1、 2 傳感器的應(yīng)用 3 實(shí) 驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用 學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 了解傳感器在日常生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用 .2. 了解傳感器應(yīng)用的一般模式 3 能 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的應(yīng)用傳感器的控制電路. 1 應(yīng)變式力傳感器可以用來(lái)測(cè)重力、壓力、拉力等各種力. 2 應(yīng)變片能夠把物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量. 二、 溫度傳感器的工作原理 1 雙金屬片溫度傳感器的工作原理： 溫度變化時(shí)，因雙金屬片上層金屬與下層金屬的熱膨脹_ 系數(shù)不同，雙金屬片發(fā)生彎曲從而控制電路的通斷. _ 2 (1)電飯鍋中溫度傳感器為感溫鐵氧體感溫鐵氧體常溫下具有鐵磁性，溫度上升到約 103 C時(shí)，失去鐵磁性，這一溫度稱為該材料的“居里溫度”或“居

2、里點(diǎn)”. (2) 用手按下開(kāi)關(guān)按鈕通電加熱，開(kāi)始煮飯，當(dāng)鍋內(nèi)溫度達(dá)到 103 C時(shí)，感溫鐵氧體失去磁 性，與永久磁鐵失去吸引力，被彈簧彈開(kāi)，從而推動(dòng)杠桿使觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)斷開(kāi). _ 三、 光傳感器的原理及應(yīng)用 1 光傳感器能把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào). 2 最常見(jiàn)的光傳感器有光敏電阻、光電管、光電二極管、光電三極管等. 3 典型的應(yīng)用，如鼠標(biāo)、火災(zāi)報(bào)警器、光敏自動(dòng)計(jì)數(shù)器等 2 即學(xué)即用3 1 判斷下列說(shuō)法的正誤. （1） 電子秤中的應(yīng)變片的電阻隨形變大小而變化. （V ） （2） 電熨斗和電飯鍋都是利用雙金屬片控制電路通斷的. （X ） （3） 火災(zāi)報(bào)警器中的光電三極管的電阻隨光照的增強(qiáng)而變小. （ V ）

3、 （4） 利用紅外線敏感元件可以實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸測(cè)溫. （V ） 2.電子打火機(jī)的點(diǎn)火原理是壓電效應(yīng)， 壓電片在受壓時(shí)會(huì)在兩側(cè)形成電壓且電壓大小與壓力 近似成正比現(xiàn)有一利用壓電效應(yīng)制造的電梯加速度傳感器，如圖 1 所示壓電片安裝在電 梯地板下，電壓表與壓電片構(gòu)成閉合回路用來(lái)測(cè)量壓電片兩側(cè)形成的電壓若發(fā)現(xiàn)電壓表示 答案向上減速 重點(diǎn)探究 一、力傳感器的應(yīng)用電子秤 導(dǎo)學(xué)探究如圖 2 所示是一個(gè)應(yīng)變式力傳感器，彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，在梁的 上下表面各貼一個(gè)應(yīng)變片結(jié)合力傳感器的特點(diǎn)，敘述它的工作原理. 圖 2 答案 在梁的自由端施力 F,則梁發(fā)生彎曲，上表面拉伸，下表面壓縮，上表面應(yīng)變片的電 阻變大

4、，下表面應(yīng)變片的電阻變小. 力F越大，彎曲形變?cè)酱螅瑧?yīng)變片的電阻變化就越大. 如 果讓應(yīng)變片中通過(guò)的電流保持恒定，那么上表面應(yīng)變片兩端的電壓變大，下表面應(yīng)變片兩端 的電壓變小傳感器把這兩個(gè)電壓的差值輸出力 F越大，輸出的電壓差值也就越大. 【例 1】（多選）為了鍛煉身體，小明利用所學(xué)物理知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)電子拉力計(jì)，如圖 3 所示是 數(shù)增大，則電梯加速度一定 速”或“減速”）下降. _ （填“向上”或“向下”），電梯可能 _ （填“加 啟迪思維採(cǎi)究生點(diǎn) 4 原理圖輕質(zhì)彈簧右端和金屬滑片 P固定在一起（彈簧的電阻不計(jì)，P與R間的摩擦不計(jì)）， 彈簧勁度系數(shù)為 100 N/cm.定值電阻 R）= 5 Q

