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1、同步导同步导学方案学方案课后强课后强化演练化演练第第2节传感器的应用节传感器的应用传感器的应用分析传感器的应用分析1传感器工作的一般模式传感器工作的一般模式教 材 要 点 解 读对应学生用书对应学生用书P22传感器问题的分析思路传感器问题的分析思路物物理理传传感感器器是是将将所所感感受受的的物物理理量量(如如力力、热热、光光等等)转转换换为为便便于于测测量量的的电电学学量量的的器器件件我我们们可可以以把把传传感感器器的的应用过程分为三个步骤：应用过程分为三个步骤：(1)信息采集；信息采集；(2)信息加工、放大、传输；信息加工、放大、传输；(3)利用所获得的信息执行某种操作利用所获得的信息执行某
2、种操作3分析传感器问题要注意四点分析传感器问题要注意四点(1)感受量分析：感受量分析：要要明明确确传传感感器器所所感感受受的的物物理理量量，如如力力、热热、光光、磁磁、声等声等(2)输出信号分析：输出信号分析：明明确确传传感感器器的的敏敏感感元元件件，分分析析它它的的输输入入信信号号及及输输出出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律(3)电路结构分析：电路结构分析：认认真真分分析析传传感感器器所所在在的的电电路路结结构构，在在熟熟悉悉常常用用电电子子元元件件工工作作特特点点的的基基础础上上，分分析析电电路路输输出出信信号号与与输输入入信信号号间的规律间
3、的规律(4)执行机构工作分析：执行机构工作分析：传传感感器器的的应应用用，不不仅仅包包含含非非电电学学量量如如何何向向电电学学量量转转化化的的过过程程，还还包包含含根根据据所所获获得得的的信信息息控控制制执执行行机机构构进进行行工作的过程工作的过程传感器的应用实例传感器的应用实例1力传感器的应用力传感器的应用电子秤电子秤(1)日日常常生生活活中中的的电电子子秤秤使使用用的的测测力力装装置置是是力力传传感感器器常用的是应变式力传感器常用的是应变式力传感器(2)应应变变式式力力传传感感器器的的组组成成：由由金金属属梁梁和和应应变变片片组组成成应应变变片片多多用用半半导导体体材材料料制制成成，是是感
4、感知知力力大大小小的的敏敏感感元元件件(3)工工作作原原理理：如如图图所所示示，弹弹簧簧钢钢制制成成的的梁梁形形元元件件右右端端固固定定，在在梁梁的的上上下下表表面面各各贴贴一一个个应应变变片片，在在梁梁的的自自由由端端施施力力F，则则梁梁发发生生弯弯曲曲，上上表表面面拉拉伸伸，下下表表面面压压缩缩，上上表表面面应应变变片片的的电电阻阻变变大大，下下表表面面应应变变片片的的电电阻阻变变小小F越越大大，弯弯曲曲形形变变越越大大，应应变变片片的的阻阻值值变变化化越越大大如如果果让让应应变变片片中中通通过过的的电电流流保保持持恒恒定定，那那么么上上面面应应变变片片两两端端的的电电压变大，下面应变片两
5、端的电压变压变大，下面应变片两端的电压变小传感器把这两个电压的差值输小传感器把这两个电压的差值输出力出力F越大，输出的电压差值也越大，输出的电压差值也就越大就越大应应变变片片能能够够把把物物体体形形变变这这个个力力学学量量转转换换为为电电压压这这个个电电学量学量2温度传感器的应用温度传感器的应用电熨斗电熨斗(1)温度传感器温度传感器由由半半导导体体材材料料制制成成的的热热敏敏电电阻阻和和金金属属热热电电阻阻均均可可制制成成温温度度传传感感器器，它它们们可可以以把把热热信信号号转转换换为为电电信信号号进进行行自自动控制动控制(2)双金属片双金属片把把两两种种不不同同热热膨膨胀胀系系数数的的金金属
6、属片片贴贴合合在在一一起起，制制成成一一条条双双金金属属片片，温温度度变变化化时时，因因为为两两种种金金属属片片伸伸长长不不一一样而发生弯曲样而发生弯曲(3)电熨斗的结构电熨斗的结构如图所示如图所示(4)工作原理工作原理电电熨熨斗斗是是利利用用内内部部装装有有的的双双金金属属片片温温度度传传感感器器工工作作的的电电熨熨斗斗通通过过电电热热丝丝对对电电熨熨斗斗的的金金属属底底板板进进行行加加热热，两根导线分别接在开关两端两根导线分别接在开关两端电电熨熨斗斗内内部部装装有有双双金金属属片片温温度度传传感感器器，这这种种传传感感器器的的作作用用是是控控制制电电路路的的通通断断，如如上上图图所所示示常
