高考物理選修3-2粵教版3.3 傳感器的應用、3.4 用傳感器制作自控裝置學案

1、3.3 傳感器的應用、3.4 用傳感器制作自控裝置 學案（粵教版選修3-2）1隨著家用電器的普及，傳感器進入了千家萬戶溫度傳感器應用在電飯煲、_、_、_、消毒碗柜等與溫度控制相關的家電中；紅外線傳感器應用在_、_、生命探測儀、_以及防盜、防火報警器等；光敏傳感器應用在_中，壓力傳感器應用在_中等2傳感器廣泛應用于耕種、栽培、收割、運輸、排灌等過程的自動控制，例如：無人管理的自動灌溉系統(tǒng)，用到了_傳感器；自動化溫室種植用到了_傳感器；現代糧庫利用_傳感器和_傳感器，可對糧庫上百個點進行溫度和濕度監(jiān)測3在工業(yè)生產中，由于傳感器的大量使用，從而實現了生產的_或半_，大大減輕了工人的勞動強度，提高了產

2、品的質量，降低了產品的成本，如工廠中的機器人、_、_、各種自動生產線或者系統(tǒng)，用到了各種傳感器；生產的安全設施中，用傳感器監(jiān)控關鍵部位，隨時發(fā)現_；自動控制系統(tǒng)中的檢測環(huán)節(jié)也是用傳感器對被控對象進行_4在航空、航天技術領域，傳感器應用得較早，也應用得較多例如：飛機能利用傳感器給出所在高度與_的差值運載火箭，載人飛船中，應用了大量的傳感器供遙測和_系統(tǒng)使用，載人飛船中還使用了一類測量航天員各種生理狀況的_傳感器5下列器件是應用力傳感器的是()A鼠標器 B火災報警器C測溫儀 D電子秤【概念規(guī)律練】知識點一溫度傳感器在電飯煲中的應用1(雙選)關于電飯鍋的說法正確的是()A電飯鍋中溫度傳感器的主要元件

3、是氧化鐵B鐵氧體在常溫下具有鐵磁性，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，溫控開關自動斷電后，它不能自動復位2如圖1所示是電飯煲的電路圖，S1是一個溫控開關，手動閉合后，當此開關溫度達到居里點(103)時會自動斷開，S2是一個自動溫控開關，當溫度低于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 ，加熱電阻絲R350 ，兩燈電阻不計圖1(1)分析電飯煲的工作原理(2)簡要回答，如果不閉合開關S1，能將飯煮熟嗎？(3)計算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功率之比知識點二雙金屬片熱敏功能器3日光燈的

4、啟動器(結構如圖2所示)也可看成是一個熱敏傳感裝置，它的熱敏功能器是雙金屬片，你能說出啟動器的工作原理嗎？圖24電熨斗在達到設定的溫度后就不再升溫，當溫度降低時又會繼續(xù)加熱，使它總與設定的溫度相差不多在熨燙不同的織物時，設定的溫度可以不同，進行這樣的控制，靠的是溫度傳感器電熨斗中裝有雙金屬片溫度傳感器，這種雙金屬片的作用是控制電路的通斷，如圖3所示為電熨斗的結構圖，圖中雙金屬片上層金屬的膨脹系數大于下層金屬，請結合所學知識回答以下問題：圖3(1)常溫下，上、下觸點應當是接觸的還是分離的？當溫度過高時雙金屬片將起怎樣的作用？(2)熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設定不同的溫度，這是如何利用調溫旋鈕

