人教版物理选修3-2同步学案-6.3《传感器的应用(二)》

实验：传感器的应用诱学·导入·点拨材料：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、温度报警器、孵化小鸡的恒温箱、路灯的自动控制、银行门口的自动门等，都用到了传感器。

传感器的工作离不开电子电路，传感器只是把非电学量转换为电学量，对电学量的放大、处理均是通过电子组件组成的电路来完成的。

问题：各电路是如何实现自动控制的？导入点拨：以上各种自动控制电路都用到了传感器，但传感器完成将非电学量转换为电学量后不能直接控制电路，应通过电路将得到的电学量进行处理后才能实现自动控制。

请尝试说出它们各自的原理。

知识·巧学·升华一、光控开关1.工作原理白天，光强度较大，光敏电阻R G电阻值较小，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电压上升到某个值（1.6 V），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。

知识拓展斯密特触发器是具有特殊功能的非门，即输入低电平将输出高电平；反之，则输出低电平。

光敏电阻随着光强度的变化而改变，引起斯密特触发器A端电势的变化。

2.实验探究（1）探究过程：按图连接电路，改变R G的电阻，观察发光二极管LED的发光情况。

探究要想在天更暗时路灯才会点亮，应该把R1的阻值调大些还是调小些。

（2）分析论证：要想在天更暗时路灯才会点亮，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电压达到某个值（如1.6 V），就需要R G的阻值达到更大，即天色更暗。

联想发散R1和R G为分压电阻，其两端电压与其电阻成正比，所以斯密特触发器A端的电压高低与两个电阻都有关系。

3.问题探究（1）问题提出：由于集成电路允许通过的电流比较小，如何使通过灯泡中的电流更大些？（2）分析论证：采用小电流通过继电器控制电流较大的另一灯泡工作电路图6-4-2。

