高中物理粤教版选修3-2学案传感器的应用用传感器制作自控装置含答案2

第三节传感器的应用

第四节用传感器制作自控装置

［学习目标］1.了解传感器在生活和生产中的应用，尝试运用传感器的知识解释一些生活中的问题.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.

知识探究新知探究点点落实

一、传感器的应用

［导学探究］日常生活中的传感器是一个大家族，也是我们的好朋友，假如没有这些传感器，将会给我们

的生活带来诸多不便，请观察和思考一下，在生活中有哪些传感器？

答案电冰箱、电熨斗、空调机中要用到温度传感器；自动门、家电遥控器、防盗报警器中要用到红外线

传感器.

［知识梳理］

1.生活中的传感器

电饭煲、电冰箱、微波炉、空调机、消毒碗柜等与温度控制相关的家用电器，几乎都要用到遢度传感器；

自动门、家电摇控器、生命探测器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等，均使用了红处级传感器:

另外还有照相机中的光敏传感器、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

无人管理的自动灌溉系统利用了谩度传感器；自动化温室种植中，温室的自动控温就是在温度传感器的帮

助下实现的；现代粮库采用了温度传感器和湿度传感器.

3.工业生产中的传感器

生产安全中，如将一种埋入式光经传感器安置在大桥或水坝中，随时可以监测大桥或水坝的裂痕等安全隐

患：在自动控制系统中，如数控机床中的位移测量装置就是利用高精度位移传感器（如光栅传感器）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

在运载火箭、载人飞船中，应用传感器供遥测和遥控系统使用;对宇航员各种生理状况的测量有生理传感

器，如测量血压、心电图、体温等.

［即学即用］判断下列说法的正误.

（1）电子秤使用了压力传感器.（）

⑵在电梯门口放置障碍物，电梯门会不停地开关，这是由于电梯门上有红外线传感器.（）

（3）酒精浓度检测器，使用了温度传感器.（）

答案⑴V(2)X(3)X

二、用传感器制作自控装置

［导学探究］城市里的路灯，能够在天暗时自动开启，而在天亮时，自动熄灭，你知道该自动控制电路中

有什么传感器吗？

答案光电传感器

［知识梳理］课题：应用光敏电阻制作光控自动照明灯电路

图1

实验器材

二极管VD、晶闸管YS、光敏电阻兆、电阻#(7.5MQ)、灯泡L.

实验原理

由晶闸管Vs与电灯L构成主回路，控制回路由《与鱼组成的分压器及二极管力构成，如图1所示.

(1)当白天自然光线较强时，光敏电阻呈低电阻，与分分压后使晶闸管Vs门电极处于低电平，Vs关断.

(2)当夜幕降临时，照在位上的自然光线减弱，兄呈高阻，使M的门电极处于高电平，Vs获正向触发电压

而导通,灯L亮.

(3)改变#的阻值，即改变其与兄的分压比，可调整电路的起控点.

［即学即用］判断下列说法的正误.

(1)随着科技的发展，传感器会应用在各行各业，生活的方方面面，可以完全取代人的作用.()

(2)当路灯自动控制电路做好后，不能随意调整路灯点亮熄灭的起控点.()

(3)路灯自动控制电路中的敏感元件是光敏电阻.()

答案⑴X(2)X(3)V

题型探究重点难点个个击破

传感器的应用实例

分析传感器应注意的四个分析：

(1)检测量分析：要清楚传感器所检测的非电学量，如温度、光、声、力等.

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（2）敏感元件分析：分析敏感元件的输入与输出信号，及输入与输出信号间的联系.

（3）电路分析：分析传感器所在的电路结构，分析输入信号变化对电路电流、电压等产生的影响.

（4）执行机构分析：分析非电学量与电学量之间的转换过程，分析根据所获得的信息控制执行机构进行工

作的过程.

例1（多选）为了锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，如图2所示是原理图.轻质

弹簧右端和金属滑片产固定在一起（弹簧的电阻不计，尸与其间的摩擦不计），弹簧劲度系数为lOON/cm.定

值电阻尼=5Q,ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值用=25。，电源输出电压恒为Q3V,理想电流

表的量程为0〜0.6A.当拉环不受力时，滑片。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.小明在电路中连入吊的目的是保护电路

B.当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0.1A

C.当拉力为400N时,电流表指针指在0.3A处

D.兰拉力为400N时，电流表指针指在0.5A处

答案ABC

解析若电路无电阻必，且金属滑片夕在b端时，回路短路损坏电源，吊的存在使电路不出现短路，因此

A正确；当拉环不受力时，滑片。在a端，由闭合电路欧姆定律得，/=4万=0.1A,故B正确；拉力为

400N时，由尸=〃八必则Ax=4cm,对应的电阻为口=20。，用接入电路的电阻能=5Q,由闭合电路欧

姆定律得，I'=0.3A,故D错，C正确.