5、來實現的？【方法技巧練】設計傳感器電路的技巧5自己設計一個以熱敏電阻為傳感器的簡易自動報警器，當溫度過高時，小燈泡亮或響鈴報警所用的實驗器材可能有電磁繼電器、電鈴、小燈泡、熱敏電阻、干電池、滑動變阻器、開關6已知光敏電阻隨入射光的增強，其電阻值減小，請利用圖4所示器材設計一個路燈自動控制電路圖4參考答案課前預習練1電冰箱微波爐空調機自動門家電遙控器非接觸紅外測溫儀照相機電子秤2濕度溫度溫度濕度3自動化自動化自動化小車自動機床安全隱患精確檢測4給定高度遙控生理5D鼠標器中的傳感器是紅外線接收管，屬于紅外線傳感器；火災報警器中傳感器是光電三極管，屬于光傳感器；測溫儀用的是溫度傳感器；電子秤的敏感元

6、件是應變片，是力傳感器，D正確課堂探究練1BD電飯鍋中的溫度傳感器其主要元件是鐵氧體，故A選項錯，B選項正確；因水開時溫度約為100，達不到居里溫度(103)，故不能自動斷電，則選項C錯；溫控開關只能手動閉合，故D正確2(1)見解析(2)不能(3)121解析(1)電飯煲盛上食物后，接上電源，S2自動閉合，同時手動閉合S1，這時黃燈短路，紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài)，加熱到80時，S2自動斷開，S1仍閉合；水燒開后，溫度升高到103時，開關S1自動斷開，這時飯已煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)，由于散熱，待溫度降至70時，S2自動閉合，電飯煲重新加熱，溫度達到80 時，S2又自動斷開，再次處于保溫

7、狀態(tài)(2)如果不閉合開關S1，則不能將飯煮熟，因為最高只能加熱到80.(3)加熱時電飯煲消耗的電功率為P1，保溫時電飯煲消耗的電功率P2，兩式中R并 .從而有P1P2121.點評(1)電飯煲的工作過程：開始煮飯時，用手壓下開關按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復到圖示狀態(tài)，則觸點接通，電熱板通電加熱，水沸騰后，由于鍋內保持100不變，故感溫磁體仍與永磁體相吸，繼續(xù)加熱，直到飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當溫度升至“居里點103”時，感溫磁體失去鐵磁性，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(2)如果用電飯煲燒水，水沸騰后，鍋內保持100不變，溫度低于

8、“居里點103”，電飯煲不能自動斷電只有水燒干后，溫度升高到103才能自動斷電因此，電飯煲用來燒水不能實現自動控溫3見解析解析日光燈啟動器內有一雙金屬片，熱膨脹系數不同開關閉合后，啟動器兩極之間有電壓使氖氣放電而發(fā)出輝光，輝光發(fā)出的熱量使U形動觸片受熱膨脹向外延伸，碰到靜觸片觸點，電路接通；溫度降低時，U形動觸片向里收縮，離開觸點，電路斷開4見解析解析(1)常溫下，上、下觸點應是接觸的，但溫度過高時，由于雙金屬片上、下表面受熱膨脹系數不同，上部金屬膨脹大，下部金屬膨脹小則雙金屬片向下彎曲，使觸點分離，從而切斷電源，停止加熱；溫度降低后，雙金屬片恢復原狀，重新接通電路加熱，這樣循環(huán)進行，起到自動

9、控制溫度的作用(2)熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設定不同的溫度，此時可通過調溫旋鈕調節(jié)升降螺絲，升降螺絲帶動彈性銅片升降，從而改變觸點接觸的位置，達到設定不同溫度的目的點評雙金屬片的膨脹系數不同，導致受熱膨脹時，膨脹的長短不同，而使雙金屬片發(fā)生彎曲，以此來實現電路的通斷5實驗電路如下圖所示解析當溫度升高時，熱敏電阻的阻值減小，通過電磁繼電器螺線管的電流增大，磁性增強，吸下金屬片，觸點接通，燈泡亮或電鈴響，起到報警作用通過調節(jié)滑動變阻器的阻值，可以達到調節(jié)報警溫度的目的6見解析解析電路如圖所示控制過程是：當有光照射時，光電流經過放大器輸出一個較大的電流，驅動電磁繼電器吸合，使兩個觸點斷開，當無光照時，光電流減小，放大器輸出電流減小，電磁繼電器