2 传感器的应用学习目标知识脉络1.了解传感器在日常生活和生产中的应用．(重点)2.了解传感器的一般应用模式.3.会设计简洁的有关传感器应用的把握电路，提升分析问题、解决问题的力量．(难点)传感器工作的一般模式[先填空][后思考]应用传感器的实际工作过程中为什么需要放大电路？【提示】由于传感器将非电学量转换为电学量的信号往往很弱，所以一般要通过放大电路放大．[合作探讨]探讨1：如图6-2-1所示，是测定液面凹凸的传感器示意图，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物体，C为导电液体，把传感器接到图示电路中．已知灵敏电流计指针偏转方向与电流方向相同．假如发觉指针正向左偏转，则导电液体的深度h是如何变化的？并说明电容器的电容的变化．图6-2-1【提示】深度h增大，电容增大．探讨2：如图6-2-2所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是什么？图6-2-2【提示】当光被物体拦住时，R1的电阻增大，电路中的电流减小，R2两端的电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个物体就获得一次低电压，计数一次．[核心点击]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．分析传感器问题要留意四点(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)敏感元件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，在生疏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，还包含依据所获得的信息把握执行机构进行工作的过程．1．如图6-2-3甲所示是一火警报警装置的一部分电路，其中R2是半导体热敏电阻(传感器)，它的电阻R随温度t变化关系如图乙所示，该电路的输出端a、b接报警器，当传感器所在处消灭火情时，通过电流表的电流I和a、b两端电压U与消灭火情前相比() 【导学号：05002155】甲乙图6-2-3A．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【解析】当传感器所在处消灭火情时，温度上升，即R2的阻值减小，故外电阻减小，干路电流增大，内电压、R4两端的电压均增大，故a、b两端电压减小；并联电路的电压减小，通过R3的电流减小，而总电流增大，所以R2上通过的电流增大，故D选项正确．【答案】 D2．如图6-2-4所示为一般冰箱内温度把握器的结构．铜质的测温泡1、细管2和弹性金属膜盒3连通成密封的系统，里面充有氯甲烷和它的蒸汽，上述材料就构成了一个温度传感器．膜盒3为扁圆形(图中显示为它的切面)，右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接．盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀．测温泡1安装在冰箱的冷藏室中，5、6分别是电路的动触点和静触点，把握制冷压缩机的工作．弹簧7的两端分别连接到弹簧片4和连杆9上，连杆9的下端是装在机箱上的轴．凸轮8是由设定温度的旋钮(图中未画出)把握的．逆时针旋转时凸轮连杆上端右移，从而加大对弹簧7的拉力．图6-2-4(1)为什么当冰箱内温度较高时压缩机能够开头工作，而当达到设定的低温后又自动停止工作？(2)为什么凸轮可以转变设定的温度？【解析】(1)冰箱内温度较高时，密封系统中的压强增大，盒体膨胀，膜盒3通过小柱体带动弹簧片4使动触点5与静触点6接触，把握压缩机自动开头工作，而当达到设定的低温时弹簧7带动弹簧片4将触点5、6断开，使压缩机停止工作．(2)凸轮逆时针旋转会加大连杆9对弹簧7的拉力，该拉力与膜盒3共同把握弹簧片4的运动，故凸轮可以转变设定的温度．【答案】见解析3．如图6-2-5甲(a)所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的试验电路，电源电压恒定．电流表内阻不计，开关闭合后，调整滑动变阻器滑片，使小灯泡发光渐渐增加，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图甲(b)所示，试依据这一特性由图乙中给定的器材设计一个自动光控电路．图6-2-5【解析】由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增加时，光敏电阻的阻值减小，流过光敏电阻的电流增大．依据题意设计的自动光控电路如图所示．把握过程是：当有光照时，输入电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开；当无光照时，输入电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，把握电路接通，灯开头工作．【答案】见解析图传感器应用问题的分析方法1．分清主电路和把握电路．2．联系主电路和把握电路的关键点就是传感器中的敏感元件．3．敏感元件感知主电路所处的状态，作出相应的反应，促使把握电路工作，保证主电路能工作在相应的设定状态之中．传感器的应用实例[先填空]1．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．(2)工作原理金属梁自由端受力F―→梁发生弯曲―应变片的电阻变化两应变片上电压的差值变化(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．2．温度传感器的应用实例敏感元件工作原理电熨斗双金属片温度变化时，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把握电路的通断电饭锅感温铁氧体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 °C时，失去铁磁性，这一温度称为“居里温度”②自动断电原理：用手按下开关通电加热，开头煮饭，当锅内加热温度达到约103 °C时，感温铁氧体失去铁磁性，与永磁体失去吸引力，被弹簧弹开，从而推动杠杆使触点开关断开报警器带孔的罩子内装有发光二极管LED、发光三极管和不透亮的挡板．[再推断]1．应变式力传感器可以用来测量重力，也可用来测牵引力．(√)2．常温下，电熨斗上、下触点应当是分别的，温度过高时，触点接触．(×)3．电饭锅内温度达到100 ℃时，触点分别，切断电源，停止加热．(×)[后思考]在机场、车站、码头等人员集散地都设有体温检测点，为什么测体温时一般不用水银温度计，而用红外线测温仪？【提示】用水银温度计，测温时间长，同时又简洁引起交叉感染，用红外线测温仪测温速度快，也不需要与人体直接接触，又避开了交叉感染，因此用红外线测温仪较好．[合作探讨]探讨：如图6-2-6所示为一冷库中的自动控温设备，容器中是导电液体，其液面与两个电极刚刚接触，摸索究分析其自动控温原理．图6-2-6【提示】冷库中温度较低时，导电液体体积较小，此时两电极未与导电液体接触，制冷机不工作，当冷库中温度上升，致使导电液体受热膨胀，体积增大，液面上升，当液面与两电极接触时，电路接通，制冷机开头工作，冷库温度降低，导电液体温度降低，液面下降，当液面与电极分别时，电路断开，制冷机停止工作．[核心点击]1．电子秤的工作原理：如图6-2-7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变大，下表面的电阻变小．F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大．假如让应变片中通过的电流保持恒定，那么上表面应变片两端的电压变大，下表面应变片两端的电压变小．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，由电压差值的大小，即可得到外力F的大小．应变片测力原理传感器的应用图6-2-72．电熨斗的自动控温原理：其内部装有双金属片温度传感器，如图6-2-8所示．图6-2-8常温下，上下触点应当是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上层金属膨胀大，下层金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分别，从而切断电源停止加热；温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动把握温度的作用．3．电饭锅工作原理：如图6-2-9所示，电饭锅工作时，按下开关按钮，感温磁体与永磁体接触，两个接线螺钉通过触点相连，电路接通，开头工作，电饭锅内温度上升，当达到103 ℃时，感温磁体与永磁体分别，带动触点分别，电路断开，不再加热，电饭锅停止工作．图6-2-94．火灾报警器工作原理：如图6-2-10所示，带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透亮的挡板．平常，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．图6-2-104．(多选)如图6-2-11所示为某中学试验小组同学设计的拉力传感器，将劲度系数为k＝100 N/cm的弹簧的一端固定在竖直墙壁上，另一端与导电性能良好的刚性拉杆相连接，在拉杆上固定一滑片．已知电路中定值电阻R0＝5 Ω，R1是阻值为25 Ω、长度为5 cm且分布均匀的电阻丝，忽视滑片与电阻丝之间的摩擦，抱负电流表允许的最大电流为0.6 A，电源电动势为E＝3 V(内阻不计)．当拉杆不受力时滑片位于电阻丝的最左端．则()【导学号：05002156】6-2-11A．定值电阻的作用是分压B．当滑片位于电阻丝的最左端时，电流表的示数为0.1 AC．假如在拉杆上施加大小为400 N的力，电流表的示数为0.3 AD．假如在拉杆上施加大小为400 N的力，电流表的示数为0.5 A【解析】若电路无定值电阻R0，且滑片位于金属丝的最右端时，回路短路，烧毁电源，R0的存在使电路不消灭短路，因此定值电阻的目的是爱护电路，A错误；当滑片位于电阻丝的最左端时，由闭合电路欧姆定律得I＝ER0＋R1＝0.1 A，B正确；当在拉杆上施加大小为400 N的力时，由F＝kΔx得Δx＝4 cm，则电阻丝接入电路中的电阻为R′＝5 Ω，由闭合电路欧姆定律得I′＝ER0＋R′＝0.3 A，D错误，C正确．【答案】BC5．一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度T变化的关系如图6-2-12中实线①所示．由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等状况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大的范围内波动，易损坏衣物．图6-2-12有一种用主要成分为BaTiO3被称为“PTC”的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动把握温度的特点．PTC材料的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示．依据图线解答：(1)为什么原处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快？(2)通电一段时间后电熨斗温度T自动地稳定在________<T＜________范围之内．【解析】由图知，PTC元件在T0～T6温度内，电阻随温度上升而减小，在电源电压肯定时电功率增大，故升温快；当温度超过T6时，电阻随温度上升快速增大，电功率减小，当发热功率小于散热功率时，温度不升反降，直到发热功率等于散热功率时，温度可保持在肯定的范围内不变，即可把握在T6～T7范围之内．【答案】(1)冷态时PTC电阻很小，电功率很大，所以升温很快(2)T6T76．如图6-2-13所示为一种加速度仪的示意图．质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧，电源的电动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中间，这时电压表指针恰好在刻度盘正中间．求：【导学号：05002157】图6-2-13(1)系统的加速度a(以向右为正)和电压表读数U的函数关系式；(2)将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？为什么？(3)若电压表指针指在满刻度的34位置，此时系统的加速度大小和方向如何？【解析】(1)当振子向左偏离中间位置x距离时，由牛顿其次定律得2kx＝ma ①电压表的示数为U＝L2－xL E ②由以上两式解得a＝kLmE(E－2U)．③(2)均匀，由于加速度a与电压表示数U是一次函数(线性)关系．(3)当滑动触头滑到最右端时，电压表最大示数U m＝E，电压表指针指在满刻度的34位置时，U＝34E代入③式解得a＝－kL2m.【答案】(1)a＝kLmE(E－2U)(2)见解析(3)kL2m方向向左力传感器问题的分析方法1．分析传感器中对应物体的受力和运动状况．2．分析物体的运动及受力状况发生变化之后引起的电学量变化．3．列出动力学方程和运动学方程．4．对结果进行争辩．。