5、 , ab是一根長(zhǎng)為 5 cm 的均勻電阻絲，阻值 R =25 Q ,電源輸出電壓恒為 U= 3 V，理想電流表的量程為 00.6 A .當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，滑 片P處于a端下列關(guān)于這個(gè)電路的說(shuō)法正確的是 （不計(jì)電源內(nèi)阻）（ ）5 A. 小明在電路中連入 Ro的目的是保護(hù)電路 B. 當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)后電流表的讀數(shù)為 0.1 A C. 當(dāng)拉力為 400 N 時(shí)，電流表指針指在 0.3 A 處 D. 當(dāng)拉力為 400 N 時(shí)，電流表指針指在 0.5 A 處 答案 ABC 解析 若電路無(wú)電阻F0，且金屬滑片P在b端時(shí)，回路短路會(huì)損壞電源， R)的存在使電路不 出現(xiàn)短路，因此 A 正確；當(dāng)拉環(huán)不受

6、力時(shí)，滑片P在a端，由閉合電路歐姆定律得, =0.1 A,故 B 正確；拉力為 400 N 時(shí)，由F= kA x，貝 U x= 4 cm,對(duì)應(yīng)的電阻為 Rp= 20 Q , R接入電路的電阻 FPb= 5 Q,由閉合電路歐姆定律得，I =丁= = 0.3 A，故 D 錯(cuò)誤，C F 十 Rb 正確. 二、溫度傳感器的應(yīng)用一一電熨斗、電飯鍋 導(dǎo)學(xué)探究(1)如圖 4 所示為電熨斗的構(gòu)造，其中雙金屬片上層金屬的熱膨脹系數(shù)大于下層 金屬常溫下，電熨斗的上、下觸點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是接觸的還是分離的？當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)雙金屬片將怎 樣起作用？ 開(kāi)始煮飯時(shí)為什么要壓下開(kāi)關(guān)按鈕？手松開(kāi)后這個(gè)按鈕是否會(huì)恢復(fù)到圖示的狀態(tài)？為什 U

7、F)+ F 艱金屆片 電熱虢 - 圖 4 電飯鍋的結(jié)構(gòu)如圖 6 么？7 煮飯時(shí)水沸騰后鍋內(nèi)是否會(huì)大致保持一定的溫度？為什么？如果用電飯鍋燒水，能否在水 沸騰后自動(dòng)斷電？ 飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會(huì)有什么變化？這時(shí)電飯鍋會(huì)自動(dòng)發(fā)生哪些動(dòng)作？ 答案（1）常溫時(shí)，電熨斗的上、下觸點(diǎn)接觸，這樣電熨斗接通電源后能進(jìn)行加熱. 當(dāng)溫度過(guò) 高時(shí)雙金屬片膨脹，因上層的熱膨脹系數(shù)較大，故上層膨脹的厲害，雙金屬片向下彎曲，彎 曲到一定程度后，兩觸點(diǎn)分離，電路斷開(kāi)，電熱絲停止加熱；當(dāng)溫度降低后，雙金屬片恢復(fù) 原狀，重新接通電路加熱. （2）煮飯時(shí)壓下開(kāi)關(guān)按鈕，感溫磁體與永磁體相互吸引結(jié)合在一起，觸點(diǎn)相接，電

8、路接通， 開(kāi)始加熱，手松開(kāi)后，由于鍋內(nèi)的溫度低，感溫磁體與永磁體相互吸引而不能使按鈕恢復(fù)到 圖示的狀態(tài). 煮飯時(shí)水沸騰后鍋內(nèi)的溫度基本保持在水的沸點(diǎn)不變.因?yàn)樗序v時(shí)，溫度不變. 不能 自動(dòng)斷電，因?yàn)槿绻秒婏堝仧序v后，鍋內(nèi)的溫度保持在 100 C不變，低于“居里 溫度”（103 C），電飯鍋不能自動(dòng)斷電，只有水燒干后，溫度升高到 103 C才能自動(dòng)斷電， 因此用電飯鍋來(lái)燒水、煲湯不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫. 飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會(huì)升高，當(dāng)溫度上升到“居里溫度”（約 103 C）時(shí), 感溫磁體失去磁性，在彈簧作用下永磁鐵與之分離，開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)，且不能自動(dòng)復(fù)位. 【例 2】如圖 6