7、常温温下下，上上、下下触触点点是是接接触触的的，但但温温度度过过高高时时，由由于于双双金金属属片片受受热热膨膨胀胀系系数数不不同同，上上部部金金属属膨膨胀胀大大，下下部部金金属属膨膨胀胀小小，则则双双金金属属片片向向下下弯弯曲曲，使使触触点点分分离离，从从而而切切断断电电源源，停停止止加加热热温温度度降降低低后后，双双金金属属片片恢恢复复其其原原来来状状态态，重重新新接接通通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用用用电电熨熨斗斗熨熨烫烫棉棉麻麻衣衣物物需需要要设设定定较较高高的的温温度度，熨熨烫烫丝丝绸绸衣衣物物需需要要设设定定较较低低的的
8、温温度度通通过过调调温温旋旋钮钮调调节节升升降降螺螺丝丝的的高高度度来来实实现现不不同同温温度度的的设设定定如如需需设设定定的的温温度度较较高高，则则应使升降螺丝下降；反之，则应升高应使升降螺丝下降；反之，则应升高3温度传感器的应用温度传感器的应用电饭锅电饭锅(1)感温铁氧体感温铁氧体组组成成：氧氧化化锰锰、氧氧化化锌锌和和氧氧化化铁铁粉粉末末混混合合烧烧结结而而成的成的特特点点：常常温温下下具具有有铁铁磁磁性性，能能够够被被磁磁体体吸吸引引，温温度达到度达到103 ，失去磁性，失去磁性居居里里点点：又又称称居居里里温温度度，该该材材料料的的居居里里点点为为103 .(2)电饭锅的构造电饭锅的
9、构造如图所示如图所示(3)电饭锅的工作原理电饭锅的工作原理开开始始煮煮饭饭时时，用用手手压压下下开开关关按按钮钮，永永磁磁体体与与感感温温磁磁体体相相吸吸，触触点点接接通通，电电饭饭锅锅通通电电加加热热，水水沸沸腾腾后后，由由于于锅锅内内保保持持100 不不变变，故故感感温温磁磁体体继继续续与与永永磁磁体体相相吸吸，直直到到饭饭熟熟后后，水水分分被被大大米米吸吸收收，锅锅底底温温度度升升高高，当当温温度度达达到到居居里里点点103 时时，感感温温磁磁体体失失去去磁磁性性，在在弹弹簧簧作作用用下下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热如如果
10、果电电饭饭锅锅用用于于烧烧水水，在在水水沸沸腾腾后后不不能能自自动动断断电电，只有水烧干后，温度升高到只有水烧干后，温度升高到103 才能自动断电才能自动断电4光传感器的应用光传感器的应用火灾报警器火灾报警器(1)组组成成：发发光光二二极极管管LED、光光电电三三极极管管和和不不透透明明的的挡板挡板(2)工工作作原原理理：平平时时光光电电三三极极管管收收不不到到LED发发出出的的光光，呈呈现现高高电电阻阻状状态态，烟烟雾雾进进入入罩罩内内后后对对光光有有散散射射作作用用，使使部部分分光光线线照照射射到到光光电电三三极极管管上上，其其电电阻阻变变小小与与传传感感器器连接的电路检测出这种变化，就会
11、发出警报连接的电路检测出这种变化，就会发出警报力传感器的应用力传感器的应用用用如如图图所所示示的的装装置置可可以以测测量量汽汽车车在在水水平平路路面面上上做做匀匀加加速速直直线线运运动动时时的的加加速速度度该该装装置置是是在在矩矩形形箱箱子子的的前前、后后壁壁上上各各安安装装一一个个压压力力传传感感器器A和和B.用用两两根根相相同同的的轻轻弹弹簧簧夹夹着着一一个个质质量量m2.0 kg的的滑滑块块，滑滑块块可可无无摩摩擦擦滑滑动动，两两弹弹簧簧的的另另一一端端分分别别压压在在传传感感器器A、B上上，其其压压力力的大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出的大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出解 题