6．3 传感器的应用（二）教学目标（一）知识与技能1．了解温度传感器在电饭锅和测温仪上的应用。

2．了解光传感器在鼠标器和火灾报警器上的应用。

（二）过程与方法通过实验或演示实验，了解传感器在生产、生活中的应用。

（三）情感、态度与价值观在了解传感器原理及应用时，知道已学知识在生活、生产、科技社会中的价值，增强学习兴趣，培养良好的科学态度。

教学重点、难点重点各种传感器的应用原理及结构。

难点各种传感器的应用原理及结构。

教学方法实验法、观察法、讨论法。

教学手段演示用的感温铁氧体，磁铁，电烙铁，计算机的鼠标器，光敏电阻，多用表，干电池，蜡烛，各种功率的白炽灯等教学过程（一）引入新课传感器的应用已经渗透到环境保护、交通运输、航天、军事以及家庭生活等各领域．例如，空调、电冰箱、微波炉、消毒碗柜等与温度控制相关的家用电器，几乎都要使用温度传感器．光传感器的应用也十分广泛，如电脑上的鼠标器、路灯的自动控制及火灾报警器等．这节课我们就来学习温度传感器和光传感器的应用实例。

（二）进行新课1、温度传感器的应用——电饭锅引导学生阅读教材有关内容。

（1）温度传感器的主要元件是什么？感温铁氧体。

（2）感温铁氧体的组成物质是什么？氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成。

（3）感温铁氧体有何特点？常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，温度达到约103℃，失去铁磁性．（4）什么是“居里点”？居里点，又称居里温度，即指103℃。

观察演示实验：感温铁氧体的特性。

现象：当感温铁氧体的温度升高到一定数值时，感温铁氧体与磁铁分离。

说明温度升高到一定数值时，感温铁氧体的磁性消失。

投影电饭锅的结构示意图。

引导学生思考并回答教材“思考与讨论”中的问题，了解电饭锅的工作原理。

（1）开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。

（2）水沸腾后，锅内大致保持100℃不变。

（3）饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103℃”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热．(4)如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100℃不变，温度低于“居里点103℃”，电饭锅不能自动断电。

