高中物理：61《傳感器及其工作原理》學(xué)案-(新人教選修 Microsoft W

1、第六章 傳感器第一節(jié) 傳感器及其工作原理【知能準(zhǔn)備】傳感器：傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等_量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等_量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后，就可以很方便地進行測量、傳輸、處理和控制了。傳感器一般由敏感元件和輸出部分組成，通過敏感元件獲取外界信息并轉(zhuǎn)換_信號，通過輸出部分輸出，然后經(jīng)控制器分析處理。常見的傳感器有：_、_、_、_、力傳感器、氣敏傳感器、超聲波傳感器、磁敏傳感器等。常見傳感器元件：（1）光敏電阻：光敏電阻的材料是一種半導(dǎo)體，無光照時，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強，載流子增多，導(dǎo)電性能

2、變好，光敏電阻能夠把_這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。它就象人的眼睛，可以看到光線的強弱。（2）金屬熱電阻和熱敏電阻：金屬熱電阻的電阻率隨溫度的升高而_，用金屬絲可以制作_。它能把_這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為_這個電學(xué)量。熱敏電阻的電阻率則可以隨溫度的升高而_或_。與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的_好，測溫范圍_，但_較差。（3）電容式位移傳感器能夠把物體的_這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為_這個電學(xué)量。OTR（4）霍爾元件能夠把_這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量【同步導(dǎo)學(xué)】一、疑難分析1光敏電阻：光敏電阻的材料是一種半導(dǎo)體，無光照射時，載流子極少，導(dǎo)電性能能不好；隨著光照的增強，載流子增多，導(dǎo)電性能變好，即光敏電阻值隨光照

3、增強而減小。光敏電阻能夠把光照強弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻大小這個電學(xué)量。圖12熱敏電阻：用半導(dǎo)體材料制成，其電阻隨溫度變化明顯，溫度升高電阻減小，如圖1為某一熱敏電阻溫度特性曲線。熱敏電阻的靈敏度較好。3金屬熱電阻：有些金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，這樣的電阻也可以制作溫度傳感器。金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測溫范圍大。UBCDEFI4霍爾元件：如圖2所示，在一個很小的矩形半導(dǎo)體薄片上，制作四個電極C、D、E、F，就制成為一個霍爾元件。霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量。 霍爾電壓： 其中k為比例系數(shù)，稱為霍爾系數(shù)，其大小與薄片的材料有關(guān)。一個霍爾元件的厚度d、比例系數(shù)k為定

4、值，再保持I恒定，則電壓UH的變化就與B成正比，因此，霍爾元件又稱磁敏元件。二、方法點撥圖2霍爾效應(yīng)的原理：外部磁場使運動的載流子受到洛侖茲力，在導(dǎo)體板的一側(cè)聚集，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的另一種電荷，從而形成橫向的電場；橫向電場對電子施加與洛侖茲力相反的靜電力，當(dāng)靜電力與洛侖茲力達(dá)到平衡時，導(dǎo)體板兩側(cè)會形成穩(wěn)定的電壓.設(shè)圖中CD方向長度為L2，則： 根據(jù)電流的微觀解釋 Inqsv ， 整理后，得： 令 ，因為n為材料單位體積的帶電粒子個數(shù)，q為單個帶電粒子的電荷量，它們均為常數(shù)，所以有：三、典型例題：圖3例1如圖3所示，將萬用表的選擇開關(guān)置于“歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與一熱敏電阻Rt的

5、兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中間。若往Rt上擦一些酒精，表針將向_（填“左”或“右”）移動；若用吹風(fēng)機將熱風(fēng)吹向電阻，表針將向_（填“左”或“右”）移動。 解析：若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸發(fā)吸熱，熱敏電阻Rt溫度降低，電阻值增大，所以電流減小，指針應(yīng)向左偏；用吹風(fēng)機將熱風(fēng)吹向電阻，電阻Rt溫度升高，電阻值減小，電流增大，指針向右偏。左，右。例2傳感器是一種采集信息的重要器件。如圖4所示是一種測定壓力的電容式傳感器。當(dāng)待測壓力F作用于可動膜片電極時，可使膜片產(chǎn)生形變，引起電容的變化，將電容器、靈敏電流計和電源串聯(lián)成閉合電路，那么（ ）圖4A當(dāng)F向上壓膜片電極時，電容將減小B當(dāng)F向上

6、壓膜片電極時，電容將增大C若電流計有示數(shù)，則壓力F發(fā)生變化D若電流計有示數(shù)，則壓力F不發(fā)生變化解析：當(dāng)F向上壓膜片電極時，電容器的電容將增大，電流計有示數(shù)，則壓力F發(fā)生了變化。 答案：BC圖5例3如圖所示，有電流I流過長方體金屬塊，金屬塊寬度為d，高為b，有一磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直于紙面向里，金屬塊單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，試問金屬塊上、下表面哪面電勢高？電勢差是多少？（此題描述的是著名的霍爾效應(yīng)現(xiàn)象）解析：因為自由電荷為電子，故由左手定則可判斷電子向上偏，則上表面聚集負(fù)電荷，下表面帶多余的正電荷，故下表面電勢高，設(shè)其穩(wěn)定電壓為U。LR圖6當(dāng)運動電荷所受電場力與洛倫茲力平衡時，即q=q

