高中物理人教版选修3-2课后训练：6.2 传感器的应用

传感器的应用(一) 同步练习1、传感器是一种采集信息的重要器件，如图6-2-4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上时，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接成闭合电路，那么以下说法正确的是（ ）（A ）当F 向上压膜片电极时，电容将减小（B ）若电流计有示数，则压力F 发生变化（C ）若电流计有向右的电流通过，则压力F 在增大（D ）电流计有向右的电流通过，则压力F 在减小2、如图6-2-5甲为在10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理图，箱内的电阻R 1=2k Ω，R 2=1.5k Ω，R 3=4k 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。

则恒温箱内的温度大约恒定在 ℃。

图6-2-4 图6-2-53、某学生为了测量一物质的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压力面的压力（比例系数为K），如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受力面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U．的砝码、电压表、滑动变阻器、干电现有下列器材：力电转化器、质量为m池个一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受力面上）．请完成对物体质量的测量：（1）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在图6-2-6所示的方框内画出完整的测量电路图．（2）简要说明测量步骤，求出比例系数K，并测出待测物体的质量m．。

参考答案1、BC2、250C3、(1)设计电路如图所示；（2）测量步骤：①调节变阻器；使转换器的输出电压为0；②将砝码放在转换器上，记下输出电压U；③将待测物体放在转换器上；记下输出电压U1；④由U=Kmg；U1=Kmg 得m=U1m/U。

