2017_2018学年高中物理第六章传感器6.2传感器的应用课件新人教版

解答:电子秤用到的是力传感器。 应变片的结构如图所示,弹簧钢制成的梁形元件右端固定,在梁 的上下表面各贴一个应变片,在梁的自由端施力 F,则梁发生弯曲,上 表面拉伸,下表面压缩,上表面应变片的电阻增大,下表面应变片的 电阻减小。F 越大,弯曲形变越大,应变片的阻值变化就越大。如果 让应变片中通过的电流保持恒定,那么上面应变片两端的电压增大, 下面应变片两端的电压减小。传感器把这两个电压的差值输出。外 力越大,输出的电压差值也就越大。
【答案】BC
【点评】接通电源的瞬间,线圈相当于断路,回路中的电流逐渐 增大到稳定不变;断开电源的瞬间,线圈相当于电源,电流逐渐减小 到零。本题考查了电感线圈对电流突变所产生的阻碍作用,主要抓住 电源闭合和断开瞬间的变化即可。
拓展一:温度传感器的应用
1.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 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 接触,恒温箱内的电热丝发热,使箱内温度升 高;当 a、b 端电压 Uab>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( )。
(2)温度传感器的应用——电熨斗 电熨斗之所以能自动控制温度,在于它内部装有⑥ 双金属片
温度传感器。它的作用是⑦ 直接控制电路的通断 。
(3)温度传感器的应用——电饭锅 电饭锅也应用了温度传感器,它的主要元件是⑧ 感温铁氧 体 ,它是用氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成的。这种温 度传感器的特点是:常温下具有⑨ 铁磁性 ,能够被磁体吸引,但 是温度上升到约⑩ 103 ℃时,就失去了铁磁性,不能被磁体吸引
了。这个温度在物理学中被称为该材料的“居里温度”或“居里点”。
(4)光传感器的应用——火灾报警器 许多会议室和宾馆房间的天花板上都装有火灾报警器。有一种 火灾报警器是利用了烟雾对光的散射来工作的。如图甲、乙所示, 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 (选 填“高电阻”或“低电阻”)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 减小 ,与传感器连接 的电路检测出这种变化,就会发出警报。其中甲为天花板上的火灾报 警器,乙为其结构和原理示意图。
解答:当按下开关按键,电热线通电,开始加热。当锅内的水沸腾 后,锅内的水就渐渐减少,但温度一直维持在 100 ℃。当水开始蒸干, 锅内的温度就由 100 ℃上升。当升至 103 ℃时,感温磁体就不受磁 铁吸引,开关的杠杆因弹簧的弹力及本身的重力而下降,使接触点分 开,电热线就断电。同时,接通另一保温电路,保持饭的温度在 70 ℃ 左右。
A.物体 M 运动时,电源内的电流不会发生变化 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
【解析】物体 M 运动时,电路中电阻没有变化,根据欧姆定律可 知,电源内的电流不会发生变化,A 项正确;电压表测量变阻器左侧的 电压,物体 M 运动时,左侧电压会变化,而理想电压表对电路没有影 响,则电压表的示数会发生变化,B 项正确;物体 M 不动时,电路中仍 有电流,而且电流不变,C 项错误;只有当触头 P 停在变阻器最左端, 物体 M 不动时,电压表才没有示数,当触头 P 在其他位置时,电压表仍 有示数,D 项错误。
知识链接:熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物时需要设定不同的温 度,此时可通过调节调温旋钮升降螺钉来控制。
主题 3:温度传感器——电饭锅
电饭锅是利用电热板在铝质锅的底部煮饭的。电热板内藏有电 热线,此电热线由自动开关控制。电热板的中央有一圆孔,孔内有一 感温磁体,它借助弹簧向上紧贴着锅底。这是一种纯铁氧体,温度在 “居里点”(103 ℃)以下时,可以被永久磁铁吸引;但当升至 103 ℃ 时,则失去磁性,不再受永久磁铁吸引,如图所示。请你说说电饭锅烧 饭的原理。
