高中物理-第六章-傳感器第二節(jié)-傳感器的應(yīng)用課件-新人教版選修32

第一頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。第二頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。※了解傳感器應(yīng)用的一般模式※知道電子秤、電熨斗的工作原理※知道電飯鍋的結(jié)構(gòu)與原理，加深對(duì)溫度傳感器的應(yīng)用認(rèn)識(shí)※了解光傳感器的應(yīng)用——火災(zāi)報(bào)警器※能夠根據(jù)傳感器的工作原理簡(jiǎn)單分析傳感器的應(yīng)用第三頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。第四頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。在日常生活中，我們經(jīng)常見(jiàn)到電子秤．例如，在超市里，當(dāng)我們購(gòu)置水果時(shí)，售貨員把水果放在外表平整的電子秤上，電子秤就可顯示出所購(gòu)水果的質(zhì)量及應(yīng)付的錢(qián)數(shù)．你想探究一下它的工作原理嗎？第五頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。第六頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。1．電子秤里有________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(shí)，它的________會(huì)發(fā)生變化，把應(yīng)變片放在適宜的電路，它能夠把物體________，這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為_(kāi)_______這個(gè)電學(xué)量，因而電子秤是________的應(yīng)用．2．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(shí)，雙金屬片的____________不同，從而能控制電路的通斷．第七頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。3．電飯鍋中的溫度傳感器主要元件是________，它的特點(diǎn)是：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但是上升到約103℃時(shí)，就失去了磁性，不能被磁體吸引了．這個(gè)溫度在物理學(xué)中稱(chēng)為該材料的“________〞或“居里點(diǎn)〞．4．感溫鐵氧體是用______、______和__________混合燒結(jié)而成的．答案：1.電阻應(yīng)變片；電阻；形變；電壓；力傳感器2．控制電路的通斷；膨脹系數(shù)3．感溫鐵氧體；居里溫度4．氧化錳、氧化鋅、氧化鐵粉末第八頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。第九頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。第十頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。(1)力傳感器的應(yīng)用——電子秤①常用的一種力傳感器是由金屬梁和應(yīng)變片組成的，應(yīng)變片是一種敏感元件，現(xiàn)在多用半導(dǎo)體材料制成．第十一頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。②此種力傳感器的工作原理如以下圖：彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，在梁的上下外表各貼一個(gè)應(yīng)變片，在梁的自由端施力F，那么梁發(fā)生彎曲，上外表拉伸，下外表壓縮，上外表應(yīng)變片的電阻變大，下外表的電阻變?。瓼越大，彎曲形變?cè)酱螅瑧?yīng)變片的阻值變化就越大．如果讓?xiě)?yīng)變片中通過(guò)的電流保持恒定，那么上面應(yīng)變片兩端的電壓變大，下面應(yīng)變片兩端的電壓變?。畟鞲衅靼堰@兩個(gè)電壓的差值輸出．外力越大，輸出的電壓差值也就越大．應(yīng)變片能把物體形變這個(gè)力學(xué)量，轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量．第十二頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。(2)溫度傳感器的應(yīng)用——電熨斗①電熨斗能夠自動(dòng)控制溫度，其裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器的作用是控制電路的通斷．②電熨斗的結(jié)構(gòu)圖如圖為電熨斗的結(jié)構(gòu)圖，圖中雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬．第十三頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。第十四頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。用電熨斗熨燙棉麻衣物需要設(shè)定較高的溫度，熨燙絲綢衣物需要設(shè)定較低的溫度．它是如何利用調(diào)溫旋鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)的？答案：通過(guò)調(diào)溫旋鈕來(lái)調(diào)節(jié)升降螺絲的高度來(lái)實(shí)現(xiàn)不同溫度的設(shè)定．