【配套K12】高中物理第三章传感器第三节传感器的应用预习导学案粤教版选修3_2

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【配套K12】高中物理第三章传感器第1节认识传感器教案粤教版选修3_2

第1节认识传感器本节教材分析三维目标1.知识与技能：①知道非电学量转换成电学量的技术意义；②知道传感器的分类和认识部分传感器2.过程与方法：①通过对实验的观察、思考和探究，让学生了解传感器、熟悉传感器工作原理；②让学生自己设计简单的传感器，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的实践能力和创新思维能力.3.情感态度与价值观：在理解传感器工作原理的基础上，通过自己设计简单的传感器，体验科技创新的乐趣，激发学习物理的兴趣.教学重点知道传感器的分类和认识部分传感器教学难点知道传感器的分类和认识部分传感器教学建议传感器的种类繁多，但各种传感器的原理都是基于各种物理现象和物理效应的，都体现了物理的实践性和应用性。

我们对传感器教学时，应侧重于应用，应注意它与基础物理知识合联系，应关注学生的经验，不要过于艰深，应注意培养学生的知识与技能、过程与方法、情感维度与价值观。

注意物理与生活的联系，注意物理与STS的联系，尽力提高学生的学习兴趣，使学生感受到知识的巨大用途，培养其能力全面发展，这也是课程标准的总目标“进一步提高科学素养，满足全体学生的终生发展需求”所倡导的。

新课导入设计导入一【演示实验】干簧管控制电路的通断（演示实验：干簧管传感器）如图，小盒子A的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，但是把磁铁B放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移走，灯泡熄灭.师问：盒子里有怎样的装置，才能实现这样的控制？生猜：（可以自由讨论，也可以请学生回答）师生探究：打开盒子，用实物投影仪展示盒内的电路图，了解元件“干簧管”的结构。

探明原因：玻璃管内封入两个软磁性材料制成的簧片。

当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，电路导通。

所以，干簧管能起到开关的作用。

师点拨：这个装置反过来还可以让我们通过灯泡的发光情况，感知干簧管周围是否存在着磁场。

导入二引入新课准备知识：从上世纪八十年代起，国际上出现了“传感器热”，传感器在当今科技发展中有着十分重要的地位。

【配套K12】高中物理第三章传感器第3节传感器的应用教案粤教版选修3_2

第3节传感器的应用本节教材分析三维目标1．知识与技能：（1）、了解传感器应用的一般模式；（2）、理解应变式力传感器的应用――电子秤的工作原理。

（3）、理解声传感器的应用――话筒的工作原理。

(4)、理解温度传感器的应用――电熨斗的工作原理（5）、会设计简单的有关传感器应用的控制电路。

2．过程与方法：通过实验结合物理学的知识，探究电子秤、话筒、电熨斗等的工作原理，从而了解力传感器、声传感器和温度传感器的一般应用，进一步总结出传感器应用的一般模式。

3．情感、态度与价值观激发学生的学习兴趣，培养动手能力，提高创新意识，提高物理理论知识与实际相结合的综合实践能力。

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。

教学建议教师应多举生活中应用传感器的例子，让学生有形象的了解然后再深入去学习传感器的应用，对掌握知识有明显的效果。

新课导入设计导入一师：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？学生思考后回答：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。

这节课我们来学习传感器的应用导入二上节课我们学习了力传感器、温度传感器、声音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力、温度、声音传感器？学生思考后回答：电子秤，动圈式话筒，电容式话筒，驻极体话筒，电熨斗，他们都是传感器。

