高中物理粵教版選修3-2學(xué)案傳感器的應(yīng)用用傳感器制作自控裝置含答案2

第三節(jié)傳感器的應(yīng)用

第四節(jié)用傳感器制作自控裝置

［學(xué)習(xí)目標(biāo)］1.了解傳感器在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用，嘗試運(yùn)用傳感器的知識解釋一些生活中的問題.2.了解

傳感器應(yīng)用的一般模式.3.能設(shè)計(jì)簡單的應(yīng)用傳感器的控制電路.

知識探究新知探究點(diǎn)點(diǎn)落實(shí)

一、傳感器的應(yīng)用

［導(dǎo)學(xué)探究］日常生活中的傳感器是一個大家族，也是我們的好朋友，假如沒有這些傳感器，將會給我們

的生活帶來諸多不便，請觀察和思考一下，在生活中有哪些傳感器？

答案電冰箱、電熨斗、空調(diào)機(jī)中要用到溫度傳感器；自動門、家電遙控器、防盜報(bào)警器中要用到紅外線

傳感器.

［知識梳理］

1.生活中的傳感器

電飯煲、電冰箱、微波爐、空調(diào)機(jī)、消毒碗柜等與溫度控制相關(guān)的家用電器，幾乎都要用到遢度傳感器；

自動門、家電搖控器、生命探測器、非接觸紅外測溫儀以及防盜、防火報(bào)警器等，均使用了紅處級傳感器:

另外還有照相機(jī)中的光敏傳感器、家用便攜式電子秤的壓力傳感器等.

2.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器

無人管理的自動灌溉系統(tǒng)利用了謾度傳感器；自動化溫室種植中，溫室的自動控溫就是在溫度傳感器的幫

助下實(shí)現(xiàn)的；現(xiàn)代糧庫采用了溫度傳感器和濕度傳感器.

3.工業(yè)生產(chǎn)中的傳感器

生產(chǎn)安全中，如將一種埋入式光經(jīng)傳感器安置在大橋或水壩中，隨時可以監(jiān)測大橋或水壩的裂痕等安全隱

患：在自動控制系統(tǒng)中，如數(shù)控機(jī)床中的位移測量裝置就是利用高精度位移傳感器（如光柵傳感器）進(jìn)行位

移測量，從而實(shí)現(xiàn)對零部件的精密加工.

4.飛向太空的傳感器

在運(yùn)載火箭、載人飛船中，應(yīng)用傳感器供遙測和遙控系統(tǒng)使用;對宇航員各種生理狀況的測量有生理傳感

器，如測量血壓、心電圖、體溫等.

［即學(xué)即用］判斷下列說法的正誤.

（1）電子秤使用了壓力傳感器.（）

⑵在電梯門口放置障礙物，電梯門會不停地開關(guān)，這是由于電梯門上有紅外線傳感器.（）

（3）酒精濃度檢測器，使用了溫度傳感器.（）

答案⑴V(2)X(3)X

二、用傳感器制作自控裝置

［導(dǎo)學(xué)探究］城市里的路燈，能夠在天暗時自動開啟，而在天亮?xí)r，自動熄滅，你知道該自動控制電路中

有什么傳感器嗎？

答案光電傳感器

［知識梳理］課題：應(yīng)用光敏電阻制作光控自動照明燈電路

圖1

實(shí)驗(yàn)器材

二極管VD、晶閘管YS、光敏電阻兆、電阻#(7.5MQ)、燈泡L.

實(shí)驗(yàn)原理

由晶閘管Vs與電燈L構(gòu)成主回路，控制回路由《與魚組成的分壓器及二極管力構(gòu)成，如圖1所示.

(1)當(dāng)白天自然光線較強(qiáng)時，光敏電阻呈低電阻，與分分壓后使晶閘管Vs門電極處于低電平，Vs關(guān)斷.

(2)當(dāng)夜幕降臨時，照在位上的自然光線減弱，兄呈高阻，使M的門電極處于高電平，Vs獲正向觸發(fā)電壓

而導(dǎo)通,燈L亮.