如需設(shè)定的溫度較高，那么應(yīng)使升降螺絲下降；反之，升高.第十五頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。(1)電飯鍋中應(yīng)用了溫度傳感器，它的主要元件是感溫鐵氧體．它的特點(diǎn)是常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但是上升到約103℃時(shí)，就失去了鐵磁性，不能被磁體吸引了．這個(gè)溫度在物理學(xué)中稱(chēng)為該材料的“居里溫度〞或“居里點(diǎn)〞．第十六頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。(2)電飯鍋的結(jié)構(gòu)第十七頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。(1)用電飯鍋燒水，水開(kāi)后能否自動(dòng)斷電？(2)用電飯鍋煮飯，飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會(huì)有什么變化？這時(shí)電飯鍋會(huì)自動(dòng)地發(fā)生哪些動(dòng)作？答案：(1)水沸騰后溫度在100℃不變，沒(méi)有到達(dá)居里點(diǎn)，故不會(huì)斷電，只能等到水熬干后，溫度升至103℃才會(huì)斷電．(2)飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會(huì)升高，當(dāng)溫度上升到“居里溫度〞(約103℃)時(shí)，感溫鐵氧體失去磁性，磁鐵與之別離，開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)，且不能自動(dòng)復(fù)位.第十八頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。(1)有些火災(zāi)報(bào)警器是利用煙霧對(duì)光的散射來(lái)工作的．(2)這種火災(zāi)報(bào)警器的工作原理結(jié)構(gòu)：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(shí)，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(jìn)入罩內(nèi)后對(duì)光有散射作用，使局部光線(xiàn)照射到光電三極管上，其電阻變?。c傳感器連接的電路檢測(cè)出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào)．第十九頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。第二十頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。如以下圖的裝置可以測(cè)量汽車(chē)在水平路面上做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度，該裝置在矩形箱子的前、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2.0kg的滑塊，滑塊可無(wú)摩擦滑動(dòng)，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b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(chē)上，傳感器b在前，傳感器a在后，汽車(chē)靜止時(shí)，傳感器a、b的示數(shù)均為10N(取g＝10m/s2)．第二十一頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。(1)假設(shè)傳感器a的示數(shù)為14N、b的示數(shù)為6.0N，求此時(shí)汽車(chē)的加速度大小和方向．(2)當(dāng)汽車(chē)以怎樣的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器a的示數(shù)為零．第二十二頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。解析：傳感器上所顯示的力的大小，即彈簧對(duì)傳感器的壓力，據(jù)牛頓第三定律知，此即為彈簧上的彈力大小，亦即該彈簧對(duì)滑塊的彈力大?。?1)如以下圖，依題意：左側(cè)彈簧對(duì)滑塊向右的推力F1＝14N，右側(cè)彈簧對(duì)滑塊的向左的推力F2＝6.0N.第二十三頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。答案：(1)4.0m/s2向右(2)10m/s2向左

第二十四頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。(2021·潮州高二檢測(cè))壓敏電阻的阻值會(huì)隨所受壓力的增大而減?。煌瑢W(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷升降機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置，如圖甲所示，將壓敏電阻平放在升降機(jī)內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體m，升降機(jī)靜止時(shí)電流表示數(shù)為I0.某過(guò)程中電流表的示數(shù)如圖乙所示，那么在此過(guò)程中()A．物體處于失重狀態(tài)B．物體處于超重狀態(tài)C．升降機(jī)一定向上做勻加速運(yùn)動(dòng)D．