2 传感器的应用[学习目标] 1.[科学态度与责任]了解传感器在日常生活和生产中的应用．(重点) 2.[科学思维]了解传感器的一般应用模式． 3.[科学思维]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．(难点)一、传感器应用的一般模式二、传感器的应用实例1．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．(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．2．温度传感器的应用实例敏感元件工作原理电熨斗双金属片温度变化时，由于双金属片上层金属与下层金属的膨胀系数不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的通断电饭锅感温铁氧体(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“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，被弹簧片弹开，从而推动杠杆使触点开关断开(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：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．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)传感器可以直接用来进行自动控制．(×)(2)传感器可以用来采集信息．(√)(3)传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量．(×)(4)鼠标是力传感器．(×)(5)电吉他是光电传感器．(×)2．为了节约能源，合理适时地使用路灯，要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的某种特性制成自动点亮熄灭的装置，实现了自动控制．这是利用半导体的( )A．压敏性B．光敏性C．热敏性D．三种特性都利用了B [由题意可知，这一装置要对光敏感，能区分白天(光线强)与夜晚(光线暗)，所以选项B正确；虽然白天与夜晚温度也不相同，但温度除与昼夜有关外，还与季节有关，因此C错误；灯的亮熄与压力更无关系，A、D错误．]3．如图所示，实线是某同学利用力传感器悬挂一钩码在竖直方向运动时，数据采集器记录下的力传感器中拉力的大小变化情况．从图中可知道该钩码的重力约为N，A、B、C、D四段图线中钩码处于超重状态的为，处于失重状态的为．[解析] 当拉力的大小不变时，力传感器悬挂的钩码在竖直方向是匀速运动，此时力传感器的读数就是钩码的重力，约10 N．当力传感器读数大于重力时，钩码处于超重状态，即A、D状态．当力传感器读数小于重力时，钩码处于失重状态，即B、C状态．[答案] 10 A、D B、C传感器问题的分析思路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．【例1】用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度．该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器．用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2 kg 的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后．汽车静止时，传感器a、b的示数均为10 N(g取10 m/s2)．(1)若传感器a的示数为14 N，b的示数为6 N，求此时汽车的加速度大小和方向．(2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a 的示数为零？[解析] (1)如图所示，依题意得左侧弹簧对滑块向右的推力F 1＝14 N ，右侧弹簧对滑块的向左的推力F 2＝6 N ，滑块所受合力产生加速度a 1， 根据牛顿第二定律有F 1－F 2＝ma 1可得a 1＝F 1－F 2m＝14－62m/s 2＝4 m/s 2a 1与F 1同方向，即向前(向右)．(2)a 传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力F ′1＝0，因两弹簧相同，左侧弹簧伸长多少，右侧弹簧就缩短多少，所以右侧弹簧的弹力变为F ′2＝20 N.滑块所受合力产生加速度a 2，由牛顿第二定律得F 合＝F ′2＝ma 2可得a 2＝F ′2m＝10 m/s 2，方向向左．[答案] (1)4 m/s 2 方向向右 (2)以方向向左、大小为10 m/s 2的加速度运动力传感器是一种测量力的大小的工具.此类题常与牛顿第二定律、运动学的内容综合.当只知道加速度的大小和方向，不知道物体的运动方向时，物体的运动情况有两种可能，即沿某一方向的匀加速或相反方向的匀减速，不要漏掉其中一种.[跟进训练]1.如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E ，内阻不计，不称物体时，滑动头P 在A 端，滑动变阻器接入电路中有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下滑动头下移，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大．这样把电流对应的质量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的质量．若滑动变阻器上A 、B 间长度为l ，最大阻值为R 0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k ，试导出所称重物重力G 与电路中电流I 的函数关系．[解析] 设称重物G 时弹簧的压缩量为x ，由题意得G ＝kx①此时，滑动头P 距B 端距离为l －x ，滑动变阻器有效电阻为R 0－xlR 0，由欧姆定律有I ＝ER 0＋⎝⎛⎭⎪⎫R 0－x l R 0 ②由①②式解得G ＝2kl －Ekl IR 0.[答案] G ＝2kl －Ekl IR 0常见传感器1.(1)与温度控制相关的家用电器：电饭煲、电冰箱、微波炉、空调、消毒碗柜等，都用到温度传感器． (2)红外传感器：自动门、家电遥控器、生命探测器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等． (3)照相机中的光传感器和家用便携式电子秤的压力传感器等． 2．农业生产中的传感器(1)湿度传感器：判断农田的水分蒸发情况，自动供水或停水．(2)温度传感器和湿度传感器：可对上百个点进行温度和湿度监测．由于有了十分先进可靠的测试技术，有效地减少了霉变现象．3．工业生产中的传感器(1)生产的自动化和半自动化．用机器人、自动化小车、自动机床、各种自动生产线或者系统，代替人完成加工、装配、包装、运输、存储等工作．各种传感器使生产的自动运行保持在最佳状态，以确保产品质量，提高效率和产量，节约原材料等．(2)在数控机床中的位移测量装置，就是利用高精度位移传感器进行位移测量，从而实现对零部件的精密加工．4．飞向太空的传感器在航空、航天技术领域，传感器应用得较早，也应用得较多，在运载火箭、载人飞船中，都应用了大量的传感器供遥测和遥控系统使用．这些传感器对控制航天器的姿态、接收和发送信息、收集太空数据等都有重要作用．在载人飞船中还使用一类测量航天员各种生理状况的生理传感器，如测量血压、心电图、体温等．【例2】 如图所示，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R 1＝20 kΩ、R 2＝10 kΩ、R 3＝40 kΩ，R T 为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示，a 、b 端电压U ab ≤0时，电压鉴别器会令开关S 闭合，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a 、b 端电压U ab ＞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( )甲 乙A ．