这节课我们继续来学习一些传感器的应用。

粤教版高中物理选修3-2第三章传感器第三、四节.docx

高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）第三节传感器的应用第四节用传感器制作自控装置1．随着家用电器的普及，传感器进入了千家万户．温度传感器应用在电饭煲、________、________、________、消毒碗柜等与温度控制相关的家电中；红外线传感器应用在________、______________、生命探测仪、________________________以及防盗、防火报警器等；光敏传感器应用在__________中，压力传感器应用在__________中等．2．传感器广泛应用于耕种、栽培、收割、运输、排灌等过程的自动控制，例如：无人管理的自动灌溉系统，用到了________传感器；自动化温室种植用到了________传感器；现代粮库利用________传感器和________传感器，可对粮库上百个点进行温度和湿度监测．3．在工业生产中，由于传感器的大量使用，从而实现了生产的________或半________，大大减轻了工人的劳动强度，提高了产品的质量，降低了产品的成本，如工厂中的机器人、____________、____________、各种自动生产线或者系统，用到了各种传感器；生产的安全设施中，用传感器监控关键部位，随时发现____________；自动控制系统中的检测环节也是用传感器对被控对象进行____________．4．在航空、航天技术领域，传感器应用得较早，也应用得较多．例如：飞机能利用传感器给出所在高度与____________的差值．运载火箭，载人飞船中，应用了大量的传感器供遥测和____________系统使用，载人飞船中还使用了一类测量航天员各种生理状况的____________传感器．5．下列器件是应用力传感器的是()A．鼠标器B．火灾报警器C．测温仪D．电子秤【概念规律练】知识点一温度传感器在电饭煲中的应用1．(双选)关于电饭锅的说法正确的是()A．电饭锅中温度传感器的主要元件是氧化铁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，温控开关自动断电后，它不能自动复位2．如图1所示是电饭煲的电路图，S1是一个温控开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(103℃)时会自动断开，S2是一个自动温控开关，当温度低于70℃时会自动闭合；温度高于80℃时会自动断开，红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯，分流电阻R1＝R2＝500 Ω，加热电阻丝R3＝50 Ω，两灯电阻不计．图1(1)分析电饭煲的工作原理．(2)简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？(3)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比．知识点二双金属片——热敏功能器3．日光灯的启动器(结构如图2所示)也可看成是一个热敏传感装置，它的热敏功能器是双金属片，你能说出启动器的工作原理吗？图24．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．电熨斗中装有双金属片温度传感器，这种双金属片的作用是控制电路的通断，如图3所示为电熨斗的结构图，图中双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，请结合所学知识回答以下问题：图3(1)常温下，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起怎样的作用？(2)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何利用调温旋钮来实现的？【方法技巧练】设计传感器电路的技巧5．自己设计一个以热敏电阻为传感器的简易自动报警器，当温度过高时，小灯泡亮或响铃报警．所用的实验器材可能有电磁继电器、电铃、小灯泡、热敏电阻、干电池、滑动变阻器、开关．6．已知光敏电阻随入射光的增强，其电阻值减小，请利用图4所示器材设计一个路灯自动控制电路．图41．(双选)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2．如图5所示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断()图5A．θ′＝θB．θ′<θC．θ′>θD．不能确定θ和θ′的关系3．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如图6所示．其工作方式是()图6A．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4．(双选)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7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，则在此过程中()图7A．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5．传感器是一种采集信息的重要器件，如图8所示的是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片的电极上时，以下说法中正确的是()①若F向上压膜片电极，电路中有从a到b的电流②若F向上压膜片电极，电路中有从b到a的电流③若F向上压膜片电极，电路中不会出现电流④若电流表有示数，则说明压力F发生变化⑤若电流表有示数，则说明压力F不发生变化A．②④B．①④C．③⑤D．①⑤图8图96．演示位移传感器的工作原理如图9所示，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.假设电压表是理想电压表，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，电压表没有示数题号12345 6答案7．如图10所示是电阻式温度计，一般是利用金属铂做的，已知铂丝的电阻随温度的变化情况，测出铂丝的电阻就可以知道其温度，这实际上是一个传感器，它是将__________转化为__________来进行测量的．图108．说明下列各种场合分别选用的传感器(1)普通电冰箱中的自动温度控制电路是__________．(2)马路两侧的路灯控制电路是________．(3)气垫导轨上用的光电门是________．(4)楼梯灯控制电路是________．(5)宾馆的自动门是________．(6)话筒是________．(7)非接触式体温计是________．(8)遥控电视机的接收器是________．第三节传感器的应用第四节用传感器制作自控装置答案课前预习练1．电冰箱微波炉空调机自动门家电遥控器非接触红外测温仪照相机电子秤2．湿度温度温度湿度3．自动化自动化自动化小车自动机床安全隐患精确检测4．给定高度遥控生理5．D [鼠标器中的传感器是红外线接收管，属于红外线传感器；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．]课堂探究练1．BD [电饭锅中的温度传感器其主要元件是铁氧体，故A 选项错，B 选项正确；因水开时温度约为100℃，达不到居里温度(103℃)，故不能自动断电，则选项C 错；温控开关只能手动闭合，故D 正确．]2．(1)见解析 (2)不能 (3)12∶1解析 (1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S 2自动闭合，同时手动闭合S 1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80℃时，S 2自动断开，S 1仍闭合；水烧开后，温度升高到103℃时，开关S 1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，S 2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80 ℃时，S 2又自动断开，再次处于保温状态．(2)如果不闭合开关S 1，则不能将饭煮熟，因为最高只能加热到80℃.(3)加热时电饭煲消耗的电功率为P 1＝U 2R 并，保温时电饭煲消耗的电功率P 2＝U 2R 1＋R 并，两式中R 并＝R 2R 3R 2＋R 3＝500×50500＋50 Ω.从而有P 1∶P 2＝R 1＋R 并R 并＝500＋500/11500/11＝12∶1. 点评 (1)电饭煲的工作过程：开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，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，水沸腾后，由于锅内保持100℃不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103℃”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热．(2)如果用电饭煲烧水，水沸腾后，锅内保持100℃不变，温度低于“居里点103℃”，电饭煲不能自动断电．只有水烧干后，温度升高到103℃才能自动断电．因此，电饭煲用来烧水不能实现自动控温．3．见解析解析日光灯启动器内有一双金属片，热膨胀系数不同．开关闭合后，启动器两极之间有电压使氖气放电而发出辉光，辉光发出的热量使U形动触片受热膨胀向外延伸，碰到静触片触点，电路接通；温度降低时，U形动触片向里收缩，离开触点，电路断开．4．见解析解析(1)常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片上、下表面受热膨胀系数不同，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，升降螺丝带动弹性铜片升降，从而改变触点接触的位置，达到设定不同温度的目的．点评双金属片的膨胀系数不同，导致受热膨胀时，膨胀的长短不同，而使双金属片发生弯曲，以此来实现电路的通断．5．实验电路如下图所示解析当温度升高时，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，灯泡亮或电铃响，起到报警作用．通过调节滑动变阻器的阻值，可以达到调节报警温度的目的．6．见解析解析电路如图所示控制过程是：当有光照射时，光电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个触点断开，当无光照时，光电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作．方法总结在分析和设计自动控制电路时，要透彻理解各个元件的特性，如光敏电阻、热敏电阻、电磁继电器、斯密特触发器等；在涉及门电路的电路图时，电流的通路并不能完整地呈现出来，所以不能用原来的电路知识来理解，而是要正确理清电路中的逻辑关系．课后巩固练1．CD[干簧管能感知磁场，是因为当两个舌簧所处位置的磁场方向相同时，就会吸引，所以是做开关来使用，当磁场靠近或远离的时候，就会实现闭合或断开．] 2．B[光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，开始时有光照射，光敏电阻的阻值较小，当手掌挡住部分光线时，光敏电阻的阻值增大，因为欧姆表的零刻度在表盘的右侧，所以欧姆表测电阻时，阻值越大，指针张角越小，所以选项B正确．]3．A[A、B接电磁继电器线圈，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.] 4．BD[由乙图知电流强度变为原来的二倍，而加在压敏电阻两端的电压不变，说明压敏电阻的阻值减小，即物体对压敏电阻的压力增大，物体所受支持力大于重力，升降机匀加速上升或匀减速下降，处于超重状态，故选B、D.]5．A[当F向上压膜片电极时，板间距离减小，电容器的电容将增大．当F变化时，电容变化，而板间电压不变，由Q＝CU，故带电荷量Q发生变化，电容器将发生充、放电现象，回路中有电流，电流计有示数．反之，电流计有示数时，压力F必发生变化．] 6．B[电压表为理想电表，则电压表不分流，故触头移动不会改变电路的总电阻，也就不会改变电路中的电流，故A项错误；电压表测的是触头P左侧电阻分得的电压，故示数随物体M的移动，亦即随触头的运动而变化，故B正确，C、D错误．] 7．温度电阻8．(1)温度传感器(2)光传感器(3)光传感器(4)光传感器和声传感器(5)红外线(光)传感器(6)声传感器(7)红外线(光)传感器(8)红外线(光)传感器。