7、vB又因為導(dǎo)體中的電流IneSvnevbd故U答案：下表面電勢高 電勢差為例4如圖6所示是彩色電視接收機的消磁電路示意圖，R是金屬熱敏電阻（溫度升高，電阻增大；溫度降低后電阻減小），L是消磁線圈，試說明此電路的工作過程。解析：打開彩色電視接收機的時候，消磁電路同時接通，熱敏電阻溫度低，處于冷狀態(tài)，其電阻值很小，又由于消磁線圈電阻值也很小，所以有很大的電流通過消磁線圈，這個大電流產(chǎn)生很強的磁場作用于顯像管上，達(dá)到給顯像管消磁的目的。對顯像管的消磁過程時間很短，因此完成消磁后必須切斷消磁線圈的電流，電壓不能加在消磁線圈上，這一過程產(chǎn)生的電功率很大，使熱敏電阻的溫度升高，導(dǎo)致熱敏電阻的阻值很大，在熱

8、敏電阻上產(chǎn)生的電功率減小，使熱敏電阻（后來隨著熱敏電阻的溫度降低，其電阻值減小，但是這時消磁線圈的電壓不再加上，是由熱敏電阻內(nèi)部的裝置控制的）的阻值減小。同步檢測：1簡單的說，光敏電阻就是一個簡單的_傳感器，熱敏電阻就是一個簡單的_傳感器。2為解決樓道的照明，在樓道內(nèi)安裝一個傳感器與電燈控制電路的相接。當(dāng)樓道內(nèi)有走動而發(fā)出聲響時，電燈即與電源接通而發(fā)光，這種傳感器為_傳感器，它輸入的是_信號，經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換后，輸出的是_信號。3如圖所示，是一個測定液面高度的傳感器，在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放在導(dǎo)電液體中，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液構(gòu)成電容品的兩極，把這兩極接入外電路中的電流變化說明電容值增大時，則導(dǎo)

9、電液體的深度h變化為（ ）Ah增大 Bh減小 Ch不變 D無法確定第4題R1R2第3題圖54如圖所示，R1為定值電阻，R2為熱敏電阻，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時（ ）AR1兩端的電壓增大B電流表的示數(shù)增大C小燈泡的亮度變強D小燈泡的亮度變?nèi)?如圖所示，為一種測定角度的傳感器，當(dāng)彼此絕緣的金屬板構(gòu)成的動片與定片之間的角度發(fā)生變化時，試分析傳感器是如何將它的這種變化轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的。第5題綜合評價：1關(guān)于光敏電阻，下列說法正確的是（ ）A光敏電阻能夠把光照強弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量B硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無光照射時，載流子極少，導(dǎo)電性能不好C硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無光照射時，載流子較少，導(dǎo)

10、電性能良好D半導(dǎo)體材料的硫化鎘，隨著光照的增強，載流子增多，導(dǎo)電性能變好2霍爾元件能轉(zhuǎn)換哪兩個量（ ）A把溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量B把磁感應(yīng)強度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量C把力轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量D把光照強弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量如圖所示是測定位移的電容式傳感器，其工作原理是哪個量的變化，造成其電容的變化（ ）A電介質(zhì)進入極板的長度第3題B兩極板間距C兩極板正對面積第4題R2R1R3D極板所帶電量如圖所示，、為定值電阻，是小燈泡，為光敏電阻，當(dāng)照射光強度增大時，（ ）A電壓表的示數(shù)增大B中電流減小C小燈泡的功率增大第5題R3R4R1R2D電路的路端電壓增大5如圖所示，是光

11、敏電阻，當(dāng)開關(guān)閉合后在沒有光照射時，a、b兩點等電勢，當(dāng)用光照射電阻時，則（ ）A的電阻變小，a點電勢高于b點電勢B的電阻變小，a點電勢低于b點電勢C的電阻變小，a點電勢等于b點電勢D的電阻變大，a點電勢低于b點電勢6有一電學(xué)元件，溫度升高時電阻卻大幅度減小，則這種元件可能是（ ）A金屬導(dǎo)體 B絕緣體 C半導(dǎo)體 D超導(dǎo)體7如圖是觀察電阻值隨溫度變化情況示意圖?，F(xiàn)把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴?，關(guān)于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是（ ）A如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化非常明顯B如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變化不明顯第7題C如果R為熱敏電阻（用半導(dǎo)體材料制作），讀數(shù)變化非常明顯D如果R為熱敏電阻（

12、用半導(dǎo)體材料制作），讀數(shù)變化不明顯8如圖是霍爾元件的工作原理示意圖，用d表示薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)，對于一個霍爾元件d、k為定值，如果保持I恒定，則可以驗證UH隨B的變化情況。以下說法中正確的是（ ）A將永磁體的一個磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面，UH將變大B在測定地球兩極的磁場強弱時，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平第8題C在測定地球赤道上的磁場強弱時，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平D改變磁感線與霍爾元件工作面的夾角，UH將發(fā)生變化9如圖所示寬度為d，厚度為h的金屬板放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，當(dāng)有電流I通過金屬板時，在金屬板上側(cè)面A和下側(cè)面間產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象叫霍爾效應(yīng)，若金屬板內(nèi)自

