高一物理傳感器的應(yīng)用實例

1、傳感器的應(yīng)用 力電傳感器力電傳感器: :主要是利用敏感元件和變主要是利用敏感元件和變阻器把阻器把力學(xué)信號力學(xué)信號（位移、速度、加速度（位移、速度、加速度等）轉(zhuǎn)化為等）轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號電學(xué)信號（電壓、電流等）（電壓、電流等）的儀器。力電傳感器廣泛地應(yīng)用于社會的儀器。力電傳感器廣泛地應(yīng)用于社會生產(chǎn)、現(xiàn)代科技中，如安裝在導(dǎo)彈、飛生產(chǎn)、現(xiàn)代科技中，如安裝在導(dǎo)彈、飛機、潛艇和宇宙飛船上的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)機、潛艇和宇宙飛船上的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及及ABSABS防抱死制動系統(tǒng)等。防抱死制動系統(tǒng)等。例例1 1：某學(xué)生為了測量一個物體的質(zhì)量，找到一個力電轉(zhuǎn)換器，該：某學(xué)生為了測量一個物體的質(zhì)量，找到一個力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器

2、的輸出電壓正比于受壓面受到的壓力（比例系數(shù)為轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面受到的壓力（比例系數(shù)為k k）如圖）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 0；而后在其受壓面上放上物體，即可測得與物體的質(zhì)量成正比的；而后在其受壓面上放上物體，即可測得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓輸出電壓U U?，F(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為現(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m m0 0的砝碼、電壓表、滑動變阻的砝碼、電壓表、滑動變阻器、干電池一個、電鍵及導(dǎo)線若干、待測物體（可置于力電轉(zhuǎn)換器器、干電池一個、電鍵及導(dǎo)線若干、待測物體（可置于

3、力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上）。請完成對該物體的測量的受壓面上）。請完成對該物體的測量m m。（1 1）設(shè)計一個電路，要求力轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓）設(shè)計一個電路，要求力轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，在方框中畫出完整的測量電路圖。的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，在方框中畫出完整的測量電路圖。（2 2）簡要說明測量步驟，求出比例系數(shù)）簡要說明測量步驟，求出比例系數(shù)k k，并測出待測物體的質(zhì)量，并測出待測物體的質(zhì)量m m。（3 3）請設(shè)想實驗中可能會出現(xiàn)的一個問題。）請設(shè)想實驗中可能會出現(xiàn)的一個問題。力電轉(zhuǎn)換器力電轉(zhuǎn)換器輸出輸出輸入輸入受壓面受壓面(1)(1) 設(shè)計電路如圖(2) (2)

4、 測量步驟與結(jié)果測量步驟與結(jié)果: :調(diào)節(jié)滑動變阻器調(diào)節(jié)滑動變阻器, ,使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零零, ,將砝碼放在轉(zhuǎn)換器上將砝碼放在轉(zhuǎn)換器上, ,記下輸出電壓記下輸出電壓U U0 0, ,將待測物放在轉(zhuǎn)換將待測物放在轉(zhuǎn)換器上器上, ,記下輸出電壓記下輸出電壓U U 由由U U0 0=km=km0 0g,g,得得k=Uk=U0 0/m/m0 0g g U=k m g, U=k m g,所以所以 m=mm=m0 0U/UU/U0 0例題例題2 2：（風(fēng)力測定儀）如圖所示為一種測定風(fēng)作用力的儀器原理：（風(fēng)力測定儀）如圖所示為一種測定風(fēng)作用力的儀器原理圖，圖中圖，圖中P P為金屬球，懸

5、掛在一細長裸金屬絲下面，為金屬球，懸掛在一細長裸金屬絲下面，O O是懸掛點，是懸掛點，R0R0是保護電阻，是保護電阻，CDCD是水平放置的光滑電阻絲，與懸掛小球的細金屬絲是水平放置的光滑電阻絲，與懸掛小球的細金屬絲始終保持良好接觸，無風(fēng)時細金屬絲與電阻絲在始終保持良好接觸，無風(fēng)時細金屬絲與電阻絲在C C點接觸，此時電點接觸，此時電路中的電流為路中的電流為I I，有風(fēng)時細金屬絲將偏轉(zhuǎn)一角度，有風(fēng)時細金屬絲將偏轉(zhuǎn)一角度（與風(fēng)力大小與風(fēng)力大小有關(guān)），細金屬絲與電阻絲在有關(guān)），細金屬絲與電阻絲在C C/ /點接觸，已知風(fēng)力方向水平向左，點接觸，已知風(fēng)力方向水平向左，OC=hOC=h，CD=LCD=L，