9、所示是自動(dòng)調(diào)溫式電熨斗，下列說(shuō)法不正確的是 （ ） azz 融點(diǎn) 雙金屬片_ A. 常溫時(shí)上、下觸點(diǎn)是接觸的 B. 雙金屬片溫度升高時(shí)，上金屬片形變較大，雙金屬片將向下彎曲 C. 原來(lái)溫度控制在 80 C斷開(kāi)電源，現(xiàn)要求 60 C斷開(kāi)電源，應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下移一些 D. 由熨燙絲綢衣物狀態(tài)轉(zhuǎn)化為熨燙棉麻衣物狀態(tài)，應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下移一些 答案 C 解析 常溫工作時(shí)，上、下觸點(diǎn)是接通的，當(dāng)溫度升高時(shí)，上層金屬片形變大，向下彎曲， 切斷電源，切斷溫度要升高則應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下移一些， A B、D 對(duì)，C 錯(cuò). 【例 3】（多選）電飯鍋的結(jié)構(gòu)圖如圖 7 所示，如果感溫磁體的“居里溫度”為 103 C時(shí)，下列 方

10、一絕緣支架 電熱建 8 說(shuō)法中正確的是（ ）9 A. 常溫下感溫磁體具有較強(qiáng)的磁性 B. 當(dāng)溫度超過(guò) 103 C時(shí)，感溫磁體的磁性較強(qiáng) C. 飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會(huì)達(dá)到 103 C,這時(shí)開(kāi)關(guān)按鈕會(huì)跳起 D. 常壓下只要鍋內(nèi)有水， 鍋內(nèi)的溫度就不可能達(dá)到 103 C,開(kāi)關(guān)按鈕就不會(huì)自動(dòng)跳起 答案 ACD開(kāi)關(guān)按鈕 內(nèi)膽底 永厳 鮭點(diǎn)她熱板電源開(kāi)關(guān)） 10 三、光傳感器的應(yīng)用一一火災(zāi)報(bào)警器 導(dǎo)學(xué)探究如圖 8 所示是火災(zāi)報(bào)警器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它由發(fā)光二極管 LED 光電三極管和不 透明的擋板組成，請(qǐng)簡(jiǎn)述它的工作原理. 圖 8 答案 正常情況下，光電三極管接收不到 LED 發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻

11、狀態(tài)，當(dāng)煙霧進(jìn)入罩內(nèi) 后對(duì)光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變小，與傳感器連接的電路檢 測(cè)出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào). 【例 4】如圖 9 所示是會(huì)議室和賓館房間的天花板上裝有的火災(zāi)報(bào)警器的結(jié)構(gòu)原理圖， 罩內(nèi)裝 有發(fā)光二極管 LED 光電三極管和不透明的擋板.平時(shí)光電三極管接收不到 LED 發(fā)出的光， 呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是 （ ） 圖 9 A. 進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧遮擋了光線，使光電三極管電阻更大，檢測(cè)電路檢測(cè)出變化發(fā)出警報(bào) B. 光電三極管溫度升高，電阻變小，檢測(cè)電路檢測(cè)出變化發(fā)出警報(bào) C. 進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧對(duì)光有散射作用，部分光線照到光電三極管上，電阻變小，發(fā)出

12、警報(bào) D. 以上說(shuō)法均不正確 答案 C 解析 由火災(zāi)報(bào)警器的原理可知，發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙霧進(jìn)入罩內(nèi)，使光發(fā)生散射，部分光線照到 光電三極管上，電阻變小，與傳感器相連的電路檢測(cè)出這種變化，發(fā)出警報(bào)， C 對(duì). 達(dá)標(biāo)檢測(cè) 歯測(cè)評(píng)恰達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān) 1.（力傳感器的應(yīng)用）壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小， 在升降機(jī)中將重物放在壓敏 電阻上，壓敏電阻接在如圖 10 甲所示的電路中，電流表示數(shù)變化如圖乙所示， 某同學(xué)根據(jù)電 流表的示數(shù)變化情況推斷升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，下列說(shuō)法中正確的是 （ ）11 圖 10 A. 011時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)一定勻速運(yùn)動(dòng) B. 0ti時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)可能減速上升 C. tit2時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)可

