高中物理 第6章 传感器 第3节 实验 传感器的应用教材习题点拨素材 新人教版选修3-2（通用） 3页

传感器的应用 ‎ 教材习题点拨 教材习题全解 ‎1．如图是一个简单的磁控防盗报警装置。门的上沿嵌入一小块永磁体M，门框内与M相对的位置嵌入干簧管H，并且将干簧管接入图示的电路。睡觉前连接好电路，当盗贼开门时，蜂鸣器就会叫起来。‎ 防盗报警电路 请说明它的工作原理，最好通过实验模拟这个电路的工作。‎ 答案：当门闭着时，永久磁铁使干簧管接通，斯密特触发器输入端与电源负极相连，处于低电平，则输出端为高电平，故蜂鸣器不发声；当开门时，没有磁铁作用，干簧管不通，斯密特触发器输入端为高电平，则输出端为低电平，则蜂鸣器通电，发声报警。‎ ‎2．请你设计一个电热水器的控制方案。要求水烧开时自动断电，而在水温低于沸点约‎10 ℃‎时又自动加热。同时还要有手动开关，必要时可以在任何温度下立即加热。‎ 答案：如图所示。A为双金属片，一端固定在金属杆上，另一端固定与金属杆b构成一对触点。将它密封在玻璃罩B内，成为温度传感器，浸入热水器C的水中，J为电磁继电器的线圈，a为该继电器的常开触点，R为大功率电热元件，常温下，双金属片A与触点b接触，继电器触点a吸合，电热元件通电发热。当水烧开时，双金属片A因温度升高。弯曲程度加大而与触点b分离，则继电器触点a断开，就停止对水的加热了。水温下降到某一值(例如水温低于约‎10 ℃‎ ‎)时，A与b又接通，再度给水加热，在任何温度(例如水温只比沸点低‎2 ℃‎)时，只要接通开关S，就能使继电器触点a吸合，立即对水加热。‎ 利用日光灯启辉器中的双金属片，可以做模拟实验。但它是温度升高时触点接触，因此需将图改为用继电器的常闭触点控制电热元件，并且将手动开关S改为与传感器串联。还需要用小钳子调整双金属片的形状，使它在水烧开时恰好与触点b接触。‎ 说明，本题可以有不同的设计方案。‎ ‎3．调查研究：你的家庭、学校和附近的公共设施中，有哪些地方使用了传感器？这些传感器各是什么类型的？各起了什么作用？它们为我们提供了哪些方便？带来了哪些经济效益？写出一篇文章，并且配图说明。如果做成计算机的演示文稿就更好了。‎ 答案：电容式麦克风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。‎ 其优点是：①能将声音直接转换成电能讯号；②能展现原音重现的特性；③具有极为宽广的频率响应；④具有超高灵敏度的特性；⑤快速的瞬时响应特性；⑥具有超低触摸杂音的特性；⑦具有耐摔与耐冲击的特性；⑧具有体积小、重量轻的独特优点。‎