10 ℃B ．20 ℃C ．35 ℃D ．45 ℃C [由题可知U ab ＝0是一个电压的临界点，对应着开关S 的动作，而开关的动作对应着温度的上升或下降．由电路图可知，在R 1、R 2、R 3给定的条件下，热敏电阻R T 的阻值决定了U ab 的正负．设电源负极的电势为零，则φa ＝R 2R 1＋R 2U ，φb ＝R TR 3＋R TU ，其中U 为电源的路端电压，令φa ＝φb ，即U ab ＝0，则可得R 2R 1＝R T R 3，代入数据得R T ＝20 kΩ，查表得对应的温度为35 ℃，故C 正确．]温度传感器一般使用的是热敏电阻，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小，正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，在解答有关温度传感器的应用问题时应注意区分这一性质.[跟进训练]2．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．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C [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，选项C正确．]电容式传感器1.理量(如角度θ、位移x、深度H等)的变化引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，通过电容的变化就可以确定上述物理量的变化，这种电容器称为电容式传感器．2．常见电容式传感器名称传感器原理测定角度θ的电容式传感器当动片与定片之间的角度θ发生变化时，引起极板正对面积S的变化，使电容C发生变化，知道C的变化，就可以知道θ的变化情况测定液面高度h的电容式传感器在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两个极，导线芯外面的绝缘物质就是电介质，液面高度h发生变化时，引起正对面积发生变化，使电容C发生变化．知道C的变化，就可以知道h的变化情况测定压力F的电容式传感器待测压力F作用于可动膜片电极上的时候，膜片发生形变，使极板间距离d发生变化，引起电容C的变化，知道C的变化，就可以知道F的变化情况测定位移x的电容式传感器随着电介质进入极板间的长度发生变化，电容C发生变化，知道C的变化，就可以知道x的变化情况【例3】如图所示为测定压力的电容式传感器，将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路，当压力F作用于可动膜片电极上时，膜片发生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)( )A．向右偏到某一刻度后回到零刻度B．向左偏到某一刻度后回到零刻度C．向右偏到某一刻度后不动D．向左偏到某一刻度后不动思路点拨：根据电容的公式C＝εr S4πkd和C＝QU，按以下思路进行分析．A [压力F作用时，极板间距d变小，由C＝εr S4πkd，电容器电容C变大，又根据Q＝CU，极板带电荷量变大，所以电容器应充电，灵敏电流计中产生由正接线柱流入的电流，所以指针将右偏．F不变时，极板保持固定后，充电结束，指针回到零刻度．故选A.]电容式传感器是一多功能传感器，可把压力、转角、位移、压强、声音等非电学量转换为电容这一电学量，分析原理时，关键要搞清是哪个非电学量转换为电容，然后结合电容的决定式来分析.[跟进训练]3．传感器是将能感受的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件，在自动控制中有相当广泛的应用，如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器．金属芯线与导电液体构成一个电容器，从电容C大小的变化情况就能反映出液面高度h的高低情况，则两者的关系是( )①C增大表示h增大②C增大表示h减小③C减小表示h减小④C减小表示h增大A．只有①正确B．只有①、③正确C．只有②正确D．只有②、④正确B [液面高度的变化，相当于电容器极板正对面积的变化．当h增大时，相当于正对面积增大，则电容应增大；当h减小时，相当于正对面积减小，电容C应减小，B正确．]1．[物理观念]传感器在日常生活和生产中的应用．2．[科学探究]通过实验或演示实验，认识传感器在技术或生产中的应用．3．[科学探究]能设计简单的传感器应用电路．4．[科学态度与责任]通过对传感器原理及应用的了解，体会所学知识在实际应用中的价值，增强学习兴趣并培养正确的科学态度．1．(多选)下列关于光传感火灾报警器的说法中正确的是( )A．发光二极管、光电三极管都是由半导体材料制成的B．光电三极管与光敏电阻一样都是光敏感元件，都是将光信号转换为电信号C．发光二极管发出的是脉冲微光D．如果把挡板撤去，火灾报警器照样工作AB [发光二极管工作时是持续发光的，挡板撤去，光始终照到光电三极管上，始终发出警报，和有无火灾无关．]2．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换为电信号的过程，下列属于这类传感器的是( )A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器A [红外报警器是当有人或物通过时，将红外线遮住从而使得光信号被遮住，光电效应装置无电流通过，红外报警器则通过另外的装置联系一定的动作，是将光信号转换为电信号的过程，则A选项正确；而B选项是将声音信号转换为电信号的过程；C选项是利用压力来传递信息的过程；D选项则通过温度来控制的过程．]3．(多选)家用电热灭蚊器电热部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等导体材料组成的电阻器，其电阻率ρ与温度t的关系如图所示．由于这种特性，PTC元件具有发热、控温双重功能，若电热灭蚊器环境温度低于t1，以下判断正确的是( )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，温度保持在t1～t2间的某一值不变AD [从题图线上可以看出，如果通电前PTC的温度t＜t1，通电后由于发热的缘故，温度升高致使电阻率减小，发热功率将进一步增大，形成正反馈效应，致使温度大于t1，随着温度的升高，电阻率也增大，功率将减小，形成负反馈效应，发热功率的减小制约了温度的进一步升高．从以上分析可知，t＜t1时，温度会升高；t＞t2时，温度会降低．故温控点在t1～t2，即温度保持在t1～t2间的某一值．故A、D 正确．]4．一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度T变化的关系如图中实线①所示．由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大的范围内波动，易损坏衣物．有一种用主要成分为BaTiO3被称为“PTC”的特殊材料可作发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点．PTC材料的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示．根据图线解答：(1)为什么原处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快？(2)通电一段时间后电熨斗温度T自动地稳定在<T＜范围之内．[解析] 由题图知，PTC元件在T0～T6温度内，电阻随温度升高而减小，在电源电压一定时电功率增大，故升温快；当温度超过T6时，电阻随温度升高迅速增大，电功率减小，当发热功率小于散热功率时，温度不升反降，直到发热功率等于散热功率时，温度可保持在一定的范围内不变，即可控制在T6～T7范围之内．[答案] (1)冷态时PTC电阻很小，电功率很大，所以升温很快(2)T6T7。

