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1、3 生活中的传感器4 简单的光控和温控电路（选学）目标定位1.了解各种传感器在日常生活和生产中的应用.2.会分析简单的光控和温控电路.一、生活中的传感器1.洗衣机中的传感器全自动洗衣机已实现了利用传感器和电脑技术对洗涤全过程进行检测和控制.近年流行的模糊洗衣机中的传感器大致有：水位传感器、负载量传感器、水温传感器、布质传感器、洗涤粉传感器、脏污程度传感器、脱水(压电)传感器.2.电冰箱中的传感器电冰箱主要由制冷系统和控制系统两大部分组成.控制系统主要包括：温度自动控制、除霜温度控制、过热及过电流保护等.3.家用报警器(1)居家生活中，煤气泄漏，会危及人身安全，需要加以防范.我们可以利用气敏元件
2、制作有害气体报警器和可燃气体报警器.(2)有一种敲击防盗报警器，它利用压电式传感器对门窗玻璃损毁产生反应，形成对报警装置的启动.还有一种冲击防盗报警器，由冲击传感器和执行电路两部分组成.4.传感器与人的感官(1)光传感器和由它制成的录像头、监控探头，可以类比人的眼睛.(2)对有毒有害气体进行监控的化学和生物传感器，相当于人的鼻和舌等嗅觉、味觉器官.(3)力学和振动传感器，以及温度传感器可以认为相当于人类的触觉器官，如手、足、皮肤等.(4)声传感器不妨认为是机器的耳朵.例1如图1所示为某种电冰箱内温度控制器的结构.铜制的测温泡1、细管2和弹性金属膜盒3连通成密封的系统，里面充有氯甲烷和它的蒸气，
3、构成了一个温度传感器.膜盒3为扁圆形(图中显示它的切面)，右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接.盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀.测温泡1安装在冰箱的冷藏室中.5、6分别是电路的动触点和静触点，控制制冷压缩机的工作.弹簧7的两端分别连接到弹簧片4和连杆9上.连杆9的下端是装在机箱上的轴.凸轮8是由设定温度的旋钮(图中未画出)控制的，逆时针旋转时凸轮连杆上端右移，从而加大对弹簧7的拉力.图1(1)为什么当冰箱内温度较高时压缩机能够自动开始工作，而在达到设定的低温后又自动停止工作？(2)为什么用凸轮可以改变设定的温度？解析(1)冰箱内温度较高时，密封系统中的压强增大，盒体膨胀，膜盒 3通过
4、小柱体带动弹簧片4，使动触点5与静触点6接触，控制压缩机自动开始工作，而在达到设定的温度时弹簧带动弹簧片4将触点5、6断开，使压缩机停止工作.(2)凸轮逆时针转动会加大连杆9对弹簧7的拉力，该拉力与弹性金属膜盒3共同控制弹簧片4的运动，而弹簧7上弹力的变化会改变设定的温度.答案见解析例2如图2所示为冲击防盗报警器的冲击传感器的结构示意图.在外壳的绝缘基板上固定一个螺栓，螺栓上有一个弹簧，弹簧的顶端焊有一个钢球，它们都是电的良导体，外壳也使用电的良导体制成.请简述这种装置防盗的原理.图2答案在静止状态下，不论传感器置于何种状态，钢球和外壳呈断开状态不会导通，一旦传感器受到外力冲击，如砸、碰、撞、
5、敲击、撬动时，则钢球受到扰动产生运动与外壳接通，便可触发执行电路，使报警装置开始工作.二、简单的光控和温控电路1.光控自动照明电路利用光敏电阻作控制元件，从而通过光线来实现自动控制，使电路在天亮时自动切断，天黑时自动导通.2.温控电熨斗利用热敏电阻作控制元件，从而使电熨斗的温度在低于指定值时，电热器供电加热，否则将电源关闭.例3如图3所示是一种烟雾报警器的控制电路图，其原理简化如下：调节可变电阻R1使U230.当有烟雾时，开始触发工作，其中Rg是光敏电阻.由此可知，要使开始工作，则应满足()图3A.23B.23时，控制电路开始工作.答案A三、自动控制电路的分析与设计例4如图4所示为某小型电磁继
6、电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈.P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱.电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是()图4A.A与B接信号电压，C与D跟被控电路串联B.A与B接信号电压，C与D跟被控电路并联C.C与D接信号电压，A与B跟被控电路串联D.C与D接信号电压，A与B跟被控电路并联解析A、B接电磁继电器的线圈，所以A、B应接信号电压，线圈电流随信号电压变化使电磁继电器吸引或释放P，从而使C、D接通或断开，进而起到控制作用.故正确答案为A.答案A设计自动控制电路时，一般按照以下的思路进行：(1)根据题目给出的仪器和要求画出控制电
7、路和工作电路控制电路由电源、开关、光敏电阻(或热敏电阻等其他敏感元件)、电磁继电器和导线等组成；工作电路由电源、用电器(灯泡、电热丝或其他用电器)、导线等组成.这两个电路相互独立，又通过电磁继电器相关联，电磁继电器实际上是工作电路的开关.(2)分析自控电路的合理性电路设计完成后，要对它的合理性进行分析，用光照射光敏电阻或对热敏电阻加热，检查工作电路的接通和断开是否符合实际要求.例如，自控路灯电路的设计要求是白天切断工作电路，使路灯熄灭，晚上接通工作电路，使路灯发光.1.(生活中的传感器的应用)(多选)如图5所示是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是()图5A.常温时上下触点是接触的B.双金属片温
8、度升高时，上层金属片形变较大，双金属片将向下弯曲C.原来温度控制在80 断开电源，现要求60 断开电源，应使调温旋钮下移一些D.由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些答案ABD解析常温工作时，上下触点是接通的，当温度升高时，上层金属片形变大，向下弯曲，切断电源.断电温度要升高则应使调温旋钮下移一些，A、B、D对，C错.2.(自动控制电路的分析与设计)如图6所示是自动水位报警的示意图，其中继电器的线圈通过电流时，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触.若要求水位正常时绿灯亮，高出一定水位时红灯亮，现有红、绿灯泡各一个，红灯泡应安在_位置，绿灯泡应安在_位置(填“A