学案2传感器的应用学案3实验：传感器的应用[目标定位]1.了解传感器在日常生活和生产中的应用.2.了解传感器应用的一般模式.3.能设计简单的应用传感器的控制电路.4.利用斯密特触发器设计光控开关和温度报警器．一、力传感器的应用——电子秤1．组成及敏感元件：由金属梁和应变片组成，敏感元件是应变片．(如图1所示)图12．工作原理：金属梁自由端受力F―→梁发生弯曲―→3．作用：应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这个电学量．二、温度传感器的应用——电熨斗[问题设计]如图2所示为电熨斗的构造，其中双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属．图2(1)常温下，电熨斗的上、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怎样起作用？(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、下触点接触，这样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，因上层的热膨胀系数较大，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，双金属片恢复原状，重新接通电路加热．(2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，也就是要求双金属片弯曲程度较大时，两触点分离，所以应使调温旋钮下旋．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控制电路的通断．三、温度传感器的应用——电饭锅[问题设计]电饭锅的结构如图3所示．图3(1)开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？(2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？(3)饭熟后，水分被大米吸收，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)如果用电饭锅烧水，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恢复到题图所示的状态．(2)煮饭时水沸腾后锅内的温度基本保持在水的沸点不变．因为水沸腾时，温度不变．(3)饭熟后，水分被大米吸收，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，因为如果用电饭锅烧水，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，与永久磁铁失去吸引力，被弹簧弹开，从而推动杠杆使触点开关断开．四、光传感器的应用——火灾报警器1．组成：如图4所示，发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．图42．工作原理：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．五、光控开关和温度报警器[问题设计]如图5所示的光控电路，用二极管LED模仿路灯，R G为光敏电阻，R1的最大阻值为51kΩ，R2阻值为330Ω.试分析其工作原理．图5答案白天，光照强度较大，光敏电阻R G阻值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，R G的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到某个值(如1.6V)，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光(相当于路灯亮了)，这样就达到了使路灯天明熄灭、天暗自动开启的目的．[延伸思考]要想在天更暗时路灯才会被点亮，应该怎样调节R1?答案要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端A的电压达到某个值(如1.6V)，就需要R G的阻值更大，即天色更暗．[要点提炼]1．斯密特触发器：斯密特触发器是具有特殊功能的非门，它可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，常用符号表示．原理：当输入端电压逐渐上升到某一个值(1.6V)时，输出端会突然从高电平跳到低电平(0.25V)，当输入端电压下降到另一个值(0.8V)时，输出端会从低电平跳到高电平(3.4V)．2．普通二极管：具有单向导电性．3．发光二极管：具有单向导电性，同时还能发光．4．光控开关工作原理电路图(如图6甲、乙所示)图65．温度报警器工作原理电路图(如图7所示)图7R1的阻值不同，则报警温度不同，可以通过调节R1来调节蜂鸣器的报警温度．一、传感器的应用举例例1按图8所示连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是________________________________________________________________________；用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡________，原因是________________________________________________________________________；停止吹风，会发现_______________________________________________________；把热敏电阻放入冷水中会发现_____________________________________________．图8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不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高小灯泡熄灭例2电饭煲的工作原理如图9所示，可分为两部分，即控制部分：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，所以R1、R2起________作用，R3是发热电阻，由于煮饭前温度低于70℃，所以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，试解释此现象．图9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是自动控制温度开关，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、温度报警器的应用例3图10是一个火警报警装置的逻辑电路图，R T是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压电阻．图10(1)要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电铃响起，在图中虚线处应接入怎样的元件？(2)为什么高温时电铃会被接通？(3)为了提高该电路的灵敏度，即报警温度调得稍低些，R的值应大一些还是小一些？解析(1)温度较低时R T的阻值很大，R的阻值比R T小得多，因此P、X之间电压较大．要求此时电铃不发声，表明输出给电铃的电压应该较小，输入与输出相反，可见虚线处元件应是“非”门．(2)高温时，R T阻值减小，P、X之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出的是高电压，电铃响起．(3)由前面分析可知，若R 较大，由于它的分压作用，R T 两端的电压不太高，则外界温度不太高时，就能使P 、X 之间电压降到低电压输入，电铃就能发声，因此R 较大时，反应较灵敏．答案 见解析传感器的应用⎩⎪⎨⎪⎧ 力传感器的应用：电子秤——敏感元件：应变片温度传感器的应用⎩⎪⎨⎪⎧电熨斗——温度传感器：双金属片电饭锅——温度传感器：感温铁氧体光传感器的应用：火灾报警器实验：传感器的应用⎩⎪⎨⎪⎧ 光控开关温度报警器1．(传感器的应用实例)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11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I 0.某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程()图11A ．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2I 0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)在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是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12所示，由于这种特性，PTC 元件具有发热、保温双重功能．对此，以下判断正确的是 ( )图12①通电后，其电功率先增大后减小②通电后，其电功率先减小后增大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．当温度继续升高，ρ增大，R增大，P减小；而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，电热灭蚊器的散热功率P′也就越大，因此在这之间的某一温度t3会有P ＝P3＝P′，即电热功率P减小到等于散热功率时，即达到保温；当t＜t3时，P＞P′，使温度自动升高到t3；当t＞t3时，P＜P′，使温度自动降到t3，实现自动保温，正确选项为D.3．(光控开关的分析)逻辑电路在电子线路中有着重要的应用．某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动控制门电路．天黑了，让路灯自动接通；天亮了，让路灯自动熄灭．图13中R G是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会明显减小．R是可调电阻，起分压作用．“非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号，或将低压信号转变为高压信号，J为路灯总开关控制继电器，它在获得高电压时才启动(图中未画路灯电路)．图13(1)当天黑时，R G的阻值变________、“非”门电路获得________电压，J得到________电压．(填“大”、“小”或“高”、“低”)(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，现要调节自动控制装置，使得它在天色较暗时才会自动接通开关，应将R的阻值调________(填“大”或“小”)一些．答案(1)大低高(2)大解析(1)天黑时，光线减弱，光敏电阻R G的阻值变大，A端输入低电压，Y端输出高压信号，J得到高电压，开始控制路灯工作．(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，应将R的阻值调大，使A端输入电压较高，当天色较暗时，R G的电阻变大，A端的电压降低，Y 端的电压升高，J得到高电压，开始控制路灯工作．题组一传感器应用实例1．关于电饭锅的说法正确的是()A．电饭锅中的温度传感器的主要元件是氧化铁B．感温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后，它不能自动复位答案BD2．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、光电三极管和不透明的挡板．平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．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．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，所以选项D正确．4．如图2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控制电路，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、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接．则()图2A．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解析根据温度变化，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P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P吸引力减小，P将不会被吸下，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P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，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B 端．故C、D错误．故选B.题组二光控开关和温度报警器的分析5.如图3所示为一个电平检测逻辑电路，A与被测点相接，则()图3A．A为低电平，LED发光B．A为高电平，LED发光C．A为低电平，LED不发光D．A为高电平，LED不发光答案BC解析A为低电平时，Y为高电平，LED不发光；A为高电平时，Y为低电平，LED发光，故B、C正确．6.如图4所示的光控电路中，发光二极管LED模仿路灯，R G为光敏电阻．“”是具有特殊功能的非门，当加在它的输入端A的电势逐渐上升到某个值时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平，而当输入端A的电势下降到另一个值时，Y会从低电平跳到高电平．在天暗时路灯(发光二极管)会点亮，下列说法中正确的是()图4A．天暗时，Y处于高电平B．天暗时，Y处于低电平C．当R1调大时，A端的电势降低，灯(发光二极管)点亮D．当R1调大时，A端的电势降低，灯(发光二极管)熄灭答案BD解析天暗时，R G阻值增大，则A处于高电平，Y处于低电平，在电源正极和Y之间的发光二极管导通发光．当R1调大时，R1分压增大，则A点电势低，所以Y处于高电平，发光二极管不导通，灯熄灭．7．如图5是温度报警器电路示意图，下列关于此电路的分析正确的是()图5A．当R T的温度升高时，R T阻值减小，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声B．当R T的温度升高时，R T减小，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声C．当增大R1时，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声D．当增大R1时，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声答案BC解析当R T温度升高时，R T阻值减小，A点电势升高到某一数值时，Y端电势突然降低，蜂鸣器导通发出警报声，A错，B对．当增大R1时，A端电势升高到某一数值时，Y端电势突然降低，电流通过蜂鸣器，发出报警声，C对，D错．题组三传感器的应用分析8．如图6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，可完成自动控制的要求．其工作方式是()图6A．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 A9．某同学设计的家庭电路保护装置如图7所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路．仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有()图7A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起答案ABD解析由于零线、火线中电流方向相反，产生的磁场方向相反，所以家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零，选项A正确；家庭电路短路和用电器增多时均不会引起L2的磁通量的变化，选项B正确，C错误；地面上的人接触火线发生触电时，线圈L1中磁场变化引起L2中磁通量的变化，产生感应电流，吸起K，切断家庭电路，选项D正确．10．如图8所示为一自动控制温度的电路，请说明其工作原理．图8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．。

