传感器的原理及应用2.ppt

1.下列说法中正确的是 ( ) A.话筒是一种常用的声音传感器,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.半导体热敏电阻常用作温度传感器,因为温度越高, 它的电阻值越大 解析 话筒是将声信号转换为电信号,A错误.半导体热敏电阻常用作温度传感器,因为温度越高,它的电阻值越小,D错误.,BC,第3课时 传感器的原理及应用,2.如图所示,动圈式话筒能够将声音转变为微弱的电信号(交变电流),产生的电信号一般都不是直接送给扩音机,而是经过一只变压器之后再送给扩音机放大,变压器的作用是减少电信号沿导线传输过程中的电能损失,关于话筒内的这只变压器,下列说法中正确的是 ( ),A.一定是升压变压器,因为P=UI,升压后,电流减小,导线上损失的电能减少 B.一定不是升压变压器,因为P= ,升压后,导线上损失的电能会增加 C.一定是降压变压器,因为I2= ,降压后,电流增大,使到达扩音机的信号加强 D.一定不是降压变压器,因为P=I2R,降压后,电流增大,导线上损失的电能会增加 解析 升压变压器能使电流变小,再根据P=I2R,减小的 电流在导线上传播时减小电能损失. 答案 AD,题型2 温度传感器的应用 【例2】 如图7所示,图甲为热敏电阻的Rt图象,图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路,继电器的电阻为100 .当线圈的电流大于或等于20 mA时,继电器的衔铁被吸合.为继电器线圈供电的电池的电动势E=9.0 V,内阻可以不计.图中的“电源”是恒温箱加热器的电源.问:,图7,(1)应该把恒温箱内的加热器接在_ (填“A、B”或“C、D”端). (2)如果要使恒温箱内的温度保持50,可变电阻R的阻值应调节为 .,解析 恒温箱内的加热器应接在A、B端.当线圈中的电流较小时,继电器的衔铁在上方,恒温箱的加热器处于工作状态,恒温箱内温度升高. 随着恒温箱内温度升高,热敏电阻R的阻值变小,则线圈中的电流变大,当线圈的电流大于或等于20 mA时,继电器的衔铁被吸到下方来,则恒温箱加热器与电源断开,加热器停止工作,恒温箱内温度降低. 随着恒温箱内温度降低,热敏电阻R的阻值变大,则线圈中的电流变小,当线圈的电流小于20 mA时, 继电器的衔铁又被释放到上方,则 恒温箱加热器又开始工作,这样,就可以使恒温箱内保持在某一温度. 要使恒温箱内的温度保持50,即50时线圈内的电流为20 mA.由闭合电路欧姆定律I = ,r为继电器的电阻.由图甲可知,50时热敏电阻的阻值为90 ,所以R= -R-r=260 . 答案 (1)A、B端 (2)260,题型3 压力传感器的应用,【例3】 如图9所示为某种电子秤的原理示意图,AB为一均匀的滑动变阻器,阻值为R,长度为L,两边分别有P1、P2两个滑动头,P1可在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动,弹簧处于原长时,P1刚好指着A端,P1与托盘固定相连,若P1、P2间出现电压时,该电压经过放大,通过信号转换器后在显示屏上可显示物体重力的大小.已知弹簧的劲度系数为k,托盘自身质量为m0,电源电动势为E,内阻不计,当地的重力加速度为g.求：,(1)托盘尚未放物体时,在托盘自身重力作用下,P1离A的距离x1.,(2)托盘上放有质量为m的物体时,P1离A的距离x2.,(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点,其方法是：调节P2,使P2离A的距离也为x1,从而使P1、P2间的电压为零.校准零点后,将物体m放在托盘上,试推导出物体质量m与P1、P2间的电压U之间的函数关系式.,(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点,其方法是：调节P2,使P2离A的距离也为x1,从而使P1、P2间的电压为零.校准零点后,将物体m放在托盘上,试推导出物体质量m与P1、P2间的电压U之间的函数关系式.,解析 (1)弹簧处于原长时,P1刚好指着A端,在托盘自身重力作用下(托盘自身质量为m0),P1离A的距离为x1,由力学平衡知识得 m0g=kx1 解得x1= (2)由受力分析可知:m0g+mg=kx2 解得x2= ,(3)当托盘上放有质量为m的物体时,P1离P2的距离为 x2-x1= 滑动变阻器与电源组成的电路中电流恒定,电源内阻不计,由闭合电路欧姆定律可知I= P1、P2间电压U=IR12= (x2-x1)= 可解得m= ,4 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合成的压力传感器,用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 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6.0 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.,图10,解析 传感器上所显示出力的大小,即弹簧对传感器的压力,据牛顿第三定律知,此即为弹簧上的弹力大小,亦即该弹簧对滑块的弹力大小. (1)如右图所示,依题意：左侧弹簧对 滑块向右的推力F1=14 N,右侧弹簧对 滑块的向左的推力F2=6.0 N.