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- 2021-05-27 发布
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第
2
节 传感器的应用
要点一 传感器工作的一般模式
课前教材预案
1
.
力传感器的应用
——
电子秤
常用的力传感器是由
__________
和
__________
组成的.应变片是一种敏感元件,现多用
__________
材料制成.
金属梁
要点二 传感器的应用实例
应变片
半导体
2
.
温度传感器的应用
——
电熨斗
双金属片温度传感器的作用是控制电路的
________.
电熨斗中双金属片上层金属的膨胀系数
________
下层金属.
通断
大于
3
.
温度传感器的应用
——
电饭锅
电饭锅中应用了
________
传感器,它的主要元件是
______________
,这种材料的特点是
________
下有铁磁性,能被磁体吸引,但是温度上升到约
103 ℃
时,就失去铁磁性,不能被磁体吸引了.这个温度在物理学中称为该材料的
________________
或
______________.
温度
感温铁氧体
常温
“
居里温度”
“
居里点”
4
.
光传感器的应用
——
火灾报警器
报警器带孔的罩子内装有
_________________
、
______________
和不透明的挡板.
发光二极管
LED
光电三极管
课堂深度拓展
考点 传感器问题的分析
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.
2
.
分析传感器问题要注意四点
(1)
感受量分析
要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,在熟悉常用电子元件工作特点基础上,分析电路输出信号与输入信号间的规律.
(4)
执行机构工作分析
传感器的应用,不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程,还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程.
分析传感器类问题
一要注意传感器感受到的是何物理量,二要注意敏感元件输出哪种电信号.
A
.小明在电路中连入
R
0
的目的是保护电路
B
.当拉环不受力时,闭合开关后电流表的读数为
0.1 A
C
.当拉力为
400 N
时,电流表指针指在
0.3 A
处
D
.当拉力为
400 N
时,电流表指针指在
0.5 A
处
答案
ABC
【变式
1
】
压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置,其工作原理如图甲所示,将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上,中间放置一个绝缘重球.小车向右做直线运动过程中,电流表示数如图乙所示,下列判断正确的是
(
)
A
.从
t
1
到
t
2
时间内,小车做匀速直线运动
B
.从
t
1
到
t
2
时间内,小车做匀加速直线运动
C
.从
t
2
到
t
3
时间内,小车做匀速直线运动
D
.从
t
2
到
t
3
时间内,小车做匀加速直线运动
答案
D
解析
在
0
~
t
1
内,
I
恒定,压敏电阻阻值不变,由重球的受力不变可知,小车可能做匀速或匀变速直线运动,在
t
1
~
t
2
内,
I
变大,阻值变小,压力变大,小车做变加速直线运动,选项
A
、
B
错误;在
t
2
~
t
3
内,
I
不变,压力恒定,小车做匀加速直线运动,选项
C
错误,
D
正确.
【变式
2
】
如图甲所示是火警报警装置的一部分电路,其中
R
2
是半导体热敏电阻
(
传感器
)
,它的阻值
R
随温度
t
变化关系的图象如图乙所示,该电路的输出端
a
、
b
接报警器.当传感器所在处出现火情时,通过电流表的电流
I
和
a
、
b
两端的电压
U
与出现火情前相比,则
(
)
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
答案
D
解析
当传感器所在处出现火情时,温度升高,则电阻
R
2
的阻值减小,故外电阻减小,干路电流增大,内电压、
R
4
两端的电压均增大,故
a
、
b
两端的电压减小;并联电路的电压减小,通过
R
3
的电流减小,而总电流增大,所以通过
R
2
的电流增大,故选项
D
正确.
【变式
3
】
如图所示,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,发光越强
)
,且
R
与
D
的距离不变,下列说法正确的是
(
)
A
.当滑片向左移动时,
L
消耗的功率增大
B
.当滑片向左移动时,
L
消耗的功率减小
C
.当滑片向右移动时,
L
消耗的功率可能不变
D
.无论怎样移动滑片,
L
消耗的功率都不变
答案
A
解析
电源两端的电压恒定,也就是说,并联电路两端的电压恒定,当滑片向左移动时,发光二极管发光变强,光敏电阻的阻值变小,所以通过
L
的电流变大,则
L
的功率变大;当滑片向右移动时,
L
的功率变小.
1
.
(
多选
)
关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是
(
)
A
.应变片是由导体材料制成
B
.当应变片的表面拉伸时,其电阻变大;反之,变小
C
.传感器输出的是应变片上的电压
D
.外力越大,输出的电压差值也越大
课末随堂演练
答案
BD
解析
应变片多用半导体材料制成,故选项
A
错误;传感器输出的是上、下两应变片上的电压差,并且随着外力的增大,输出的电压差值也就越大,故选项
C
错误,
B
、
D
正确.
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变为熨烫棉麻衣物状态,应使调温旋钮下移一些
答案
ABD
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一些,选项
A
、
B
、
D
正确,
C
错误.
3
.
用遥控器调换电视机频道的过程,实际上是电视机中的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
.电熨斗的温度传感器
C
.自动洗衣机中的压力传感装置
D
.电饭锅中控制加热和保温的温控器
答案
A
解析
遥控器发出红外线,电视中的传感器感知红外线是红外线传感器,选项
A
正确.
4
.
(
多选
)
如图所示为一种温度自动报警器的原理图,在水银温度计的顶端封入一段金属丝,则下列说法正确的是
(
)
A
.温度升高至
74 ℃
时,
L
1
亮
B
.温度升高至
74 ℃
时,
L
2
亮
C
.温度升高至
78 ℃
时,
L
1
亮
D
.温度升高至
78 ℃
时,
L
2
亮
答案
AD
解析
当温度低于
78
℃
时,线圈中没有电流,此时灯
L
1
亮;当温度升高到
78 ℃
时,线圈中有电流,磁铁吸引衔铁,灯
L
2
被接通,故选项
A
、
D
正确.
5
.
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,选项
D
正确.
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