2024年高中物理第5章第3節(jié)大顯身手傳感器講義含解析魯科版選修3-2_第1頁
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PAGEPAGE3大顯身手傳感器1.洗衣機(jī)水位限制系統(tǒng)全自動洗衣機(jī)的水位限制裝置運(yùn)用了壓力傳感器。當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定的高度時自動關(guān)閉進(jìn)水電磁閥門,接通洗滌電動機(jī)電源。2.自動門(1)限制自動門開關(guān)的是一種紅外線傳感器。(2)自動門工作流程3.指紋識別器指紋識別器是通過電容傳感器來識別指紋的。手指皮膚與電容傳感器表面構(gòu)成了電容器,由于指紋的凹凸導(dǎo)致不同位置的電容差異。4.傳感器與機(jī)器人(1)機(jī)器人中傳感器的分類機(jī)器人中傳感器分為外部傳感器和內(nèi)部傳感器。(2)傳感器用途①外部傳感器用于感知外部工作環(huán)境和外界事物對機(jī)器人的刺激,使機(jī)器人擁有類似人的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等感覺,從而使機(jī)器人具有擬人化的特點(diǎn);②內(nèi)部傳感器(如角度傳感器、關(guān)節(jié)傳感器等)用于檢測機(jī)器人自身的狀態(tài)。在機(jī)場、車站、碼頭等人員集散地都設(shè)有體溫檢測點(diǎn),為什么測體溫時一般不用水銀溫度計,而用紅外線測溫儀?解析:用水銀溫度計,測溫時間長,同時又簡潔引起交叉感染,用紅外線測溫儀測溫速度快,也不須要與人體干脆接觸,避開了交叉感染,因此用紅外線測溫儀較好。1.洗衣機(jī)水位限制裝置運(yùn)用的壓力傳感器是一種開關(guān)型的傳感器。當(dāng)向內(nèi)筒注水時,部分水進(jìn)入氣室,氣室內(nèi)壓強(qiáng)增大,使傳感器的膜片向上凸起,從而使動觸點(diǎn)與下面的靜觸點(diǎn)分別,并與上面的靜觸點(diǎn)接觸,從而接通限制電路,關(guān)閉進(jìn)水電磁閥門,同時接通洗滌電動機(jī)電源,起先洗滌衣物。2.自動門上的紅外線傳感器,也是一種開關(guān)型的傳感器。人走近自動門傳感器輸出電壓信號;信號經(jīng)過處理后,使定時器工作;由定時器構(gòu)成的電路使繼電器通電,自動門電動機(jī)轉(zhuǎn)動,門自動打開;當(dāng)人通過自動門幾秒鐘后,自動門電動機(jī)反轉(zhuǎn),門自動關(guān)閉。3.指紋識別器的電容傳感器輸出電容改變這一電信號,經(jīng)過電路對電信號的比較,實(shí)現(xiàn)對指紋的識別。[典例1]電飯鍋是應(yīng)用溫度傳感器工作的,它的敏感元件是感溫鐵氧體,由氧化錳、氧化鋅和氧化鐵粉末混合燒制而成,其特點(diǎn)是常溫下具有磁性,能夠被磁鐵吸引,溫度達(dá)到103℃,失去磁性,這個溫度叫居里溫度,又稱居里點(diǎn)。電飯鍋的自動限制結(jié)構(gòu)如圖所示,依據(jù)以上信息回答:(1)起先煮飯時為什么要壓下開關(guān)按鈕?手松開這個按鈕是否會復(fù)原到圖示的狀態(tài)?為什么?(2)煮飯時水沸騰后鍋內(nèi)是否會大致保持肯定的溫度?(3)飯熟后,水分被大米汲取,鍋底的溫度會有什么改變?這時電飯鍋會自動地發(fā)生哪些動作?(4)假如用電飯鍋燒水,能否在水沸騰后自動斷電?[解析](1)煮飯時壓下開關(guān)按鈕,感溫鐵氧體與永磁體相吸結(jié)合在一起,觸點(diǎn)相接,電路接通,起先加熱。手松開后,由于鍋內(nèi)的溫度低,感溫鐵氧體與永磁體相互吸引而不能使按鈕復(fù)原到圖示的狀態(tài)。(2)煮飯時水沸騰后鍋內(nèi)的溫度基本保持在水的沸點(diǎn)。(3)飯熟后,水分被大米汲取,鍋底的溫度會上升,當(dāng)溫度上升到“居里溫度”(約103℃)時,感溫鐵氧體失去磁性,永磁鐵與之分別,開關(guān)自動斷開,且不能自動復(fù)位。(4)假如用電飯鍋燒水,水沸騰后水溫保持100℃,不會再上升,故不能自動斷電。[答案]見解析1.在如圖所示的電路中,電源兩端的電壓恒定,L為小燈泡,R為光敏電阻,LED為發(fā)光二極管(電流越大,發(fā)出的光越強(qiáng)),且R與LED間距離不變,下列說法正確的是()A.當(dāng)滑動觸頭P向左移動時,L消耗的功率增大B.當(dāng)滑動觸頭P向左移動時,L消耗的功率減小C.當(dāng)滑動觸頭P向右移動時,L消耗的功率可能不變D.無論怎樣移動觸頭,P、L消耗的功率都不變解析:選D由于二極管處于反向接法,無論怎樣移動觸頭P,對電路的電阻影響不大,所以L消耗的功率不變,D正確。