【学案导学设计】高中物理第三章传感器认识传感器传感器的原理学案粤教版选修3-2

学案1 认识传感器传感器的原理[学习目标定位] 1.了解传感器的概念和种类，知道将非电学量转换成电学量的技术意义.2.知道常见敏感元件的工作原理.3.通过实验了解温度传感器、光电传感器的工作原理，感悟基础知识学习和应用的重要性．1．电阻率ρ是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越小，导电性能越好，定义式为ρ＝RS l. 2．平行板电容器的电容C ＝εrS 4πkd. 3．当带电粒子的运动方向与磁场方向垂直时，带电粒子受到的洛伦兹力的大小为f ＝qvB ，方向由左手定则判断．一、什么是传感器1．传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求．2．传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成．二、传感器的分类传感器一般按被测量、工作原理、能量传递方式等进行分类．三、两种重要的传感器1．温度传感器：一种将温度变化转换成电学量变化的装置．热敏电阻是利用半导体材料的阻值随温度的变化而变化的特性实现温度测量的．2．光电传感器：一种将光学量变化转换成电学量变化的传感器，就是光电传感器在光照作用下，其导电性能发生变化，如光敏电阻、光电池和光敏晶体管等．一、什么是传感器及传感器的分类[要点提炼]1．传感器是把非电学量变化转换为电学量变化的一种元件．认识传感器就是明确传感器如何“感受”非电学量，常见的“感受”方式有改变接入电路的电阻、电容等．2．传感器的组成：(如图1所示，以话筒为例)图13．传感器的分类(1)按被测量进行划分，可分为加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、温度传感器、负荷传感器、扭矩传感器等．(2)按传感器的工作原理进行划分，可分为电阻应变式传感器、压电式传感器、电容式传感器、涡流式传感器、动圈式传感器、磁电式传感器、差动变压器式传感器等．(3)按能量传递方式进行划分，可分为有源传感器和无源传感器两大类．二、传感器的原理[问题设计]如图2所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT(温度升高，电阻减小)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央．若在RT上擦一些酒精，表针将如何偏转？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？图2答案由于酒精蒸发，热敏电阻RT温度降低，电阻值增大，指针将向左偏；用吹风机将热风吹向热敏电阻，热敏电阻RT温度升高，电阻值减小，指针将向右偏．[要点提炼]1．温度传感器是一种将温度变化转换为电学量变化的装置．2．热敏电阻：用半导体材料制成．按热敏电阻阻值随温度变化而变化的规律，热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻．(1)正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大．(2)负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻减小．3．光电传感器是一种将光学量变化转换为电学量变化的传感器．4．光敏电阻一般由半导体材料制成．特点：光照越强，电阻越小．一、对传感器的认识例1如图3是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端．在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况．将电压表分别接在b、c之间与c、d之间，当油量变化时，电压表的示数变化有何不同？图3解析①把电压表接在b、c之间，油量增加时，R减小，电压表的示数减小；油量减少时，R增大，电压表的示数增大．②把电压表接在c、d之间，油量增加时，R减小，电路中电流增大，则R′两端的电压增大，电压表的示数增大，同理，油量减少时，电压表的示数减小．答案见解析二、对热敏电阻的认识及应用例2如图4所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I－U 关系曲线图．图4(1)为了通过测量得到图示的I－U关系的完整曲线，在图5甲、乙两个电路中应选择的是图________；简要说明理由：_______________________________________________________________________________________________________________________.(电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω)图5(2)在图丙所示电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω.由热敏电阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________ V；电阻R2的阻值为________ Ω.(3)举出一个可以应用热敏电阻的例子：____________________________________.解析(1)应选择图甲，原因是图甲所示电路电压可从0调到所需电压，调节范围较大(或图乙所示电路不能测得0附近的数据)．(2)根据欧姆定律可得I1＝U R1＝9250A ＝0.036 A 所以I2＝I －I1＝0.07 A －0.036 A ＝0.034 A.由热敏电阻的I －U 关系曲线可知，当I ＝0.034 A ＝34 mA 时，UT≈5.2 V所以R2＝U －UT I2＝9－5.20.034Ω≈111.8 Ω. 答案 (1)甲见解析(2)5.2 111.8(3)热敏温度计(提出其他实例，只要合理均对)三、对光敏电阻、热敏电阻的认识及应用例3 (双选)如图6所示，R1、R2为定值电阻，L 为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时()图6A ．电压表的示数减小B ．R2中电流减小C ．小灯泡的功率增大D ．电路的路端电压增大解析当光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，从而电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A 、D 项均错误．由路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B 项正确．结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，故小灯泡的功率增大，C 项正确．答案BC传感器⎩⎪⎨⎪⎧ 传感器：能够感受非电学量，并按照一定的规律转换为电学量或转换为电路的通断的一类元件常用元器件⎩⎪⎨⎪⎧ 光敏电阻：随光照增强，阻值减小热敏电阻⎩⎪⎨⎪⎧ 正温度系数的热敏电阻负温度系数的热敏电阻金属热电阻：随温度升高，阻值增大1．(对电容式传感器的认识)(单选)电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置，由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一物理量的值．如图7所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四种传感器的作用，下列说法不正确的是()图7A．甲图的传感器可以用来测量角度B．乙图的传感器可以用来测量液面高度C．丙图的传感器可以用来测量压力D．丁图的传感器可以用来测量速度答案 D解析甲图角度变化能导致极板正对面积变化；乙图液面高度变化能导致极板正对面积变化；丙图F变化能导致极板间距变化；丁图中位置变化导致电介质变化．所以，甲、乙、丙、丁分别是测角度、液面高度、压力、位移的的元件．故选D.2．(对光敏电阻、热敏电阻的认识及电路分析)(双选)如图8所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，RT为负温度系数热敏电阻，RG为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是()图8A．温度不变，光照增强B．温度升高，光照不变C．温度降低，光照增强D．温度升高，光照减弱答案AC题组一对传感器的认识1．(双选)传感器担负着信息采集的任务，它可以()A．将力学量(如形变量)转变成电学量B．将热学量转变成电学量C．将电学量转变成光学量D．将电学量转变成力学量答案AB解析传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件．故选项A、B对，选项C、D错．2．(单选)如图1所示，是电容式话筒的示意图，它是利用电容制成的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，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，从而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是电容器两板间的()图1A．距离变化B．正对面积变化C．电介质变化D．电压变化答案 A解析振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号．3．(单选)有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，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．改变湿度B．改变温度C．改变磁场D．改变电容答案 D解析根据自动干手机工作的特征，手靠近干手机电热器工作，手撤离后电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容器，手靠近时相当于连接一个电容器，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容大小，故D正确；用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于温度、湿度的变化工作就成了室内烘干机．4．(单选)全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该水位自动感应装置采用的传感器是()A．温度传感器B．压力传感器C．生物传感器D．红外线传感器答案 B解析水位不同，压力不同，压力传感器能将压力信号转换为电信号，B正确．题组二对温度传感器、热敏电阻的认识及电路分析5．(单选)如图2所示是观察电阻R的阻值随温度变化情况的示意图，现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是()图2A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化非常明显D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显答案 C解析如果R为金属热电阻，则读数变大，但不会非常明显，故A、B均错；如果R为热敏电阻，读数变化非常明显，故C对，D错．6．(单选)如图3所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时()图3A．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．小灯泡的亮度变弱答案 C解析R2与灯泡L并联后再与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯泡L两端的电压增大，灯泡的亮度变强，R1两端的电压减小，故只有C正确．题组三对光敏电阻的认识及电路分析7．(单选)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答案 A解析遥控器是利用红外线传输信号的，故A项正确．8．(双选)如图4所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数器的示意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻(光照增强时电阻变小)，下列说法中正确的是()图4A．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小B．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大C．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小D．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大答案AD解析光敏电阻的阻值与光照强度有关，光照强度越大，光敏电阻阻值越小．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻阻值变小，电路中电流变大，电源内阻上的电压变大，路端电压变小，所以电压表读数变小，选项A正确；相反，当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电路中电流变小，电源内阻上的电压变小，路端电压变大，所以电压表读数变大，选项D正确．9．(单选)如图5所示，R3是光敏电阻(光照增强时电阻变小)，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势．当用光照射电阻R3时，则()图5A．a点电势高于b点电势B．a点电势低于b点电势C．a点电势等于b点电势D．a点电势和b点电势的大小无法比较答案 A解析R3是光敏电阻，当光照增强时电阻变小，R3两端电压减小，故a点电势升高，因其他电阻的阻值不变，所以a点电势高于b点电势．。

