山东省2018_2019学年高中物理第六章传感器第2节传感器的应用讲义（含解析）新人教版

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1、第2节传感器的应用1．应变式力传感器可用来测量各种力，其中的应变片能把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量。2．电熨斗因为装有双金属片温度传感器，所以它能够自动控制温度。双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属。3．电饭锅中的温度传感器主要元件是感温铁氧体。4．有一种火灾报警器是利用了光传感器的作用，即利用烟雾对光的散射来工作。一、传感器应用的一般模式二、传感器的应用实例1．力传感器的应用——电子秤(1)组成及敏感元件：由金属梁和应变片组成，敏感元件是应变片。(2)工作原理：⇒⇒⇒(3)作用：应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量。2．温度传感器的应用实例电熨斗电饭锅敏感元件双金

2、属片感温铁氧体工作原理温度变化时，由于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(1)居里温度：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“居里温度”(2)自动断电原理：用手按下开关通电加热，开始煮饭，当锅内加热温度达到103℃时，铁氧体失去磁性，永久磁铁失去吸引力，被弹簧片弹开，从而推动杠杆使触点开关断开　　3.光传感器的应用——火灾报警器(1)组成：如图所示，发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。(2)工作原理1．自主思考——判一判(1)传感器可以直接用来进行自动控制。(×)(2)传感器可以用来采集信息。(√)

3、(3)传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量。(×)(4)鼠标是力传感器。(×)(5)电吉他是光电传感器。(×)(6)火灾报警器是温度传感器。(×)2．合作探究——议一议(1)生活中与温度控制相关的家用电器有很多，试举例说明。提示：电饭煲、电冰箱、电冰柜、微波炉、空调、消毒柜等。(2)分析传感器问题应注意哪些问题？提示：应注意四点：①感受量分析：要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等。②输出信号分析：明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号和输出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律。③电路结构分析：认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点的基础上，分析电路

4、输出信号与输入信号间的规律。④执行机构工作分析：传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程，还包含根据所获得的信息控制执行的过程。(3)如果用电饭锅烧水，水沸腾后能否自动断电？提示：电饭锅中的温度传感器主要元件是感温铁氧体。如果用电饭锅烧水，水沸腾后水温保持100℃，不会再升高，而使感温铁氧体失去磁性的温度为103℃，故不能自动断电。力传感器的应用[典例]　用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度。该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器。用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0kg的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传

5、感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出。现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后。汽车静止时，传感器a、b的示数均为10N(取g＝10m/s2)。(1)若传感器a的示数为14N，b的示数为6.0N，求此时汽车的加速度大小和方向。(2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零？[思路点拨]　传感器上所显示出的力的大小，即弹簧对传感器的压力，据牛顿第三定律知，此即为弹簧的弹力大小，亦即该弹簧对滑块的弹力大小。[解析]　(1)如图所示，依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力F1＝14N，右侧弹簧对滑块向左的推力F2＝6.0N，滑块所受合力产生加速度a1，根据牛

6、顿第二定律有F1－F2＝ma1，得a1＝＝m/s2＝4.0m/s2。a1与F1同方向，即向前(向右)。(2)传感器a的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力F1′＝0，因两弹簧相同，左侧弹簧伸长多少，右侧弹簧就缩短多少，所以右侧弹簧的弹力变为F2′＝20N。滑块所受合力产生加速度，由牛顿第二定律得F合＝F2′＝ma2，得a2＝＝－10m/s2，负号表示方向向后(向左)。[答案]　(1)4.0m/s2　向右　(2)以方向向左大小为10m/s2的加速度运动力传感器是一种测量力的大小的工具。此类题常与牛顿第二定律、运动学的内容综合。当只知道加速度的大小和方向，不知道物体的运动方向时，物体的运动情况有两种可

7、能，即沿某一方向的匀加速或相反方向的匀减速，不要漏掉其中一种。　　　　1．[多选]下列关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是(　　)A．应变片是由导体材料制成B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小C．传感器输出的是应变片上的电压D．外力越大，输出的电压值也越大解析：选BD　应变片多用半导体材料制成，故选项A错误。当应变片拉伸时，其电阻变大，选项B正确。传感器输出的是上、下两应变片上的电压差值，并且随着外力的增