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1、第3节 实验：传感器的简单应用传传感器是指这样这样 一类类元件：它能够够感受诸诸如力、温度 、光、声、化学成分等，并能将它们们按照一定的规规律 转换为转换为 等，或转换为电转换为电 路的 二、制作传感器需要的元件1光敏电电阻：光敏电电阻在被光照射时电时电 阻发发生变变化 ，光照增强电电 ，光照减弱电电阻 电压电压 、电电流通断减小增大一、传感器增大 增强 减小 磁感应应强度 电压电压M、N 材料 三、传感器的分类序号分类类方法传传感器的种类类说说明1按输输入量 分类类位移传传感器、速度 传传感器、温度传传感 器、压压力传传感器等传传感器以被测测物理 量命名2按工作原 理分类类应变应变 式、电电
2、容式 、电电感式、热电热电 式、电压电压 式传传感器以工作原理 命名3按输输出信 号分类类模拟拟式传传感器 数字式传传感器输输出分别为别为 模 拟拟信号、数字信号四、传感器应用的一般模式例1 如图图所示为为大型电电子地磅电电路图图，电电源电动势为电动势为E，内阻不计计不称物体时时，滑片P在A端，滑动变动变 阻器接入电电路的有效电电阻最大，电电流最小；称重物时时，在压压力作用下使滑片P下滑，滑动变动变 阻器有效电电阻变变小，电电流变变大，这样这样 把与电电流对应对应 的 重量值值刻在刻度盘盘上，就可以读读出被称物体的重量了 若滑动变动变 阻器上A、B间间距离为为L，最大阻值值等于定值电值电 阻R
3、0的阻值值，已知两弹弹簧的总弹总弹 力与形变变量成正比，比 例系数为为k，则则所称重物的重量G与电电流大小I的关系为为()题型一：力电传感器的应用科目三考试 http:/ 科目3实际道路考 试技巧、视频教程科目四考试 http:/ 科目四模拟考试题 C1 科目四仿真考试【思路点拨】找出弹簧的压缩量与滑动变阻器阻值之 间的关系是解题的关键【答案】A【方法与知识感悟】力电传感器电路中的关键元件 是滑动变阻器、电容器、弹簧等，解答这类问题的 关键是：滑片移动的距离、电容器的板间距离与力 学物理量的联系力电传感器的力电联系图：例2 一般的电电熨斗用合金丝丝作发热发热元件，合金丝电丝电 阻随温度T变变化
4、的关系如图图中实线实线 所示，由于环环境温度以及熨烫烫的衣物厚度、干湿不同，熨斗的散热热功率不 同，因而熨斗的温度可能会在较较大范围围内波动动，易损损坏 衣物，有一种用主要成分为钛为钛 酸钡钡，被称为为“PTC”的特 殊材料作发热发热 元件的电电熨斗PTC材料的电电阻随温度变变化 的关系如图图中实线实线 所示根据图线图线 分析可知( )A处处于冷态态的PTC电电熨斗比普通电电熨斗升温快BPTC电电熨斗能自动动控制温度，温度稳稳定在T0T6之间间CPTC电电熨斗能自动动控制温度，温度稳稳定在T6T7之间间DPTC电电熨斗不能自动动控制温度题型二：对热敏电阻、光敏电阻的特性理解和应用【答案】AC【
5、方法与知识感悟】涉及到热敏电阻、光敏电阻或 金属热电阻时，要根据其电阻阻值随温度或光照条 件发生变化时阻值如何变化的特点，结合欧姆定律 和电功率的计算式，进行分析判断例3 光敏电电阻在各种自动动化装置中有很多应应用，比 如用于街道路灯的自动动控制图为图为 模拟电拟电 路，其中A 为为光敏电电阻，B为电为电 磁继电继电 器，C为为照明电电路，D为为 路灯，请连请连 成正确的电电路，达到日出灯熄、日落灯 亮的效果题型三：继电器控制电路的设计【解析】本题考查光敏电阻的特性及在传感器中的应用 ，同时考查了电路的连接在能力方面重点考查学生的 实验与探究能力当天亮时，光线照射光敏电阻A其阻 值迅速减小，控