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
【解析】当 P 向左移动,滑动变阻器电阻减小,通过二极管的电 流变大,发光变强,光敏电阻阻值减小,灯泡中电流变大。
A.力传感器 B.声传感器 C.位移传感器 D.光传感器
【答案】D
2.(多选)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其主要元件是氧化铁 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,若温控开关自动断电,它不能自动复位
1.传感器应用的一般模式
2.传感器的应用实例 (1)力传感器的应用——电子秤 电子秤里有① 电阻应变片 、② 电压放大器 、模数转换 器、微处理器和数字显示器等器件。
电阻应变片受到力的作用时,它的③ 电阻
会发生变化,
把应变片接在合适的电路中,它能够把物体形变这个④ 力学 量
转换为电压这个⑤ 电学 量,因而电子秤是力传感器的应用。
动弹性铜片下移 D.电熨斗中的双金属片是一种半导体材料
【解析】电熨斗中双金属片膨胀系数不同,并且金属片不可能是 半导体材料。
【答案】BC
【点评】考查电熨斗的工作原理。
4.(多选)图 a 是用电流传感器(相当于电流表, 其电阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电 路,图中两个电阻的阻值均为 R,L 是一个自感 系数足够大的自感线圈,其直流电阻也为 R。图 b 是某同学画出的在 t0 时刻开关 S 切换前后, 通过传感器的电流随时间变化的图象。关于这些图象,下列说法中正 确的是( )。
【分析】由题可知,Uab=0 是电热丝开始加热和停止加热的临界 状态,根据串联分压知识可求得 Uab=0 时 RT的阻值,然后由乙图读出对 应的温度。
【解析】通过审题可知 Uab=0 是一个临界点,对应着开关 S 的动
【答案】AB
【点评】根据物体 M 运动时,电路中电阻有无变化,分析电路中 的电流有无影响。理想电压表对电路没有影响,电压表测量变阻器左 侧的电压。
2.如图所示的实验电路中,电源两端的电压恒定,L 为 小灯泡,R 为光敏电阻,D 为发光二极管(电流越大,发出 的光越强),且 R 与 D 相距很近。下列说法正确的是 ( )。
课时 6.2 传感器的应用
1.认识力传感器、温度传感器、光传感器的作用,初步了解其工 作原理。
2.初步了解传感器应用的一般模式,能分析简单的涉及力传感 器、温度传感器、光传感器的问题。
3.了解生产、生活中常用的四种传感器的作用。 4.了解电饭锅中传感器的工作原理。
重点难点:传感器的原理及其应用的一般模式。 教学建议:本节内容需安排 1 个课时教学。在课程标准中传感器 部分属于“了解”水平。对传感器的概念和传感器的工作原理都只 是要求“知道”。在教学中首先要讲清楚传感器应用的一般模式, 在此基础上,介绍常见的传感器的应用,通过这些具体实例,使学生 了解传感器应用的具体模式及传感器的一般结构,本节侧重于联系 实际,让学生感受传感器的巨大作用,进而提高学生的学习兴趣。 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、光控开关及温度报警器,银行门口 的自动门等,都用到了传感器。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。你 想探究一下它的工作原理吗?
知识链接:用电饭锅烧水时,因为在水沸腾后水温保持在 100 ℃, 所以不能自动断电,只有当水烧干后,温度升高到 103 ℃时,才能自 动断电。
1.(多选)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( )。
2.电熨斗中的双金属片是两块一样的金属片吗?
解答:不是。
3.电饭锅锅底严重变形了,用它烧饭会怎么样?