6．2 传感器的应用（一）教学目标（一）知识与技能1．了解力传感器在电子秤上的应用。

2．了解声传感器在话筒上的应用。

3．了解温度传感器在电熨斗上的应用。

（二）过程与方法通过实验或演示实验，了解传感器在生产、生活中的应用。

（三）情感、态度与价值观在了解传感器原理及应用时，知道已学知识在生活、生产、科技社会中的价值，增强学习兴趣，培养良好的科学态度。

教学重点、难点重点各种传感器的应用原理及结构。

难点各种传感器的应用原理及结构。

教学方法实验法、观察法、讨论法。

教学手段驻极体话筒的工作电路示教板，示波器，学生电源，电熨斗，日光灯起动器（若干）教学过程（一）引入新课传感器是能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路通断的一类元件。

请大家回忆一下光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件？光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。

热敏电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。

霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。

这节课我们来学习传感器的应用。

（二）进行新课1、传感器应用的一般模式阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。

下面学习几个传感器应用的实例。

2．力传感器的应用——电子秤阅读教材61页最后一段，思考并回答问题。

（1）电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？（2）简述力传感器的工作原理。

（3）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？总结点评，结合板画强调讲解应变片测力原理（如图所示）。

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。

3．声传感器的应用——话筒阅读教材62页有关内容，思考并回答问题。

（1）话筒的作用是什么？（2）说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。

（3）说明电容式话筒的工作原理和工作过程。

这种话筒的优点是什么？（4）驻极体话筒的工作原理是什么？有何优点？1、话筒的作用是把声音信号转化为电信号。

实验传感器的应用[目标定位］1。

理解光控开关、温度报警器的工作原理。

2。

理解光控开关、温度报警器的灵敏度调节原理。

3。

会用传感器制作简单的自动控制设备．1．斯密特触发器:当输入端电压上升到某一值（1。

6 V)时,输出端会突然从高电平跳到低电平（0。

25 V），当输入端电压下降到某一值(0.8 V)时，输出端会从低电平跳到高电平(3.4 V)．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．光控开关的工作原理(如图1所示）．图1甲图：白天，光强度较大，光敏电阻R G阻值较小，加在斯密特触发器输入端A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1。

6 V，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），天明后，R G阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到0。

8 V时，输出端Y突然由低电平跳到高电平，二极管LED熄灭．这样就达到了使路灯天明自动熄灭,天暗自动开启的目的．乙图:控制电路原理：天较亮时,光敏电阻R G阻值较小，斯密特触发器输入端A电压较低，则输出端Y输出高电平,线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时,光敏电阻R G电阻增大,斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平,有电流通过线圈,电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，R G阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈中不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭．一、光控开关电路分析1．斯密特触发器实质是一个具有特殊功能的非门,当A端电势高于1。

6 V时，Y端会输出0.25 V的低电势,当A端电势低于0.8 V时，Y端会输出3.4 V的高电势．2．电路分析(1）电磁继电器的工作原理由于集成电路允许通过的电流较小，要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭另外的供电电路．如图2所示，图中虚线框内即为电磁继电器J，D为动触点，E为静触点．当线圈A中通电时，铁芯中产生磁场,吸引衔铁B向下运动，从而带动动触点D向下与静触点E接触,将工作电路接通，当线圈A中电流为零时,电磁铁失去磁性,衔铁B在弹簧作用下被拉起,动触点D与静触点E分离，自动切断工作电路．图2（2）控制电路的原理天较亮时,光敏电阻R G阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻R G电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值,输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A,电磁继电器工作,接通工作电路,使路灯自动开启；天明后,R G阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平,则线圈A中不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭．例1如图3所示为一个逻辑电平检测电路，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不发光解析A为低电平时，Y为高电平，LED的电压小，不发光；A为高电平时,Y为低电平，LED的电压大,发光，故B、C正确．答案BC针对训练1 如图4所示的光控电路，用发光二极管LED模仿路灯,R G为光敏电阻，R1的最大电阻为51 kΩ，R2为330 Ω.白天，光的强度较大，光敏电阻R G的电阻值较________，加在斯密特触发器A端的电压较________，则输出端Y输出高电平,发光二极管LED________（填“导通”或“不导通”）；当天色暗到一定程度时，R G的阻值增大到一定值，斯密特触发器输入端A的电压上升到某个值(1。