13、由電子密度為n，則產(chǎn)生的電勢差U_第9題參考答案：知能準(zhǔn)備1非電學(xué)量，電學(xué)，電壓、電流，光學(xué)傳感器、熱學(xué)傳感器、色標(biāo)傳感器，加速度傳感器，2（1）光照強弱，（2）增大，溫度傳感器，溫度，電阻，（3）位移，電容，（4）磁感強度。同步檢測：1光電 熱電 2聲控 聲音 電 3A 4C5角度增大，正對面積減小，電容器電容變小綜合評價：1、ABD 2、B 3、A 4、ABC 5、A 、C 7、C 8、ABD 9、第二節(jié) 傳感器的應(yīng)用 (一) 【知能準(zhǔn)備】一、力傳感器的應(yīng)用電子秤圖11電子秤理有_片、電壓放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器微處理器和數(shù)字顯示器等器件。電阻應(yīng)變片受到力的作用時，它的_會發(fā)生變化，把應(yīng)變片放在

14、合適的電路中，他能夠把物體_這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為_這個電學(xué)量，因而電子秤是_的應(yīng)用。2工作原理：如圖1所示，彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各貼一個應(yīng)變片，在梁的自由端施力F，則梁發(fā)生彎曲,上表面拉伸，下表面壓縮, 上表面應(yīng)變片的電阻_，下表面應(yīng)變片的電阻變小。F越大， 彎曲形變_，應(yīng)變片的阻值變化就越大。如果讓應(yīng)變片中通過的電流保持恒定，那末上面應(yīng)變片兩端的電壓變大，下面應(yīng)變片兩端的電壓變小。傳感器把這兩個電壓的差值輸出。外力越大，輸出的電壓差值也就_。 二、聲傳感器的應(yīng)用話筒 1話筒是一種常用的_，其作用是把_轉(zhuǎn)換成_。話筒分為_，_，_等幾種.2電容式話筒：原理：是絕緣支架，薄金

15、屬膜和固定電極形成一個電容器，被直流電源充電。當(dāng)聲波使膜片振動時，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流，于是電阻R兩端就輸出了與聲音變化規(guī)律相同的電壓。3駐極體話筒：它的特點是_，_，_，_。其工作原理同電容式話筒，只是其內(nèi)部感受聲波的是_.三、溫度傳感器的應(yīng)用電熨斗1在電熨斗中，裝有雙金屬片溫度傳感器，其作用是_，當(dāng)溫度發(fā)生變化時，雙金屬片的_不同，從而能控制電路的通斷。2電熨斗的自動控溫原理：NMQRE=250V到放大器電容式話筒原理圖2常溫下，上、下觸點是接觸的，但溫度過高時，由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同，上部金屬膨脹_，下部金屬膨脹_，則雙金屬片向下彎曲，使觸點分離，從而切斷電源，停止加

16、熱溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原狀，重新接通電源，從而保持溫度不變?！就綄?dǎo)學(xué)】一、疑難分析調(diào)溫旋鈕升降螺絲絕緣支架電熱絲觸點雙金屬片金屬底板彈性銅片電熨斗的構(gòu)造1電容式話筒：原理如圖2所示，Q是絕緣支架，薄金屬膜M和固定電極N形成一個電容器，被直流電源充電。當(dāng)聲波使膜片振動時，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流，于是電阻R兩端就輸出了與聲音變化規(guī)律相同的電壓。2.電熨斗的自動控溫原理：內(nèi)部裝有雙金屬片溫度傳感器，如圖3所示，其作用是控制電路的通斷。常溫下，上、下觸點應(yīng)是接觸的，但溫度過高時，由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同，上部金屬膨脹大，下部金屬膨脹小，雙金屬片向下彎曲，使觸電分離，從而切斷電源，

17、停止加熱，溫度降低后，雙金屬片又恢復(fù)原狀，重新接通電路加熱，這樣循環(huán)進行，起到自動控制溫度的作用。圖3二、方法點撥傳感器放大電路轉(zhuǎn)換執(zhí)行機構(gòu)顯示器（指針式或電表式數(shù)字屏）計算機系統(tǒng)傳感器應(yīng)用的一般模式： 三、典型例題：圖4例1用如圖4所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運動的加速度。該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個有力敏電阻組成的壓力傳感器。用兩根相同的輕彈簧夾著一個質(zhì)量為2.0的滑塊，滑塊可無摩擦滑動，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上其壓力大小可以直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出?，F(xiàn)將裝置沿運動方向固定在汽車上，傳感器b在前，a在后。汽車靜止時，傳感器a、b的示數(shù)均為10

