高中物理选修3-2第三章传感器

肇庆一中物理科组1高中物理导学案高二备课组课题传感器主备人唐琦学习目标知道非电学量转换成电学量的意义，了解常见传感器的原理及应用重难点知道几种常见传感器的应用自主学习一、传感器的概念和分类：1.传感器是将被测的___________转换为便于测量的________的一类元件，其工作过程是按一定规律使某一元件对某一物理量敏感，将这一物理量转换成便于利用的信号，如光电传感器利用__________将光信号转化为电信号，电信号便于与其他仪器连接，进行监测或自动化控制.传感器一般由___________、___________、___________三部分组成。（非电学量，电信号，光敏电阻，敏感元件，转换元件，转换电路）2、传感器的分类：（1）按被测量进行划分为：加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、温度传感器、负荷传感器、扭矩传感器（2）按工作原理划分为：电阻应变式传感器、压电式传感器、电容式传感器、涡流式传感器、动圈式传感器、磁电式传感器、差动变压式传感器二、传感器的原理：传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作.传感器原理如图：合作探究一、传感器中各元件的作用：1、敏感元件是传感器的核心部分，它是利用材料的某种敏感效应（如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等）制成的.2、转换元件是传感器中能将敏感元件输出的、与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件.3、转换电路的作用是将此电信号转换成易于传输或测量的电学量输出.二、传感器常用敏感元件及应用：1、常用的敏感元件：热敏电阻——温度传感器；光敏电阻——光传感器2、应用实例：洗衣机水位控制装置（压力传感器），自动门（红外线传感器），指纹识别器（电容式传感器），机器人（多种传感器）精讲点评一、热敏电阻特性的应用：1、例题讲解：如图是一火警报警装置的一部分电路示意图，其中R2是半导体热敏传感器，它的电阻随温度升高而减小，a、b接报警器.当传感器R2所在处出现火情时，电流表的电流I和a、b两端电压U与出现火情前相比（）A.I变大，U变大B.I变小，U变小C.I变小，U变大D.I变大，U变小答案：D肇庆一中物理科组22、变式训练：如图是观察电阻值随温度变化情况示意图.现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是（）A.如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B.如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C.如果R为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化非常明显D.如果R为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化不明显答案：C二、力、加速度传感器的应用：1、例题讲解：惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计.加速度计的构造原理的示意图如图所示:沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块,滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连;两弹簧的另一端与固定壁相连.滑块原来静止,弹簧处于自然长度.滑块上有指针,可通过标尺测出滑块的位移,然后通过控制系统进行制导.设某段时间内导弹沿水平方向运动,指针向左偏离O点的距离为s,则这段时间内导弹的加速度（）A.方向向左,大小为ks/mB.方向向右,大小为ks/mC.方向向左,大小为2ks/mD.方向向右,大小为2ks/m答案：D2、变式训练：压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图3-11甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球.小车向右做直线运动过程中，电流表示数变化与时间t的关系，如图乙所示，下列判断正确的是（）A.从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B.从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C.从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D.从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动答案：D当堂验收1.下面元件属于温度传感器应用的是（）A.电熨斗B.话筒C.测温仪D.鼠标器答案：AC2.下列说法正确的是（）A.热敏电阻是把热量这个热学量转为电阻这个电学量B.金属热电阻的化学稳定性好,灵敏度高C.电熨斗中的双金属片是温度传感器D.霍尔元件是能够把磁学量磁感应强度转换为电压的传感元件答案：CD3.下列说法不正确的是（）肇庆一中物理科组3A.话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号B.电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器.这种传感器的作用是控制电路的通断C.电子秤所使用的测力装置是力传感器D.热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量答案：A4.如图所示，将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡，将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间.若往Rt上擦一些酒精，表针将向_______（填“左”或“右”）偏转；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向_______（填“左”或“右”）偏转.答案：左，右拓展与提升1、演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P滑动，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小s，假设电压表是理想的，则下列说法正确的是（）A.物体M运动时，电源内的电流会发生变化B.物体M运动时，电压表的示数会发生变化C.物体M不动时，电路中没有电流D.物体M不动时，电压表没有示数答案：B.2.传感器是一种采集信息的重要器件.如图3-1-14所示是一种测定压力的电容式传感器.当待测压力F作用于可动膜片电极时,可使膜片产生形变,引起电容的变化,将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路，那么（）A.当F向上压膜片电极时，电容将减小B.当F向上压膜片电极时，电容将增大C.若电流计有示数，则压力F发生变化D.若电流计有示数，则压力F不发生变化BC3、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（）A.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻B.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻C.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻D.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻AC课后巩固:1、如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时（）A.电压表的示数增大肇庆一中物理科组4B.R2中电流增大C.小灯泡的功率增大D.电路的路端电压增大A2、用遥控器调换电视机频道的过程，实际上是电视机中的传感器把光信号转化为电信号的过程，下列属于这类传感器的是（）A.红外报警装置B.走廊照明灯的声控装置C.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A3、当前传感器被广泛应用于各种电器、电子产品之中，下述关于常用的几种家用电子器件所采用传感器说法中不正确的是（）A.电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了光电传感器B.电子体温计中主要是采用了温度传感器C.电脑所用的光电鼠标主要是采用光传感器D.电子秤中主要是采用了力电传感器A4、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B5、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D6、机器人技术发展迅速,以下哪方面是现有的机器人不能很好地完成的（）A.汽车工业中自动焊接领域B.深水探险C.艺术体操和与人对话D.机械加工C7压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小.一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置,如图甲所示,将压敏电阻平放在升降机内,受压面朝上,在上面放一物体m,升降机静止时电流表示数为I0.某过程中电流表的示数如图乙所示,则在此过程中（）A.物体处于失重状态B.物体处于超重状态C.升降机一定向上做匀加速运动D.升降机可能向下做匀减速运动BD8、（2015肇庆二模）如下图（甲）所示，打开电流和电压传感器，将磁铁置于螺线管正上方距海绵垫高为h处静止释放，磁铁穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止。若磁铁下落过程中受到的磁阻力远小于磁铁重力，且不发生转动，不计线圈电阻。图（乙）是计算机荧屏上显示的UI-t曲线，其中的两个峰值是磁铁刚进入螺线管内部和刚从内部出来时产生的。下肇庆一中物理科组5列说法正确的是A．若仅增大h，两个峰值间的时间间隔会增大B．若仅减小h，两个峰值都会减小C．若仅减小h，两个峰值可能会相等D．若仅减小滑动变阻器的值，两个峰值都会增大BDUI/wt/s?0电流传感器电压传感器磁铁h(甲)海绵垫(乙)