12、方 法 指 导对应学生用书对应学生用书P55当当弹弹簧簧作作用用在在传传感感器器上上的的力力为为压压力力时时，示示数数为为正正；当当弹弹簧簧作作用用在在传传感感器器上上的的力力为为拉拉力力时时，示示数数为为负负现现将将装装置置沿沿运运动动方方向向固固定定在在汽汽车车上上汽汽车车静静止止时时，A、B的的示示数均为数均为10 N(g取取10 m/s2)(1)若若传传感感器器A的的示示数数为为14.0 N，B的的示示数数为为6.0 N，求求此时汽车的加速度大小和方向；此时汽车的加速度大小和方向；(2)当当汽汽车车以以什什么么样样的的加加速速度度运运动动时时，传传感感器器A的的示示数为零？数为零？【答
13、案】【答案】(1)4 m/s2，方向向右即，方向向右即A指向指向B(2)汽车汽车a10 m/s2；方向向左即；方向向左即B指向指向A【方法总结】【方法总结】力学传感器的分析方法力学传感器的分析方法(1)分分析析清清楚楚力力传传感感器器的的工工作作原原理理，明明确确装装置置是是如如何何将将力力这这个个非非电电学学量量转转化化为为电电学学量量是是解解决决该该类类问问题题的的关关键键(2)涉涉及及电电路路计计算算时时，注注意意欧欧姆姆定定律律及及分分压压原原理理的的应应用用 某某学学生生为为了了测测量量一一物物体体的的质质量量，找找到到一一个个力力电电转转换换器器，该该转转换换器器的的输输出出电电压
14、压正正比比于于受受压压面面的的压压力力(比比例例系系数数为为k)如如图图所所示示，测测量量时时先先调调节节输输入入端端的的电电压压，使使转转换换器器空空载载时时的的输输出出电电压压为为0，而而后后在在其其受受压压面面上上放放一一物物体体，即即可可测测得得与与物物体体的的质质量量成成正正比比的的输输出出电电压压U.现现有有下下列列器器材材：力力电电转转换换器器，质质量量为为m0的的砝砝码码，电电压压表表，滑滑动动变变阻阻器器，干干电电池池各各一一个个，开开关关及及导导线线若若干干，待待测测物物体体(可可置置于于力力电电转转换换器器的的受受压压面面上上)请请完完成成对对该该物体质量的测量物体质量的
15、测量(1)设设计计一一个个电电路路，要要求求力力电电转转换换器器的的输输入入电电压压可可调调，并且使电压的调节范围尽可能大；并且使电压的调节范围尽可能大；(2)简简要要说说明明测测量量步步骤骤，求求出出比比例例系系数数k，并并测测出出待待测物体的质量测物体的质量m.解解析析：(1)设设计计电电路路如如图图所所示示由由于于要要求求转转换换器器空空载载时的输出电压为时的输出电压为0，所以左侧电路采用分压式电路，所以左侧电路采用分压式电路(2)测量步骤与结果：测量步骤与结果：调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；将砝码放在转换器上，记下输出电压将砝码放在转换
16、器上，记下输出电压U0；将待测物放在转换器上，记下输出电压将待测物放在转换器上，记下输出电压U.由由U0km0g，得，得kU0/m0gUkmg，所以，所以mm0U/U0.答案：答案：(1)电路如解析图所示电路如解析图所示(2)mm0U/U0温度传感器的工作原理的分析温度传感器的工作原理的分析家家用用电电热热灭灭蚊蚊器器电电热热部部分分的的主主要要部部件件是是PTC元元件件，PTC元元件件是是由由钛钛酸酸钡钡等等导导体体材材料料组组成成的的电电阻阻器器，其其电电阻阻率率与与温温度度t的的关关系系如如图图所所示示由由于于这这种种特特性性，PTC元元件件具具有有发发热热、控控温温双双重重功功能能，若
17、若电电热热灭灭蚊蚊器器环环境境温度低于温度低于t1，以下判断正确的是，以下判断正确的是()A通电后，其电功率先增大后减小通电后，其电功率先增大后减小B通电后，其电功率先减小后增大通电后，其电功率先减小后增大C当当其其产产生生的的热热量量与与散散发发的的热热量量相相等等时时，温温度度保保持持在在t1或或t2不变不变D当当其其产产生生的的热热量量与与散散发发的的热热量量相相等等时时，温温度度保保持持在在t1t2间的某一值不变间的某一值不变【解解析析】从从图图线线上上可可以以看看出出，如如果果通通电电前前PTC的的温温度度tt1，通通电电后后由由于于发发热热的的缘缘故故，温温度度升升高高致致使使电电