高中物理第3章传感器第3节传感器的应用学案粤教版选修3_2

第三节传感器的应用［学习目标］1.列举传感器在日常生活中的应用2列举传感器在农业生产和工业生产中的应用3 了解传感器在航空航天事业中的应用4理解常用传感器的工作原理，会分析常见传感器问题.（重点、难点）自主预习©揺新M）一、生活中的传感器1 •温度传感器的应用电饭煲、电冰箱、微波炉、空调机、消毒碗柜等与温度相关的家用电器.2 •红外线控制器的应用亘动门、家电遥控器、生命探测仪、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等.3. 光敏传感器的应用：照相机中.4. 压力传感器的应用：电子秤中.二、传感器在工、农业生产和航天中的应用1 .农业生产中的传感器无人管理的自动灌溉系统利用了湿度传感器；自动化温室种植中，温室的自动控温就是在温度传感器的帮助下实现的；现代粮库采用了温度传感器和湿度传感器.2 .工业生产中的传感器安全生产中，如将一种埋入式光纤传感器安置在大桥或水坝中，随时可以监控大桥和水坝的裂痕等安全隐患；在自动控制系统中，如数控机床中的位移测量装置就是利用高精度位移传感器（如光栅传感器）对位移测量，从而实现精密加工.3 .飞向太空的传感器飞机保持一定飞行高度，当飞机高度变化时，大气数据计算机自动发出与给定高度的差值信号，并通过自动驾驶仪操纵升降舵，使飞机恢复给定高度；在运载火箭、载人飞船中，应用了传感器供遥测和遥控系统使用；对宇航员的各种生理状态的测量有生理传感器，如测量血压、心电图、体温等.1.思考判断（正确的打“V”，错误的打“x”）⑴ 洗衣机的自动控制装置利用了压力传感器.（V）⑵ 自动门利用了红外线传感器.（V）⑶指纹识别器是利用压力传感器.（x）(4) 无人管理的自动灌溉系统，用到了温度传感器.(X)(5) 位移测量装置用到了位移传感器.(V)2 •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.]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B [遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，B对，A、C D错.]合作探究町殳重雅传感器的应用及工作原理分析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.3 .分析传感器问题要注意的几个问题(1) 检测量分析：要明确传感器所检测的量，如力、热、光、磁、声等.(2) 敏感元件分析：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，在熟悉常用电子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.【例1】加速度计是测定物体加速度的仪器.在现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船等制导系统的信息源.如图所示为应变式加速度计的示意图.当系统加速时，加速计中的敏感元件也处于加速状态.敏感元件由两弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件的下端可在滑动变阻器R上自由滑动，当系统加速运动时，敏感元件发生位移并转换为电信号输出.已知敏感元件的质量为m两侧弹簧的劲度系数均为k,电源电动势为E,电源内阻不计，滑动变阻器的总电阻值为R有效长度为I，静态时输出电压为U0,试推导加速度a与输出电压U的关系式.E R［解析］设静态时滑动变阻器的滑片距左端为X,则敏感元件的输出电压为U0= R • T x = pX①再设系统向左加速时滑片右移△ X,则敏感元件的动力学方程为2k A X= mj②此时敏感元件的输出电压为E R E -U= R- p（x+ A x）= -（x + A x）③一2kl U— U b联立①②③二式可得a= mp若U>U b,系统的加速度方向水平向左；若KU,系统的加速度方向水平向右.2kl I— U b［答案］a= mp传感器应用的分析方法（1）要分清哪是主电路部分，哪是控制电路部分.（2）联系主电路和控制电路的关键点就是传感器中的敏感元件. 敏感元件感知主电路所处的状态，做出相应的反应，促使控制电路工作，保证主电路能工作在相应的设定状态之下.训练角度1传感器的电路原理1•传感器在日常生活中的应用越来越广泛，温度传感器（实质是自动开关）是其中的一种•某一食品消毒柜就是利用温度传感器来自动控制电路的•常温下，该温度传感器是闭合的；当温度达到某一设定值时，传感器自动断开，从而切断整个电路•下列关于该消毒柜的几种电路图中（图中S为电源开关），连接正确的是（）A BC DA ［选项B、C、D的电路中，温度升高到某一设定值时，传感器会断开，但整个电路不会断开•选项A的电路中，电源开关S闭合后，消毒柜开始工作，当温度达到某一设定值时，传感器自动断开，整个电路也断开，所以选项A正确.］训练角度2传感器的电路设计2•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6b C 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I C时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Q )，直流电源(输出电压为U,内阻不计)，滑动变阻器R(最大阻值为1 000 Q )，滑动变阻器F2(最大阻值为2 000 Q )，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, I c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 C时阻值为650.0 Q .(1) 完成待调节的报警系统原理电路图的连线.(2) 电路中应选用滑动变阻器 _________ (填“ R”或“ F2”).(3) 按照下列步骤调节此报警系统：①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为 _______ Q;滑动变阻器的滑片应置于_________ (填“a”或“ b”)端附近，不能置于另一端的原因是②将开关向_________ (填“c”或“ d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至(4) 保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用.［解析］(1)电路图连接如图.(2) 报警器开始报警时，对整个回路有U= I c( R滑+ R 热)代入数据可得只滑=1 150.0 Q,因此滑动变阻器应选择R.(3) ①在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻的阻值，即为650.0 Q .滑动变阻器在电路中为限流接法，滑片应置于b端附近,18若置于另一端a时，闭合开关，则电路中的电流I = '6506 金27.7 mA超过报警器最大电流20 mA,报警器可能损坏•②开关应先向c端闭合，移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警为止.［答案］(1)连线如解析图所示. (2) R (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报警器开始报警传感器的应用实例1.力传感器的应用——电子秤(1)构成：电子秤的测力装置是力传感器,常用的一种力传感器由一个金属梁和两个应变片组成．如图所示．(2) 工作原理：在金属梁没有受力的情况下，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，使得两应变片的两端电压值不相等，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) 应用：力传感器常用于测量汽车载重，以及商店超市的电子秤．(如图所示)2．温度传感器的应用(1) 电熨斗①温度传感器：由半导体材料制成的热敏电阻和金属热电阻均可制成温度传感器，它可以把温度信号转换为电信号进行自动控制．②电熨斗的自动控温原理：其内部装有双金属片温度传感器，如图所示：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) 电饭锅①结构：如图所示，它的主要元件感温铁氧体是用氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成的•它的特点是：常温下具有磁性，能被磁体吸引，但是温度上升到约103 C时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了．②工作原理：电饭锅工作时，按下开关按钮，感温磁体与永磁体接触，两个接线螺钉通过触点相连，电路接通，开始工作，电饭锅内温度升高，当达到103 C时，感温磁体与永磁体分离，带动触点分离，电路断开，不再加热，电饭锅停止工作.3 •光传感器的应用一一火灾报警器如图所示为利用烟雾对光的散射来工作的一种火灾报警器，其工作原理是：带孔的罩子内装有发光二极管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.【例2】如图甲所示为在温度为10 C左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻20 k Q、10 k Q、R = 40 k Q , Rr为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示，a b端电压Ub W0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端电压U b>0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（）甲乙A. 10 CB. 20 CC. 30 CD. 45 CC [由题可知U b= 0是一个电压的临界点，对应着开关S的动作，而开关的动作对应着温度的上升或下降•由电路图可知，在R、F2、F3给定的条件下，热敏电阻F T的阻值决定了R RU b的正负.设电源负极的电势为零，贝y o a = R T R U, o b = R^T R U,其中U为电源的路端电压，艮R r令o a= o b,即U b= 0，则可得R = R,代入数据得Rr= 20 k Q，查表得对应的温度为30 C,C正确.]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路•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.训练角度1温度传感器的应用3 .电熨斗已经走进千家万户，特别是服装店更离不开它，现在的电熨斗具有自动控制温度功能，可以通过双金属片来控制电路的通断•如图所示为电熨斗的结构示意图，关于电熨斗的控制电路，下列说法正确的是（）A. 常温下，电熨斗的上下触点应该是分离的B. 图中双金属片上层金属片的膨胀系数大于下层金属片的膨胀系数C. 熨烫棉麻衣物时，应旋转调温旋钮，使升降螺钉上升D. 熨烫丝绸衣物时，应旋转调温旋钮，使升降螺钉上升BD [常温下，上下触点接触，温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分开，起到调温作用，A 错误；当温度升高时，双金属片向膨胀系数小的金属片所在处发生弯曲，触点断开,故双金属片上层金属片的膨胀系数大于下层金属片的膨胀系数，B正确；熨烫棉麻衣物时，需要较高温度，要调节调温旋钮，使升降螺钉下移，C错误；熨烫丝绸衣物时，应旋转调温旋钮，使升降螺钉上升，D正确.]训练角度2力传感器的应用4.（多选）如图是某电子秤的原理图，人只要站在踏板上，仪表G就能显示人的体重，踏板下面的传感器R实质是一个阻值可随压力大小而变化的电阻，显示体重的仪表G实质是理想电流表，如果不计踏板的质量，电阻R随人的体重G变化的函数关系式为R= a—kQa、k 是常量，G 和R的单位分别是N和Q），下列说法正确的是（）A. 传感器R是一个力电传感器B. 闭合电路测量时，电路中的电流随人的体重均匀变化C. 该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表G刻度盘的零刻度处D. 如果要扩大电子秤的量程，滑动变阻器R接入电路中的电阻应调大AD [根据闭合电路欧姆定律列式得到电流的表达式和量程的表达式进行讨论即可. R是将压力信号换成电信号的传感器，即力电传感器，故A正确；闭合电路测量时，电路中的电流为：I =a—kG Er + R，显然与人的体重不成线性关系，故B错误；当重力为零时，电流最小，但不为零，故C错误；由I g= a kG+ r + R'可知，kG= a+ r + R' —「，因此变阻器接入电路中的电阻调大，可以测量的人的最大体重增大，故D正确.]训练角度3光传感器的应用5•电源、开关S和S'、定值电阻R、光敏电阻R和电容器连接成如图所示电路，电容器的两平行板水平放置•当开关S、S'闭合，并且无光照射光敏电阻F2时，一带电液滴恰好静止在电容器两板间的M点•当用强光照射光敏电阻艮时，光敏电阻的阻值变小，则（）A. 液滴向下运动B. 液滴仍然静止C. 艮两端的电势差是否升高无法分析D. 当光照强度不变时断开S',把电容器的上极板向上移动一小段距离，则上极板的电势比A点的电势高D [当用强光照射光敏电阻F2时，光敏电阻的阻值变小，电路中电流增大，R两端间的电压增大，电容器的电压增大，板间场强增大，液滴所受的电场力增大，液滴向上运动，故A、B错误；当用强光照射光敏电阻F2时，光敏电阻的阻值变小，电路中电流增大，R两端间的电压：lfe= E—I （R+ r）一定减小，故C错误；当光照强度不变时断开S',电容器的带电量不3 @4 n kdQ 一变，电势差为LRi= = = ---- ，把电容器的上极板向上移动一小段距离，d变大，故C £ S £ S4 n kd电势差Ik变大，由于下极板电势为零，故上极板的电势比A点的电势高，故D正确.]当堂达标©1.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B [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.]2 .洗衣机中的水位控制装置使用的是（）A.光传感器B.压力传感器C.湿度传感器D.温度传感器B [当洗衣机内水位升高时，传感器的膜片受到的压力变大，当达到设定值时，关闭进水电磁阀门.]3. 如图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，放在导电液中，导线芯和导电液构成电容器的两极•把这两极接入外电路，当外电路中的电流变化显示电容值增大时，则导电液的深度h变化为（）A. h增大B. h减小C. h不变D.无法确定A [由题意知，导线芯和导电液构成电容器的两极，类似于平行板电容器的两极.当液面高度发生变化时相当于两极正对面积发生变化，会引起电容的变化.与平行板电容器类比可得，导电液体深度h增大时，导线芯和导电液正对面积增大，电容器的电容值变大.]4. 某仪器内部电路如图所示，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，a、b、c三块金属片的间隙很小(b固定在金属块上) ．当金属块处于平衡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，则下列说法正确的是( )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，乙灯亮D. 当汽车刹车时，甲、乙灯均不亮B [向右加速时，M向左移动，b与a接触，乙灯亮；当刹车时，M向右移动，b与c接触，甲灯亮.故选项B正确.]。

