高中物理 第三章 传感器章末知识整合 粤教版选修3-2

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1、专题一　压力传感器的应用压力传感器是将力信号转换为电信号的一类传感器，这类问题一般要结合牛顿运动定律的应用．►练习1．起跳摸高是学生常进行的一项活动，竖直起跳的时间和平均蹬地力的大小能够反映学生在起跳摸高中的素质．为了测定竖直起跳的时间和平均蹬地力的大小，老师在地面上安装了一个压力传感器，通过它可以在计算机上绘出平均压力与时间的关系图象．小亮同学身高1.72m，站立时举手达到2.14m，他弯曲两腿，做好起跳的准备，再用力蹬地竖直跳起，测得他对传感器的压力F与时间t的关系图象如图所示．已知图中网格间距相等，不计空气

2、阻力，取g＝10m/s2.求小亮同学起跳摸高的最大高度约为多少？解析：从图可知小亮质量为60kg；蹬地作用力为1050N，加速离开地面时间为0.4s设他蹬的过程中的平均加速度大小为a，根据牛顿第二定律得：F－mg＝maa＝＝m/s2＝7.5m/s2小亮离开地面时获得的速度约为：v＝at＝3.0m/s离开地面后做竖直上抛运动上升的高度为：h′＝＝m＝0.45m摸高约为：H＝h′＋h0＝2.59m.答案：2.59m专题二　温度传感器的应用温度传感器是指将温度信号转换成电信号的一类传感器，一般有两类：一类是随温度变化引

3、起传感器中某个组件形状的变化(如热胀冷缩)达到转换信号的目的；还有一类是随温度变化引起电阻的变化，如半导体材料中热敏电阻随温度升高电阻减小，达到转换信号的目的．　电饭锅中的温度传感器主要元件是感温铁氧体，它的特点是：常温下具有铁磁性，能够被磁铁吸引，但是上升到约103℃时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了．这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里点”．如下图所示是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(103℃)时，会自动断开．S2是一个自动控温开关，当温度低于70℃时会自

4、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R1＝R2＝500Ω，计算加热电阻丝R3＝50Ω，两灯电阻不计．(1)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比．(2)简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？解析：(1)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为P2＝且R并＝＝Ω＝Ω，从而有＝＝＝.(2)如果不闭合开关S1，开始S2总是闭合的，R1被短路，功率为P1，当温度上升到80℃时，自动断开，功率降为P2，温度降低到70℃，S2自动闭合．温度

5、只能在70℃～80℃之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭．答案：(1)121　(2)见解析►练习2．如下图所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小．电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接．则(　　)A．当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下B．当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下C．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端解析：当温度降低，热敏电阻的阻值增大，电路中电

6、流减小，继电器磁性减弱，衔铁P不动，反之，衔铁P动，被吸下，A错、B对；可以判断，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端，这样才能实现恒温．答案：BD3．如下图所示是一种悬球式加速度仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度．金属球的质量为m，它系在金属丝的下端．金属丝的上端悬挂在O点．AB是一根长为L的均匀电阻丝，其阻值为R.金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计．电阻丝的中点C焊接一根导线，从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表，金属丝和导线的电阻不计．图中虚线OC与AB垂直，且OC＝h.电阻丝AB接在电压为

7、U的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中使AB沿着车前进的方向．列车静止时金属丝呈竖直状态；当列车加速或减速前进时，金属丝将偏离竖直方向．从电压表的读数变化可以测出加速度的大小．(1)当列车向右做匀加速直线运动时，试导出加速度a与电压表读数U′的关系式(用U′、U、L、h及重力加速度g表示)．(2)用导出的a与U′的关系式说明表盘刻度是否均匀？解析：(1)设列车的加速度为a时，小球偏离竖直方向θ角，此时小球受力情况如下图所示．根据牛顿第二定律有：mgtanθ＝ma①由几何关系有：tanθ＝②由①②两式解得：a＝g

8、③列车加速度为a时，设电压表的读数为U′.则有U′＝·DC④由④得：DC＝⑤将⑤代入③得：a＝g⑥(2)由⑥可知，g、L、U、h均为常数，则列车的加速度与电压表读数U′成正比，可将电压表的刻度一一对应地改成a的数值，因而可知表盘上a的刻度值与电压刻度一样是均匀的．答案：见解析时间都去哪儿了？“时间去哪儿了？”是当下最流行的一句话，又被称“马年第一问”．乍一问，很多人都会语