18、阻阻率率减减小小，发发热热功功率率将将进进一一步步增增大大，形形成成正正反反馈馈效效应应，致致使使温温度度大大于于t1，随随着着温温度度的的升升高高，电电阻阻率率也也增增大大，功功率率将将减减小小，形形成成负负反反馈馈效效应应，发发热热功功率率的的减减小小制制约约了了温温度度的的进进一一步步升升高高从从以以上上分分析析可可知知，tt2时时，温温度度会会降降低低故故温温控控点点在在t1t2，即即温温度度保保持持在在t1t2间间的的某某一一值值综综上上分分析析可可知知，本本题题的的正正确确选选项项是是A、D，即即温温度控制点在图象的两个极值点之间故选度控制点在图象的两个极值点之间故选AD.【答案】
19、【答案】AD【方法总结】【方法总结】(1)明确所用敏感元件的特征明确所用敏感元件的特征(2)注意串、并联电路的分析与计算注意串、并联电路的分析与计算如如图图所所示示，甲甲为为在在温温度度为为10 左左右右的的环环境境中中工工作作的的某某自自动动恒恒温温箱箱原原理理简简图图，箱箱内内的的电电阻阻R120 k、R210 k、R340 k，Rt为为热热敏敏电电阻阻，它它的的电电阻阻随随温温度度变变化化的的图图线线如如图图乙乙所所示示，a、b端端电电压压Uab0时时，电电压压鉴鉴别别器器会会令令开开关关S接接触触，恒恒温温箱箱内内的的电电热热丝丝发发热热，使使箱箱内内温温度度升升高高；当当a、b端端电
20、电压压Uab0时时，电电压压鉴鉴别别器器会会令令开开关关S断断开开，停停止止加加热热，则则恒恒温温箱箱内内的的温温度度可保持在可保持在()A10 B20 C30 D45 答案：答案：C 光传感器的应用光传感器的应用如如图图所所示示，电电源源两两端端的的电电压压恒恒定定，L为为小小灯灯泡泡，R为为光光敏敏电电阻阻，D为为发发光光二二极极管管(电电流流越越大大，发发光光越越强强)，且，且R与与D距离不变，下列说法中正确的是距离不变，下列说法中正确的是()A当滑动触头向左移动时，当滑动触头向左移动时，L消耗的功率增大消耗的功率增大B当滑动触头向左移动时，当滑动触头向左移动时，L消耗的功率减小消耗的功
21、率减小C当滑动触头向右移动时，当滑动触头向右移动时，L消耗的功率可能不变消耗的功率可能不变D无论怎样移动滑动触头，无论怎样移动滑动触头，L消耗的功率不变消耗的功率不变【分分析析】由由滑滑动动触触头头的的移移动动方方向向可可判判断断出出流流过过二二极极管管电电流流的的变变化化情情况况(即即二二极极管管发发光光强强弱弱的的变变化化情情况况)，进进而而判判断断出出光光敏敏电电阻阻R的的变变化化情情况况，最最后后，根根据据串串联联电电路路的的有关知识分析灯泡有关知识分析灯泡L消耗功率的变化情况消耗功率的变化情况【解解析析】电电源源电电压压恒恒定定，也也就就是是说说，并并联联电电路路两两端端的的电电压压
22、恒恒定定，当当滑滑动动触触头头向向左左移移动动时时，发发光光二二极极管管发发光光变变强强，光光敏敏电电阻阻的的电电阻阻变变小小，所所以以电电流流变变大大，则则L的的功功率变大率变大【答案】【答案】A【方法总结】【方法总结】光光传传感感器器是是重重要要的的传传感感器器之之一一，往往往往用用来来制制作作路路灯灯的的自自动动开开关关处处理理这这类类问问题题的的关关键键是是：抓抓住住光光敏敏元元件件的的特特点点，即即光光照照强强度度增增大大(或或减减小小)引引起起光光敏敏元元件件阻阻值值变变小小(或变大或变大)如如图图所所示示为为一一实实验验小小车车中中利利用用光光电电脉脉冲冲测测量量车车速速和和行行
