高中物理第三章传感器第三节传感器的应用学案粤教版选修3_2

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1、第三节　传感器的应用学习目标重点难点1．认识生产、生活与技术中的传感器．2．知道传感器与计算机相结合，可实现自动化与智能化．重点：传感器的应用．难点：传感器的应用．一、生活中的传感器电饭煲、电冰箱、空调机等与温度控制相关的家用电器都要用到温度传感器；自动门、家电遥控器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器，均使用了红外线传感器；另外还有照相机中的光敏传感器、家用便携式电子秤的压力传感器等．二、农业生产中的传感器无人管理的自动灌溉系统利用了湿度传感器；自动化温室种植中，温室的自动控温就是在传感器的帮助下实现的；现代粮库采用了温度传感器和湿

2、度传感器．三、工业生产中的传感器生产安全中，如将一种埋入式光纤传感器安置在大桥或水坝中，随时可以监控大桥或水坝的裂痕等安全隐患；在自动控制系统中，如数控机床中的位移测量装置就是利用高精度位移传感器（如光栅传感器）对位移测量，从而实现精密加工．四、飞向太空的传感器飞机保持一定飞行高度，当飞机高度变化时，大气数据计算机自动发出与给定高度的差值信号，并通过自动驾驶仪操纵升降舵，使飞机恢复给定高度；在运载火箭、载人飞船中，应用了传感器供遥测和遥控系统使用；对宇航员的各种生理状态的测量有生理传感器，如测量血压、心电图、体温等．预习交流试列举传感器

3、在生活中的应用．答案：温度传感器：用于冰箱、空调的自动温度控制、压力传感器，用于电子秤等．传感器的应用电熨斗在达到设定的温度后就不再升温，当温度降低时又会继续加热，使它总与设定的温度相差不多．在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同．电熨斗靠什么来自动控制温度？答案：靠双金属片温度传感器．加速度计是测定物体加速度的仪器．在现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船等制导系统的信息源．下图为应变式加速度计的示意图．当系统加速时，加速计中的敏感元件也处于加速状态．敏感元件由两弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件的下

4、端可在滑动变阻器R上自由滑动，当系统加速运动时，敏感元件发生位移并转换为电信号输出．已知敏感元件的质量为m，两侧弹簧的劲度系数均为k，电源电动势为E，电源内阻不计，滑动变阻器的总电阻值为R，有效长度为l，静态时输出电压为U0，试推导加速度a与输出电压U的关系式．答案：解析：设静态时滑动变阻器的滑片距左端为x，则敏感元件的输出电压为①再设系统向左加速时滑片右移Δx，则敏感元件的动力学方程为2kΔx＝ma②此时敏感元件的输出电压为③联立①②③三式可得．若U＞U0，系统的加速度方向水平向左；若U＜U0，系统的加速度方向水平向右．1．电熨斗的构

5、造如下图所示常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上层金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热．温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用．2．不同的传感器工作原理不同，但一般都是把其他物理量转化为电学量的变化．3．在有关传感器的计算中，往往涉及电路计算，应注意欧姆定律的应用．1．洗衣机中的水位控制装置使用的是（　　）．A．光传感器B．压力传感器C．湿度传感器D．温度传感器答案：B解析：当洗衣机内水位升高时，传感器的膜

6、片受到的压力变大，当达到设定值时，关闭进水电磁阀门．2．指纹识别器在下列哪些方面可以得到广泛应用（　　）．A．乘坐客车购票时B．过公路收费处时C．放学出校门口时D．开银行保险柜时答案：D解析：指纹识别用于对特定人的身份识别，在具有特殊要求的场合应用此项技术，A、B、C三项不需要严格的身份验证，所以不必使用这一技术．3．下列器件不是应用温度传感器的是（　　）．A．电熨斗B．话筒C．电饭锅D．测温仪答案：B解析：电熨斗、电饭锅和测温仪都是把非电学量温度转换为电学量，都要使用温度传感器．话筒把非电学量声音转换为电学量，不要使用温度传感器．4．

7、机器人通过哪种传感器感知周围环境，从而避开障碍物（　　）．A．温度传感器B．压力传感器C．味觉传感器D．视觉传感器答案：D解析：机器人通过“眼睛”（摄像机）即视觉传感器感知周围景物，从而避开障碍物．5．图甲为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1＝20kΩ，R2＝10kΩ，R3＝40kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示．当a、b端电压Uab＜0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高：当Uab＞0时，电压鉴别器使S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在______

8、__℃．甲乙答案：35解析：设电路路端电压为U，当Uab＝0时，有：，解得：Rt＝20kΩ．由图乙可知，当Rt＝20kΩ时，t＝35℃．