解答:电饭锅锅底严重变形了,用它烧饭时永磁体就达不到居里 点,就不会跳闸,饭会烧糊。
1.2017 年春运开始十天贵州高铁开出 5 张动车吸烟罚单,警方多举 措确保列车运行安全。动车组列车吸烟除接受现有处罚外,再次违法 吸烟者,将被暂时禁止乘坐动车。光电式感烟探测器(简称烟感器) 由光源、光电元件和电子开关组成。利用光散射原理对火灾初期产 生的烟雾进行探测,并及时发出报警信号。该报警器利用的传感器是 ( )。
【解析】开关 S 由断开变为闭合,由于 L 的自感作用,通过传感 器 1 的电流一开始有一个固定的电流值,当稳定以后,自感消失,电 流增大达到最大后,保持不变,故 A 项错误,B 项正确;开关 S 由闭合 变为断开,传感器 1 的电流立即为零,由于 L 的自感作用(相当于电 源),传感器 2 的电流与原来反向且逐渐减小为零,故 C 项正确,D 项 错误。
知识链接:应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个 电学量。
主题 2:温度传感器——电熨斗
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?它自动控温的原理 是什么?
解答:电熨斗靠双金属片传感器自动控制温度,其原理是巧妙地 利用了不同金属热膨胀(线膨胀)的差异。如图所示,双金属片由黄铜 片和铁片铆在一起组成,常温下是直的,用酒精灯加热后,由于黄铜 的膨胀系数大于铁,就会向铁片那侧弯曲。
①电阻应变片 ②电压放大器 ③电阻 ④力学 ⑤电学 ⑥双金属片 ⑦直接控制电路的通断 ⑧感温铁氧体 ⑨铁磁性 ⑩103 发光二极管 LED 高电阻 减小
1.火灾报警器的敏感元件是什么?当外界温度变化很大时,火灾 报警器工作吗?
解答:光敏电阻。光敏电阻的阻值大小与光照强弱有关,与外界 温度无关,所以外界温度变化很大时,火灾报警器不工作。
【答案】BD
3.数码相机的普及逐渐淘汰了传统胶片相机。数码相机的主要部件
是电荷耦合器(CCD),能将光学量转化为电学量。该部件可看作是一
种( )。
A.力ห้องสมุดไป่ตู้感器
B.温度传感器
C.光传感器
D.霍尔元件
【答案】C
4.(多选)振弦型频率传感器的结构如图所示,它 由钢弦和永磁铁两部分组成,钢弦上端用固定夹 块夹紧,下端的夹块与一膜片相连接,当弦上的张 力越大时,弦的固有频率越大。这种装置可以从线 圈输出电压的频率确定膜片处压力的变化。下列 说法正确的是( )。
A.图 b 中甲是开关 S 由断开变为闭合,通过传感器 1 的电流随时 间变化的情况
B.图 b 中乙是开关 S 由断开变为闭合,通过传感器 1 的电流随时 间变化的情况
C.图 b 中丙是开关 S 由闭合变为断开,通过传感器 2 的电流随时 间变化的情况
D.图 b 中丁是开关 S 由闭合变为断开,通过传感器 2 的电流随时 间变化的情况
A.当软铁块与磁铁靠近时,a 端电势高 B.当软铁块与磁铁靠近时,b 端电势高 C.当膜上的压力较小时,线圈中感应电动势的频率高 D.当膜上的压力较大时,线圈中感应电动势的频率高
【答案】BD
主题 1:力传感器的应用(重点探究)
在超市里,当我们购买水果时,售货员把水果放在表面平整的电 子秤上,电子秤即可显示出所购水果的质量及应付的钱数。阅读课本 中“力传感器的应用——电子秤”的内容,电子秤用到的是什么传感 器?应变片测力的原理是怎样的?
【答案】A
【点评】滑动变阻器控制二极管电流,二极管亮度控制光敏电阻 阻值。
3.(多选)关于电熨斗,下列说法正确的是( )。 A.电熨斗能自动控制温度主要是利用了双金属片,两片金属的
膨胀系数相同 B.常温下,上、下触点是接触的;温度过高时,双金属片发生弯曲
使上、下触点分开 C.需要较高温度熨烫时,要调节温度旋钮,使升降螺丝下移并推