6、制回路电流增大，继电器B工作，吸住 衔铁使触点断开，路灯熄灭当夜晚降临，光线变暗， 光敏电阻A的阻值增大，控制回路电流减小，弹簧将衔 铁拉起，触点接通，路灯点亮【方法与知识感悟】解答继电器控制电路的设计问 题，应弄清以下两个问题：(1)弄清两个电路：控制电路(直流电源、光敏电阻 或热敏电阻、继电器构成的闭合回路)、主电路(继 电器吸引衔铁控制主电路的开关)(2)弄清控制关系：光敏电阻(或热敏电阻)控制继电 器中的电流，继电器电流增大吸引衔铁控制主电路 的开关(断开或闭合)*1如图图所示，R1、R2为为定值电值电 阻，L为为小灯泡，R3 为为光敏电电阻，当照射光强度增大时时( )A电压电压 表的
7、示数增大BR2中电电流减小C小灯泡的功率增大D电电路的路端电压电压 增大ABC【点拨思路】光照射时，光敏电阻R3阻值变化，根据其阻 值的变化规律再来分析判断其他量的变化【解析】本题考查敏感元件的特性及电路知识当光 强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而 减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电 压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大 ，A项正确，D项错误；由路端电压减小，而R1两端 电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小， 故B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流 必增大，则小灯泡的功率增大，C项正确2传传感器担负负着信息的采集任务务，在自动动控制中
8、发发 挥挥着重要作用，传传感器能够够将感受到的物理量(如温度 、光、声等)转换转换 成便于测测量的量(通常是电电学量)，例 如热热敏传传感器，主要是应应用了半导导体材料制成的热热敏 电电阻，热热敏电电阻的阻值值随温度变变化的图线图线 如图图甲所 示，图图乙是把热热敏电电阻Rt作为传为传 感器制成的简单简单 自动动 报报警器线线路图图(1)为为了使温度过过高时报时报 警器铃铃响，c应应接在 (填 a或b)处处(2)若使启动报动报 警的温度提高些，应应将滑动变动变 阻器滑 片P向 (填左或右)移动动(3)如果在调试报调试报 警器达最低报报警温度时时，无论论如何 调节调节 滑动变动变 阻器滑片P都不
9、能使报报警器工作，且电电路 连连接完好，各电电路元件都能处处于工作状态态，则则造成 工作电电路实际实际 不能工作的原因可能是 a左乙图图中左边电边电 源端电压太小，或者线线圈的匝数太少，或者弹弹簧的劲劲度系数太大等【解析】从所给的图线可知，热敏电阻随温度的升高 而减小，从而使电路中的电流变大，要求温度过高时 报警器铃响，则应接在a处时电路才会接通；滑动变阻器滑片P点向左移动时，会使启动报警的温度 提高；若电路连接完好且各元件都处于工作状态而电路又不 能工作，说明电路中电流过小，磁铁的磁性太弱，以 致不能控制右侧的电路接通，原因有多种情况，可能 电源端电压过小，或线圈的匝数过少，或弹簧的劲度 系
10、数过大等3为为了节节能和环环保，一些公共场场所使用光控开关 控制照明系统统光控开关可采用光敏电电阻来控制， 光敏电电阻是阻值值随着光的照度而发发生变变化的元件( 照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单单 位为为lx)某光敏电电阻Rp在不同照度下的阻值值如下 表：特点：光敏电电阻的阻值值随光照强度的增大而非线线性减小 (1)根据表中数据，请请在给给定的坐标标系中描绘绘出阻值值 随照度变变化的曲线线，并说说明阻值值随照度变变化的特点 照度(lx)0.20.40.60.81.01.2电电阻(k)754028232018光敏电电阻Rp；电电源E(电动势电动势 3 V，内阻不计计)；定值电值电 阻