升降機(jī)可能向下做勻減速運(yùn)動(dòng)第二十五頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。答案：BD解析：電流表的示數(shù)變?yōu)?I0.且保持不變，說(shuō)明壓敏電阻的阻值比升降機(jī)靜止時(shí)小，壓敏電阻所受壓力變大，物體處于超重狀態(tài)，即物體具有向上的加速度，B、D正確，A、B錯(cuò)誤.第二十六頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。在家用電熱滅蚊器中，電熱局部主要元件是PTC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ρ隨溫度t的變化關(guān)系如以下圖，由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、保溫雙重功能．對(duì)此，以下判斷正確的選項(xiàng)是 ()第二十七頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。①通電后，其電功率先增大，后減小②通電后，其電功率先減小，后增大③當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在t1不變④當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在t1和t2之間的某一值不變A．①③B．②③

C．②④D．①④第二十八頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。解析：當(dāng)電熱滅蚊器溫度由0升到t1的過(guò)程中，電阻器的電阻率ρ隨溫度升高而減小，其電阻R隨之減小，由于加在滅蚊器上的電壓U保持不變，滅蚊器的熱功率P隨之增大，當(dāng)t＝t1時(shí)，P＝P1到達(dá)最大．當(dāng)溫度由t1升高到t2的過(guò)程中，ρ增大，R增大，P減??；而溫度越高，其與外界環(huán)境溫度的差異也就越大，高于環(huán)境溫度的電熱滅蚊器的散熱功率P′也就越大；因此在這之間的某一溫度t3會(huì)有P＝P3＝P′，即電熱功率P減小到等于散熱功率時(shí)，即到達(dá)保溫；當(dāng)t<t3，P>P′，使溫度自動(dòng)升高到t3；當(dāng)t>t3，P<P′，使溫度自動(dòng)降為t3，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保溫，正確答案為D.第二十九頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。答案：D點(diǎn)評(píng)：對(duì)給定圖象的題目，注意分析圖象信息，把握變化規(guī)律，并結(jié)合所學(xué)物理規(guī)律進(jìn)行分析討論．第三十頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。(2021·東北師大附中高二期中)如圖甲所示是一火警報(bào)警裝置的一局部電路，其中R2是半導(dǎo)體熱敏電阻(傳感器)，它的電阻R隨溫度t變化關(guān)系如圖乙所示，該電路的輸出端a、b接報(bào)警器，當(dāng)傳感器所在處出現(xiàn)火情時(shí)，通過(guò)電流表的電流I和a、b兩端電壓U與出現(xiàn)火情前相比．A．I變大，U變大B．I變小，U變小C．I變小，U變大D．I變大，U變小第三十一頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。答案：D解析：當(dāng)傳感器所在處出現(xiàn)火情時(shí)，溫度升高，即電阻R2的阻值減小，故外電阻減小，干路電流增大，內(nèi)電壓、R4兩端的電壓均增大，故a、b兩端電壓減小；并聯(lián)電路的電壓減小，通過(guò)R3的電流減小，而總電流增大，所以R2上通過(guò)的電流增大，故D選項(xiàng)正確.第三十二頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。如以下圖是電飯鍋的結(jié)構(gòu)圖，試答復(fù)以下問(wèn)題：第三十三頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。(1)開(kāi)始煮飯時(shí)為什么要壓下開(kāi)關(guān)按鈕？手松開(kāi)后這個(gè)按鈕是否會(huì)恢復(fù)到圖示的狀態(tài)？為什么(2)煮飯時(shí)水沸騰后鍋內(nèi)是否會(huì)大致保持一定的溫度？為什么？(3)飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會(huì)有什么變化？這時(shí)電飯鍋會(huì)自動(dòng)地發(fā)生哪些動(dòng)作？(4)如果用電飯鍋燒水，能否在水沸騰后自動(dòng)斷電？為什么？第三十四頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。解析：(1)開(kāi)始煮飯時(shí)壓下手動(dòng)開(kāi)關(guān)，使永磁體和感溫磁體吸合，以保持觸點(diǎn)接觸，接通加熱電路；手松開(kāi)后這個(gè)按鈕不會(huì)恢復(fù)圖示狀態(tài)，因?yàn)橛来朋w與感溫磁體相互吸引，彈簧的彈力不能使永磁體恢復(fù)原狀態(tài)．(2)水沸騰后鍋內(nèi)的溫度應(yīng)大致保持在100℃，因?yàn)樗姆悬c(diǎn)是100℃，此時(shí)水分未被米吸收完，鍋內(nèi)水分較充足，所以能保持一段時(shí)間．第三十五頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。