6、球的質(zhì)量為，球的質(zhì)量為M M，電阻絲單位長度的電阻為，電阻絲單位長度的電阻為k k，電源內(nèi)電，電源內(nèi)電阻和細金屬絲電阻均不計，金屬絲偏轉(zhuǎn)阻和細金屬絲電阻均不計，金屬絲偏轉(zhuǎn)角時，電流表的示數(shù)為角時，電流表的示數(shù)為I I/ /，此時風(fēng)力大小為，此時風(fēng)力大小為F F，試寫出：，試寫出：風(fēng)力大小風(fēng)力大小F與與的關(guān)系式；的關(guān)系式；風(fēng)力大小風(fēng)力大小F與電流表示數(shù)與電流表示數(shù)I/ 的關(guān)系式。的關(guān)系式。 此裝置所測定的最大風(fēng)力是多少此裝置所測定的最大風(fēng)力是多少？R0OPDBCA電電源源例例3(1)慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈工程中，這個系統(tǒng)的重要元慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈工程中，這個系統(tǒng)的重要元件是加速度

7、計。加速度計的構(gòu)造和原理的示意圖如圖示，沿導(dǎo)彈長件是加速度計。加速度計的構(gòu)造和原理的示意圖如圖示，沿導(dǎo)彈長度方向按裝的固定光滑桿上套一個質(zhì)量為度方向按裝的固定光滑桿上套一個質(zhì)量為m的滑塊，滑塊的兩側(cè)分的滑塊，滑塊的兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連，兩彈簧的另一端與固定壁相連。的彈簧相連，兩彈簧的另一端與固定壁相連?；瑝K原來靜止，彈簧處于自然長度?；瑝K上有指針，可通過標尺測滑塊原來靜止，彈簧處于自然長度。滑塊上有指針，可通過標尺測出滑塊的位移，然后通過控制系統(tǒng)進行制導(dǎo)。設(shè)某段時間內(nèi)導(dǎo)彈沿出滑塊的位移，然后通過控制系統(tǒng)進行制導(dǎo)。設(shè)某段時間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運動，指針向左偏離水平方向

8、運動，指針向左偏離O點的距離為點的距離為S，則這段時間內(nèi)導(dǎo)彈，則這段時間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度的加速度 （ ） A. 方向向左，大小為方向向左，大小為 k S/m B方向向右，大小為方向向右，大小為 k S/m C方向向左，大小為方向向左，大小為 2k S/m D. 方向向右，大小為方向向右，大小為 2k S/m01010UPD(2)若電位器（可變電阻）總長度為若電位器（可變電阻）總長度為L，其電阻均勻，兩端接在穩(wěn)壓，其電阻均勻，兩端接在穩(wěn)壓電源電源U0上，當(dāng)導(dǎo)彈以加速度上，當(dāng)導(dǎo)彈以加速度a沿水平方向運動時，與滑塊連接的滑沿水平方向運動時，與滑塊連接的滑動片動片P產(chǎn)生位移，此時可輸出一個電信號產(chǎn)生位移

9、，此時可輸出一個電信號U，作為導(dǎo)彈慣性制導(dǎo)系，作為導(dǎo)彈慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源，為控制導(dǎo)彈運動狀態(tài)輸入信息，試寫出統(tǒng)的信息源，為控制導(dǎo)彈運動狀態(tài)輸入信息，試寫出U與與a 的函數(shù)的函數(shù)關(guān)系式。關(guān)系式。01010UPU0解：a=2kS/m S=ma/2k U=U0 Rx / R = U0 S / L =maU0 / 2kL =mU0 a / 2kLa例題例題4 4：加速度計是測定物體加速度的儀器，它已成為導(dǎo)彈、飛機、：加速度計是測定物體加速度的儀器，它已成為導(dǎo)彈、飛機、潛艇后宇宙飛船制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源。如圖為應(yīng)變式加速度計示意圖，潛艇后宇宙飛船制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源。如圖為應(yīng)變式加速度計示意圖，當(dāng)系統(tǒng)加速時，

10、加速度計中的敏感元件也處于加速狀態(tài)，敏感元件當(dāng)系統(tǒng)加速時，加速度計中的敏感元件也處于加速狀態(tài)，敏感元件由彈簧連接并架在光滑支架上，支架與待測系統(tǒng)固定在一起，敏感由彈簧連接并架在光滑支架上，支架與待測系統(tǒng)固定在一起，敏感元件下端的滑動臂可在滑動變阻器元件下端的滑動臂可在滑動變阻器R上自由滑動，當(dāng)系統(tǒng)加速運動上自由滑動，當(dāng)系統(tǒng)加速運動時，敏感元件發(fā)生位移，并轉(zhuǎn)化為電信號輸出，已知：敏感元件的時，敏感元件發(fā)生位移，并轉(zhuǎn)化為電信號輸出，已知：敏感元件的質(zhì)量為質(zhì)量為m，兩彈簧的勁度系數(shù)為，兩彈簧的勁度系數(shù)為k，電源的電動勢為，電源的電動勢為E，內(nèi)電阻不計，內(nèi)電阻不計，滑動變阻器的總電阻為滑動變阻器的總電