11、：R110 k，R220 k，R340 k(限选选 其中之一并在图图中标标出)；开关S及导线导线 若干(2)如图图所示，当1、2两端所加电压电压 上升至2 V时时 ，控制开关自动动启动动照明系统统，请请利用下列器材设计设计 一个简单电简单电 路给给1、2两端提供电压电压 ，要求当天色渐渐 暗照度降低至1.0(lx)时时启动动照明系统统，在虚线线框内完成 电电路原理图图(不考虑虑控制开关对对所设计电设计电 路的影响) 提供的器材如下：【解析】控制开关自动启动照明系统如上图所示，当天色 渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照明系统，即此时光敏电阻 阻值为20 k，两端电压为2 V，电源电动势为3 V
12、，所以应 加上一个分压电阻，分压电阻阻值为10 k，即选用R1.4温度传传感器广泛应应用于室内空调调、电电冰箱和微波 炉等家电产电产 品中，它是利用热热敏电电阻的阻值值随温度的 变变化而变变化的特性工作的如图图(甲)中，电电源的电动电动 势势E9.0 V，内电电阻可忽略不计计；G为为灵敏电电流表， 内阻Rg保持不变变；R为热为热 敏电电阻，其电电阻值值与温度的 变变化关系如图图(乙)的Rt图线图线 所示，闭闭合开关，当R 的温度等于20 时时，电电流表示数I12 mA；当电电流表 的示数I23.6 mA时时，热热敏电电阻R的温度是多少？1关于传传感器的下列说说法正确的是( ) A所有传传感器的
13、材料都是由半导导体材料做成的B金属材料也可以制成传传感器C传传感器主要是通过过感知电压电压 的变变化来传递传递 信号的D以上说说法都不正确B【解析】半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制 成传感器，如金属氧化物氧化锰就可以制成温度计，所以 A错，B正确，传感器不但能感知电压的变化，还能感受 力、温度、光、声、化学成分等非电学量，所以C错【巩固基础】2如图图所示，是一个测测定液面高度的传传感器，在导线导线 芯的外面涂上一层绝缘层绝缘 物质质，放在导电导电液体中，导线导线 芯和导电导电 液体构成电电容器的两极，把这这两极接入外电电路，当外电电路 中的电电流变变化说说明电电容值值增大时时，则导电
14、则导电 液体的 深度h变变化为为( )Ah增大 Bh减小Ch不变变 D无法确定A【解析】电容器的电容增大时，电容器两极板的正对面 积增大，故h增大，A选项正确*3家用电热灭电热灭 蚊器中电热电热 部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由钛钛酸钡钡等半导导体材料制成的电电阻器，其电电阻率与温度的关系如图图所示，由于这这种特性，PTC元件具有发热发热 、控温两重功能 ，对对此以下说说法中正确的是( )A通电电后其功率先增大后减小B通电电后其功率先减小后增大C当其产产生的热热量与散发发的热热量相等时时，温度保 持在t1到t2之间间的某一值值不变变D当其产产生的热热量与散发发的热热量相等时时，温度保
15、 持在t1或t2不变变AC【解析】根据PTC元件的电阻率随温度变化的曲线可 知：在常温下，它的电阻是相当小的，通入电流以后 ，随着温度的升高，其电阻率先变小后增大，那么它 的功率先变大，后变小温度保持在t1至t2的某一值不 变，这时候电路处于稳定状态，如果温度再升高，电 阻率变大，导致电流变小，温度就会降下来；如果温 度降低，电阻率减小，导致电流变大，温度就会升上 去，所以本题正确答案为AC.4如图图所示，电电源两端的电压电压 恒定，L为为小灯泡，R为为光敏电电阻，D为发为发 光二极管(电电流越大，发发光越强)，且R与D距离不变变，下列说说法中正确的是( )A当滑动动触头头向左移动时动时 ，L消耗的功率增大B当滑动动触头头向左移动时动时 ，L消耗的功率减小C当滑动动触头头向右移动时动时 ，L消耗的功率可能不变变D无论论怎样样移动动滑动动触头头，L消耗的功率都不变变A【解析】电源电压恒定，也就是说，并联电路两端的电压 恒定，当滑动触头向左移动时，发光二极管发光变强，光 敏电阻的电阻变小，所以电流变大，则L的功率变大5如图图所示，M是一小型理想变压变压 器，接线线柱a、b接 在电压电压u311sin314t(V)的正弦交流电电源上，变压变压 器 右