(3)改變#的阻值，即改變其與兄的分壓比，可調(diào)整電路的起控點(diǎn).

［即學(xué)即用］判斷下列說法的正誤.

(1)隨著科技的發(fā)展，傳感器會應(yīng)用在各行各業(yè)，生活的方方面面，可以完全取代人的作用.()

(2)當(dāng)路燈自動控制電路做好后，不能隨意調(diào)整路燈點(diǎn)亮熄滅的起控點(diǎn).()

(3)路燈自動控制電路中的敏感元件是光敏電阻.()

答案⑴X(2)X(3)V

題型探究重點(diǎn)難點(diǎn)個個擊破

傳感器的應(yīng)用實(shí)例

分析傳感器應(yīng)注意的四個分析：

(1)檢測量分析：要清楚傳感器所檢測的非電學(xué)量，如溫度、光、聲、力等.

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（2）敏感元件分析：分析敏感元件的輸入與輸出信號，及輸入與輸出信號間的聯(lián)系.

（3）電路分析：分析傳感器所在的電路結(jié)構(gòu)，分析輸入信號變化對電路電流、電壓等產(chǎn)生的影響.

（4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)分析：分析非電學(xué)量與電學(xué)量之間的轉(zhuǎn)換過程，分析根據(jù)所獲得的信息控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工

作的過程.

例1（多選）為了鍛煉身體，小明利用所學(xué)物理知識設(shè)計(jì)了一個電子拉力計(jì)，如圖2所示是原理圖.輕質(zhì)

彈簧右端和金屬滑片產(chǎn)固定在一起（彈簧的電阻不計(jì)，尸與其間的摩擦不計(jì)），彈簧勁度系數(shù)為lOON/cm.定

值電阻尼=5Q,ab是一根長為5cm的均勻電阻絲，阻值用=25。，電源輸出電壓恒為Q3V,理想電流

表的量程為0?0.6A.當(dāng)拉環(huán)不受力時，滑片。處于a端.下列關(guān)于這個電路的說法正確的是（不計(jì)電源內(nèi)

阻）（）

A.小明在電路中連入吊的目的是保護(hù)電路

B.當(dāng)拉環(huán)不受力時，閉合開關(guān)后電流表的讀數(shù)為0.1A

C.當(dāng)拉力為400N時,電流表指針指在0.3A處

D.蘭拉力為400N時，電流表指針指在0.5A處

答案ABC

解析若電路無電阻必，且金屬滑片夕在b端時，回路短路損壞電源，吊的存在使電路不出現(xiàn)短路，因此

A正確；當(dāng)拉環(huán)不受力時，滑片。在a端，由閉合電路歐姆定律得，/=4萬=0.1A,故B正確；拉力為

400N時，由尸=〃八必則Ax=4cm,對應(yīng)的電阻為口=20。，用接入電路的電阻能=5Q,由閉合電路歐

姆定律得，I'=0.3A,故D錯，C正確.

/toIixi'b

例2（多選）電飯鍋的結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，如果感溫磁體的“居里溫度”為103℃時，下列說法中正確的

是（）

感溫彈簧

內(nèi)膽厚磁體/電熱板

M凰tr開關(guān)按鈕

13轉(zhuǎn)軸一

觸點(diǎn)（電熱板電源開關(guān);

圖3

A.常溫下感溫磁體具有較強(qiáng)的磁性

B.當(dāng)溫度超過103c時，感溫磁體的磁性較強(qiáng)

C.飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會達(dá)到103C,這時開關(guān)按鈕會跳起