(3分) 滑块所受合力产生加速度a1,根据牛顿第二定律有 F1-F2=ma1 (3分) 得a1= m/s2=4 m/s2 (2分) a1与F1同方向,即向前(向右). (2分),(2)a传感器的读数恰为零,即左侧弹簧的弹力F1=0,因两弹簧相同,左弹簧伸长多少,右弹簧就缩短多少,所以右弹簧的弹力变为F2=20 N. (3分) 滑块所受合力产生加速度,由牛顿第二定律得 F合=F2=ma2 (3分) 得a2= =-10 m/s2 负号表示方向向后(向左). (2分) 答案 (1)4 m/s2 向右 (2)10 m/s2 向左,(2009年高考山东理综)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关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)如下图所示，当1、2两端所加电压上升至2 V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： 光敏电阻Rp(符号， 阻值见上表) 直流电源E(电动势3 V，内阻不计)； 定值电阻：R110 k，R220 k，R340 k(限选其中之一并在图中标出)； 开关S及导线若干,【解析】 (1)光敏电阻的阻值随光照变化的曲线如下图所示 特点：光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小,(2)当控制开关自动启动照明系统，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照明系统，即此时光敏电阻阻值为20 k，两端电压为2 V，电源电动势为3 V，所以应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为10 k，即选用R1 电路原理图如右图所示 【答案】 见解析,4.图12是霍尔元件的工作原理示意 图,如果用d表示薄片的厚度,k为 霍尔系数,对于一个霍尔元件d、 k为定值,如果保持电流I恒定,则 可以验证UH随B的变化情况.以下说法中正确的是 ( ) A.将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面 时,UH将变大 B.在测定地球两极的磁场强弱时,霍尔元件的工作面 应保持水平 C.在测定地球赤道上的磁场强弱时,霍尔元件的工作 面应保持水平 D.改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角,UH将发生变化,图12,解析 根据公式UH=k 可以看出,当磁极靠近霍尔元件的工作面时,B增大,UH将变大;在地球两极附近,可以认为地磁场与水平面垂直,霍尔元件的工作面保持水平,故B答案正确.而在赤道上,地磁与水平面平行.若霍尔元件的工作面保持水平,则无电压产生,C错误;改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角,相当于改变了霍尔系数k,故UH将发生变化,故D正确. 答案 ABD,4.如图6所示,图线a是线圈在匀强 磁场中匀速转动时所产生正弦 交流电的图象,当调整线圈转速 后,所产生正弦交流电的图象如 图线b所示.以下关于这两个正 弦交流电的说法正确的是 ( ) A.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B.线圈先后两次转速之比为32 C.交流电a的瞬时值为u=10sin 5t V D.交流电b的最大值为 V,解析 t=0时刻,u=0,穿过线圈的磁通量最大,A错;由图知Ta=0.4 s,Tb=0.6 s,根据n= ,得nanb=TbTa =32,故B正确;由图知Uma=10 V,a= =5,所以交流电a的瞬时值为u=Umasin t=10sin 5t V,C正确;Umb=nBSb= V,故D正确. 答案 BCD,5.交流发电机的原理如图8甲所示,闭合的矩形线圈放在匀强磁场中,绕OO轴匀速转动,在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示,已知线圈的电阻为R=2.0 ,求:,(1)通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值是多少? (2)矩形线圈转动的周期是多少? (3)线圈电阻上产生的电热功率是多少? (4)保持线圈匀速运动,1 min内外界对线圈做的功是多少?,(1)通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值是多少? (2)矩形线圈转动的周期是多少? (3)线圈电阻上产生的电热功率是多少? (4)保持线圈匀速运动,1 min内外