11、阻為R，有效長度為，有效長度為L，靜態(tài)時輸出電壓為，靜態(tài)時輸出電壓為U0。試求加速度試求加速度a與輸出電壓與輸出電壓U的關(guān)系式。的關(guān)系式。 滑動觸頭左右移動過程中，滑動觸頭左右移動過程中，電路中電流如何變化？電路中電流如何變化？若車的加速度大小為若車的加速度大小為a，則，則兩彈簧的形變量是多少？兩彈簧的形變量是多少？求加速度求加速度a與輸出電壓與輸出電壓U的的關(guān)系式關(guān)系式敏感敏感元件元件輸出輸出信號信號ER例題例題5：（：（2003上海考題）演示位移傳感器的工作原理如右圖示，上海考題）演示位移傳感器的工作原理如右圖示，物體物體M在導(dǎo)軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑桿在導(dǎo)軌上平移時，帶動滑動變

12、阻器的金屬滑桿p，通過電壓，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的大小表顯示的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的大小x。假設(shè)電壓表是理想的，。假設(shè)電壓表是理想的，則下列說法正確的是則下列說法正確的是( )A 物體物體M運動時，電源內(nèi)的電流會發(fā)生變化運動時，電源內(nèi)的電流會發(fā)生變化B 物體物體M運動時，電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化運動時，電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化C 物體物體M不動時，電路中沒有電流不動時，電路中沒有電流D 物體物體M不動時，電壓表沒有示數(shù)不動時，電壓表沒有示數(shù)B例例6:可測量飛機、航天器、潛艇的轉(zhuǎn)動角速度可測量飛機、航天器、潛艇的轉(zhuǎn)動角速度,其結(jié)構(gòu)如圖所示。其結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)系統(tǒng)繞軸當(dāng)系統(tǒng)繞軸OO轉(zhuǎn)動

13、時，元件轉(zhuǎn)動時，元件A發(fā)生位移并輸出相應(yīng)的電壓信號，發(fā)生位移并輸出相應(yīng)的電壓信號，成為飛機、衛(wèi)星等的制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源。已知成為飛機、衛(wèi)星等的制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源。已知A的質(zhì)量為的質(zhì)量為m，彈簧，彈簧的勁度系數(shù)為的勁度系數(shù)為k、自然長度為、自然長度為l，電源的電動勢為，電源的電動勢為E、內(nèi)阻不計?；?nèi)阻不計。滑動變阻器總長也為動變阻器總長也為l ，電阻分布均勻，系統(tǒng)靜止時，電阻分布均勻，系統(tǒng)靜止時P在在B點，當(dāng)系點，當(dāng)系統(tǒng)以角速度統(tǒng)以角速度轉(zhuǎn)動時，試寫出輸出電壓轉(zhuǎn)動時，試寫出輸出電壓U與與的函數(shù)式。的函數(shù)式。A S PCBOO輸出電壓輸出電壓U解：設(shè)彈簧伸長x , 則 x= m 2 l ( k-m

14、 2 )設(shè)滑動變阻器單位長度 的電阻為r1 U=IRx=Exr1 / l r1= Ex/ l U= Em 2 (k-m 2)例例7：將金屬塊：將金屬塊m用壓縮的輕彈簧卡在一個矩形的箱中，如圖所示，用壓縮的輕彈簧卡在一個矩形的箱中，如圖所示，在箱的上頂板和下底板裝有壓力傳感器，箱可以沿豎直軌道運動。在箱的上頂板和下底板裝有壓力傳感器，箱可以沿豎直軌道運動。當(dāng)箱以當(dāng)箱以a=2.0 m/s2的加速度豎直向上做勻減速運動時，上頂板的傳的加速度豎直向上做勻減速運動時，上頂板的傳感器顯示的壓力為感器顯示的壓力為6.0N，下底板的傳感器顯示的壓力為，下底板的傳感器顯示的壓力為10.0N。(取取g=10 m/

15、s2)(1)若上頂板傳感器的示數(shù)是下底板若上頂板傳感器的示數(shù)是下底板傳感器的示數(shù)的一半，傳感器的示數(shù)的一半， 試判斷箱的試判斷箱的運動情況。運動情況。(2)要使上頂板傳感器的示數(shù)為零要使上頂板傳感器的示數(shù)為零,箱箱沿豎直方向運動的情況可能是怎樣的？沿豎直方向運動的情況可能是怎樣的？m原來原來（1）（2）解：解：mF=10NF1 =6Nmga向上做勻減速運向上做勻減速運動動a向下向下a=2m/s2mg+F1-F=mam=0.5kgFmgF2a2上頂板示數(shù)是下上頂板示數(shù)是下底板示數(shù)的底板示數(shù)的1/2彈簧長度不變彈簧長度不變F=10N F2=5N mg+F2-F=ma2a2=0靜止或勻速運動靜止或勻