D.常壓下只要鍋內(nèi)有水，鍋內(nèi)的溫度就不可能達(dá)到103℃,開關(guān)按鈕就不會自動跳起

答案ACD

達(dá)標(biāo)檢測當(dāng)堂檢測鞏固反饋

1.（多選）如圖4所示，用光敏電阻LDR和燈泡制成的一種簡易水污染指示器，下列說法中正確的是（）

IIIIII-把手

燈泡-LDR（光敏電阻）

圖4

A.嚴(yán)重污染時，IDR是高電阻

B.輕度污染時，LDR是高電阻

C.無論污染程度如何，LDR的電阻不變，阻值大小由材料本身因素決定

D.該儀器的使用會因?yàn)榘滋旌屯砩鲜艿接绊?/p>

答案AD

解析嚴(yán)重污染時，透過污水照到LDR上的光線較少，LDR電阻較大，A對，B錯；LDR由半導(dǎo)體材料制成,

受光照影響，電阻會發(fā)生變化，C錯；白天和晚上自然光的強(qiáng)弱不同，或多或少會影響LDR的電阻，D對.

圖5

2.小強(qiáng)用恒溫箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，發(fā)現(xiàn)恒溫箱的溫度持續(xù)升高，無法自動控制.經(jīng)檢查，恒溫箱的控制器沒

有故障.參照圖5,下列對故障判斷正確的是（）

A.只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障

B.只可能是溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障

C.熱敏電阻和溫度設(shè)定裝置都可能出現(xiàn)故障

D.可能是加熱器出現(xiàn)故障

答案C

解析由怛溫箱原理圖可知，若熱敏電阻出現(xiàn)故障或溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障都會向控制器傳遞錯誤信息,

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導(dǎo)致控制器發(fā)出錯誤指令，故C正確，A、B錯誤.若加熱器出現(xiàn)故障，只有一種可能，即不能加熱，而題

中加熱器一直加熱才會使溫度持續(xù)升高，故D錯誤.

40分鐘課時作業(yè)強(qiáng)化訓(xùn)練拓展提升

一、選擇題（1?8題全為單選題）

1.傳感器的種類多種多樣，其性能也各不相同，空調(diào)機(jī)在室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定的溫度后，會自動停止工作,

空調(diào)機(jī)內(nèi)使用的傳感器是（）

A.生物傳感器B.紅外傳感器

C.溫度傳感器D,壓力傳感器

答案C

2.在電梯門口放置一障礙物，會發(fā)現(xiàn)電梯門不停地開關(guān)，這是由于在電梯門上裝有的傳感器是（）

A.光傳感器B.溫度傳感器

C.聲傳感器D.壓力傳感器

答案A

解析在電梯門口放置一障礙物，電梯門不停地開關(guān)，說明電梯門口有一個光傳感器，故A選項(xiàng)正確.

3.當(dāng)出現(xiàn)某疫情時，在機(jī)場、車站等交通出入口，使用紅外線熱像儀，紅外線熱像儀通過紅外線遙感，

可檢測出經(jīng)過它時的發(fā)熱病人，從而可以有效控制疫情的傳播.關(guān)于紅外線熱像儀，下列說法正確的是

（）

A.選擇紅外線進(jìn)行檢測，主要是因?yàn)榧t外線具有熒光效應(yīng)

B.紅外線熱像儀通過發(fā)射紅外線照射人體來檢測

C.紅外線熱像儀同時還具有殺菌作用

D.一切物體都能發(fā)射紅外線，而且物體在不同溫度下發(fā)射的紅外線的頻率和強(qiáng)度不同

答案D

解析紅外線熱像儀是根據(jù)物體發(fā)射的紅外線的頻率和強(qiáng)度不同而工作的，故D正確.

4.如圖1所示是自動調(diào)溫式電熨斗，下列說法不正確的是（）

彈M撈性出1銅P.片乙^^二升3一降調(diào)螺溫旋釘鈕

\冒憶絕緣.架

觸點(diǎn)n'=°

雙金屬片—/llHHUUU-Y熱

金屬底板??

圖1

A.常溫時上下觸點(diǎn)是接觸的

B.雙金屬片溫度升高時，上金屬片形變較大，雙金屬片將向下彎曲

C.原來溫度控制在80℃斷開電源，現(xiàn)要求60c斷開電源，應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下移一些

D.由熨燙絲綢衣物狀態(tài)轉(zhuǎn)化為熨燙棉麻衣物狀態(tài)，應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下移一些

答案C

解析常溫工作時，上下觸點(diǎn)是接通的，當(dāng)溫度升高時，上層金屬片形變大，向下彎曲，切斷電源，切斷

溫度要升高則應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下移一些，A、B、D對，C錯.