2017-2018学年高中物理人教版选修3-2检测：第六章 传感器6.2传感器的应用一、单选题1. 电熨斗能自动控制温度，在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，图为电熨斗的结构图，电熨斗内部装有双金属片，双金属片上层金属）的热膨胀系数大于下层金属，若把熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，则如何调节调温旋钮（织物材料尼龙合成纤维丝绸羊毛棉麻低高熨烫温度ArrayA．向下B．向上C．保持原状D．不能确定2. 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 ．B ．二、多选题C ．D ．3. 如图所示，两块水平放置的金属板距离为d ，用导线、开关K 与一个n 匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的均匀变化的磁场B 中．两板间放一台小型压力传感器，压力传感器上表面绝缘，在其上表面静止放置一个质量为m 、电荷量为q 的带正电小球．K 没有闭合时传感器有示数，K 闭合时传感器示数变为原来的一半．则线圈中磁场B 的变化情况和磁通量的变化率分别为() A ．正在增强，B ．正在增强，C ．正在减弱，D ．正在减弱，4. 如右图中电容式话筒右侧固定不动的金属板b ，与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀上金属层的振动膜a 构成一个电容器，a 、b 分别通过导线与恒定电源两极相接，声源S 做位移x ＝Asin200πt 的振动，则有() A ．a 振动过程中，a 、b 板之间的电场强度不变B ．a 振动过程中话筒会产生电磁波C ．导线ac 电流的频率为1000 Hz D ．a 向右位移最大时，a 、b 板形成的电容最大三、解答题5. 有一种测量人体重的电子秤，其原理如图中虚线内所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R (是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表)．设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3 A ，电源电动势为12 V ，内阻为2 Ω，电阻R 随压力变化的函数式为R ＝30－0.02F (F 和R 的单位分别是N 和Ω)．下列说法正确的是() A ．该秤能测量的最大体重是1400 N B ．该秤能测量的最大体重是1300 N 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0.375 A 处D ．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0.400 A 处6. 温度传感器是对温度敏感的元件，它将感受到的温度信号转变成测量的量(一般是电学量)，从而直接反映出其变化．某种材料的R －t 图线如下图甲所示．(1)它能否作为温度传感器的感应元件？ (2)把这种材料制成的电阻和一个电热器串联，如图乙，可达到何种自动控制效果？7. 请用仪器：热敏电阻，学生电源，继电器，滑动变阻器，开关，导线等设计一个由温度控制小灯泡发亮的电路．8. 如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的示意图．A 为光源，B 为光电接收器，A 、B 均固定在小车上，C 为小车的车轮．D 为与C 同轴相连的齿轮，车轮转动时，A 发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B 接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示．若实验显示单位时间的脉冲数为n ，累积脉冲数为N ，试完成下列问题的解答：(1)要测小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是哪些？四、实验题(2)推导小车速度的表达式． (3)推导小车行程的表达式．9. 为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开头可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为Lx ）．某光敏电阻Rp 在不同照度下的阻值如下表： 照度（lx ） 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻(k ) 75 40 28 23 20 18①根据表中数据，请在给定的坐标系（见答题卡）中描绘出阻值随照度变化的曲线___________，并说明阻值随照度变化的特点_________．②如图所示，当1、2两端所加电压上升至2V 时，控制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(1x)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图_________．（不考虑控制开关对所设计电路的影响） 提供的器材如下：光敏电源E(电动势3V ，内阻不计)； 定值电阻：R 1=10k ，R 2=20k ，R 3=40k （限选其中之一并在图中标出） 开关S 及导线若干．。