16、速運動Fmga3上頂板示數(shù)為零，則彈上頂板示數(shù)為零，則彈簧變短簧變短F10N F3=0F mg = ma3a3 10m/s2向上加速或向下減速，向上加速或向下減速，加速度加速度a 10m/s2。 熱電傳感器熱電傳感器 :熱電傳感器是利用熱敏電阻的阻值會隨溫度的變化熱電傳感器是利用熱敏電阻的阻值會隨溫度的變化而變化的原理制成的，如各種家用電器（空調(diào)、冰箱、熱水器、飲而變化的原理制成的，如各種家用電器（空調(diào)、冰箱、熱水器、飲水機、電飯煲等）的溫度控制、火警報警器、恒溫箱等。水機、電飯煲等）的溫度控制、火警報警器、恒溫箱等。例題例題1.1.（20032003上海試題）唱卡拉上海試題）唱卡拉OKOK用

17、的話筒，內(nèi)有傳感器。其中用的話筒，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)聲波使膜片前后振動時，的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場中，當(dāng)聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。下列說法正確的是就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴Ｏ铝姓f法正確的是( )( )A A 該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的B B 該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的C C 膜片振動時，穿過金屬線圈的磁通量不變膜片振動時，穿過金屬線圈的磁通

18、量不變D D 膜片振動時，金屬線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢膜片振動時，金屬線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 B例例2.日光燈的啟動器也可看成是一個熱敏傳感裝置，它的熱敏功能日光燈的啟動器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？器是雙金屬片，你能說出啟動器的工作原理嗎？U形動觸片形動觸片靜觸片靜觸片氖泡氖泡圖1解析：日光燈啟動器結(jié)構(gòu)如圖所示，解析：日光燈啟動器結(jié)構(gòu)如圖所示，內(nèi)有一雙金屬片，熱膨脹系數(shù)不同。內(nèi)有一雙金屬片，熱膨脹系數(shù)不同。開關(guān)閉合后，啟動器兩極之間有電開關(guān)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)壓使氖氣放電而發(fā)出輝光，輝光發(fā)出的熱量使出

19、的熱量使U U形動觸片受熱膨脹向外形動觸片受熱膨脹向外延伸，碰到靜觸片接觸，電路接通；延伸，碰到靜觸片接觸，電路接通；溫度降低時，溫度降低時，U U動觸片向里收縮，離動觸片向里收縮，離開觸點，切斷電路。開觸點，切斷電路。例例3.3.電熨斗：電熨斗：利用雙金屬片溫度傳感器控制電路的通斷利用雙金屬片溫度傳感器控制電路的通斷. .例例4.4.電飯鍋：電飯鍋：利用感溫磁體的特點利用感溫磁體的特點例題例題5：如圖是一火警報警的一部分電路示意圖。其中如圖是一火警報警的一部分電路示意圖。其中R2 為用半導(dǎo)為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，

20、a、b之間接之間接報警器。當(dāng)傳感器報警器。當(dāng)傳感器 R2 所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I、報警器、報警器兩端的電壓兩端的電壓U 的變化情況是（的變化情況是（ ）I 變大，變大，U 變大變大 I 變小，變小，U 變小變小 C. I 變小，變小，U 變大變大 D. I 變大，變大，U 變小變小 R1R2R3AabErD例例6.6.如圖所示是一種熱敏電阻（如圖所示是一種熱敏電阻（PTCPTC元件）的電阻元件）的電阻R R隨溫度隨溫度t t變化的變化的關(guān)系圖線，這種元件具有發(fā)熱、控溫雙重功能常見的電熱滅蚊器關(guān)系圖線，這種元件具有發(fā)熱、控溫雙重功能常見的電熱滅蚊器中就使用

21、這種元件來加溫并控制溫度如果將該元件接到中就使用這種元件來加溫并控制溫度如果將該元件接到220V220V恒恒定電壓下，則（定電壓下，則（ ）A A通電后，其電功率先增大后減小通電后，其電功率先增大后減小B B通電后，其電功率先減小后增大通電后，其電功率先減小后增大CC當(dāng)其發(fā)熱功率等于散熱功率時，溫度保持在當(dāng)其發(fā)熱功率等于散熱功率時，溫度保持在t t1 1不變不變D D當(dāng)其發(fā)熱功率等于散熱功率時，溫度保持在當(dāng)其發(fā)熱功率等于散熱功率時，溫度保持在t t1 1 到到t t2 2之間的某一之間的某一值不變值不變t/Rt2t1AD例例7.右圖是一個溫度傳感器的原理示意圖右圖是一個溫度傳感器的原理示意圖,

22、Rt是一個熱敏電阻器。是一個熱敏電阻器。試說明傳感器是如何把溫度值轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕?。試說明傳感器是如何把溫度值轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕?。思考方向：思考方向?、兩電阻采取什么連接方、兩電阻采取什么連接方式？式？2、轉(zhuǎn)變的電信號應(yīng)該是哪個電學(xué)量？、轉(zhuǎn)變的電信號應(yīng)該是哪個電學(xué)量？3、電壓表測的是哪個電阻的電壓？、電壓表測的是哪個電阻的電壓？VRtR 溫度升高或降低導(dǎo)致溫度升高或降低導(dǎo)致Rt阻值發(fā)生變化，使電路中電流也發(fā)生阻值發(fā)生變化，使電路中電流也發(fā)生變化，導(dǎo)致變化，導(dǎo)致R上的電壓也發(fā)生改變，因此電壓表讀數(shù)將會發(fā)生變上的電壓也發(fā)生改變，因此電壓表讀數(shù)將會發(fā)生變化，從而就將溫度的化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴；瑥亩蛯囟?/p>

