高中物理 第一章 电磁感应章末课件 教科版选修3-2 (71)

1、2传感器的应用传感器的应用3实验：传感器的应用实验：传感器的应用第六章传感器学习目标学习目标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.内容索引内容索引自主预习自主预习预习新知 夯实基础重点探究重点探究启迪思维 探究重点达标检测达标检测检测评价 达标过关自主预习自主预习一、力传感器的作用及原理一、力传感器的作用及原理1.应变式力传感器可以用来测 、 、 等各种力.2.应变片能够把 这个力学量转换为 这个电学量.二、温度传感器的工作原理二、温度传感器的工作原理1.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

2、的 不同,双金属片发生弯曲从而控制电路的 .重力压力拉力物体形变电压热膨胀系数通断2.(1)电饭锅中温度传感器为 .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)用手按下开关按钮通电加热,开始煮饭,当锅内温度达到 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 .三、光传感器的原理及应用三、光传感器的原理及应用1.光传感器能把 转化为 .2.最常见的光传感器有 、 、 、 等.3.典型的应用,如 、 、 等.感温铁氧体103断开光信号电信号光敏电阻光电管光电二极管光电三极管鼠标火灾报警器光敏

3、自动计数器即学即用即学即用1.判断下列说法的正误.(1)电子秤中的应变片的电阻随形变大小而变化.()(2)电熨斗和电饭锅都是利用双金属片控制电路通断的.()(3)火灾报警器中的光电三极管的电阻随光照的增强而变小.()(4)利用红外线敏感元件可以实现无接触测温.()参考答案2.电子打火机的点火原理是压电效应,压电片在受压时会在两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比.现有一利用压电效应制造的电梯加速度传感器,如图1所示.压电片安装在电梯地板下,电压表与压电片组成闭合回路用来测量压电片两侧形成的电压.若发现电压表示数增大,则电梯加速度一定_(填“向上”或“向下”),电梯可能_(填“加速”或“减速”)

4、下降.参考答案向上减速图1重点探究重点探究导学探究导学探究如图2所示是一个应变式力传感器,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.结合力传感器的特点,叙述它的工作原理.一、力传感器的应用一、力传感器的应用电子秤电子秤图2参考答案参考答案在梁的自由端施力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,下表面应变片的电阻变小.力F越大,弯曲形变越大,应变片的电阻变化就越大.如果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.力F越大,输出的电压差值也就越大.参考答案例例1(多选)为了锻炼身

5、体,小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,如图3所示是原理图.轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1间的摩擦不计),弹簧劲度系数为100 N/cm.定值电阻R05 ,ab是一根长为5 cm的均匀电阻丝,阻值R125 ,电源输出电压恒为U3 V,理想电流表的量程为00.6 A.当拉环不受力时,滑片P处于a端.下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)A.小明在电路中连入R0的目的是保护电路B.当拉环不受力时,闭合开关后电流表的读数为0.1 AC.当拉力为400 N时,电流表指针指在0.3 A处D.当拉力为400 N时,电流表指针指在0.5 A处图3参考答案解析解析解

6、析若电路无电阻R0,且金属滑片P在b端时,回路短路会损坏电源,R0的存在使电路不出现短路,因此A正确；拉力为400 N时,由Fkx,则x4 cm,对应的电阻为RaP20 ,R1接入电路的电阻RPb5 ,由闭合电路欧姆定律得,I 0.3 A,故D错误,C正确.导学探究导学探究(1)如图4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.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？二、温度传感器的应用二、温度传感器的应用电熨斗、电饭锅电熨斗、电饭锅图4参考答案参考答案常温时,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

7、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.参考答案(2)电饭锅的结构如图5所示.图5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？参考答案参考答案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图示的状态.参考答案煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？如果用电饭锅烧水,能否在水沸腾后自动断电？参考答案参考

8、答案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.不能自动断电,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.参考答案饭熟后,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？参考答案参考答案饭熟后,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.参考答案例例2如图6所示是自动调温式电熨斗,下列