高中物理-第三章传感器导学案选修3-2 3.3 导学案

第三章传感器第3节生活中的传感器导学案【学习目标】1、知道洗衣机中传感器的种类及它们在洗衣机中所起的作用，知道温度传感器在电冰箱中的重要作用。

2、合作探究;了解传感器在生活中的应用以及传感器给人们的生活带来的便利。

3.激情投入，领会科学探究中严谨、务实、友好合作的精神和态度【重难点】：传感器在洗衣机中所起的作用和电容传感器在实际中的应用。

【新课标内容标准】（1）知道非电学量转换成电学量的技术意义。

（2）通过实验，知道常见传感器的工作原理。

（3）列举传感器在生活和生产中的应用。

【课前预习案】【使用说明&学法指导】1．同学们要先通读教材，然后依据课前预习案再研究教材；了解传感器在家用电器中的应用，知道在家用电器中传感器的工作过程。

2．勾划课本并写上提示语，熟记基础知识，用红笔标注疑问，并填写到后面“问题反馈”。

3.限时15分钟，独立完成【教材助读】【预习自测】1.(2011·绵阳高二检测)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2.许多办公楼及宿舍楼的楼梯上的电灯到了晚上能够自动做到“人来即亮，人走即灭”，其神奇功能在于控制灯的“开关”传感器，下面有关该传感器的说法中正确的是( )A.该传感器能够测量的物理量是位移和温度B.该传感器能够测量的物理量是位移和光强C.该传感器能够测量的物理量是光强和声音D.该传感器能够测量的物理量是压力和位移3.人类发射的绕地球运转的所有航天器，在轨道上工作时都需要电能，所需要的电能都是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的，要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用下列哪种传感器来感知太阳方位( )A.力传感器B.光传感器C.温度传感器D.生物传感器4.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5.(2011·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.如图所示，键盘上每一个键的下面都连有一小金属片，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【我的疑惑】【课内探究案】电容式传感器的原理及应用举例问题1电容式传感器的工作原理问题2电容式传感器的应用(1)如图甲是用来测定角度θ的电容式传感器的工作原理.（2）如图乙测定液面高度h的电容式传感器的工作原理(3)如图丙是测定压力F的电容式传感器的工作原理【典例1】传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示为测定压力的电容式传感器，将电容器、灵敏电流计(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路.当压力F作用于可动电极的膜片上时，膜片产生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流计指针偏转.在对膜片开始施加恒定的压力到膜片稳定的这段时间，灵敏电流计指针的偏转情况为(电流从灵敏电流计正接线柱流入时指针向右偏)( )A.灵敏电流计指针向右偏B.灵敏电流计指针向左偏C.灵敏电流计指针不动D.不能判断灵敏电流计指针向哪边偏【课堂练习1】(2010·东营高二检测)如图所示，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显示电容值增大时，则导电液体的深度h变化为( )A.h增大B.h减小C.h不变D.无法确定【典例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★【课堂练习2】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T______＜t＜T______范围之内.(填下标数字) 【当堂检测】1.(2011·德州高二检测)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2.传感器是一种采集信息的重要器件.如图所示是一种测定压力的电容式传感器.当待测压力F作用于可动膜片电极时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路，那么( )A.当F向上压膜片电极时，电容将减小B.当F向上压膜片电极时，电容将增大C.若电流计有示数，则压力F发生变化D.若电流计有示数，则压力F不发生变化★3.用电磁继电器设计一个由光敏电阻来控制路灯的实验电路.要求是：光暗时灯亮，光亮时灯灭.可供选择的器材如下：光敏电阻、小灯泡、学生用电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关、导线.导思：【我的收获】。