23、的化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。例?.8. 在家用電熱滅蚊器中，電熱部分主要元件是在家用電熱滅蚊器中，電熱部分主要元件是PTC 元件，元件，PTC元件是由鈦酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率隨溫元件是由鈦酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率隨溫度度t的變化關(guān)系如圖所示，由于這種特性，的變化關(guān)系如圖所示，由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、保元件具有發(fā)熱、保溫雙重功能對此，以下判斷正確的是（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，其電功率先增大，后減小 通電后，其電功率先減通電后，其電功率先減小，后增大小，后增大 當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持當(dāng)其產(chǎn)生的熱

24、量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在在t1不變不變 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和和t2之間的某一值不變之間的某一值不變A B C DD例例9.如圖如圖632是電飯煲的電路圖，是電飯煲的電路圖，S1是一個控溫開關(guān)，手動閉是一個控溫開關(guān)，手動閉合后，當(dāng)此開關(guān)溫度達到居里點（合后，當(dāng)此開關(guān)溫度達到居里點（103）時，會自動斷開）時，會自動斷開S2是是一個自動控控溫開關(guān)，當(dāng)溫度低于一個自動控控溫開關(guān)，當(dāng)溫度低于70時，會自動閉合；溫度高于時，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時會自動斷開，紅燈是加

25、熱時的指示燈，黃燈是保溫時的指示燈，分流電阻燈，分流電阻R1R2500，加熱電阻絲，加熱電阻絲R350，兩燈電阻不，兩燈電阻不計計 (1)分析電飯煲的工作原理分析電飯煲的工作原理(2)計算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消計算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功率之比耗的電功率之比(3)簡要回答，如果不閉合開關(guān)簡要回答，如果不閉合開關(guān)S1，能將飯，能將飯煮熟嗎？煮熟嗎？（1）電飯煲盛上食物后，接上電源，）電飯煲盛上食物后，接上電源，S2自動閉合，同時手動閉合自動閉合，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)，加熱到這時黃燈短路，紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài)，加熱到80，S2自自動

26、斷開，動斷開，S1仍閉合；水燒開后，溫度升高到仍閉合；水燒開后，溫度升高到103時，開關(guān)時，開關(guān)S1自動斷自動斷開，這時飯已經(jīng)煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)由于散熱，開，這時飯已經(jīng)煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)由于散熱，待溫度將至待溫度將至70時，時，S2自動閉合，電飯煲重新加熱，溫度達到自動閉合，電飯煲重新加熱，溫度達到80時，時，S2又自動斷開，再次處于保溫狀態(tài)（又自動斷開，再次處于保溫狀態(tài)（2）加熱時電飯煲消耗）加熱時電飯煲消耗的電功率的電功率P1U2/R并并，保溫時電飯煲消耗的功率，保溫時電飯煲消耗的功率P2兩式中兩式中 從而有從而有（1 (3)如果不閉合開關(guān)如果不閉合開關(guān)S1，開

27、始，開始S2總是閉合的，總是閉合的，R1被短路，功率被短路，功率為為P1，當(dāng)溫度上升到，當(dāng)溫度上升到80時，時，S2自動斷開，功率降為自動斷開，功率降為P2，溫度降到，溫度降到70，S2自動閉合自動閉合溫度只能在溫度只能在7080之間變化，不能把之間變化，不能把水燒開，不能煮熟飯水燒開，不能煮熟飯21URR并212150011R RRRR并121121RRPPR并并例例10.圖圖3-2-4a是某同學(xué)研究熱敏電阻阻值隨溫度的變化規(guī)律時設(shè)計是某同學(xué)研究熱敏電阻阻值隨溫度的變化規(guī)律時設(shè)計的電路圖的電路圖 （1）根據(jù)電路圖，在圖）根據(jù)電路圖，在圖3-2-4b的實物上連線（的實物上連線（2）通過）通過實

28、驗，他得到了該熱敏電阻的伏安特性曲線如圖實驗，他得到了該熱敏電阻的伏安特性曲線如圖3-2-5a所示，由圖所示，由圖可知，熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而可知，熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而 （3）他將這個熱）他將這個熱敏電阻接入圖敏電阻接入圖3-2-5b所示的電路中，已知電源電壓為所示的電路中，已知電源電壓為9V，R1=300，毫安表讀數(shù)為毫安表讀數(shù)為60mA60mA，則，則R2的阻值為的阻值為 圖3-2-4aRxASVVA圖3-2-4bI/mAU/V1 500a 10203040AR1R2熱敏電阻bR9V2 3 4 5 6 圖3-2-5例例11.圖圖1為某一熱敏電阻為某一熱敏電阻R(電阻值隨溫度的