18、N（取g=10ms2）（1）若傳感器a示數(shù)為14N，b的示數(shù)為6.0N，求此時汽車的加速度和方向? （2）當(dāng)汽車有怎樣的加速度運動時，傳感器a的示數(shù)為零？ 圖5解析：（）如圖5所示左側(cè)彈簧對滑塊向右的推力，右側(cè)彈簧對滑塊的向左的推力.，滑塊所受合力產(chǎn)生加速度，由牛頓第二定律得：，所以。同方向，（向右） 圖6甲圖6乙 (2) 傳感器a的讀數(shù)恰為零，即左側(cè)彈簧的彈力 = 0,所以右測彈簧的彈力變?yōu)?= 20N，由牛頓第二定律有： = ma2，所以 a2 = 10m/s2。方向向左。例2動圈式話筒和磁帶錄音機都應(yīng)用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，圖6甲所式是話筒原理，圖6乙所式是錄音機的錄音、放音原理圖，由圖可知:

19、話筒工作時錄音磁鐵不動，線圈振動而產(chǎn)生感應(yīng)電流.錄音機放音時變化的磁場在靜止的線圈里產(chǎn)生感應(yīng)電流錄音機放音時線圈中變化了的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場 錄音機錄音時線圈中變化的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場其中正確的是: A B C D 解析：話筒的工作原理是，聲波迫使金屬線圈在磁鐵產(chǎn)生的磁場中振動產(chǎn)生感應(yīng)電流，正確。錄音時，話筒產(chǎn)生的感應(yīng)電流經(jīng)放大電路放大后在錄音機磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場， 正確。磁帶在放音時通過變化的磁場使放音磁頭產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)放大電路后再送到揚聲器中，正確。 答案：C例3設(shè)計制作一個溫度自動控制裝置(溫控報警器)：自己設(shè)計一個有熱敏電阻作為傳感器的簡單自動控制試驗。

20、在圖7中畫出設(shè)計電路，并進行連接。圖7解析：將由熱敏電阻為主要元件的溫控電路接入左側(cè)接線柱，報警器接右側(cè)接線柱。同步檢測： 電子秤使用的是 （ ）A超聲波傳感器 B溫度傳感器 C壓力傳感器 D紅外線傳感器 2關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器的說法正確的是： （ ）A應(yīng)變片是由導(dǎo)體材料制成B當(dāng)應(yīng)變片的表面拉伸時,其電阻變大，反之變小C傳感器輸出的是應(yīng)變片上的電壓D外力越大，輸出的電壓差值也越大3下列器件不是應(yīng)用溫度傳感器的是： （ ）第4題A電熨斗 B話筒 C電飯鍋 D測溫儀4電容式話筒的保真度比動圈式話筒好，其工作原理如圖所示，Q是絕緣支架，M是薄金屬膜和固定電極N形成一個電容器，被直流電源充電，當(dāng)

21、聲波使膜片振動時，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流，當(dāng)膜片向右運動的過程中有： （ ）第5題A電容變大 B電容變小C導(dǎo)線AB中有向左的電流 D導(dǎo)線AB中有向右的電流5在家用電熱滅蚊器中，電熱部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由鈦酸鈉等半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率隨溫度t的變化關(guān)系如圖所示，由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、保溫雙重功能，對此，以下判斷正確的是：（ ）通電后,其電功率先增大,后減小 通電后, 其電功率先減小,后增大當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時,溫度保持在t1不變當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時,溫度保持在t1和t2之間的某一值不變 A B C D 6計算機鍵盤是由兩

22、片金屬切片組成的小電容器，該電容器的電容可用公式C=Sd計算，式中=91012，S為金屬片的正對面積，d表示兩金屬片間距。當(dāng)鍵被按下時，此電容器的電容發(fā)生變化，與之相連的電子線路就能檢測出那個鍵被按下了，從而給出相應(yīng)的信號。設(shè)每個金屬片的正對面積為50mm2，鍵未按下時的金屬片間距為0.6mm。如果電容變化0.25pF，電子線路恰能檢測出必要的信號，則鍵至少需要被按下 ( )A0.15mm B0.25mm C0.35mm D0.45mm綜合評價：1唱卡拉OK用的話筒，內(nèi)有傳感器，其中有一種是動圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場中，當(dāng)聲波使膜片前后振

23、動時，就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。下列說法正確的是： ( ) A該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的 B該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的C膜片振動時，穿過金屬線圈的磁通量不變D. 膜片振動時，金屬線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動2圖中電容式話筒右測固定不動的金屬板b與能在聲波驅(qū)動下沿水平方向振動的鍍上金屬層的振動膜a構(gòu)成一個電容器，a、 b分別通過導(dǎo)線與恒定電源兩極相接。聲源s做位移X=Asin(200t)的振動，則有： （ ）Aa振動過程中a、 b板之間的電場強度不變第2題Ba振動過程中話筒會產(chǎn)生電磁波 導(dǎo)線ac的電流的頻率為1000Hza向右位移最大時a 、b板形成的電流最大3如圖是電容式話筒的示意圖，它