/toIixi'b

例2（多选）电饭锅的结构图如图3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（）

感温弹簧

内胆厚磁体/电热板

M凰tr开关按钮

13转轴一

触点（电热板电源开关;

图3

A.常温下感温磁体具有较强的磁性

B.当温度超过103c时，感温磁体的磁性较强

C.饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会达到103C,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

答案ACD

达标检测当堂检测巩固反馈

1.（多选）如图4所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是（）

IIIIII-把手

灯泡-LDR（光敏电阻）

图4

A.严重污染时，IDR是高电阻

B.轻度污染时，LDR是高电阻

C.无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定

D.该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响

答案AD

解析严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A对，B错；LDR由半导体材料制成,

受光照影响，电阻会发生变化，C错；白天和晚上自然光的强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，D对.

图5

2.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5,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

答案C

解析由怛温箱原理图可知，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,

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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.

40分钟课时作业强化训练拓展提升

一、选择题（1〜8题全为单选题）

1.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

答案C

2.在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是（）

A.光传感器B.温度传感器

C.声传感器D.压力传感器

答案A

解析在电梯门口放置一障碍物，电梯门不停地开关，说明电梯门口有一个光传感器，故A选项正确.

3.当出现某疫情时，在机场、车站等交通出入口，使用红外线热像仪，红外线热像仪通过红外线遥感，

可检测出经过它时的发热病人，从而可以有效控制疫情的传播.关于红外线热像仪，下列说法正确的是

（）

A.选择红外线进行检测，主要是因为红外线具有荧光效应

B.红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测

C.红外线热像仪同时还具有杀菌作用

D.一切物体都能发射红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同

答案D

解析红外线热像仪是根据物体发射的红外线的频率和强度不同而工作的，故D正确.

4.如图1所示是自动调温式电熨斗，下列说法不正确的是（）

弹M捞性出1铜P.片乙^^二升3一降调螺温旋钉钮

\冒忆绝缘.架

触点n'=°

双金属片—/llHHUUU-Y热

金属底板।।

图1

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60c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

答案C

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.

5.如图2所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中/为含铁芯的线圈.。为可绕。点转动的铁片，（为

弹簧，S为一对触头，力、8、C.〃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.其

工作方式是（）

ABCD

图2

A.4与8接信号电压,。与〃可跟被控电路串联

B.4与6接信号电压,C与〃可跟被控电路并联

C.C与〃接信号电压，4与8可跟被控电路串联

D.C与〃接信号电压，4与4可跟被控电路并联

答案A

6.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3所示的装置.向杯内加入冷水，

温度计的示数为201,多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值公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较大，则下列说法正确的是（）

多用电表

图3

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

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D.多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡

答案D

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，偏转角度增大，说明电阻阻值

变小，所以应换用倍率小的挡.

7.如图4所示为用热敏电阻斤和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随

温度的升高而减小.电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器（图中未画出）相

连接.则（）

乙

图4

A.当温度降低到某一数值，衔铁尸将会被吸下

B.兰温度升高到某一数值，衔铁夕将会被吸下

C.工作时，应该把恒温箱内的加热器接在G〃端

D.工作时，应该把恒温箱内的加热器接在力、。端

答案B

解析根据温度变化，分析彳的变化，确定电路中电流的变化，电流增大时，继电器£对衔铁〃吸引力增

大，P将会被吸下.当温度降低到某一数值，热敏电阻户的阻值增大，电路中电流减小，继电器£对衔铁

夕吸引力减小，夕将不会被吸下，故A错误.当温度升高到某一数值，热敏可阻E的阻值减小，电路中电

流增大，继电器£对衔铁〃吸引力增大，夕将会被吸下，故B正确.恒温箱内温度高到一定数值后，应与

电源断开停止加热，由以上分析可知，温度升高后，力、8端断开，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器

接在4、8端,故C、D错误.

8.某同学设计的家庭电路保护装置如图5所示，铁芯左侧线圈。由火线和零线并行绕成.当右侧线圈心

中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K,从而切断家庭电路.仅考虑乙在铁芯中

产生的磁场，下列说法不正确的有（：

图5

A.家庭电路正常工作