高考物理二轮复习系列 《传感器应用专题》课件

S
R0
S
A
E
PV
E
B
R0
S VA P
B
R0
E
4
（2）测物体加（角）速度
例题：加速度计是测定物体加速度的仪器，它已成为导弹、飞
机、潜艇后宇宙飞船制导系统的信息源。如图为应变式加速度计示 意图，当系统加速时，加速度计中的敏感元件也处于加速状态，敏 感元件由弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起， 敏感元件下端的滑动臂可在滑动变阻器R上自由滑动，当系统加速 运动时，敏感元件发生位移，并转化为电信号输出，已知：敏感元 件的质量为m，两弹簧的劲度系数为k，电源的电动势为E，内电阻 不计，滑动变阻器的总电阻为R，有效长度为L，静态时输出电压 为U0。试求加速度a与输出电压U的关系式。
为I/，此时风力大小为F，试写出： ①风力大小F与θ的关系式；
R0
O
A
②风力大小F与电流表示数I/ 的关系式。
电 源
θ
③此装置所测定的最大风力是多少？
C/ D
C
P 9
（4）测 位 移 例题：（2003上海考题）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
解：出现火情时温度升高， R2 减小， R总减小， I总增大，
Uab减小， U并减小， IA减小，
a E r
b
A
R1
R3
R2
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３.光电传感器
光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电管。如果是光敏电
阻的阻值随光照强度的变化而变化的原理制成的。如自动冲水机、
路灯的控制、光电计数器、烟雾报警器等都是利用了光电传感器的
原理。
例题：（新教材 2003天津理综）如图，当电键K断开时，用光
子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合
上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流
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 D. 物体M不动时，电压表没有示数
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2。热电传感器 热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化的
原理制成的，如各种家用电器（空调、冰箱、热水器、饮水机、 电饭煲等）的温度控制、火警报警器、恒温箱等。
A
设滑动变阻器单位长度
的电阻为r1
O′
U=IRx=Exr1 / l r1= Ex/ l
∴ U= Em ω2 ／(k-m ω2)
输出电压U B
P
C
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S
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
C．方向向左，大小为 2k S/m
P
D. 方向向右，大小为 2k S/m
U
7
2. 若电位器（可变电阻）总长度为L，其电阻均匀， 两端接在稳压电源U0上，当导弹以加速度a沿水平方向 运动时，与滑块连接的滑动片P产生位移，此时可输 出一个电信号U，作为导弹惯性制导系统的信息源， 为控制导弹运动状态输入信息，试写出U与a 的函数关 系式。
敏感
①滑动触头左右移动过程中，电路
元件
中电流如何变化？
输出
②若车的加速度大小为a，则两弹
信号
R
簧的形变量是多少？
③求加速度a与输出电压U的关系式
E
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（2）测物体加（角）速度
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。当系统绕轴OO′转动时，元件A
发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
解：a=2kS/m
10
0
10
∴ S=ma/2k
U=U0 Rx / R = U0 S / L =maU0 / 2kL =mU0 a / 2kL∝a
P
U0
U
8
（3）测 力
例题：（风力测定仪）如图所示为一种测定风作用力的仪器原
理图，图中P为金属球，悬挂在一细长裸金属丝下面，O是悬挂点， R0是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与悬挂小球的细金 属丝始终保持良好接触，无风时细金属丝与电阻丝在C点接触，此 时电路中的电流为I，有风时细金属丝将偏转一角度θ（θ与风力大 小有关），细金属丝与电阻丝在C/点接触，已知风力方向水平向左， OC=h，CD=L，球的质量为M，电阻丝单位长度的电阻为k，电源 内电阻和细金属丝电阻均不计，金属丝偏转θ角时，电流表的示数
例题：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中R2 为用半
导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b
之间接报警器。当传感器 R2 所在处出现火情时，显示器的电流
I、报警器两端的电压U 的变化情况是（ B ）
A. I 变大，U 变大
B. I 变小，U 变小
C. I 变小，U 变大
D. I 变大，U 变小
的制导系统的信息源。已知A的质量为m，弹簧的劲度
系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计
。滑动变阻器总长也为l ，电阻分布均匀，系统静止时
P在B点，当系统以角速度ω转动时，试写出输出电压
U与ω的函数式。
解：设弹簧伸长x , 则
kx=m ω2(l+x)
∴ x= m ω2 l ／ ( k-m ω2 ) O ω
高考物理二轮复习系列 课件
1
《传感器应用专题》
2
一、传感器的含义
传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、温度、湿度、 流量、声强、光照度等）转换成易于测量、传输、处理的电学量 （如电压、电流、电容等）的一种组件，起自动控制作用。一般由 敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成，如：
非电物理量 敏感元件 转换器件 转换电路
二、传感器的分类
电学量
1.力电传感器
力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号（位移、
速度、加速度等）转化为电学信号（电压、电流等）的仪器。力电 传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中，如安装在导弹、飞机、 潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS防抱死制动系统等。
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（1）测物体的质量
A A
PB
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 ）
A. 方向向左，大小为 k S/m 10
0
10
B．方向向右，大小为 k S/m