高中物理第三章传感器第三节传感器的应用学案粤教版选修32

第三节传感器的应用一、生活中的传感器电饭煲、电冰箱、空调机等与温度控制相关的家用电器都要用到温度传感器；自动门、家电遥控器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器，均使用了红外线传感器；另外还有照相机中的光敏传感器、家用便携式电子秤的压力传感器等．二、农业生产中的传感器无人管理的自动灌溉系统利用了湿度传感器；自动化温室种植中，温室的自动控温就是在传感器的帮助下实现的；现代粮库采用了温度传感器和湿度传感器．三、工业生产中的传感器生产安全中，如将一种埋入式光纤传感器安置在大桥或水坝中，随时可以监控大桥或水坝的裂痕等安全隐患；在自动控制系统中，如数控机床中的位移测量装置就是利用高精度位移传感器（如光栅传感器）对位移测量，从而实现精密加工．四、飞向太空的传感器飞机保持一定飞行高度，当飞机高度变化时，大气数据计算机自动发出与给定高度的差值信号，并通过自动驾驶仪操纵升降舵，使飞机恢复给定高度；在运载火箭、载人飞船中，应用了传感器供遥测和遥控系统使用；对宇航员的各种生理状态的测量有生理传感器，如测量血压、心电图、体温等．预习交流试列举传感器在生活中的应用．答案：温度传感器：用于冰箱、空调的自动温度控制、压力传感器，用于电子秤等．传感器的应用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．电熨斗靠什么来自动控制温度？答案：靠双金属片温度传感器．加速度计是测定物体加速度的仪器．在现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船等制导系统的信息源．下图为应变式加速度计的示意图．当系统加速时，加速计中的敏感元件也处于加速状态．敏感元件由两弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件的下端可在滑动变阻器R 上自由滑动，当系统加速运动时，敏感元件发生位移并转换为电信号输出．已知敏感元件的质量为m ，两侧弹簧的劲度系数均为k ，电源电动势为E ，电源内阻不计，滑动变阻器的总电阻值为R ，有效长度为l ，静态时输出电压为U 0，试推导加速度a 与输出电压U 的关系式．答案：02()kl U U a mE-=解析：设静态时滑动变阻器的滑片距左端为x ，则敏感元件的输出电压为0E R EU x x R l l=⋅=① 再设系统向左加速时滑片右移Δx ，则敏感元件的动力学方程为2k Δx ＝ma ②此时敏感元件的输出电压为()E RU x x R l =⋅+∆③ 联立①②③三式可得02()kl U U a mE-=．若U ＞U 0，系统的加速度方向水平向左；若U ＜U 0，系统的加速度方向水平向右．1．电熨斗的构造如下图所示常温下，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，上层金属膨胀大，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．不同的传感器工作原理不同，但一般都是把其他物理量转化为电学量的变化． 3．在有关传感器的计算中，往往涉及电路计算，应注意欧姆定律的应用．1．洗衣机中的水位控制装置使用的是（）． A ．光传感器 B ．压力传感器 C ．湿度传感器 D ．温度传感器答案：B解析：当洗衣机内水位升高时，传感器的膜片受到的压力变大，当达到设定值时，关闭进水电磁阀门．2．指纹识别器在下列哪些方面可以得到广泛应用（）． A ．乘坐客车购票时B ．过公路收费处时C ．放学出校门口时D ．开银行保险柜时答案：D 解析：指纹识别用于对特定人的身份识别，在具有特殊要求的场合应用此项技术，A 、B 、C 三项不需要严格的身份验证，所以不必使用这一技术．3．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 ．测温仪答案：B解析：电熨斗、电饭锅和测温仪都是把非电学量温度转换为电学量，都要使用温度传感器．话筒把非电学量声音转换为电学量，不要使用温度传感器．4．机器人通过哪种传感器感知周围环境，从而避开障碍物（）． A ．温度传感器 B ．压力传感器 C ．味觉传感器 D ．视觉传感器答案：D解析：机器人通过“眼睛”（摄像机）即视觉传感器感知周围景物，从而避开障碍物． 5．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R 1＝20 k Ω，R 2＝10 k Ω，R 3＝40 k Ω，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________℃．甲乙答案：35解析：设电路路端电压为U ，当U ab ＝0时，有：13123tU UR R R R R R =++，解得：R t ＝20 k Ω．由图乙可知，当R t ＝20 k Ω时，t ＝35 ℃．。

高中物理第三章传感器第三节传感器的应用第四节用传感器制作自控装置训练粤教版选修3-2(2021年整

2018-2019学年高中物理第三章传感器第三节传感器的应用第四节用传感器制作自控装置分层训练粤教版选修3-2编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2018-2019学年高中物理第三章传感器第三节传感器的应用第四节用传感器制作自控装置分层训练粤教版选修3-2）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

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第三节传感器的应用第四节用传感器制作自控装置A级抓基础1．很多汽车的车窗有防夹手功能，车窗在关闭过程中碰到障碍时会停止并打开,实现该功能可能使用的传感器是（)A．生物传感器B．气体传感器C．温度传感器D．压力传感器解析：汽车的车窗有防夹手功能，在关闭过程中碰到障碍时会停止并打开，这是因为使用了压力传感器,故D正确，A、B、C错误．答案：D2．街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、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．三特性都利用了解析：灯要求夜晚亮、白天熄．白天有光，黑夜没有光，则是由光导致电路的电流变化,所以是电路中的光传感器导致电阻变化，实现自动控制,因此是利用了半导体的光敏性．答案:B3．有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近,机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干．干手机能使传感器工作,是因为手的靠近( ) A．改变湿度B．改变温度C．改变磁场D．改变电容解析：根据自动干手机工作的特征，手靠近干手机电热器工作，手撤离后电热器停止工作,人是一种导体,可以与其他导体构成电容器．手靠近时相当于连接一个电容器,可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容大小，故D正确；用湿度和温度来驱动电热器工作,理论上可行，但是假如干手机是由于温度、湿度的变化而工作的就成了室内烘干机．答案：D4．有一种叫作“压电陶瓷"的电子元件,当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应．一种燃气打火机,就是应用了该元件的压电效应制成的，只要用大拇指压一下打火机上的按钮,压电陶瓷片就会产生10～20 kV的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体．在上述过程中,压电陶瓷片完成的能量转化是（)A．化学能转化为电能B．内能转化为电能C．光能转化为光能D．机械能转化为电能解析：转化前要消耗机械能,转化后得到了电能，所以压电陶瓷片完成的能量转化为机械能转化为电能．故选D。

高中物理第3章传感器本章导学课件粤教版选修3_2

二、同步听课法
有些同学在听课的过程中常碰到这样的问题，比如老师讲到一道很难的题目时，同学们听课的思路就“卡壳“了，无法再跟上老师的思路。这时候该怎么办呢？
如果“卡壳”的内容是老师讲的某一句话或某一个具体问题，同学们应马上举手提问，争取让老师解释得在透彻些、明白些。
如果“卡壳”的内容是公式、定理、定律，而接下去就要用它去解决问题，这种情况下大家应当先承认老师给出的结论（公式或定律）并非继续听下去，先把问题记下来，到课后再慢慢弄懂它。
精选最新中小学教学课件
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本章导学
• 本章侧重于物理原理在传感技术中的应用．传感器是将感受到的物理量(力、热、光、声等)转化为便于测量的量(一般是电学量)的器材，其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件，将他感受到的信号按一定的规律转化成便于测量的电信号，以达到自动控制的目的．
• 本章知识与我们的生活息息相关，在学习中既要熟记各种元件的特性，又要结合实例体会传感器在实际生活中的应用，培养理论联系实际的能力．
老师没提了一个问题，同学们就应当立即主动地去思考，积极地寻找答案，然后和老师的解答进行比较。通过超前思考，可以把注意力集中在对这些“难点”的理解上，保证“好钢用在刀刃上”，从而避免了没有重点的泛泛而听。通过将自己的思考跟老师的讲解做比较，还可以发现自己对新知识理解的不妥之处，及时消除知识的“隐患”。
一、“超前思考，比较听课”
什么叫“超前思考，比较听课”？简单地说，就是同学们在上课的时候不仅要跟着老师的思路走，还要力争走在老师思路的前面，用自己的思路和老师的思路进行对比，从而发现不同之处，优化思维。
比如在讲《林冲棒打洪教头》一文，老师会提出一些问题，如林冲当时为什么要戴着枷锁？林冲、洪教头是什么关系？林冲为什么要棒打洪教头？••••••

