2018-2019版物理新导学笔记选修3-2人教通用版讲义：第六章 传感器6.2-6.3 Word版含答案

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1、2　传感器的应用3　实验：传感器的应用[学习目标]1.了解传感器在日常生活和生产中的应用.2.了解传感器应用的一般模式.3.能设计简单的应用传感器的控制电路．一、力传感器的作用及原理1．应变式力传感器可以用来测重力、压力、拉力等各种力．2．应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量．二、温度传感器的工作原理1．双金属片温度传感器的工作原理：温度变化时，因双金属片上层金属与下层金属的热膨胀系数不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的通断．2．(1)电饭锅中温度传感器为感温铁氧体．感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到约103℃时，失去铁磁性，这一温度称为该材料的“居

2、里温度”或“居里点”．(2)用手按下开关按钮通电加热，开始煮饭，当锅内温度达到103_℃时，感温铁氧体失去磁性，与永久磁铁失去吸引力，被弹簧弹开，从而推动杠杆使触点开关断开．三、光传感器的原理及应用1．光传感器能把光信号转化为电信号．2．最常见的光传感器有光敏电阻、光电管、光电二极管、光电三极管等．[来源:学科网ZXXK]3．典型的应用，如鼠标、火灾报警器、光敏自动计数器等．[即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)电子秤中的应变片的电阻随形变大小而变化．(　√　)(2)电熨斗和电饭锅都是利用双金属片控制电路通断的．(　×　)(3)火灾报警器中的光电三极管的电阻随光照

3、的增强而变小．(　√　)(4)利用红外线敏感元件可以实现无接触测温．(　√　)2．电子打火机的点火原理是压电效应，压电片在受压时会在两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比．现有一利用压电效应制造的电梯加速度传感器，如图1所示．压电片安装在电梯地板下，电压表与压电片构成闭合回路用来测量压电片两侧形成的电压．若发现电压表示数增大，则电梯加速度一定________(填“向上”或“向下”)，电梯可能________(填“加速”或“减速”)下降．图1答案　向上　减速一、力传感器的应用——电子秤[导学探究]　如图2所示是一个应变式力传感器，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下

4、表面各贴一个应变片．结合力传感器的特点，叙述它的工作原理．图2答案　在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小．力F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大．如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上表面应变片两端的电压变大，下表面应变片两端的电压变小．传感器把这两个电压的差值输出．力F越大，输出的电压差值也就越大．例1　(多选)为了锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，如图3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100N/cm

5、.定值电阻R0＝5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R1＝25Ω，电源输出电压恒为U＝3V，理想电流表的量程为0～0.6A．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3A．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0.1AC．当拉力为400N时，电流表指针指在0.3A处D．当拉力为400N时，电流表指针指在0.5A处答案　ABC[来源:学

6、科

7、网Z

8、X

9、X

10、K]解析　若电路无电阻R0，且金属滑片P在b端时，回路短路会损坏电源，R0的存在使电路不出现短路，因此A正确；当拉环不受力

11、时，滑片P在a端，由闭合电路欧姆定律得，I＝＝0.1A，故B正确；拉力为400N时，由F＝kΔx，则Δx＝4cm，对应的电阻为RaP＝20Ω，R1接入电路的电阻RPb＝5Ω，由闭合电路欧姆定律得，I′＝＝0.3A，故D错误，C正确．二、温度传感器的应用——电熨斗、电饭锅[导学探究]　(1)如图4所示为电熨斗的构造，其中双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属．常温下，电熨斗的上、下触点应当是接触的还是分离的？当温度过高时双金属片将怎样起作用？图4(2)电饭锅的结构如图5所示．图5①开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？②煮饭时

12、水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？③饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动发生哪些动作？答案　(1)常温时，电熨斗的上、下触点接触，这样电熨斗接通电源后能进行加热．当温度过高时双金属片膨胀，因上层的热膨胀系数较大，故上层膨胀的厉害，双金属片向下弯曲，弯曲到一定程度后，两触点分离，电路断开，电热丝停止加热；当温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热．(2)①煮饭时压下开关按钮，感温磁体与永磁体相互吸引结合在一起，触点相接，电路接通，开始加热，手松开后，由于锅内的温度低