河北省邢台市第二中学高中物理传感器

河北省邢台市第二中学高中物理传感器

第六章 传感器 ‎ 第2节 传感器的应用 ‎【学习目标】‎ ‎1、了解传感器应用的一般模式。‎ ‎2、预习四种传感器的工作原理。‎ ‎【重点难点】‎ 各种传感器的应用原理及结构 ‎【预习案】‎ ‎1．力传感器的应用——电子秤 ‎（1）、电子秤所使用的测力装置是 传感器，它是由 和 组成的。‎ ‎（2）、工作原理：弹簧钢梁一端固定，梁的上下表面各贴一个 ，在梁的自由端加压，梁发生弯曲，上表面 ，上表面的 的电阻变大；下表面 ，下表面应变片的电阻 。施力越大，弯曲形变越大，应变片的 越大。把这两个应变片的电压差值输出，在表上指示出读数。‎ ‎（3）、应变片能够把物体 这个力学量转换为 这个电学量。‎ ‎2. 温度传感器的应用——电熨斗 ‎（1）、电熨斗的构造：主要有电热丝、金属底板、 、 、触点、绝缘支架、 、 等组成。其中 为温度传感器，是电熨斗的核心元件，它的作用是控制电路的 。‎ ‎（2）、双金属片的工作原理：双金属片巧妙地利用了不同金属 的差异，在温度发生变化时，双金属片会发生 ，从而控制电路的 。‎ ‎3. 温度传感器的应用——电饭锅 电饭锅的内部结构：电饭锅主要由接线螺钉、触点、转轴、开关按钮、＿＿＿、＿＿＿、＿ ＿、弹簧、内胆底等构成．其中 ‎ 为主要元件，它是用 、‎ 和＿＿＿混合烧结而成的．它的特点主要有：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是上升到＿＿＿＿＿＿时，就失去＿＿＿＿＿＿性，不能被磁体吸引了．该温度在物理学中称为该材料的＿＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿＿．‎ ‎4.光传感器的应用——火灾报警器 ‎(1)、烟雾散射火灾报警器的构造：带孔的罩子内装有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和不透明的档板．‎ ‎（2）、烟雾散射式火灾报警器的工作原理：平时，＿＿＿＿＿＿收不到LED发出的光，呈现＿＿＿＿＿＿状态．烟雾进入罩内后对光有＿＿＿＿＿＿作用，使部分光线照射到＿＿＿＿＿＿，其电阻变＿＿＿＿＿＿，与传感器连接的电路检测发出这种变化，就会发出警报。‎ 我的疑问 探究案 ‎【探究案】‎ ‎1、传感器应用的一般模式 阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。‎ 传感器 ‎2、下面学习几个传感器应用的实例。‎ ‎（1）．力传感器的应用——电子秤 阅读教材相关内容，思考并回答问题。‎ 问题1：电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？‎ 问题2：简述力传感器的工作原理。‎ ‎（2）．温度传感器的应用——电熨斗 温度传感器是应用最广泛的传感器之一，它能把温度的高低转变成电信号，通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成的．电熨斗就是靠温度传感器来控制温度的。‎ 电熨斗结构图（如图所示）‎ 问题3：常温下，上、下触点应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？双金属片的上下层金属的膨胀系数应该哪个比较大？‎ 问题4：熨烫棉、麻衣物时，通常需要设定较高温度，熨烫丝绸衣物时需要设定较低温度。有什么方法实现上述要求？‎ ‎（3）．温度传感器的应用——电饭锅 电饭锅的主要部件铁氧体，它的特点是常温下，具有铁氧体，能够被磁铁吸引，但是温度上升到约为‎103℃‎时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了。我们把‎103℃‎就叫做该材料的居里温度或居里点。‎ 手动开关 接线螺丝 触点 永磁铁 电热板 内胆底 转轴 感温铁氧体 问题5：取一块电饭锅用的感温铁氧体（或收音机的天线磁棒），使它与一小块的永磁体吸在一起，用功率较大的电烙铁给铁氧体加热（或用酒精灯给磁棒加热），经过一段时间后会发生什么现象？ （感受居里点温度）‎ ‎（4）、光传感器的应用——火灾报警器 问题6：简述利用烟雾对光的散射来工作的火灾报警器的工作原理。‎ ‎【训练案】‎ ‎1．电子秤使用的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ 　 ）‎ A．超声波传感器 B．温度传感器 C．压力传感器 D．红外线传感器 ‎2．下列器件不是应用温度传感器的是　　　　　　　　　　　　　　（ 　 ）‎ A．电熨斗 B．话筒 C．电饭锅 D．测温仪 ‎3．街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的　　（ 　　）‎ A.压敏性 B.光敏性 C.热敏性 D.三特性都利用了 ‎4．下列说法正确的是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ ）‎ A．话筒是一种常用的声传感器，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 ‎5．下列说法正确的是 （ ）‎ A、应变式力传感器可以测重力，也可以用来测牵引力 B、电子秤的核心元件是应变片，它多用金属材料制成，是一种敏感元件 C、应变片能把力学量――物体形变转换为电学量――电压 D、所有电子秤都应用了应变式力传感器 ‎6．关于电熨斗下列说法正确的（　　）‎ A、电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片，两片金属的膨胀系数相同 B、常温下，上下触点是分开的；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分开 C、需要较高温度熨烫时，要调节温度旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移 D、电熨斗中的双金属片是一种半导体材料 ‎7．传感器是一种采集信息的重要器件，图1是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力为F作用于可动膜片电极上时，以下说法中正确的 ( )‎ G b a R F A、若F向上压膜片电极，电路中有从a和b的电流 B、若F向上压膜片电极，电路中有从b和a的电流 C、若F向上压膜片电极，电路中不会出现电流 D、若电流表有示数，则说明压力F发生变化 ‎8、若超导体线圈连接在电路中，则（ ）‎ A、超导体线圈中有较小的电流通过 B、有强大的电流通过线圈，不能产生强大的磁场 C、电流通过超导体线圈，能产生强大的磁场 D、电流在超导体线圈中，会有部分能量消失 ‎9．计算机键盘是由两片金属切片组成的小电容器．该电容器的电容可用公式C=ε计算，式中ε=9×10-12,S为金属片的正对面积，d表示两金属片间距．当键被按下时，此电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出哪个键被按下了，从而给出相应的信号．设每个金属片的正对面积为‎50 mm2，键未按下时的金属片间距为0．‎6 mm．如果电容变化0．25 pF，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需要被按下（ ）‎ A、0．‎15 mm B、0．‎25 mm C、0．‎35 mm D、0．‎‎45 mm ‎10．如图所示为一种加速度仪的示意图。质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧，电源的电动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中。求：‎ ‎⑴系统的加速度a（以向右为正）和电压表读数U的函数关系式。‎ ‎⑵将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？为什么？‎ ‎⑶若电压表指针指在满刻度的3/4位置，此时系统的加速度大小和方向如何？‎ ‎【自主区】‎ ‎【使用说明】教师书写二次备课，学生书写收获与总结