29、改變而改變，且對溫度電阻值隨溫度的改變而改變，且對溫度很敏感很敏感)的的I-U關(guān)系曲線圖。關(guān)系曲線圖。 為了通過測量得到圖為了通過測量得到圖1所示所示I-U關(guān)系的完整曲線，在圖關(guān)系的完整曲線，在圖2和圖和圖3兩個兩個電路中應(yīng)選擇的是圖電路中應(yīng)選擇的是圖 ；簡要說明理由：；簡要說明理由： 。（電源電動勢為。（電源電動勢為9V，內(nèi)阻不計，滑線變阻器的阻值為，內(nèi)阻不計，滑線變阻器的阻值為0-100）在圖在圖4電路中，電源電壓恒為電路中，電源電壓恒為9V，電流表讀數(shù)為，電流表讀數(shù)為70mA，定值電阻，定值電阻R1=250。由熱敏電阻的。由熱敏電阻的I-U關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓關(guān)系曲線可知，熱

30、敏電阻兩端的電壓為為_V；電阻；電阻R2的阻值為的阻值為 。舉出一個可以應(yīng)用熱敏電阻的例子：舉出一個可以應(yīng)用熱敏電阻的例子：_。VA圖圖2VA圖圖3I/mAU/V1 2 3 4 5 6 7500圖圖110203040AR1R2熱敏電阻熱敏電阻圖圖4R9V2電壓可從電壓可從0V調(diào)到所需電壓，調(diào)節(jié)范圍較大調(diào)到所需電壓，調(diào)節(jié)范圍較大5.2111.6112.0熱敏溫度計熱敏溫度計例例12.如圖所示甲為在溫度為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左右的環(huán)境中工作的自動恒溫箱簡圖，箱內(nèi)電阻圖，箱內(nèi)電阻R120k，R R2 210k10k，R R3 340 k40 k，R1為熱敏電阻，為熱

31、敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示。當(dāng)它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示。當(dāng)a、b端電壓端電壓Uab0時，時，電壓鑒別器會令開關(guān)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)溫度接通，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度提高；當(dāng)提高；當(dāng)Uab0時，電壓鑒別器使時，電壓鑒別器使S斷開，停止加熱，恒溫箱內(nèi)的斷開，停止加熱，恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在溫度恒定在。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，t3535例例13. 用如圖示的電磁繼電器設(shè)計一個高溫報警器，要求用如圖示的電磁繼電器設(shè)計一個高溫報警器，要求是：正

32、常情況綠燈亮，有險情時電鈴報警。可供選擇的器是：正常情況綠燈亮，有險情時電鈴報警?？晒┻x擇的器材如下：熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴、學(xué)生用電源、繼電材如下：熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴、學(xué)生用電源、繼電器、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線。器、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線。aedcb 光電傳感器光電傳感器: 光電傳感器中的主要部件是光敏電阻或光電傳感器中的主要部件是光敏電阻或光電管。如果是光敏電阻光電管。如果是光敏電阻的阻值隨光照強度的變化而變化的阻值隨光照強度的變化而變化的原理制成的。如自動沖水機、路燈的控制、光電計數(shù)器、的原理制成的。如自動沖水機、路燈的控制、光電計數(shù)器、煙霧報警器等都是利用了光電傳感器的原理。煙

33、霧報警器等都是利用了光電傳感器的原理。例例1.如圖示，將一光敏電阻連入多用電表兩表筆上，將多用電表的如圖示，將一光敏電阻連入多用電表兩表筆上，將多用電表的選擇開關(guān)置于選擇開關(guān)置于檔，用光照射光敏電阻時表針的偏角為檔，用光照射光敏電阻時表針的偏角為， 現(xiàn)用手現(xiàn)用手掌擋住部分光線，表針的偏角變?yōu)檎茡踝〔糠止饩€，表針的偏角變?yōu)?，則可判斷，則可判斷 （ ）A. = B. D. 不能確定不能確定和和 的關(guān)系的關(guān)系 B例例2.2.如圖是天花板上裝的火災(zāi)報警器，平時，發(fā)光二極管如圖是天花板上裝的火災(zāi)報警器，平時，發(fā)光二極管 LEDLED發(fā)出的光被擋板擋住，光電三極管收不到光，呈現(xiàn)高發(fā)出的光被擋板擋住，光電

34、三極管收不到光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)；當(dāng)有煙霧進入罩內(nèi)后，對光線向各個方向散射，電阻狀態(tài)；當(dāng)有煙霧進入罩內(nèi)后，對光線向各個方向散射，使部分光線照射到光電三極管上，其阻值變小，與傳感器使部分光線照射到光電三極管上，其阻值變小，與傳感器連接的電路檢測到這種變化，就會發(fā)出警報連接的電路檢測到這種變化，就會發(fā)出警報例例3.（新教材（新教材 2003天津理綜）如圖，當(dāng)電鍵天津理綜）如圖，當(dāng)電鍵K斷開時，用光子能斷開時，用光子能量為量為2.5eV的一束光照射陰極的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上電，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上電鍵，調(diào)節(jié)滑線變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于鍵，調(diào)節(jié)滑線變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀

35、數(shù)小于0.60V時，電流表時，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時，電流表讀數(shù)時，電流表讀數(shù)為零。由此可知陰極材料的逸出功為為零。由此可知陰極材料的逸出功為( ) A 1.9eV B 0.6eV C 2.5eV D 3.1eV 例例4.用遙控器調(diào)換電視機頻道的過程，用遙控器調(diào)換電視機頻道的過程，實際上就是傳感器把光信號轉(zhuǎn)化為實際上就是傳感器把光信號轉(zhuǎn)化為電信號的過程。下列屬于這類傳感電信號的過程。下列屬于這類傳感器的是器的是（ ）A紅外報警裝置紅外報警裝置 B走廊照明燈的聲控開關(guān)走廊照明燈的聲控開關(guān)C自動洗衣機中的壓力傳感裝置自動洗衣機中的

36、壓力傳感裝置D電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器AA例例5.如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中A是發(fā)光儀器，是發(fā)光儀器，B是傳送帶上物品，是傳送帶上物品，R1為光敏電阻，為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計數(shù)器為定值電阻，此光電計數(shù)器的基本工作原理是（的基本工作原理是（ ）（A A）當(dāng)有光照射）當(dāng)有光照射R R1 1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓（B B）當(dāng)有光照射）當(dāng)有光照射R R1 1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓（CC）信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一）信號處理系統(tǒng)

37、每獲得一次低電壓就記數(shù)一次次（D D）信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一）信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次次AR1R2信信號號處處理理系系統(tǒng)統(tǒng)AD例例6.如圖如圖633所示為實驗小車中利用光電脈沖測量車速和行程的所示為實驗小車中利用光電脈沖測量車速和行程的示意圖，示意圖，A為光源，為光源，B為光電接收器，為光電接收器，A、B均固定在小車上，均固定在小車上，C為為小車的車輪車輪轉(zhuǎn)動時，小車的車輪車輪轉(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，被后變成脈沖光信號，被B接收并轉(zhuǎn)換成電信號，由電路記錄和顯接收并轉(zhuǎn)換成電信號，由電路記錄和顯示若實驗

38、顯示單位時間的脈沖數(shù)示若實驗顯示單位時間的脈沖數(shù)n，累積脈沖數(shù)為，累積脈沖數(shù)為N，則要測出小，則要測出小車的速度和行程還必須測量的物理數(shù)據(jù)車的速度和行程還必須測量的物理數(shù)據(jù)車輪的半徑R和齒輪的齒數(shù)P： ；小車速度的表達式為；小車速度的表達式為V；行程的表達式為；行程的表達式為s2Rn/P2RN/P例例7.一水平放置的圓盤繞豎直固定軸轉(zhuǎn)動，在圓盤上沿半徑開有一水平放置的圓盤繞豎直固定軸轉(zhuǎn)動，在圓盤上沿半徑開有一條寬度為一條寬度為2mm的均勻狹縫將激光器與傳感器上下對準，使二者的均勻狹縫將激光器與傳感器上下對準，使二者間連線與轉(zhuǎn)軸平行，分別置于圓盤的上下兩側(cè)，且可以同步的沿圓間連線與轉(zhuǎn)軸平行，分別

39、置于圓盤的上下兩側(cè)，且可以同步的沿圓盤半徑方向勻速移動，激光器連續(xù)向下發(fā)射激光束在圓盤轉(zhuǎn)動過盤半徑方向勻速移動，激光器連續(xù)向下發(fā)射激光束在圓盤轉(zhuǎn)動過程中，當(dāng)狹縫經(jīng)過激光器與傳感器之間時，傳感器接收到一個激光程中，當(dāng)狹縫經(jīng)過激光器與傳感器之間時，傳感器接收到一個激光信號，并將其輸入計算機，經(jīng)處理后畫出相應(yīng)的圖線圖（信號，并將其輸入計算機，經(jīng)處理后畫出相應(yīng)的圖線圖（a）為）為該裝置示意圖，圖（該裝置示意圖，圖（b）為所接收的光信號隨時間變化的圖線，橫）為所接收的光信號隨時間變化的圖線，橫坐標表示時間，縱坐標表示接收到的激光信號強度，圖中坐標表示時間，縱坐標表示接收到的激光信號強度，圖中 (1)利用