1.機(jī)器人的構(gòu)成機(jī)器人主要包括三個部分:環(huán)境信息采集部分(相當(dāng)于人的感覺器官)、環(huán)境識別和動作限制部分(相當(dāng)于人的大腦)、動作部分(相當(dāng)于人的手、腳等)。2.傳感器與機(jī)器人感覺對應(yīng)表感覺所用傳感器效果當(dāng)前發(fā)展水平視覺視覺傳感器(攝像機(jī))使機(jī)器人擁有人眼的視覺功能離自然人的視覺水平相差甚遠(yuǎn)聽覺超聲波傳感器、語音識別裝置使機(jī)器人擁有類似人耳的聽覺功能能理解一些簡潔的語句,不能真正實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話嗅覺氣體傳感器使機(jī)器人擁有類似人鼻的功能只能識別有限的幾種氣體,一般機(jī)器人沒有嗅覺觸覺壓力傳感器、溫度傳感器、位移傳感器使機(jī)器人擁有類似人的皮膚和手的功能發(fā)展水平較高,雖不如人的感覺敏銳,但能完成大部分要求[典例2]類人型機(jī)器人裝有作為眼睛的“傳感器”,如同大腦的“限制器”,以及可以行走的“執(zhí)行器”,在它遇到障礙物前會自動避讓并剛好轉(zhuǎn)彎。下列有關(guān)該機(jī)器人“眼睛”的說法中正確的是()A.是力傳感器B.是光傳感器C.是溫度傳感器D.是聲音傳感器[解析]遇到障礙物會繞開,說明它是光傳感器,B正確,A、C、D錯誤。[答案]B2.[多選]下列傳感器中機(jī)器人能應(yīng)用到的傳感器是()A.視覺傳感器B.位移傳感器C.壓力傳感器D.語言識別裝置解析:選ABCD視覺傳感器相當(dāng)于機(jī)器人的“眼睛”,壓力傳感器、位移傳感器使機(jī)器人有了“感覺”,語言識別裝置相當(dāng)于機(jī)器人的“耳朵”,A、B、C、D正確。1.下列狀況不行能是由于全自動洗衣機(jī)的水位限制裝置損壞引起的是()A.洗衣機(jī)不加水B.洗衣機(jī)加水不能自動停止C.洗衣機(jī)不排水D.洗衣機(jī)不洗衣解析:選C洗衣機(jī)水位限制裝置正常,才能正常加水,且加到合適的水位,若損壞可能導(dǎo)致始終不加水,或始終不停地加水或加足水后洗衣機(jī)仍舊不洗衣,A、B、D可能,C不行能。2.機(jī)器人技術(shù)發(fā)展快速,以下哪方面是現(xiàn)有的機(jī)器人不能很好地完成的()A.汽車工業(yè)中自動焊接領(lǐng)域B.深水探險C.藝術(shù)體操和與人對話D.機(jī)械加工解析:選C現(xiàn)有的機(jī)器人技術(shù)限于制造工藝、計算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù),還很難達(dá)到類似人對肢體的限制實(shí)力,其動作精確但較僵硬,語音識別實(shí)力還很差,在其他幾個方面機(jī)器人都有上佳表現(xiàn)。3.為了節(jié)約能源,合理適時地運(yùn)用路燈,要求路燈夜晚亮、白天熄,利用半導(dǎo)體的某種特性制成自動點(diǎn)亮熄滅的裝置,實(shí)現(xiàn)了自動限制。這是利用半導(dǎo)體的()A.壓敏性B.光敏性C.熱敏性D.三種特性都利用了解析:選B由題意可知,這一裝置要對光敏感,能區(qū)分白天(光線強(qiáng))與夜晚(光線暗),所以選B。雖然白天與夜晚溫度也不相同,但溫度除與晝夜有關(guān)外,還與季節(jié)有關(guān),因此不能選C。燈亮熄與壓力更無關(guān)系,A、D錯。4.將啟動器與燈泡、電源、開關(guān)連在一起,如圖所示,閉合開關(guān)時,燈泡將()A.不亮B.始終亮C.亮、滅交替D.以上都有可能解析:選C啟動器中有一個U形的雙金屬片,與旁邊的直立金屬絲構(gòu)成一對觸點(diǎn),常溫下是分別的。閉合開關(guān)后,電源電壓通過燈泡加到啟動器上,啟動器發(fā)出輝光,同時加熱雙金屬片,達(dá)到設(shè)定溫度時,雙金屬片膨脹而與金屬絲接觸,接通電路,燈泡亮。因接通后啟動器電壓為零,啟動器停止發(fā)光,溫度降低到肯定值時,觸點(diǎn)分開,斷開電路,燈泡熄滅,將重復(fù)以上過程。5.小強(qiáng)用恒溫箱進(jìn)行試驗(yàn)時,發(fā)覺恒溫箱的溫度持續(xù)上升,無法自動限制。經(jīng)檢查,恒溫箱的限制器沒有故障。參照圖,下列對故障推斷正確的是()A.只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障B.只可能是

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