24、是利用電容制作的傳感器，話筒的振動膜前面渡有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動膜上的金屬層和這個金屬板構(gòu)成電容器的兩極，在兩極間加一電壓U，人對著話筒說話時，振動膜前后振動，使電容發(fā)生變化，導(dǎo)致話筒所在的電路中的其他量發(fā)生變化，使聲音信號被話筒轉(zhuǎn)化電信號，其中導(dǎo)致電容變化的原因可能是電容兩極板間的（ ）第3題A距離變化 B正對面積變化 C介質(zhì)變化 D.電壓變化第4題4磁場具有能量，磁場中單位體積所具有的能量叫做能量密度，其值為B22.式中B是磁感應(yīng)強度， 是磁導(dǎo)率，在空氣中為一已知常數(shù)，為了近似測得條形磁鐵磁極端面附近的磁感應(yīng)強度B，一學(xué)生用一根端面面積為A的條形磁鐵吸住一相同面

25、積的鐵片P，再用力將鐵片與磁鐵拉開一段微小距離L，并測出拉力F，如圖所示，因為F所做的功等于間隙中磁場的能量，所以由此可得此感應(yīng)強度B與F、 A之間的關(guān)系為B=_. 5如圖所示，神州五號飛船發(fā)射升空時，火箭內(nèi)測試儀臺上放一個壓力傳感器，傳感器上面壓一質(zhì)量為M的物體，火箭點火后從地面加速升空，當(dāng)升到某一高度時，加速度為a=g2，壓力傳感器此時顯示出物體對平臺的壓力為點火前壓力的17/16，已知地球的半徑為R，g為地面附近的重力加速度，試求此時火箭離地面的高度_.6如圖是電熨斗溫度自動控制裝置。（1）常溫時，上、下觸點應(yīng)是分離,還是接觸? （2）雙金屬片溫度升高時，那一層形變大?（3）假設(shè)原來溫度

26、上升到800C時，斷開電源，現(xiàn)在要求600C時斷開電源,應(yīng)怎樣調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕?第6題7某學(xué)生為了測量一物體的質(zhì)量，找到一個力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力。(比例系數(shù)為k)如圖所示，測量時先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時的輸出電壓為0，而后在其受壓面上放一物體,即可測得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U?，F(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器，質(zhì)量為m0的砝碼，電壓表，滑動變阻器，干電池各一個，電鍵及到縣若干，待測物體(可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上)。請完成對該物體質(zhì)量的測量。（1）設(shè)計一個電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，第7題并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，在圖中畫處完整的測量電路圖。（2）簡

27、要說明測量步驟，求出比例系數(shù)K，并測出待測物體的質(zhì)量m。 參考答案：知能準(zhǔn)備：一、1應(yīng)變，電阻，物體形變，力學(xué)傳感器，2變大，越大，越大二、1聲傳感器，聲信號，電信號。動圈式話筒，電容式話筒，駐極體話筒，3體積小，重量輕，價格便宜，靈敏度高。內(nèi)部駐極體塑料薄膜。三、1控制電阻的通斷，彎曲方向不同。2大，小。同步檢測：1. C 2. BD 3. B 4.AC 5 D 6 D綜合評價: 1.B 2.BD 3.A 4. 5.R/3 6(1).常溫時,上下觸點接觸,使電路接通,電熱絲工作.(2).雙金屬片的上面一層形變大.(3).應(yīng)向上調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕,雙金屬片受熱時,易使觸點分離. 7解析(1) 設(shè)計電

28、路如圖 (2) 測量步驟與結(jié)果：調(diào)節(jié)滑動變阻器,使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零，將砝碼放在轉(zhuǎn)換器上,記下輸出電壓U0,將待測物放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U由U0=km0g,得k=U0/m0gU=k m g,所以 m=m0U/U0第三節(jié) 傳感器的應(yīng)用 (二)【知能準(zhǔn)備】一溫度傳感器的應(yīng)用電飯鍋1電飯鍋中的溫度傳感器主要元件是_，它的特點是：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁鐵吸引，但是上升到約103時，就失去了磁性，不能被磁體吸引了。這個溫度在物理學(xué)中稱為該材料的“居里溫度”或“居里點”。2感溫鐵氧體是用和混合燒制而成的。二溫度傳感器的應(yīng)用測溫儀1溫度傳感器可以把轉(zhuǎn)換成電信號，由指針式儀表或數(shù)字式儀表顯示出來。

29、2測溫儀中的測溫元件可以是_、_、_等，還可以是_等。三光傳感器的應(yīng)用鼠標(biāo)器、火災(zāi)報警器1機械式鼠標(biāo)器內(nèi)的碼盤兩側(cè)分別裝有紅外發(fā)射管和紅外接受管，兩個紅外接受管就是兩個_。2有的火災(zāi)報警器是利用煙霧對光的散射來工作的，其帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板。平時光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)。煙霧進入罩內(nèi)后對光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變小。與傳感器連接的電路檢測出這種變化，就會發(fā)出警報?！就綄?dǎo)學(xué)】一、疑難分析1電飯鍋的工作原理 開始煮飯時，用手壓下開關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸引，手松開后，按鈕不再恢復(fù)到初始狀態(tài)，則觸點接通，電熱