学习目标1．理解温度传感器的应用――电饭锅的结构及工作原理2．了解温度传感器的应用――各种数字式测温仪的特点及测温元件3．理解光传感器的应用――机械式鼠标器的构造及工作原理4．了解光传感器的应用――火灾报警器的构造及工作原理5．会用各类传感器（光传感器、温度传感器等）设计简单的控制电路课本导读一．温度传感器的应用――电饭锅1．电饭锅的内部结构（如图6－3－1所示）：电饭锅主要由接线螺钉、触点、转轴、开关按钮、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、弹簧、内胆底等构成．其中＿＿＿＿＿＿为主要元件，它是用＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿混合烧结而成的．它的特点主要有：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是上升到＿＿＿＿＿＿时，就失去＿＿＿＿＿＿性，不能被磁体吸引了．该温度在物理学中称为该材料的＿＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿＿．图6－3－12．电饭锅的工作原理：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．二．温度传感器的应用―――测量仪1．测温仪的原理：温度传感器要以把＿＿＿＿＿＿转换成＿＿＿＿＿＿，再由指针式仪表或数字式仪表显示出来．这就是指针式测温仪和数字式测温仪的原理．由于电信号可以远距离传输，所以应用温度传感器可以进行远距离测温．2．测温元件：它可以是＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿（利用该元件可以实现无接触测温）．三．光传感器的应用――鼠标器1．机械式鼠标器的内部结构：它由一个滚球、两个滚轴、两个＿＿＿＿＿＿（它的边缘开有许多等间距的小齿）、两个＿＿＿＿＿＿（LED）、还有两个＿＿＿＿＿＿（两个光传感器）等组成的．2．机械式鼠标器的工作原理：当鼠标器在桌面上移动时，滚球的运动通过＿＿＿＿＿＿带动两个＿＿＿＿＿＿转动，红外线接收管就收到的＿＿＿＿＿＿，输出相应的＿＿＿＿＿＿．计算机分别统计x，y两个方向的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光标产生相应的＿＿＿＿＿＿．四．光传感器的应用――烟雾散射式火灾报警器●烟雾散射火灾报警器的构造：带孔的罩子内装有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和不透明的档板．●烟雾散射式火灾报警器的工作原理：平时，＿＿＿＿＿＿收不到LED发出的光，呈现＿＿＿＿＿＿状态．烟雾进入罩内后对光有＿＿＿＿＿＿作用，使部分光线照射到＿＿＿＿＿＿，其电阻变＿＿＿＿＿＿，与传感器连接的电路检测发出这种变化，就会发出警报．典型例题【例1】如图6－3－2是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（103℃）时，会自动断Array开．S2是一个自动控控温开关，当温度低于70℃时，会自动闭合；温度高于80℃时会自动断开，红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯，分流电阻R1＝R2＝500Ω，加热电阻丝R3＝50Ω，两灯电阻不计．⏹分析电饭煲的工作原理⏹计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比．⏹简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？【解析】（1）电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80℃，S2自动断开，S1仍闭合；水烧开后，温度升高到103℃时，开关S1自动断开，这时饭已经煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态．由于散热，待温度将至70℃时，S2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80℃时，S2又自动断开，再次处于保温状态．（2）加热时电饭煲消耗的电功率P1＝U2/R并，保温时电饭煲消耗的功率P2＝错误！未找到引用源。

实验：传感器的应用课程目标引航情景思考导入人的指纹各不相同且终生基本不变，由于指纹具有的唯一性和稳定性，使其成为识别身份的一种有效手段，目前指纹识别器已应用于密码门、银行储户的身份识别等方面，你知道其中的道理吗？提示：该指纹识别器是通过电容传感器来识别指纹的。

该传感器表面集合了300×300个电容器极板，其外面是绝缘表面。

当用户的手指放在绝缘表面上时，皮肤就组成了电容阵列极板的另一面，如图所示，由于指纹的脊和谷相对于另一极之间的距离不同，使电容阵列中不同位置的电容器的电容值也不相同。

通过读取这些电容的差异，就能够获取指纹信息。

这样就把指纹的信息转化成了电信号，再经过电路对电信号的比较就可以实现对指纹的识别。

基础知识梳理1．知识准备(1)普通二极管和发光二极管①都具有__________性。

②发光二极管除了具有普通二极管的__________外，导电时还能______，它小巧玲珑颜色鲜艳，又很省电，许多家用电器上都用发光二极管做______。

(2)门电路①对于与门电路，只要一个输入端输入为“0”，则输出端一定是“0”，只有当所有输入都同时为“1”时，输出才是“____”。

②对于或门电路，只要有一个输入端输入为“1”，则输出一定是“____”，只有当所有输入都为“0”时，输出才是“____”。

③非门电路中，当输入为“0”时，输出总是“____”，当输入为“1”时，输出反而是“____”。

非门电路也称反相器。

(3)斯密特触发器斯密特触发器性能特别，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从________跳到________(0.25 V)，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8 V)，Y会从________跳到______。