40、圖（利用圖（b）中的數(shù)據(jù)求）中的數(shù)據(jù)求1s時圓盤轉(zhuǎn)動的角速度時圓盤轉(zhuǎn)動的角速度(2)說明激光器和傳感器沿半徑移動的方向說明激光器和傳感器沿半徑移動的方向(3)求圖（求圖（b）中第三個激光信號的寬度）中第三個激光信號的寬度t3stst3231108 . 0,100 . 1激光器傳感器計算機圖（a）I00.21.01.8tst3t1t2圖（b）圖8例例8.用如圖示的電磁繼電器設(shè)計一個由光敏電阻來控制路用如圖示的電磁繼電器設(shè)計一個由光敏電阻來控制路燈的實驗電路。要求是：光暗時燈亮，光亮?xí)r燈滅?？晒舻膶嶒炿娐贰Ｒ笫牵汗獍禃r燈亮，光亮?xí)r燈滅?？晒┻x擇的器材如下：光敏電阻、小燈泡、學(xué)生用電源、繼電選擇

41、的器材如下：光敏電阻、小燈泡、學(xué)生用電源、繼電器、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線。器、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線。ecab220V解：光敏電阻受到光照射時電阻解：光敏電阻受到光照射時電阻變小變小 ，將光敏電阻、小燈泡、學(xué)，將光敏電阻、小燈泡、學(xué)生用電源、滑動變阻器、開關(guān)串生用電源、滑動變阻器、開關(guān)串聯(lián)接入繼電器的聯(lián)接入繼電器的a、b端，如圖示端，如圖示：將交流電源與路燈接入：將交流電源與路燈接入c、e之之間。光暗時光敏電阻值大，間。光暗時光敏電阻值大，ab間間電流小，磁性弱，電流小，磁性弱，ce處于閉合，處于閉合，燈亮。燈亮。 光亮?xí)r，光敏電阻值小，光亮?xí)r，光敏電阻值小， ab間電流大，磁性強，吸住銜鐵，

42、間電流大，磁性強，吸住銜鐵，電路電路ce處斷開，燈滅。處斷開，燈滅。4.聲電傳感器聲電傳感器 例題例題1.（2003上海試題）唱卡拉上海試題）唱卡拉OK用的話筒，內(nèi)有傳感器。其中用的話筒，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)聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。下列說法正確的是動時，就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴Ｏ铝姓f法正確的是( )A 該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的B

43、 該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的該傳感器是根據(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)電動勢膜片振動時，金屬線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 B例例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,圖圖6-2-3甲所式甲所式是話筒原理是話筒原理,圖圖6-2-3乙所式是錄音機的錄音、放音原理圖乙所式是錄音機的錄音、放音原理圖,由圖可知由圖可知:話筒工作時錄音磁鐵不動話筒工作時錄音磁鐵不動,線圈振動而產(chǎn)生感應(yīng)電流線圈振動而產(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)

44、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 其中正確的是其中正確的是:( ) A B B C C D D C電容傳感器電容傳感器 ：電容器的電容電容器的電容C決定于極板的正對面積決定于極板的正對面積S、極板間距、極板間距離離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個因素。如果某一物理量（如角度、以及極板間的電介質(zhì)這幾個因素。如果某一物理量（如角度、位移、深度等）的變化能引起上

45、述某個因素的變化，從而引起電容位移、深度等）的變化能引起上述某個因素的變化，從而引起電容的變化，則通過測定電容器的電容就可以確定上述物理量的變化，的變化，則通過測定電容器的電容就可以確定上述物理量的變化，起這種作用的電容器稱為電容式傳感器。起這種作用的電容器稱為電容式傳感器。例例1.隨著生活質(zhì)量的提高，自動干手機已進入家庭，洗手后，將濕隨著生活質(zhì)量的提高，自動干手機已進入家庭，洗手后，將濕手靠近自動干手機，機內(nèi)的傳感器便驅(qū)動電熱器加熱，有熱空氣從手靠近自動干手機，機內(nèi)的傳感器便驅(qū)動電熱器加熱，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，是因為機內(nèi)噴出，將濕手烘干。手靠近干手機能

46、使傳感器工作，是因為 （ ） A.改變了濕度改變了濕度 B.改變了溫度改變了溫度 C.改變了磁場改變了磁場 D.改變了電容改變了電容D例例2.圖甲是測量圖甲是測量 的電容式傳感器，原理是的電容式傳感器，原理是由于由于CS，動片與定片，動片與定片間的角度間的角度發(fā)生變化時，引起發(fā)生變化時，引起S的變化，通過測出的變化，通過測出C的變化，測量動片與定片間的夾角的變化，測量動片與定片間的夾角 定片定片角度角度圖乙是測量圖乙是測量 的電容式傳感器，原理是的電容式傳感器，原理是由于由于CS，h發(fā)生發(fā)生變化，金屬芯線和導(dǎo)電液體組成的電容發(fā)生變化，通過測定變化，金屬芯線和導(dǎo)電液體組成的電容發(fā)生變化，通過測定C的變的變化，可以測量液面高度化，可以測量液面高度h 的變化的變化。液面高度液面高度h金屬芯線金屬芯線電介質(zhì)電介質(zhì)導(dǎo)電液體導(dǎo)電液體h圖丙是測量圖丙是測量 的電容式傳感器，原理是的電容