13、能勻速上升 D. tit2時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)可能勻加速上升 答案 B 解析 在 0ti時(shí)間內(nèi)，電流恒定，表明壓敏電阻的阻值恒定，則重物對(duì)壓敏電阻的壓力恒 定，則升降機(jī)可能處于靜止、勻速運(yùn)動(dòng)或勻變速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故 A 選項(xiàng)錯(cuò)誤，B 選項(xiàng)正確; tit2時(shí)間內(nèi)，電流在增加，表明壓敏電阻的阻值在減小，則重物對(duì)壓敏電阻的壓力在增大， 重物的加速度是變化的，故不可能做勻速運(yùn)動(dòng)或勻加速運(yùn)動(dòng)， C D 選項(xiàng)錯(cuò)誤. 2 .（溫度傳感器的應(yīng)用）傳感器的種類多種多樣， 其性能也各不相同，空調(diào)機(jī)在室內(nèi)溫度達(dá)到 設(shè)定的溫度后，會(huì)自動(dòng)停止工作，空調(diào)機(jī)內(nèi)使用的傳感器是 （ ） A. 生物傳感器 B.紅外傳感器 C.溫度傳感

14、器 D.壓力傳感器 答案 C 3. （溫度傳感器的應(yīng)用）小強(qiáng)用恒溫箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)， 發(fā)現(xiàn)恒溫箱的溫度持續(xù)升高， 無(wú)法自動(dòng)控 制.經(jīng)檢查，恒溫箱的控制器沒(méi)有故障.參照?qǐng)D ii,下列對(duì)故障判斷正確的是 （ ） 圖 ii A. 只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障 B. 只可能是溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障 C. 熱敏電阻和溫度設(shè)定裝置都可能出現(xiàn)故障 D. 可能是加熱器出現(xiàn)故障 屮 12 答案 C 解析 由恒溫箱原理圖可知，若熱敏電阻出現(xiàn)故障或溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障都會(huì)向控制器傳 遞錯(cuò)誤信息，導(dǎo)致控制器發(fā)出錯(cuò)誤指令，故 C 正確，A、B 錯(cuò)誤.若加熱器出現(xiàn)故障，只有一13 種可能，即不能加熱，而題中加熱器一直加熱才會(huì)使溫度

15、持續(xù)升高，故 D 錯(cuò)誤. 4. （溫度傳感器的應(yīng)用）某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在用多用電表研究熱敏特性實(shí)驗(yàn)中，安裝好如圖 12 所示的裝置向杯內(nèi)加入冷水，溫度計(jì)的示數(shù)為 20 C,多用電表選擇適當(dāng)?shù)谋堵?，讀出 熱敏電阻的阻值 R.然后向杯內(nèi)加入熱水，溫度計(jì)的示數(shù)為 60 C,發(fā)現(xiàn)多用電表的指針偏轉(zhuǎn) 角度較大，則下列說(shuō)法正確的是 （ ） A. 多用電表應(yīng)選用電流擋，溫度升高換用大量程測(cè)量 B. 多用電表應(yīng)選用電流擋，溫度升高換用小量程測(cè)量 C. 多用電表應(yīng)選用歐姆擋，溫度升高時(shí)換用倍率大的擋 D.多用電表應(yīng)選用歐姆擋，溫度升高時(shí)換用倍率小的擋 答案 D 解析 測(cè)電阻應(yīng)選用歐姆擋當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻受溫度變化的影響，多用電表偏轉(zhuǎn)角 度增大，說(shuō)明電阻阻值變小，所以應(yīng)換用倍率小的擋，故 D 正確. 5. （光傳感器的應(yīng)用）某樓梯口的電燈開(kāi)關(guān)裝有傳感器， 天黑時(shí)，出現(xiàn)聲音才能發(fā)光， 而白天 即使有聲音，電燈也不能發(fā)光，該開(kāi)關(guān)中有兩種傳感器，它們可能是 （ ） A.熱敏電阻和光敏電阻 B.金屬熱電阻和光敏電阻 答案 D 解析 兩種傳感器分別把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)、 把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)， 所以選項(xiàng) D 正確. 6. （光傳感器的應(yīng)用）當(dāng)出現(xiàn)某疫情時(shí)，在機(jī)場(chǎng)、車站等交通出入口，使用紅外線熱像儀，紅