斯密特触发器可以将连续变化的________转换为突变的________，而这正是进行光控所需要的。

(4)逻辑电路的高低电平在逻辑电路中，常把电势的高低叫做______的高低，“输出低电平”的意义是，输出端处于________的状态。

学案5 实验：传感器的应用1．斯密特触发器的特点：当输入端电压逐渐上升到某一个值(1.6 V)时，输出端会突然从________跳到____________，当输入端电压下降到另一个值(0.8 V)时，输出端会从________跳到__________．2．下列说法中正确的是( )A．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻B．测温仪中测温元件可以是热敏电阻C．机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现高电阻状态3．某市为了节约能源，合理适时地使用路灯，要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的某种特性制成自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制．这是利用半导体的( )A．压敏性 B．光敏性C．热敏性 D．三种特性都利用了知识点传感器的应用实验1．如图1所示的光控电路用发光二极管LED模拟路灯，RG为光敏电阻．A为斯密特触发器输入端，在天黑时路灯(发光二极管)会点亮．下列说法正确的是( )图1A．天黑时，Y处于高电平B．天黑时，Y处于低电平C．当R1调大时，天更暗时，灯(发光二极管)点亮D．当R1调大时，天较亮时，灯(发光二极管)就能点亮2．如图2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2A．当R T的温度升高时，R T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自动控制电路的分析及设计技巧3．自己设计一个以热敏电阻为传感器的简易自动报警器，当温度过高时，小灯泡亮或响铃报警．所用的实验器材可能有电磁继电器、电铃、小灯泡、热敏电阻、干电池、滑动变阻器、开关．4．已知光敏电阻随入射光的增强，其电阻值减小，请利用图3所示器材设计一个路灯自动控制电路．图31．如图4所示为一个逻辑电平检测电路，A与被测点相接，则( )A．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不发光图42．如图5所示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断( )图5A．θ′＝θB．θ′<θC．θ′>θD．不能确定θ和θ′的关系3．某小型电磁继电器，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如图6所示．其工作方式是( )图6A．A与B接信号电压，C与D跟被控电路串联B．A与B接信号电压，C与D跟被控电路并联C．C与D接信号电压，A与B跟被控电路串联D．C与D接信号电压，A与B跟被控电路并联4. 演示位移传感器的工作原理如图7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.假设电压表是理想电压表，则下列说法正确的是( )图7A．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5．如图8所示是电阻式温度计，一般是利用金属铂制作的，已知铂丝的电阻随温度的变化情况，测出铂丝的电阻就可以知道其温度．这实际上是一个传感器，它是将________转化为__________来进行测量的．图86．说明下列各种场合分别选用的传感器(1)普通电冰箱中的自动温度控制电路是________．(2)马路两侧的路灯控制电路是________．(3)气垫导轨上用的光电门是________．(4)楼梯灯控制电路是________．(5)宾馆的自动门是________．(6)话筒是________．(7)非接触式体温计是________．(8)遥控电视机的接收器是________．7．一路灯控制装置如图9所示，R G为光敏电阻，光照射R G时，R G变小．白天时，继电器J两端电压是较大还是较小？要使路灯比平时早一些时间亮起来，应如何调节R1?图9高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

第六章传感器第3节实验传感器的应用【学习目标】１、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性；２、知道晶体三极管的放大特性；３、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用；４、综合实验培养动手能力，体会物理知识实际中的应用。

【重点、难点】1、了解斯密特触发器的工作特点，能够分析光控电路的工作原理；2、温度报警器的电路工作原理；3、由门电路控制的传感器的工作原理。

预习案【自主学习】一、实验原理及知识准备阅读下列学习资料并总结出其特点和作用：（一）、普通二极管和发光二极管固态电子器件中的半导体两端器件。

起源于19世纪末发现的点接触二极管效应，发展于20世纪30年代，主要特征是具有单向导电性，即整流特性。

利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构，可制成不同类型的二极管，用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。

例如稳压二极管可在电源电路中提供固定偏压和进行过压保护；雪崩二极管作为固体微波功率源，用于小型固体发射机中的发射源；半导体光电二极管能实现光-电能量的转换，可用来探测光辐射信号；用作指示灯、文字-数字显示、光耦合器件、光通信系统光源等；肖特基二极管可用于微波电路中的混频、检波、调制、超高速开关、倍频和低噪声参量放大等。

按用途分：检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关管、光电管。

按结构分：点接触型二极管、面接触型二极管发光二极管简称为LED。

由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。

磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。

发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。

当给发光二极管加上正向电压后，就能产生自发辐射的荧光。

常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

１、普通二极管和发光二极管（１）二极管具有导电性。

（２）发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能。