高中物理第3章传感器第3节传感器的应用课件粤教版选修3_2

• 二、农业生产中的传感器 • 传感器广泛应用于耕种、栽培、收割、运输、排灌等过程的自动控制，例如： • 1．无人管理的自动灌溉系统，用到了 ______传感温度器．温度 • 2．自动化温室种植用到了______传感器．温度温度 • 3．现代粮库采用了______传感器和______传感器．
课堂· 优化整合
物理传感器应用问题的分析思路
• 1．传感器应用过程分析 • 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．
• 2．分析传感器问题要注意的三点
• (1)传感器感受的是哪种物理量．传感器感受到的物理量主要有：力、热、磁、光等． • (2)敏感元件有何特性，敏感元件怎样将所感受到的物理量转换为电学量． • 敏感元件各不相同，但都是对某种物理量敏感，并直接或通过电路将所感受到的信息转换为电学量，在分
• 5．与热敏电阻相比，金属热电阻的 ________________好，测温范围________，但________ 较差． • 【答案】化学稳定性大灵敏度 • 6．半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的________获得能量成为______________，同时也形成更多的________，于是________明显地增强． • 【答案】电子自由电子空穴导电性 • 7．电熨斗装有__________________________________ ________________传感器，其作用是 ____________________. • 【答案】双金属片温度控制电路的通断
精确检测
• 四、飞向太空的传感器给定高度 • 1．航空中，飞机能利用传感器给出所在高度与 ________的差值． • 2．运载火箭、载人飞船中，应用了大量的传感器供遥测和______系统使用．载人飞船中还使用了一类测遥控量航天员各种生理状况的 ______传感器．

高中物理《传感器的应用实验》教案粤教版选修3-2

第四节传感器的应用实验教案 1课时教学目标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。

粤教版高中物理选修第三章《传感器的应用用传感器制作自控装置》word学案

粤教版高中物理选修第三章《传感器的应用用传感器制作自控装置》word学案[学习目标定位] 1.了解传感器在生活和生产中的应用，尝试运用传感器的知识说明一些生活中的问题.2.了解传感器应用的一样模式.3.能设计简单的应用传感器的操纵电路．1．传感器要紧由敏锐元件、转换元件、转换电路三部分组成．2．温度传感器是一种将温度变化转换为电学量变化的装置，光电传感器是一种将光学量变化转换为电学量变化的装置．一、生活中的传感器电饭煲、电冰箱、空调机等与温度操纵相关的家用电器都要用到温度传感器；自动门、家电遥控器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器，均使用了红外线传感器；另外还有照相机中的光敏传感器、家用便携式电子秤的压力传感器等．二、农业生产中的传感器无人治理的自动灌溉系统利用了湿度传感器；自动化温室种植中，温室的自动控温确实是在温度传感器的关心下实现的；现代粮库采纳了温度传感器和湿度传感器．三、工业生产中的传感器生产安全中，如将一种埋入式光纤传感器安置在大桥或水坝中，随时能够监控大桥或水坝的裂痕等安全隐患；在自动操纵系统中，如数控机床中的位移测量装置确实是利用高精度位移传感器(如光栅传感器)进行位移测量，从而实现对零部件的周密加工．四、飞向太空的传感器在运载火箭、载人飞船中，应用传感器供遥测和遥控系统使用；对宇航员的各种生理状态的测量有生理传感器，如测量血压、心电图、体温等.一、生活中的传感器——电熨斗[问题设计]如图1所示为电熨斗的构造，其中双金属片上层金属的膨胀大于下层金属．观看电熨斗的构造，并回答下列问题：图1(1)常温下，电熨斗的上下触点应当是接触的依旧分离的？当温度过高时双金属片将如何样起作用？(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，电熨斗的上下触点应是接触的，如此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，因上层的膨胀系数大，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，双金属片复原原状，重新接通电路加热．(2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，也确实是要求双金属片弯曲程度较大时，两触点分离，因此应使调温旋钮下旋．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操纵电路的通断．二、生活中的传感器——电饭锅[问题设计]电饭锅的结构如图2所示．图2(1)开始煮饭时什么缘故要压下开关按钮？手松开后那个按钮是否会复原到图示的状态？什么缘故？(2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？什么缘故？(3)饭熟后，水分被大米吸取，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)假如用电饭锅烧水，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复原到题图所示的状态．(2)煮饭时水沸腾后锅内的温度差不多保持在水的沸点不变．因为水沸腾时，温度不变．(3)饭熟后，水分被大米吸取，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，因为假如用电饭锅烧水，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，与永磁体失去吸引力，被弹簧弹开，从而推动杠杆使触点开关断开．三、用传感器制作自控装置课题：应用光敏电阻制作光控自动照明灯电路[实验器材]二极管VD、晶闸管VS、光敏电阻RG、电阻R(7.5 MΩ)、灯泡L.[实验原理]由晶闸管VS与电灯L构成主回路，操纵回路由R与RG组成的分压器及二极管VD构成，如图3所示．1．当白天自然光线较强时，光敏电阻呈低电阻，与R分压图3后使晶闸管VS门电极处于低电平，VS关断．2．当夜幕降临时，照在RG上的自然光线减弱，RC呈高阻，使VS的门电极处于高电平，VS获正向触发电压而导通，灯L亮．3．改变R的阻值，即改变其与RG的分压比，可调整电路的起控点．一、传感器的应用实例例1电饭煲的工作原理如图4所示，可分为两部分，即操纵部分：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，因此R1、R2起________作用，R3是发热电阻，由于煮饭前温度低于70℃，因此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，试说明此现象．图4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是自动操纵温度开关，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、传感器的应用分析例2按图5所示连接好电路，合上S，发觉小灯泡不亮，缘故是___________________；用电吹风对负温度系数的热敏电阻吹一会儿，会发觉小灯泡________，缘故是_______；停止吹风，会发觉__________________________________________________________；把热敏电阻放入冷水中会发觉_______________________________________________．图5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可不能赶忙熄灭，因为热敏电阻温度仍旧较高小灯泡熄灭例3青岛奥运会帆船赛场采纳风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能．用光敏电阻作为传感器操纵路灯电路的开关，实现自动操纵．光敏电阻的阻值随照耀光的强弱而变化，作为简化模型，能够近似认为，照耀光较强(如白天)时电阻近似为0，照耀光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大．利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，能够实现路灯自动在白天关闭，黑天打开．电磁开关的内部结构如图6所示.1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接．当励磁线圈中电流大于50 mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50 mA时，3、4接通．励磁线圈中承诺通过的最大电流为100 mA.图6(1)利用以下器材设计一个自动操纵路灯的电路，画出电路原理图．光敏电阻R1，符号灯泡L，额定功率40 W，额定电压36 V，符号爱护电阻R2，符号电磁开关，符号蓄电池E，电压36 V，内阻专门小符号开关S，导线若干(2)回答下列问题：①假如励磁线圈的电阻为200 Ω，励磁线圈承诺加的最大电压为______V，爱护电阻R2的阻值范畴为________Ω.②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通．为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明．答：______________________________________________________________________.答案见解析解析(1)电路原理如图所示(2)①20160～520②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通；不吸合时，3、4之间断开1．(传感器的应用实例)(双选)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定升降机运动状态的装置，如图7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()图7A．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．2．(传感器的应用实例)(单选)在家用电热灭蚊器中，电热部分要紧元件是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8所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、保温双重功能．对此，以下判定正确的是()图8①通电后，其电功领先增大后减小②通电后，其电功领先减小后增大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．当温度连续升高，ρ增大，R增大，P减小；而温度越高，其与外界环境的温的差也就越大，电热灭蚊器的散热功率P′也就越大，因此在t1～t2之间的某一温度t3会有P＝P3＝P′，即热功率P减小到等于散热功率时，即达到保温；当t＜t3时，P＞P′，温度自动升高到t3；当t＞t3时，P＜P′，温度自动降到t3，实现自动保温，正确选项为D. 3．(传感器的应用分析)如图9所示是一种自动操纵水温的装置，加热电路的两个端点P、Q 应接在触头a、b之间依旧c、d之间？热敏电阻两端M、N应接在哪两个触头之间？图9答案见解析解析P、Q应该分别接在触头a、b上，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，热敏电阻温度减小，电磁铁中电流减小，吸引力减小，衔铁被弹簧弹上去，使a、b之间连接，加热装置开始加热，从而实现水温操纵．4．(传感器的应用分析)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，工厂中大差不多上利用光电操纵设备来幸免事故发生的．如图10所示为光控继电器的示意图，它由电源、光电管(当有光照耀时，在阴极K端会放出电子)、放大器、电磁继电器等几部分组成．如此，当工人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁赶忙变化，使机床停止工作，幸免事故发生．光控继电器的原理是：________________________________________________________________________________________________________________________________________________图10答案见解析解析光照耀光电管时，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；无光照耀光电管时，电路中无电流，N自动离开M，右侧电路接通，灯L亮．题组一传感器应用实例1．(双选)关于电饭锅的说法正确的是()A．电饭锅中的温度传感器的要紧元件是氧化铁B．感温铁氧体在常温下具有铁磁性，温度专门高时失去铁磁性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．(单选)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、光电三极管和不透亮的挡板．平常间电三极管接收不到LED发出的光，出现高电阻状态．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．(单选)某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，显现声音才能发光，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，因此选项D正确．4．(双选)如图3是电熨斗的结构图，下列说法正确的是()图3A．双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属B．常温下，上下触点接触：温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离C．需要较高温度熨烫时，要调剂调温旋钮，使升降螺丝上升D．双金属片温度传感器的作用是操纵电路的通断答案BD解析电热丝通电加热，双金属片温度升高，双金属片的膨胀系数上大下小，温度升高到一定时，双金属片向下弯曲使触点断开，停止供电．A错，B、D对；需要较高温度熨烫时，要调剂调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移，使双金属片稍向下弯曲，如此要使触点断开双金属片向下弯曲程度要大一些，温度也需要更高一些，C错．题组二传感器的应用分析5．(单选)如图4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，可完成自动操纵的要求．其工作方式是()图4A．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 A6．(单选)如图5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操纵电路，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、热敏电阻等组成操纵电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接．则()图5A．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解析依照温度变化，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对衔铁吸引力减小，P将可不能被吸下，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，因此工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端，故C、D错误．故选B.7．图6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，Rt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Uab<0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当Uab>0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在________ ℃.图6答案 34解析设电路路端电压为U ，当Uab ＝0时，有U R1＋R2R1＝U R3＋RtR3，解得Rt ＝20 kΩ.由题图乙可知，当Rt ＝20 kΩ时，t ＝34 ℃.8．如图7所示为一自动操纵温度的电路，请说明其工作原理．图7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．9．如图8甲所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定．电流表内阻不计，开关闭合后，调剂滑动变阻器的滑片，使小灯泡发光亮度逐步增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试依照这一特性用图丙中给定的器材设计一个自动光控电路．图8答案见解析解析由光敏电阻的特性曲线能够看出，当入射光增强时，光敏电阻的阻值减小，通过光敏电阻的电流增大．依照题意设计的自动光控电路如图所示．操纵过程是：当有光照耀时，电路中电流增大，通过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开，当无光照耀时，电路中电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器开释衔铁，使两个触点闭合，操纵电路接通，灯开始工作．10．为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关操纵照明系统．光控开关可采纳光敏电阻来操纵，光敏电阻是阻值随着光的照度而变化的元件(照度能够反映光的强弱，光越强照度照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2电阻(kΩ)75 40 28 23 20 18(1)依照表中数据，请在图9甲所示的坐标系中描画出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点．乙图9(2)如图9乙所示，当1、2两端电压上升至2 V时，操纵开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当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．(不考虑操纵开关对所设计电路的阻碍)提供的器材如下：光敏电阻RP(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：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限选其中之一并在图中标出)开关S及导线若干．答案见解析解析(1)光敏电阻随光照度变化的曲线如图甲所示，其特点是：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小．(2)当光照度降至1.0(lx)时，光敏电阻的阻值为RP ＝20 kΩ，设计原理图如图乙所示．依照欧姆定律与串联电阻的分压知U12RP ＝E －U12R即2 V 20 kΩ＝3 V －2 V R，R ＝10 kΩ 即与RP 串联的电阻应选R1.。

