高中物理选修3-2第三章传感器
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肇庆一中物理科组 1 高中物理导学案 高二备课组 课题 传感器 主备人 唐琦 学习目标 知道非电学量转换成电学量的意义，了解常见传感器的原理及应用 重难点 知道几种常见传感器的应用 自主学习 一、传感器的概念和分类： 1.传感器是将被测的___________转换为便于测量的________的一类元件，其工作过程是按一定规律使某一元件对某一物理量敏感，将这一物理量转换成便于利用的信号，如光电传感器利用__________将光信号转化为电信号，电信号便于与其他仪器连接，进行监测或自动化控制. 传感器一般由___________、___________、___________三部分组成。（非电学量，电信号，光敏电阻，敏感元件，转换元件，转换电路） 2、传感器的分类： （1）按被测量进行划分为：加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、温度传感器、负荷传感器、扭矩传感器 （2）按工作原理划分为：电阻应变式传感器、压电式传感器、电容式传感器、涡流式传感器、动圈式传感器、磁电式传感器、差动变压式传感器 二、传感器的原理： 传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作.传感器原理如图：
合作探究 一、传感器中各元件的作用： 1、敏感元件是传感器的核心部分，它是利用材料的某种敏感效应（如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等）制成的. 2、转换元件是传感器中能将敏感元件输出的、与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件. 3、转换电路的作用是将此电信号转换成易于传输或测量的电学量输出. 二、传感器常用敏感元件及应用： 1、常用的敏感元件：热敏电阻——温度传感器；光敏电阻——光传感器 2、应用实例：洗衣机水位控制装置（压力传感器），自动门（红外线传感器），指纹识别器（电容式传感器），机器人（多种传感器） 精讲点评 一、热敏电阻特性的应用： 1、例题讲解：如图是一火警报警装置的一部分电路示意图，其中R2是半导体热敏传感器，它的电阻随温度升高而减小，a、b接报警器.当传感器R2所在处出现火情时，电流表的电流I和a、b两端电压U与出现火情前相比（ ） 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 肇庆一中物理科组 2 2、变式训练：如图是观察电阻值随温度变化情况示意图.现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是（ ） A.如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显 B.如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显 C.如果R为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化非常明显 D.如果R为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化不明显 答案：C
二、力、加速度传感器的应用： 1、例题讲解：惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计.加速度计的构造原理的示意图如图所示:沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块,滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连;两弹簧的另一端与固定壁相连.滑块原来静止,弹簧处于自然长度.滑块上有指针,可通过标尺测出滑块的位移,然后通过控制系统进行制导.设某段时间内导弹沿水平方向运动,指针向左偏离O点的距离为s,则这段时间内导弹的加速度（ ） A.方向向左,大小为ks/m B.方向向右,大小为ks/m C.方向向左,大小为2ks/m D.方向向右,大小为2ks/m
答案：D 2、变式训练：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3-11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，电流表示数变化与时间t的关系，如图乙所示，下列判断正确的是（ ） A.从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动 B.从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动 C.从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动 D.从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动 答案：D
当堂验收 1. 下面元件属于温度传感器应用的是（ ） A.电熨斗 B.话筒 C.测温仪 D.鼠标器 答案：AC 2. 下列说法正确的是（ ） A.热敏电阻是把热量这个热学量转为电阻这个电学量 B.金属热电阻的化学稳定性好,灵敏度高 C.电熨斗中的双金属片是温度传感器 D.霍尔元件是能够把磁学量磁感应强度转换为电压的传感元件
答案：CD 3. 下列说法不正确的是（ ） 肇庆一中物理科组 3 A.话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号 B.电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器.这种传感器的作用是控制电路的通断 C.电子秤所使用的测力装置是力传感器 D.热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量 答案：A 4.如图所示，将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡，将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间.若往Rt上擦一些酒精，表针将向_______（填“左”或“右”）偏转；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向_______（填 “左”或“右”）偏转. 答案：左，右
拓展与提升 1、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滑动，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小s，假设电压表是理想的，则下列说法正确的是（ ） A.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
答案：B. 2. 传感器是一种采集信息的重要器件.如图3-1-14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联成闭合电路，那么（ ） A.当F向上压膜片电极时，电容将减小 B.当F向上压膜片电极时，电容将增大 C.若电流计有示数，则压力F发生变化 D.若电流计有示数，则压力F不发生变化 BC
3、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（ ） A.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻 B.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻 C.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻 D.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻 AC 课后巩固: 1、如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时（ ） A.电压表的示数增大 肇庆一中物理科组 4 B.R2中电流增大 C.小灯泡的功率增大 D.电路的路端电压增大 A 2、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.走廊照明灯的声控装置 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 A 3、当前传感器被广泛应用于各种电器、电子产品之中，下述关于常用的几种家用电子器件所采用传感器说法中不正确的是（ ） A.电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了光电传感器 B.电子体温计中主要是采用了温度传感器 C.电脑所用的光电鼠标主要是采用光传感器 D.电子秤中主要是采用了力电传感器 A 4、洗衣机中的水位控制装置使用的是（ ） A.光传感器 B.压力传感器 C.湿度传感器 D.温度传感器 B 5、指纹识别器在下列哪些方面可以得到广泛应用（ ） A.乘坐客车购票时 B.过公路收费处时 C.放学出校门口时 D.开银行保险柜时 D 6、机器人技术发展迅速,以下哪方面是现有的机器人不能很好地完成的（ ） A.汽车工业中自动焊接领域 B.深水探险 C.艺术体操和与人对话 D.机械加工 C 7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I0.某过程中电流表的示数如图乙所示,则在此过程中（ ） A.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 BD
8、（2015肇庆二模）如下图（甲）所示，打开电流和电压传感器，将磁铁置于螺线管正上方距海绵垫高为h处静止释放，磁铁穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止。若磁铁下落过程中受到的磁阻力远小于磁铁重力，且不发生转动，不计线圈电阻。图（乙）是计算机荧屏上显示的UI-t曲线，其中的两个峰值是磁铁刚进入螺线管内部和刚从内部出来时产生的。下