30、板通電加熱，水沸騰后，由于鍋內(nèi)保持1000c不變，故感溫磁體仍與永磁體相吸，繼續(xù)加熱，直到飯熟后，水份被大米吸收，鍋底溫度升高，當(dāng)溫度升至“居里點1030c”時感溫磁體失去磁性，在彈簧作用下，永磁體被彈開，觸點分離，切斷電源，從而停止加熱。火災(zāi)報警器結(jié)構(gòu)造外罩擋板LED圖12機械式鼠標(biāo)器的工作原理鼠標(biāo)器移動時，滾球運動通過軸帶動兩個碼盤轉(zhuǎn)動，紅外線接受管就收到斷續(xù)的紅外線脈沖，輸出相應(yīng)的脈沖信號，計算機分別統(tǒng)計x、y兩個方向的脈沖信號，處理后就使屏幕上的光標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的位移。3火災(zāi)報警器的工作原理：如圖1所示帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板。平時，光電三極管收不到LED

31、發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)，煙霧進入罩內(nèi)后對光有散射作用，使部分光照射到光電三極管上，其電阻變小，與傳感器連接的電路檢測出這種變化后，就會發(fā)出警報。二、典型例題圖2例1電飯煲的工作原理如圖2所示，可分為兩部分，即控制部分：由S2、R1和黃燈組成，工作（加熱）部分；有發(fā)熱電阻R3、R2和紅燈組成，S1是一個磁鋼限溫開關(guān)，手動閉合，當(dāng)此開關(guān)的溫度達(dá)到居里點（103）時，自動斷開，且不能自動復(fù)位，S2是一個雙金屬片自動開關(guān)，當(dāng)溫度達(dá)到7080時，自動斷開，低于70時，自動閉合，紅燈、黃燈是指示燈，通過其電流必須較小，所以R1、R2起_作用，R3是發(fā)熱電阻，由于煮飯前溫度低于70，所以S2是_（填斷開或

32、閉合）。接通電源并按下S1后，黃燈熄而紅燈亮，R3發(fā)熱，當(dāng)溫度達(dá)到7080時，S2斷開，當(dāng)溫度達(dá)到103時飯熟，S1斷開，當(dāng)溫度降到70以下時，S2閉合，電飯煲處于保溫狀態(tài)，由以上描述可知R2，R3（填或或），若用電飯煲燒水時，直到水被燒干S1才會斷開，試解釋此現(xiàn)象。解析：R1、R2起的作用是限流，防止指示燈因電流過大而燒毀，S2是自動控溫開關(guān)，當(dāng)溫度低于70時自動閉合，當(dāng)溫度高于7080時又自動斷開，使電飯煲處于保溫狀態(tài)，由于R3的功率較大，因此R2R3，由于開關(guān)S1必須當(dāng)溫度達(dá)到103時才自動斷開，而水的沸點只有100，所以用電飯煲燒水時，直到水被燒干后S1才會斷開圖3例2如圖3所示為一實

33、驗小車中利用光電脈沖測量車速和行程的裝置示意圖，A為光源，B為光電接受器，A、B均固定在車身上，C為小車的車輪，D為與C同軸相連的齒輪。車輪轉(zhuǎn)動時，A發(fā)出的光束通過旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號，被B接受并轉(zhuǎn)換成電信號，由電子電路記錄和顯示。若實驗顯示單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)為n，累計脈沖數(shù)為N，則要測出小車的速度和行程還必須測量的物理數(shù)據(jù)是_；小車的速度表達(dá)式為V_；行程的表達(dá)式為S_。 解析：小車的速度等于車輪的周長與單位時內(nèi)車輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)的乘積，設(shè)車輪的半徑為R，單位時間內(nèi)車輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)為K，則有V2RK。若齒輪的齒數(shù)為P，則齒輪轉(zhuǎn)一圈電子電路顯示的脈沖數(shù)為P，已知單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)為n，所以

34、單位時間內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)為np。由于齒輪與車輪同軸相連，他們在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)動圈數(shù)相等，即knp由以上可得V2Rp。同理，設(shè)車輪轉(zhuǎn)動的累計圈數(shù)為k，則有S2RK，且kNp所以S2RNp?？梢?，要測出小車的速度和行程，除單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)n和累計脈沖數(shù)N外，還必須測出車輪半徑R和齒輪的齒數(shù)同步檢測1測溫儀使用的是（ ）A光傳感器 B紅外線傳感器C溫度傳感器D超聲波傳感器2下列器件是應(yīng)用光傳感器的是（ ）A鼠標(biāo)器B火災(zāi)報警器C測溫儀 D電子稱3鼠標(biāo)器使用的是（ ）A壓力傳感器B溫度傳感器C光傳感器D紅外線傳感器4.關(guān)于電飯鍋的說法正確的是（ ）A電飯鍋中的溫度傳感器其主要元件是氧化鐵B鐵氧體在常溫下具