(3)飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度會(huì)由100℃升到103℃，到達(dá)居里點(diǎn)，此時(shí)開(kāi)關(guān)按鈕會(huì)自動(dòng)彈起，斷開(kāi)加熱電路，進(jìn)入保溫狀態(tài)，因?yàn)殄伒诇囟鹊竭_(dá)103℃時(shí)，感溫磁體失去磁性，永磁體再不能與它吸合，在彈簧的作用下，開(kāi)關(guān)按鈕恢復(fù)初始狀態(tài)．(4)如果用電飯鍋燒水，水沸騰后不能自動(dòng)斷電，因?yàn)樗序v的溫度是100℃，而不能到達(dá)103℃(居里點(diǎn))，水將一直沸騰直到燒干．第三十六頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。電飯煲的工作原理如以下圖，可分為兩局部，即控制局部，由S2、R1和黃燈組成；工作(加熱)局部：由發(fā)熱電阻R3、R2和紅燈組成，S1是一個(gè)磁鋼限溫開(kāi)關(guān)，手動(dòng)閉合，當(dāng)此開(kāi)關(guān)的溫度到達(dá)居里點(diǎn)(103℃)時(shí)，自動(dòng)斷開(kāi)，且不能自動(dòng)復(fù)位(閉合)，S2是一個(gè)雙金屬片自動(dòng)開(kāi)關(guān)，當(dāng)溫度到達(dá)70℃～80℃時(shí)，自動(dòng)斷開(kāi)，低于70℃時(shí)，自動(dòng)閉合，紅燈、黃燈是指示燈，通過(guò)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(kāi)的〞或“閉合的〞)．第三十七頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。接通電源并按下S1后，黃燈熄而紅燈亮，R3發(fā)熱，當(dāng)溫度到達(dá)70℃～80℃時(shí)，S2斷開(kāi)，當(dāng)溫度到達(dá)103℃時(shí)飯熟，S1斷開(kāi)，當(dāng)溫度降到70℃以下時(shí)，S2閉合，電飯煲處于保溫狀態(tài)，由以上描述可知R2________R3(填“＜〞“＝〞“＞〞)，假設(shè)用電飯煲燒水時(shí)，直到水被燒干S1才會(huì)斷開(kāi)，試解釋此現(xiàn)象．第三十八頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。答案：限流；閉合的；>解析：R1、R2起的作用是限流，防止指示燈(氖泡)因電流過(guò)大而燒毀，S2是自動(dòng)控制溫度開(kāi)關(guān)，當(dāng)溫度低于70℃時(shí)自動(dòng)閉合，當(dāng)溫度高于70℃～80℃時(shí)又自動(dòng)斷開(kāi)，使電飯煲處于保溫狀態(tài)，由于R3的功率較大，因此R2＞R3，由于開(kāi)關(guān)S1必須當(dāng)溫度到達(dá)103℃時(shí)才自動(dòng)斷開(kāi)，而水的沸點(diǎn)只有100℃，因此用電飯煲燒水時(shí)，直到水被燒干后S1才會(huì)斷開(kāi).第三十九頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。如圖(1)所示為一測(cè)量硫化鎘光敏電阻特性的實(shí)驗(yàn)電路，電源電壓恒定，電流表內(nèi)阻不計(jì)，開(kāi)關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使小燈泡發(fā)光逐漸增強(qiáng)，測(cè)得流過(guò)電阻的電流和光強(qiáng)的關(guān)系曲線(xiàn)如圖(2)所示，試根據(jù)這一特性設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)光控電路．第四十頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。解析：由光敏電阻的特性曲線(xiàn)可以看出，當(dāng)入射光增強(qiáng)時(shí)，光敏電阻的阻值減小，流過(guò)光敏電阻的電流增大．根據(jù)題意設(shè)計(jì)一個(gè)路燈自動(dòng)控制電路如以下圖．第四十一頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分?？刂七^(guò)程是：當(dāng)有光照時(shí)，光電流經(jīng)過(guò)放大器輸出一個(gè)較大的電流，驅(qū)動(dòng)電磁繼電器吸合使兩個(gè)常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，當(dāng)無(wú)光照時(shí)，光電流減小，放大器輸出電流減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個(gè)常閉觸點(diǎn)閉合，控制路燈電路接通，路燈開(kāi)始工作．第四十二頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。點(diǎn)評(píng)：光傳感器是重要的傳感器之一，人們運(yùn)用硫化鎘對(duì)可見(jiàn)光敏感的特性，制作路燈自動(dòng)開(kāi)關(guān)、光照自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置等自控設(shè)備，利用某些半導(dǎo)體材料對(duì)紅外光敏感的特性，制作遙控設(shè)備，廣泛的應(yīng)用在電視機(jī)、錄像機(jī)、空調(diào)、影碟機(jī)等家用電器的操作中，由于對(duì)紅外光敏感的元件對(duì)可見(jiàn)光不敏感，用它制作的裝置不受可見(jiàn)光影響，因此它的應(yīng)用十分廣泛．第四十三頁(yè)，編輯于星期五：十一點(diǎn)二分。如以下圖，電源兩端的