23、程程的的装装置置示示意意图图A为为光光源源，B为为光光电电接接收收器器，A、B均均固固定定在在车车身身上上，C为为小小车车的的车车轮轮，D为为与与C同同轴轴相相连连的的齿齿轮轮车车轮轮转转动动时时，A发发出出的的光光束束通通过过旋旋转转齿齿轮轮上上齿齿的的间间隙隙后后变变成成脉脉冲冲光光信信号号，被被B接接收收并并转转换换成成电电信信号号，由由电电子子电电路路记记录录和和显显示示若若实实验验显显示示单单位位时时间间内内脉脉冲冲数数为为n，累累计计脉脉冲冲数数为为N，则则要要测测出出小小车车的的速速度度和和行行程程还还必必须须测测量量的的物物理理量量和和数数据据是是_；小小车车速速度度的的表表达
24、达式式为为v v_；行行程程的的表表达达式式为为s_.默 读 联 想 记 忆对应学生用书对应学生用书P571.下列元件利用了光传感器的是下列元件利用了光传感器的是()A火灾报警器火灾报警器B电饭锅电饭锅C测温仪测温仪 D加速度计加速度计解解析析：火火灾灾报报警警器器用用的的光光电电三三极极管管，A对对；电电饭饭锅锅和和测测温温仪仪用用的的是是温温度度传传感感器器，B、C错错；加加速速度度计计用用的的力力传传感器，感器，D错；故选错；故选A.答案：答案：A课 堂 巩 固 训 练对应学生用书对应学生用书P572.如如图图所所示示是是会会议议室室和和宾宾馆馆房房间间的的天天花花板板上上装装有有的的火
25、火灾灾报报警警器器的的结结构构原原理理图图：罩罩内内装装有有发发光光二二极极管管LED、光光电电三三极极管管和和不不透透明明的的挡挡板板平平时时光光电电三三极极管管接接收收不不到到LED发发出出的的光光，呈呈现现高高电电阻阻状状态态，发发生生火火灾灾时时，下下列列说说法正确的是法正确的是()A进进入入罩罩内内的的烟烟雾雾遮遮挡挡了了光光线线，使使光光电电三三极极管管电电阻阻更大，检测电路检测出变化发出警报更大，检测电路检测出变化发出警报B光光电电三三极极管管温温度度升升高高，电电阻阻变变小小，检检测测电电路路检检测测出变化发出警报出变化发出警报C进进入入罩罩内内的的烟烟雾雾对对光光有有散散射射
26、作作用用，部部分分光光线线照照到到光电三极管上，电阻变小，发出警报光电三极管上，电阻变小，发出警报D以上说法均不正确以上说法均不正确解解析析：由由火火灾灾报报警警器器的的原原理理可可知知，发发生生火火灾灾时时烟烟雾雾进进入入罩罩内内，使使光光发发生生散散射射，部部分分光光线线照照在在光光电电三三极极管管上上，电电阻阻变变小小，与与传传感感器器相相连连的的电电路路检检测测出出这这种种变变化化，发发出出警报，警报，C对对答案：答案：C3用用遥遥控控器器调调换换电电视视机机频频道道的的过过程程，实实际际上上是是电电视视机机中中的的传传感感器器把把光光信信号号转转化化为为电电信信号号的的过过程程下下列
27、列属属于于这类传感器的是这类传感器的是()A红外报警装置红外报警装置B走廊照明灯的声控开关走廊照明灯的声控开关C自动洗衣机中的压力传感装置自动洗衣机中的压力传感装置D电饭锅中控制加热和保温的温控器电饭锅中控制加热和保温的温控器解解析析：遥遥控控器器发发出出红红外外线线，电电视视机机中中的的传传感感器器感感知知红外线是红外线传感器，所以红外线是红外线传感器，所以A选项正确选项正确答案：答案：A4如图是电熨斗温度自动控制装置如图是电熨斗温度自动控制装置(1)常温时，上、下触点应是分离，还是接触？常温时，上、下触点应是分离，还是接触？(2)双金属片温度升高时，哪一层形变大？双金属片温度升高时，哪一层
28、形变大？(3)假假设设原原来来温温度度上上升升到到80 时时，断断开开电电源源，现现在在要要求求60 时断开电源，应怎样调节调温旋钮？时断开电源，应怎样调节调温旋钮？解解析析：(1)常常温温时时，上上下下触触点点接接触触，使使电电路路接接通通，电电热丝工作热丝工作(2)双双金金属属片片上上层层金金属属的的膨膨胀胀系系数数大大于于下下层层金金属属，所所以上面一层形变大以上面一层形变大(3)双双金金属属片片由由于于受受热热而而膨膨胀胀，但但因因双双金金属属片片上上层层金金属属的的膨膨胀胀系系数数大大于于下下层层金金属属，使使双双金金属属片片向向下下弯弯曲曲，上上下下触触点点脱脱离离，电电路路断断开开，因因此此，应应向向上上调调节节调调温温旋旋钮钮，双金属片受热时，易使触点分离双金属片受热时，易使触点分离答案：答案：见解析见解析