35、有鐵磁性,溫度很高時失去鐵磁性C用電飯鍋燒水,水開時能自動斷電D用電飯鍋煮飯時,若溫控開關(guān)自動斷電后,它不能自動復(fù)位5應(yīng)用溫度傳感器可以遠(yuǎn)距離讀取溫度的數(shù)值，這是把_轉(zhuǎn)變?yōu)開的一大優(yōu)點。綜合評價1有一電學(xué)元件，溫度升高時電阻增大，則這種元件可能是（）金屬導(dǎo)體絕緣體半導(dǎo)體超導(dǎo)體第2題2如圖所示的電路中，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，LED為發(fā)光二極管（電流越大，發(fā)出的光越強），且R與LED相距不變，下列說法正確的是（ ）A當(dāng)滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率增大B當(dāng)滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率減小第3題C當(dāng)滑動觸頭P向右移動時，L消耗的功率可能不變D無論怎樣移動觸頭P，L消

36、耗的功率都不變3如圖所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)照射光強度增大時（ ）A電壓表的示數(shù)減小BR2中的電流強度減小C小燈泡的功率增大D電路的路端電壓升高4下面元件不屬于溫度傳感器的是（ ）A電熨斗B電飯鍋C測溫儀D鼠標(biāo)器5用遙控器調(diào)換電視頻道的過程，實際上就是傳感器把光信號轉(zhuǎn)化成電信號的過程，下列屬于這類傳感器的是（ ）A紅外報警裝置B走廊照明燈的聲控裝置C自動洗衣機中的壓力傳感裝置D電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器6火災(zāi)報警器使用的是（ ）第7題A光傳感器 B溫度傳感器 C紅外線傳感器D超聲波傳感器7將萬用表的選擇開關(guān)置于歐姆檔，再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻Rg的

37、兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的中央，若用不透光的黑紙將Rg包裹起來，表針將向_（填 “左”或“右”）轉(zhuǎn)動，若用手電筒光照射Rg，表針將向_（填“左”或“右”）轉(zhuǎn)動。 8請用儀器：熱敏電阻，學(xué)生電源，繼電器，滑動變阻器，開關(guān)，導(dǎo)線等設(shè)計一個由溫度控制小燈泡發(fā)亮的電路。9如圖所示是電飯煲的電路圖，S1是一個控溫開關(guān)，手動閉合后，當(dāng)此開關(guān)溫度達(dá)到居里點（103）時，會自動斷開。S2是一個自動控溫開關(guān)，當(dāng)溫度低于70時會自動閉合；溫度高于80時，會自動斷開。紅燈是加熱時的指示燈，黃燈是保溫時的指示燈。分流電阻R1R2500，計算加熱電阻絲R350，兩燈電阻不計。（1）分析電飯煲的工作原理。（2）計

38、算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功率之比。第9題R1R2R3S1S2（3）簡要回答，如果不閉合開關(guān)S1，能將飯煮熟嗎？10如圖所示甲為在溫度為10左右的環(huán)境中工作的自動恒溫箱簡圖，箱內(nèi)電阻R120k，R210k，R340 k，R1為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示。當(dāng)a、b端電壓Uab0時，電壓鑒別器會令開關(guān)S接通，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度提高；當(dāng)Uab0時，電壓鑒別器使S斷開，停止加熱，恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在_。第10題R1R2R3Rt甲乙 參考答案知能準(zhǔn)備：一、1感溫鐵氧體，2氧化錳、氧化鋅和氧化鐵二、1溫度，2熱敏電阻、金屬熱電阻、熱電偶，三、1光傳感器【同步檢測

39、】1、C2、AB3、C4、BD5、非電學(xué)量電學(xué)量【綜合評價】1、A2、A 3、BC4、D5、A 6、AB 7、左 右8、設(shè)計圖如圖，閉合S1后，有電流通過繼電器，但R1較大，繼電器產(chǎn)生的磁場較弱，當(dāng)R1的溫度升高，電阻減小，繼電器產(chǎn)生的磁場顯著增大， S2被吸下來，小燈泡發(fā)光，溫度降低，磁性減弱，S2彈開，小燈泡熄滅，從而達(dá)到由溫度控制燈炮的亮和滅。R19、（1）見例1（2）加熱時電飯煲消耗的電功率U2R并，保溫時電飯煲消耗的電功率為 U2（R1R并），R并R2R3（R2R3）50050（50050）50011從而有p1p2（R1R并）R并（50050011）（50011）121（3）如果不閉

40、合開關(guān)S1，開始S2總是閉合的，R1被短路，功率為P1，當(dāng)溫度上升到80時，自動斷開，功率降為P2，溫度降低到70 ，S2自動閉合。溫度只能在7080之間變化，不能把水燒開，不能煮熟飯。10、35解析：設(shè)電路路端電壓為U，當(dāng)Uab0時，有UR1（R1R2）UR3（R3Rt）解得Rt20k由圖乙可知，當(dāng)Rt20k時，t35第四節(jié) 傳感器的應(yīng)用實例知能準(zhǔn)備：普通二極管和發(fā)光二極管 （）二極管具有_導(dǎo)電性。 （）發(fā)光二極管除了具有單向?qū)щ娦酝?，?dǎo)電時還能_。普通的發(fā)光二極管是用磷化鎵和磷砷化鎵等半導(dǎo)體材料制成，直接將電能轉(zhuǎn)化為光能。該類發(fā)光二極管的正向?qū)妷捍笥?.8v.晶體三極管 （）晶體三極管

