出的电压U 越_______（选填“大”或“小”）。
（2）外力为时，上、下应变片的电阻分别是、；外力为时，上、下应变片的电阻分别是、。
若，则、、、的从大到小的排列是________。
A. B. C. D.（3）如果未进行温度补偿，自由端受到相同的力F 作用，该传感器下应变片两端的电压冬天比夏天_______（选填“大”或“小”）。
（4）进行温度补偿时，给下应变片串联的电阻最合适的是下列选项图中的_______。
A. B. C.D.2. 为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。
光控开关的通断可通过光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度变化而变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度的单位为lx）。
某光敏电阻在不同照度下的阻值如下表：照度（lx）0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2电阻（）75 40 28 23 20 18（1）请根据表中数据在图一所示的坐标系中描绘出光敏电阻的阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点_________。
（2）如图二所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统。
请利用下列器材按要求设计一个简单电路：给1、2两端提供电压，要求天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图___________。
（不考虑控制开关对所设计电路的影响）提供的器材如下：光敏电阻（符号，阻值见上表）；直流电源E（电动势3 V，内阻不计）；定值电阻，，（限选其中之一并在图中标出）；开关S及导线若干。
3. 把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器、开关、电源按如图所示电路连接，制成光电报警装置。
当有光照射报警装置且光照不是很弱时，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：受光照射后，阻值会变小、②干簧管继电器：由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，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恢复到分离状态。
请将下面的电路完整连接好__________。
4. 如图所示，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、、，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两点间的电压时，电压鉴别器会令开关S 接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a 、b 两点间的电压时，电压鉴别器会令开关S 断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在（）A ．10℃B ．20℃C ．30℃D ．40℃5. 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住了光线，使光线三极管电阻更大,检测电路检测出变化发出警报B ．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C ．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D ．以上说法均不正确6. 如图所示为包含某逻辑电路的一个简单电路图，L 为小灯泡。
光照射光敏电阻时，其阻值将变得远小于R ，则下列说法正确的是（ ）A ．其中的逻辑电路是非门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L 不发光B ．其中的逻辑电路是非门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L 发光二、单选题C．其中的逻辑电路是与门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L不发光D．其中的逻辑电路是或门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L发光7. 如图所示为一种常见的身高体重测量仪．测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔．质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比．当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U．该同学的身高和质量分别为A．v(t0-t)，B．v(t0-t)，C．v(t0-t)，D．v(t0-t)，8. 某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器，它们可能是( )A．光敏电阻和驻极体话筒B．金属热电阻和光敏电阻C．热敏电阻和霍尔元件D．热敏电阻和光敏电阻9. 用遥控器调换电视机的频道的过程，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．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．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10. 如图所示，用小灯泡模仿光控电路，之间为斯密特触发器，为光敏电阻，为可变电阻；为继电器的线圈，为它的常开触点。
下列说法错误的是（）A ．天色变暗时，端输入高电平，继电器吸引，路灯点亮B ．要想在天色更暗时路灯才会点亮，应把的阻值调大些C ．要想在天色更暗时路灯才会点亮，应把的阻值调小些D ．二极管的作用是继电器释放时提供自感电流的通路，防止损坏集成电路11. 2007年法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔由于发现巨磁电阻(GMR)效应而荣获了诺贝尔物理学奖．如图所示是利用GMR 设计的磁铁矿探测仪原理示意图，图中GMR在外磁场作用下，电阻会发生大幅度减小．下列说法正确的是（）A．若存在磁铁矿，则指示灯不亮；若将电阻R调大，该探测仪的灵敏度提高B．若存在磁铁矿，则指示灯不亮；若将电阻R调小，该探测仪的灵敏度提高C．若存在磁铁矿，则指示灯亮；若将电阻R调大，该探测仪的灵敏度提高D．若存在磁铁矿，则指示灯亮；若将电阻R调小，该探测仪的灵敏度提高三、多选题12. 电容式加速度传感器的原理如图所示，质量块左、右侧连接电介质、轻质弹簧，弹簧与电容器固定在外框上，质量块可带动电介质移动，改变电容。
则（）A．电介质插入极板间越深，电容器电容越小B．当传感器以恒定加速度运动时，电路中有恒定电流C．若传感器原来向右匀速运动，突然减速时弹簧会压缩D．当传感器由静止突然向右加速时，电路中有顺时针方向的电流13. 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14. 压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小.有一位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理图如图甲所示.将压敏电阻和一块挡板固定在水平绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。
小车在水平面内向右做直线运动的过程中，电流表示数如图乙所示，压敏电阻受力为零时，，下列判断正确的是（）A．从到时间内，小车做匀加速直线运动B．从到时间内，小车做匀加速直线运动C．从到时间内，小车做匀加速直线运动D．从到时间内，小车可能做减速直线运动15. 如图所示的光控电路中用发光二极管LED模仿路灯，为光敏电阻.天暗时路灯（发光二极管）会点亮，下列说法正确的是（）A．天暗时，Y端处于高电平四、解答题B ．天暗时，Y 端处于低电平C ．当调大时，A 端的电势降低，灯（发光二极管）点亮D ．当调大时，A 端的电势降低，灯（发光二极管）熄灭16. 下列关于电饭锅的说法正确的是（）A ．电饭锅中的温度传感器的主要组件是铁氧体B ．铁氧体在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性C ．用电饭锅烧水，水开时能自动断电D ．用电饭锅煮饭时，当温控开关自动断电后，它不能自动复位17. 角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度，其结构如图所示，当系统绕OO′轴转动时，元件A 发生位移并输出电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源，已知A 的质量为m ，弹簧劲度系数为k 、自然长度为l ，电源电动势为E 、内阻不计，滑动变阻器总长度为l ，电阻分布均匀，系统静止时P 在a 点，当系统以角速度ω转动时，推导输出电压U 和ω的函数关系式．18. 温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化而变化的特性工作的。
在图甲中，电源的电动势E ＝9.0 V ，内阻可忽略不计；G 为灵敏电流表，内阻r 保持不变；为保护电阻，R 为热敏电阻，其电阻值随温度变化的关系如图乙所示。
试写出热敏电阻的阻值随温度变化的关系式。
闭合开关S ，当R 的温度等于40℃时，电流表示数，则当电流表的示数时，热敏电阻R的温度是多少摄氏度？出电流较小；称重物时，在压力作用下滑动触头下移，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大。
这样把电流对应的质量值刻在刻度盘上，就可以读19.如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E ，内阻不计，不称物体时，滑动触头P 在A 端，滑动变阻器接入电路中的有效电阻最大，五、填空题被称物体的质量，若滑动变阻器上A 、B 间长度为l ，最大阻值为，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k 。
（1）试导出所称重物重力G 与电路中电流I 的函数关系（2）该装置达到最大量程时电流表示数是多少？20. 如图所示是电饭煲的电路图，S 1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（103℃）时，会自动断开。
S 2是一个自动控温开关，当温度低于60℃时会自动闭合；温度高于80℃时，会自动断开。
红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯。
分流电阻R 1=R 2=500Ω，加热电阻丝R 3=50Ω，两灯电阻不计。