2 传感器的应用目标导航思维脉图1.了解传感器在日常生活和生产中的应用。

(物理观念)2.通过实验了解传感器的一般应用模式。

(科学思维)3.会设计简单的有关传感器应用的控制电路,提升分析问题、解决问题的能力。

(科学态度与责任)必备知识·自主学习一、传感器应用的一般模式二、力传感器的应用——电子秤电子秤使用的测力装置是什么?它是由什么元件组成的?提示:测力装置是力传感器,力传感器是由金属梁和应变片组成的。

1.组成及敏感元件:由金属梁和应变片组成,敏感元件是应变片。

2.工作原理:3.作用:应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量。

三、温度传感器的应用实例生活中与温度控制相关的家用电器有很多,试举例说明。

提示:电饭煲、电冰箱、电冰柜、微波炉、空调、消毒柜等。

1.电熨斗:(1)构造(如图所示):主要由调温旋钮、升降螺钉、绝缘支架、触点、双金属片、弹性铜片、电热丝、金属底板等几部分组成。

(2)敏感元件:双金属片。

(3)工作原理:温度变化时,由于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控制电路的通断。

2.电饭锅:(1)构造(如图所示):(2)敏感元件:感温铁氧体。

(3)工作原理: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”。

②自动断电原理:用手按下开关通电加热,开始煮饭,当锅内加热温度达到103 ℃时,铁氧体失去磁性,与永久磁铁失去吸引力,被弹簧弹开,从而推动杠杆使触点开关断开。

四、光传感器的应用——火灾报警器烟雾散射式火灾报警器的工作原理是什么?提示:烟雾散射式火灾报警器的工作原理: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。

1.组成:如图所示发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。

2.工作原理:3.关于传感器的解释符合科学实际的有:②④①应变片是由导体材料制成的。

第2节传感器的应用典型考点一电子秤的应用1. 如图所示为某同学在研究性学习中自制的电子秤原理示意图，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，不称重物时，滑片P在电阻R0的最上端；称重物时，在压力作用下使滑片P下滑，操作人员可通过电阻很大的灯泡的亮度判断出有没有开始称重，电流表的示数可以反映出物体的质量。

下列说法正确的是()A.称的物体越重，灯泡越暗B.称的物体越重，电流表示数越大C.不称重时，灯泡会很亮D.不称重时，电流表示数较大典型考点二电熨斗的应用2.(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、下触点分离C.需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺钉下移并推动弹性铜片下移D.电熨斗中的双金属片是一种半导体材料典型考点三电饭锅的应用3.(多选)如图是电饭锅结构示意图，关于电饭锅下列说法正确的是()A.电饭锅中的传感器磁体是一种半导体材料B.开始煮饭时，压下开关按钮的原因是克服弹簧的弹力使永磁体一端上升，上、下触点接触接通电路C.用电饭锅煮米饭，当锅底的温度会升高到“居里温度”时，电饭锅会自动断电D.用电饭锅烧水，水沸腾后也可以自动断电典型考点四火灾报警器的应用4.如图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、光电三极管和不透明的挡板，平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，发生火灾时，下列说法正确的是()A.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.发生火灾时，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.发生火灾时，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1. (多选)如图是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是()A.常温时上、下触点是断开的B.双金属片温度升高时，上层金属的热膨胀系数大于下层金属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化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些2.如图所示是一火警报警器的电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小，电流表为值班室的显示器，电源两极之间接一报警器。