9、说法不正确的是A.常温时上、下触点是接触的B.双金属片温度升高时,上金属片形变较大, 双金属片将向下弯曲C.原来温度控制在80 断开电源,现要求 60 断开电源,应使调温旋钮下移一些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图6参考答案解析解析解析常温工作时,上、下触点是接通的,当温度升高时,上层金属片形变大,向下弯曲,切断电源,切断温度要升高则应使调温旋钮下移一些,A、B、D对,C错.例例3(多选)电饭锅的结构图如图7所示,如果感温磁体的“居里温度”为103 时,下列说法中正确的是A.常温下感温磁体具有较强的磁性B.当温度超过103 时,感温磁体的磁性较强C.饭熟后,

10、水分被大米吸收,锅底的温度会达 到103 ,这时开关按钮会跳起D.常压下只要锅内有水,锅内的温度就不可能 达到103 ,开关按钮就不会自动跳起图7参考答案导学探究导学探究如图8所示是火灾报警器的内部结构,它由发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板组成,请简述它的工作原理.三、光传感器的应用三、光传感器的应用火灾报警器火灾报警器图8参考答案参考答案正常情况下,光电三极管接收不到LED发出的光,呈现高电阻状态,当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.参考答案例例4如图9所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报

11、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.以上说法均不正确图9参考答案解析解析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.达标检测达标检测1.(力传感器的应

12、用力传感器的应用)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,在升降机中将重物放在压敏电阻上,压敏电阻接在如图10甲所示的电路中,电流表示数变化如图乙所示,某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态,下列说法中正确的是A.0t1时间内,升降机一定匀速运动B.0t1时间内,升降机可能减速上升C.t1t2时间内,升降机可能匀速上升D.t1t2时间内,升降机可能匀加速上升参考答案解析图10123456解析解析在0t1时间内,电流恒定,表明压敏电阻的阻值恒定,则重物对压敏电阻的压力恒定,则升降机可能处于静止、匀速运动或匀变速直线运动状态,故A选项错误,B选项正确；t1t2时间内,电流在增加,表明压敏

13、电阻的阻值在减小,则重物对压敏电阻的压力在增大,重物的加速度是变化的,故不可能做匀速运动或匀加速运动,C、D选项错误.1234562.(温度传感器的应用温度传感器的应用)传感器的种类多种多样,其性能也各不相同,空调机在室内温度达到设定的温度后,会自动停止工作,空调机内使用的传感器是A.生物传感器 B.红外传感器C.温度传感器 D.压力传感器参考答案1234563.(温度传感器的应用温度传感器的应用)小强用恒温箱进行实验时,发现恒温箱的温度持续升高,无法自动控制.经检查,恒温箱的控制器没有故障.参照图11,下列对故障判断正确的是A.只可能是热敏电阻出现故障B.只可能是温度设定装置出现故障C.热敏

14、电阻和温度设定装置都可能出现故障D.可能是加热器出现故障参考答案解析图11123456解析解析由恒温箱原理图可知,若热敏电阻出现故障或温度设定装置出现故障都会向控制器传递错误信息,导致控制器发出错误指令,故C正确,A、B错误.若加热器出现故障,只有一种可能,即不能加热,而题中加热器一直加热才会使温度持续升高,故D错误.1234564.(温度传感器的应用温度传感器的应用)某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中,安装好如图12所示的装置.向杯内加入冷水,温度计的示数为20 ,多用电表选择适当的倍率,读出热敏电阻的阻值R1.然后向杯内加入热水,温度计的示数为60 ,发现多用电表的指针偏转角度

15、较大,则下列说法正确的是A.多用电表应选用电流挡,温度升高换用大量程测量B.多用电表应选用电流挡,温度升高换用小量程测量C.多用电表应选用欧姆挡,温度升高时换用倍率大的挡D.多用电表应选用欧姆挡,温度升高时换用倍率小的挡图12参考答案解析123456解析解析测电阻应选用欧姆挡.当温度升高时,热敏电阻受温度变化的影响,多用电表偏转角度增大,说明电阻阻值变小,所以应换用倍率小的挡,故D正确.1234565.(光传感器的应用光传感器的应用)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参考答案解析解析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.1234566.(光传感器的应用光传感器的应用)当