高中物理第三章传感器第三节传感器的应用预习导学案粤教版选修3_70.doc

第三节传感器的应用【思维激活】观察生活中的自动控制装置中，那些地方用到了传感器？提示：如自动门、声控开关、电饭煲等。

【自主整理】原理及应用：传感器主要用在远距离控制或操作和自动控制技术中，不同的传感器有不同作用和应用方法及应用原理，但他们的应用模式是大同小异的，一般是传感器获得信号，得到微弱的电流，再经过放大电路放大此电流，然后可以用指针式电表或液晶板等显示测量的数据，也可用来驱动继电器或其它元件来执行。

【高手笔记】1.电饭锅中温度传感器的主要元件是感温铁氧体，可以用收音机中的磁棒代替，这种磁棒也是铁氧体，居里点也是比100℃略高一些。

铁氧体常温有铁磁性，温度上升到103℃时，又失去铁磁性，而当温度又下降时又恢复磁性，是铁磁性从有到无，从无到有反复的统一的一个过程，温度传感器正是利用铁氧体这一物性制成的。

学习传感器的应用，首先必须理解传感器的工作原理，其次还要清楚应用实例的基本构造，知道其中各部件包含的其他方面的知识理论，这样才能很好地认识传感器在生产技术中的应用。

2.电熨斗在达到设定的温度后，就不再升温，是利用物体受热会膨胀的原理，上面的金属片温度高于下面的金属片温度，形变量大，则它向下弯曲，触点分开，从而起到切断电源的作用。

然而，当温度降低时，金属片又会收缩，当恢复原状时，两触点又接触，从而接通电路，继续加热，保持温度。

电熨斗中装金属片控制电路是利用物体热胀冷缩的属性，所以，制作传感时必须要对元器件的特征要有明确的认识。

3.电冰箱中的传感器的主要元件是一个负温度系数的热敏电阻，即它的阻值随温度的升高而减小，温度的降低而增加。

电冰箱工作时，传感器都是通过CPV发出指令的。

所以它是感知控制设备中不可缺少的元件。

自动控制系统要获取的信息都要通过传感器将其转化为容易传输和处理的电信号。

【名师解惑】1.如何理解电子秤的工作原理？剖析：电子秤是一种力传感器的应用实例。

这种传感器的工作原理如图3-3-1所示，弹簧钢片在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变大，下表面的电阻变小。