第9.3節(jié)傳感器的應(yīng)用（原卷版）

第九章·傳感器第3節(jié)傳感器的應(yīng)用◎目標(biāo)導(dǎo)航知識要點(diǎn)難易度1．傳感器在軌道交通中的應(yīng)用：無人駕駛2．傳感器在汽車上的應(yīng)用：無人駕駛，導(dǎo)航3．傳感器在上的應(yīng)用：重力傳感器，陀螺儀4．傳感器綜合應(yīng)用★★★★★★★◎知識精講1．傳感器在軌道交通中的應(yīng)用全自動(dòng)“無人駕駛”地鐵列車，可通過感知系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自主識別障礙物、道路、交通信號，承擔(dān)著狀態(tài)監(jiān)視、故障報(bào)警、車載設(shè)備控制等功能，感知系統(tǒng)是關(guān)鍵。2．傳感器在汽車上的應(yīng)用無人駕駛汽車上方向盤、油門、剎車踏板等配件都不再需要，全由軟件和傳感器取代。可自動(dòng)識別交通指示牌和行車信息，在行駛過程中，汽車會(huì)通過傳感設(shè)備上傳路況信息，在大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)時(shí)定位分析，從而判斷行駛方向和速度。3．傳感器在上的應(yīng)用加速度傳感器(重力感應(yīng)器)：可以監(jiān)測的加速度的大小和方向，用于實(shí)現(xiàn)橫豎屏智能切換。光敏傳感器：用于調(diào)節(jié)屏幕自動(dòng)背光的亮度，白天提高屏幕亮度，夜晚降低屏幕亮度。距離傳感器：用于檢測通話時(shí)是否正貼在用戶的耳朵上，以便自動(dòng)熄滅屏幕達(dá)到省電的目的。陀螺儀：又稱角速度傳感器，檢測的旋轉(zhuǎn)和傾斜，在游戲、導(dǎo)航、拍照中都有應(yīng)用。4．電容式話筒原理：如圖所示，是絕緣支架，薄金屬膜和固定電極形成一個(gè)電容器，被直流電源充電。當(dāng)聲波使膜片振動(dòng)時(shí)，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流，于是電阻兩端就輸出了與聲音變化規(guī)律相同的電壓。5．動(dòng)圈式話筒的工作原理如圖所示是動(dòng)圈式話筒的構(gòu)造原理圖，它是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的。當(dāng)聲波使金屬膜片振動(dòng)時(shí)，連接在膜片上的線圈（叫做音圈）隨著一起振動(dòng)。音圈在永磁鐵的磁場里振動(dòng)，其中就產(chǎn)生感應(yīng)電流（電信號）。感應(yīng)電流的大小和方向都變化，振幅和頻率的變化由聲波決定，這個(gè)電信號經(jīng)擴(kuò)音器放大后傳給揚(yáng)聲器，從揚(yáng)聲器中就發(fā)出放大的聲音?！蚶}講解例1.如圖(a)所示是某生產(chǎn)流水線上的產(chǎn)品輸送及計(jì)數(shù)裝置示意圖。S為激光源，R1為光敏電阻(有光照時(shí)阻值減小)，R2為定值電阻，a、b之間接示波器。水平傳送帶勻速前進(jìn)，產(chǎn)品通過時(shí)會(huì)擋住激光源發(fā)出的光線。示波器顯示的電壓隨時(shí)間變化圖像如圖(b)所示。若計(jì)數(shù)器電路中的電源電壓恒為6V，電源內(nèi)阻忽略不計(jì)，定值電阻R2=1kΩ，求(1)無光照時(shí)光敏電阻R1的阻值。(2)有光照時(shí)光敏電阻R1的阻值(3)每小時(shí)通過的產(chǎn)品個(gè)數(shù)◎鞏固練習(xí)1.唱卡拉OK用的話筒內(nèi)有傳感器，其中有一種是動(dòng)圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面黏接一個(gè)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(dòng)時(shí)，就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。下列說法中正確的是（）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(dòng)時(shí)，穿過金屬線圈的磁通量不變D．膜片振動(dòng)時(shí)，金屬線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢2.動(dòng)圈式話筒和磁帶錄音機(jī)都應(yīng)用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，圖甲所示是動(dòng)圈式話筒原理圖，圖乙所示是磁帶錄音機(jī)的錄音、放音原理圖，由圖可知：①話筒工作時(shí)磁鐵不動(dòng)，線圈振動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流②錄音機(jī)放音時(shí)變化的磁場在靜止的線圈里產(chǎn)生感應(yīng)電流③錄音機(jī)放音時(shí)線圈中變化了的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場④錄音機(jī)錄音時(shí)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．②③④B．①②③C．①②④D．①③④3.（單選）如圖所示是一位同學(xué)設(shè)計(jì)的防盜門報(bào)警器的簡化電路示意圖。門打開時(shí),紅外光敏電阻R3受到紅外線照射,電阻減小;門關(guān)閉時(shí)會(huì)遮蔽紅外線源(紅外線源沒有畫出)。經(jīng)實(shí)際試驗(yàn),可知燈的亮滅情況能反映門的開關(guān)狀態(tài)。門打開時(shí)兩燈的發(fā)光情況及R2兩端電壓U2與門關(guān)閉時(shí)相比()A.紅燈亮,U2變大 B.綠燈亮,U2變大C.綠燈亮,U2變小 D.紅燈亮,U2變小4．(多選)如圖為握力器原理示意圖，握力器把手上的連桿與彈簧一起上下移動(dòng)，握力的大小可通過一定的換算關(guān)系由電流表的示數(shù)獲得．當(dāng)人緊握握力器時(shí)如果握力越大，下列判斷正確的有()A．電路中電阻越大B．電路中電阻越小C．電路中電流越小D．電路中電流越大5.在奧運(yùn)會(huì)上，運(yùn)動(dòng)員參加蹦床項(xiàng)目的比賽。假設(shè)表演時(shí)運(yùn)動(dòng)員僅在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，通過傳感器將彈簧床面與運(yùn)動(dòng)員間的彈力隨時(shí)間變化的規(guī)律在計(jì)算機(jī)上繪出如下圖所示的曲線，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭取10m/s2，依據(jù)圖象給出的信息，回答下列物理量能否求出，如能求出，寫出必要的運(yùn)算過程和最后結(jié)果。（1）運(yùn)動(dòng)員的重力；（2）運(yùn)動(dòng)員的最大加速度；（3）運(yùn)動(dòng)員跳起的最大高度。6.用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度，該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個(gè)由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(gè)質(zhì)量為的滑塊，滑塊可無摩擦滑動(dòng)，兩彈簧的另一端分別接在傳感器上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出，現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動(dòng)方向固定在汽車上，傳感器在前，傳感器在后。汽車靜止時(shí)，傳感器的示數(shù)均為。（?。?）若傳感器的示數(shù)為，的示數(shù)為，求此時(shí)汽車的加速度大小和方向；（2）當(dāng)汽車以怎樣的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器的示數(shù)為零？7．某學(xué)生為了測量一個(gè)物體的質(zhì)量，找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器，該轉(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），如圖所示，測量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為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(dòng)變阻器、干電池一個(gè)、開關(guān)及導(dǎo)線若干、待測物體（可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上）。請完成對該物