【最新】高中物理人教版选修3-2检测：第六章传感器6.2传感器的应用学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，利用的传感器是（）A．生物传感器B．红外线传感器C．温度传感器D．压力传感器2．电熨斗能自动控制温度，在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，图为电熨斗的结构图，电熨斗内部装有双金属片，双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属，若把熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，则如何调节调温旋钮（）低高A．向下B．向上C．保持原状D．不能确定3．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．B ．C ．D ．4．如图所示，两块水平放置的金属板距离为d ，用导线、开关K 与一个n 匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的均匀变化的磁场B 中．两板间放一台小型压力传感器，压力传感器上表面绝缘，在其上表面静止放置一个质量为m 、电荷量为q 的带正电小球．K 没有闭合时传感器有示数，K 闭合时传感器示数变为原来的一半．则线圈中磁场B 的变化情况和磁通量的变化率分别为( )A ．正在增强， 2mgd t q∆Φ=∆ B ．正在增强， 2mgd t nq∆Φ=∆ C ．正在减弱， 2mgd t q∆Φ=∆ D ．正在减弱，2mgd t nq ∆Φ=∆二、多选题5．如右图中电容式话筒右侧固定不动的金属板b ，与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀上金属层的振动膜a 构成一个电容器，a 、b 分别通过导线与恒定电源两极相接，声源S 做位移x ＝Asin200πt 的振动，则有( )A．a振动过程中，a、b板之间的电场强度不变B．a振动过程中话筒会产生电磁波C．导线ac电流的频率为1000 HzD．a向右位移最大时，a、b板形成的电容最大6．某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成. 当右侧线圈L2中产生电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关K,从而切断家庭电路. 仅考虑L1在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有A．家庭电路正常工作时,L2中的磁通量为零B．家庭电路中使用的电器增多时,L2中的磁通量不变C．家庭电路发生短路时,开关K 将被电磁铁吸起D．地面上的人接触火线发生触电时,开关K 将被电磁铁吸起7．家用电热灭蚊器中电热部分的主要元件是PTC，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的用电器，其电阻率与温度的关系如图所示，由于这种特性，因此，PTC元件具有发热、控温双重功能.对此，下列判断中正确的是（）A．通电后，其电功率先增大后减小B．通电后，其电功率先减小后增大C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度能自动保持在t1或t2不变D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度能自动保持在t1～t2的某一值不变8．有一种测量人体重的电子秤，其原理如图中虚线内所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表)．设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3 A，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，电阻R随压力变化的函数式为R＝30－0.02F(F和R的单位分别是N和Ω)．下列说法正确的是()A．该秤能测量的最大体重是1400 NB．该秤能测量的最大体重是1300 NC．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0.375 A处D．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0.400 A处三、解答题9．温度传感器是对温度敏感的元件，它将感受到的温度信号转变成测量的量(一般是电学量)，从而直接反映出其变化．某种材料的R－t图线如下图甲所示．(1)它能否作为温度传感器的感应元件？(2)把这种材料制成的电阻和一个电热器串联，如图乙，可达到何种自动控制效果？10．请用仪器：热敏电阻，学生电源，继电器，滑动变阻器，开关，导线等设计一个由温度控制小灯泡发亮的电路．11．如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的示意图．A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在小车上，C为小车的车轮．D为与C同轴相连的齿轮，车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示．若实验显示单位时间的脉冲数为n，累积脉冲数为N，试完成下列问题的解答：(1)要测小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是哪些？(2)推导小车速度的表达式．(3)推导小车行程的表达式．四、实验题12．为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开头可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为Lx）．某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表：①根据表中数据，请在给定的坐标系（见答题卡）中描绘出阻值随照度变化的曲线___________，并说明阻值随照度变化的特点_________．②如图所示，当1、2两端所加电压上升至2V时，控制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(1x)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图_________．（不考虑控制开关对所设计电路的影响）提供的器材如下：光敏电源E(电动势3V，内阻不计)；定值电阻：R1=10kΩ，R2=20kΩ，R3=40kΩ（限选其中之一并在图中标出）开关S及导线若干．参考答案1．B【详解】人的到来或离开而自动开和关，说明传感器为红外传感器，故选B 。