41、能夠把微弱的信號_。晶體三極管的三極分別為發(fā)射極e.基極b和集電極c. （）傳感器輸出的電流或電壓很_，用一個三極管可以放大幾十倍以至上百倍。三極管的放大作用表現(xiàn)為基極b的電流對電極c的電流起了控制作用。邏輯電路（）對于與門電路，只要一個輸入端輸入為“_”，則輸出端一定是“”；反之，只有當(dāng)所有輸入都同時為“_”，輸出才是“”。 （）對于或門電路，只要有一個輸入“_”，則輸出一定是“”；反之，只有當(dāng)所有輸入都同時為“_”時，輸出才是“”。RGLEDA YR1R2+5V圖1（）非門電路中，當(dāng)輸入為“”時，輸出總是“_”；當(dāng)輸入為“”時，輸出反而是“_”。非門電路也稱為反相器。（）斯密特觸發(fā)器是具有

42、特殊功能的非門?！就綄?dǎo)學(xué)】一、疑點分析1光控開關(guān)的工作原理如圖1所示光控電路，白天，光強度較大，光敏電阻RG的電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時，RG電阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到某個值（1.6v），輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光（相當(dāng)于路燈亮了），這樣就達(dá)到了使路燈天明熄滅，天暗自動開啟的目的。要想在天更暗時路燈才會亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大一些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓達(dá)到某個值（如1.6v），就需要RG的阻值達(dá)到更大，即天色更暗。t0A YR1蜂鳴器+

43、5VRt2溫度報警器圖2 常溫下，調(diào)整R1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端A處于低電平，則輸出端Y處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A的電勢升高，當(dāng)達(dá)到某一值時，其輸出端Y由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報警聲，R1的溫度不同，則報警溫度不同。要使熱敏電阻在感測到更高溫度時才報警，應(yīng)減小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入端達(dá)到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，其溫度越高。二、典型例題：例如圖3所示的光控電路，用二極管LED模仿路燈，G為光敏電阻，1的最大電阻為,2為，試分析其工作原理。圖3解析：白天，光強度較大，光敏

44、電阻G電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器端的電壓較低，則輸出端輸出高電平，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時，G的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端的電壓上升到某個值(1.6V)，輸出端突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光(相當(dāng)于路燈亮了)，這樣就達(dá)到了使路燈天明熄滅，天暗自動開啟的目的。例：溫度報警器電路如圖4所示，請說明其工作原理。 圖4解析：常溫下，調(diào)整1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端處于低電平，則輸出端處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度高時，熱敏電阻T阻值減小,斯密特觸發(fā)器輸入端電勢升高，當(dāng)達(dá)到某一值(高電平)，其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電

45、，從而發(fā)出報警聲，1的阻值不同，則報警溫度不同。同步檢測：1可以用型號為74LS14的非門集成電路，發(fā)光二極管和限流電阻來組成一個邏輯電平檢測器，電路如圖所示。使用時，將檢測器的輸入端接到被測點。第1題請分析：當(dāng)被測點為高電平時，LED是否發(fā)光？低電平時呢？說出道理。隨著人們生活質(zhì)量的提高，自動干手機已進入家庭洗手間，當(dāng)人將濕手靠近干手機時，機內(nèi)的傳感器便驅(qū)動電熱器加熱，于是有熱空氣從機內(nèi)噴出，將濕手烘干，手靠近干手機能使傳感器工作，這是因為（ ）A改變了濕度 B改變了溫度 C改變了磁場 D改變了電容綜合評價：1大多樓道燈具有這樣的功能：天黑時，出現(xiàn)聲音它就開啟，而在白天，即使有聲音它也沒有反

46、應(yīng)?？刂齐娐分薪尤肓四膸追N傳感器？這幾種傳感器來的信號，應(yīng)通過哪幾種門電路后，再進入執(zhí)行電路？當(dāng)前大量使用的磁敏器件是霍爾元件與集成電路制在一起的磁傳感器，它有以下兩種。()一種是“線性”的。它是將霍爾元件和放大器集成在一個芯片內(nèi)，其輸出的電壓與感受到的磁感應(yīng)強度成正比地連續(xù)變化。請你提出一種方案，利用它來測量電流的大小。()另一種叫做“開關(guān)型”的，當(dāng)磁場到一定程度時它才會輸出高電平，而在磁場弱到一定程度時輸出低電平（或者相反），也就是說，它只能在高、低電平之間躍變。請你提出一種方案，利用它來測量物體的轉(zhuǎn)速。要使例題中路燈在天更暗時才會亮，應(yīng)該怎樣調(diào)節(jié)1的阻值？并說明原理。要使例題中的熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警，應(yīng)怎樣調(diào)節(jié)1的阻值？并說明原理。參考答案：知能準(zhǔn)備：1（1）單向?qū)щ娦?，?）發(fā)光；2（1）放大，（2）微弱；3（1）0，1；（2）1，0；（3）1，0。同步檢測： 當(dāng)被測點為高電平時，斯密特觸發(fā)器輸入端為高電平，則輸出端為低電平，故LED發(fā)光；當(dāng)被測點為低電平時，即為低