9、”或“B”).图6答案BA解析水位正常时，线圈中没有电流，衔铁1与触头3接触，这时应绿灯亮，所以绿灯泡应安在A位置，当高出一定水位时，线圈中有电流，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触，这时应红灯亮，所以红灯泡应安在B位置.3.(生活中的传感器的应用)如图7所示是电饭煲的电路图，S1是一个温控开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(103 )时，会自动断开.S2是一个自动温控开关，当温度低于70 时，会自动闭合；温度高于80 时，会自动断开.红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯.分流电阻R1R2500 ，加热电阻丝R350 ，两灯的电阻不计.图7 (1)分析电饭煲的工作原理；
10、(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比；(3)简要回答，如果不闭合开关S1能将饭煮熟吗？答案见解析解析(1)接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态.加热到80 时，S2自动断开，S1仍闭合；饭煮熟后，温度升高到103 时，S1自动断开，黄灯亮，电饭煲处于保温状态，由于散热，待温度降至70 时，S2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80 时，S2又自动断开，再次处于保温状态，如此循环.(2)加热时电饭煲消耗的电功率P1，保温时电饭煲消耗的电功率P2，两式中R并 ，故.(3)如果不闭合S1，开始时S2是闭合的，R1被短路，功率为P1；当温
11、度上升到80 时，S2自动断开，功率降为P2；温度降低到70 ，S2自动闭合温度只能在7080 之间变化，不能将饭煮熟.4.(自动控制电路的分析与设计)按如图8所示连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是_；用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡_，原因是_；停止吹风，会发现_；把热敏电阻放入冷水中会发现_.图8答案由于热敏电阻阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁亮电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小，电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高小灯泡熄灭题组一生活中的传感器1.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，在升降机中将重物放在压敏电阻上，
12、压敏电阻接在如图1甲所示的电路中，电流表示数变化如图乙所示，某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态，下列说法中正确的是()图1A.0t1时间内，升降机一定匀速运动B.0t1时间内，升降机可能减速上升C.t1t2时间内，升降机可能匀速上升D.t1t2时间内，升降机可能匀加速上升答案B解析在0t1时间内，电流恒定，表明压敏电阻的阻值恒定，则重物对压敏电阻压力恒定，则升降机可能处于静止、匀速运动或匀变速直线运动，故A项错误，B项正确；t1t2时间内，电流在增加，表明压敏电阻的阻值在减小，则重物对压敏电阻的压力在增大，故不可能做匀速运动或匀加速运动，C、D两项都错.2(多选)为锻炼身体，小
13、明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，如图2所示是原理图轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)，弹簧劲度系数为100 N/cm.定值电阻R05 ，ab是一根长为5 cm的均匀电阻丝，阻值R125 ，电源输出电压恒为U3 V，理想电流表的量程为00.6 A当拉环不受力时，滑片P处于a端下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)()图2A小明在电路中连入R0的目的是保护电路B当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0.1 AC当拉力为400 N时，电流表指针指在0.3 A处D当拉力为400 N时，电流表指针指在0.5 A处答案ABC解析若电路无电阻R0，且
14、金属滑片P在b端时，回路短路损坏电源，R0的存在使电路不出现短路，因此A正确；当拉环不受力时，滑片P在a端，由欧姆定律得，I0.1 A，故B正确；拉力为400 N时，由Fkx，则x4 cm，对应的电阻为RaP20 ，R1接入电路的电阻RPb5 ，由闭合电路欧姆定律得，I0.3 A，故D错，C正确3.氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化.在图3所示电路中，不同的一氧化碳浓度对应传感器不同的电阻值，电压表的示数与一氧化碳的浓度一一对应，观察电压表示数就能判断一氧化碳浓度是否超标.已知氧化锡传感器的电阻的倒数与一氧化碳浓度成正比，那么，电压表示数U与一氧化碳浓度之间的对应关系正确的是()图3A.U越大，表示越大，与U成正比B.U越大，表示越小，与U成反比C.U越大，表示越大，但与U无关D.U越大，表示越小，但与U无关答案C解析设传感器的电阻为R1，电源的电动势为E，内阻为r，由题意得k，k是比例系数.又根据闭合电路欧姆定律得，电压表示数UEE.由数学知识分析可知，U越大，越大，但与U无关.故选C.
