2019-2020学年高中物理第6章传感器第2节传感器的应用课件 人教版选修3-2

2019-2020学年高中物理第6章传感器第2节传感器的应用课件 人教版选修3-2

第 2 节　传感器的应用 要点一　传感器工作的一般模式 课前教材预案 1 ． 力传感器的应用 —— 电子秤 常用的力传感器是由 __________ 和 __________ 组成的．应变片是一种敏感元件，现多用 __________ 材料制成． 金属梁　 要点二　传感器的应用实例 应变片　 半导体　 2 ． 温度传感器的应用 —— 电熨斗 双金属片温度传感器的作用是控制电路的 ________. 电熨斗中双金属片上层金属的膨胀系数 ________ 下层金属． 通断　 大于　 3 ． 温度传感器的应用 —— 电饭锅 电饭锅中应用了 ________ 传感器，它的主要元件是 ______________ ，这种材料的特点是 ________ 下有铁磁性，能被磁体吸引，但是温度上升到约 103 ℃ 时，就失去铁磁性，不能被磁体吸引了．这个温度在物理学中称为该材料的 ________________ 或 ______________. 温度　 感温铁氧体　 常温　 “ 居里温度”　 “ 居里点”　 4 ． 光传感器的应用 —— 火灾报警器 报警器带孔的罩子内装有 _________________ 、 ______________ 和不透明的挡板． 发光二极管 LED 　 光电三极管　 课堂深度拓展 考点　传感器问题的分析 1 ． 分析思路 物理传感器是将所感受的物理量 ( 如力、热、光等 ) 转换为便于测量的电学量的器件．我们可以把传感器的应用过程分为三个步骤： (1) 信息采集； (2) 信息加工、放大、传输； (3) 利用所获得的信息执行某种操作． 2 ． 分析传感器问题要注意四点 (1) 感受量分析 要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等． (2) 输出信号分析 明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律． (3) 电路结构分析 认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点基础上，分析电路输出信号与输入信号间的规律． (4) 执行机构工作分析 传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程，还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程． 分析传感器类问题 一要注意传感器感受到的是何物理量，二要注意敏感元件输出哪种电信号． A ．小明在电路中连入 R 0 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 A C ．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 答案 　 ABC 　 【变式 1 】　 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，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是　 ( 　　 ) A ．从 t 1 到 t 2 时间内，小车做匀速直线运动 B ．从 t 1 到 t 2 时间内，小车做匀加速直线运动 C ．从 t 2 到 t 3 时间内，小车做匀速直线运动 D ．从 t 2 到 t 3 时间内，小车做匀加速直线运动 答案　 D 　 解析　 在 0 ～ t 1 内， I 恒定，压敏电阻阻值不变，由重球的受力不变可知，小车可能做匀速或匀变速直线运动，在 t 1 ～ t 2 内， I 变大，阻值变小，压力变大，小车做变加速直线运动，选项 A 、 B 错误；在 t 2 ～ t 3 内， I 不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，选项 C 错误， D 正确． 【变式 2 】　 如图甲所示是火警报警装置的一部分电路，其中 R 2 是半导体热敏电阻 ( 传感器 ) ，它的阻值 R 随温度 t 变化关系的图象如图乙所示，该电路的输出端 a 、 b 接报警器．当传感器所在处出现火情时，通过电流表的电流 I 和 a 、 b 两端的电压 U 与出现火情前相比，则 ( 　　 ) 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 　 解析　 当传感器所在处出现火情时，温度升高，则电阻 R 2 的阻值减小，故外电阻减小，干路电流增大，内电压、 R 4 两端的电压均增大，故 a 、 b 两端的电压减小；并联电路的电压减小，通过 R 3 的电流减小，而总电流增大，所以通过 R 2 的电流增大，故选项 D 正确． 【变式 3 】　 如图所示，电源两端的电压恒定， L 为小灯泡， R 为光敏电阻， D 为发光二极管 ( 电流越大，发光越强 ) ，且 R 与 D 的距离不变，下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．当滑片向左移动时， L 消耗的功率增大 B ．当滑片向左移动时， L 消耗的功率减小 C ．当滑片向右移动时， L 消耗的功率可能不变 D ．无论怎样移动滑片， L 消耗的功率都不变 答案　 A 　 解析　 电源两端的电压恒定，也就是说，并联电路两端的电压恒定，当滑片向左移动时，发光二极管发光变强，光敏电阻的阻值变小，所以通过 L 的电流变大，则 L 的功率变大；当滑片向右移动时， L 的功率变小． 1 ． ( 多选 ) 关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是　 ( 　　 ) A ．应变片是由导体材料制成 B ．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小 C ．传感器输出的是应变片上的电压 D ．外力越大，输出的电压差值也越大 课末随堂演练 答案 　 BD 　 解析　 应变片多用半导体材料制成，故选项 A 错误；传感器输出的是上、下两应变片上的电压差，并且随着外力的增大，输出的电压差值也就越大，故选项 C 错误， B 、 D 正确． C ．原来温度控制在 80 ℃ 断开电源，现要求 60 ℃ 断开电源，应使调温旋钮下调一些 D ．由熨烫丝绸衣物状态转变为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些 答案　 ABD 　　 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，选项 A 、 B 、 D 正确， C 错误． 3 ． 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 ．电熨斗的温度传感器 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 答案　 A 　 解析　 遥控器发出红外线，电视中的传感器感知红外线是红外线传感器，选项 A 正确． 4 ． ( 多选 ) 如图所示为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，则下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．温度升高至 74 ℃ 时， L 1 亮 B ．温度升高至 74 ℃ 时， L 2 亮 C ．温度升高至 78 ℃ 时， L 1 亮 D ．温度升高至 78 ℃ 时， L 2 亮 答案 　 AD 　 解析　 当温度低于 78 ℃ 时，线圈中没有电流，此时灯 L 1 亮；当温度升高到 78 ℃ 时，线圈中有电流，磁铁吸引衔铁，灯 L 2 被接通，故选项 A 、 D 正确． 5 ． 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 答案　 D 　 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，选项 D 正确．