5.如圖2所示為小型電磁繼電器的構(gòu)造示意圖，其中/為含鐵芯的線圈.。為可繞。點(diǎn)轉(zhuǎn)動的鐵片，（為

彈簧，S為一對觸頭，力、8、C.〃為四個接線柱.電磁繼電器與傳感器配合，可完成自動控制的要求.其

工作方式是（）

ABCD

圖2

A.4與8接信號電壓,。與〃可跟被控電路串聯(lián)

B.4與6接信號電壓,C與〃可跟被控電路并聯(lián)

C.C與〃接信號電壓，4與8可跟被控電路串聯(lián)

D.C與〃接信號電壓，4與4可跟被控電路并聯(lián)

答案A

6.某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在用多用電表研究熱敏特性實(shí)驗(yàn)中，安裝好如圖3所示的裝置.向杯內(nèi)加入冷水，

溫度計(jì)的示數(shù)為201,多用電表選擇適當(dāng)?shù)谋堵?，讀出熱敏電阻的阻值公然后向杯內(nèi)加入熱水，溫度計(jì)

的示數(shù)為60℃,發(fā)現(xiàn)多用電表的指針偏轉(zhuǎn)角度較大，則下列說法正確的是（）

多用電表

圖3

A.多用電表應(yīng)選用電流擋，溫度升高換用大量程測量

B.多用電表應(yīng)選用電流擋，溫度升高換用小量程測量

C.多用電表應(yīng)選用歐姆擋，溫度升高時換用倍率大的擋

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D.多用電表應(yīng)選用歐姆擋，溫度升高時換用倍率小的擋

答案D

解析測電阻應(yīng)選用歐姆擋.當(dāng)溫度升高時，熱敏電阻受溫度變化的影響，偏轉(zhuǎn)角度增大，說明電阻阻值

變小，所以應(yīng)換用倍率小的擋.

7.如圖4所示為用熱敏電阻斤和繼電器L等組成的一個簡單的恒溫控制電路，其中熱敏電阻的阻值會隨

溫度的升高而減小.電源甲與繼電器、熱敏電阻等組成控制電路，電源乙與恒溫箱加熱器（圖中未畫出）相

連接.則（）

乙

圖4

A.當(dāng)溫度降低到某一數(shù)值，銜鐵尸將會被吸下

B.蘭溫度升高到某一數(shù)值，銜鐵夕將會被吸下

C.工作時，應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在G〃端

D.工作時，應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在力、。端

答案B

解析根據(jù)溫度變化，分析彳的變化，確定電路中電流的變化，電流增大時，繼電器￡對銜鐵〃吸引力增

大，P將會被吸下.當(dāng)溫度降低到某一數(shù)值，熱敏電阻戶的阻值增大，電路中電流減小，繼電器￡對銜鐵

夕吸引力減小，夕將不會被吸下，故A錯誤.當(dāng)溫度升高到某一數(shù)值，熱敏可阻E的阻值減小，電路中電

流增大，繼電器￡對銜鐵〃吸引力增大，夕將會被吸下，故B正確.恒溫箱內(nèi)溫度高到一定數(shù)值后，應(yīng)與

電源斷開停止加熱，由以上分析可知，溫度升高后，力、8端斷開，所以工作時，應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器

接在4、8端,故C、D錯誤.

8.某同學(xué)設(shè)計(jì)的家庭電路保護(hù)裝置如圖5所示，鐵芯左側(cè)線圈。由火線和零線并行繞成.當(dāng)右側(cè)線圈心

中產(chǎn)生電流時，電流經(jīng)放大器放大后，使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開關(guān)K,從而切斷家庭電路.僅考慮乙在鐵芯中

產(chǎn)生的磁場，下列說法不正確的有（：

圖5

A.家庭電路正常工作