1、第3节生活中的传感器第4节实验探究：简单的光控和温控电路1在家用电器中使用最多的是_传感器，其次是_、_、_、磁、压力、烟雾、声敏等传感器2模糊洗衣机中的传感器有：_传感器、_传感器、_传感器、_传感器、_传感器、脏污程度传感器、脱水传感器等3集成电路又称IC，是在_上集合各种电子器件，实现某种特定功能的电路模块，它是_中最重要的部分4传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是()A生物传感器 B红外传感器C温度传感器 D压力传感器5下列器件是应用力传感器的是()A鼠标器 B火灾报警器C测温仪 D电子秤6用遥控器调换电视机频
2、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走廊照明灯的声控开关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【概念规律练】知识点一生活中的传感器1如图1所示为某种电冰箱内温度控制器的结构铜制的测温泡1、细管2和弹性金属膜盒3连通成密封的系统，里面充有氯甲烷和它的蒸气，构成了一个温度传感器膜盒3为扁圆形(图中显示它的切面)，右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀测温泡1安装在冰箱的冷藏室中.5、6分别是电路的动触点和静触点，控制制冷压缩机的工作拉簧7的两端分别连接到弹簧片4和连杆9上连
3、杆9的下端是装在机箱上的轴凸轮8是由设定温度的旋钮(图中未画出)控制的，逆时针旋转时凸轮连杆上端右移，从而加大对弹簧7的拉力(1)为什么当冰箱内温度较高时压缩机能够自动开始工作，而在达到设定的低温后又自动停止工作？(2)为什么用凸轮可以改变设定的温度？图12温度传感器是应用最广泛的传感器之一，一般由半导体材料的热敏电阻制成，它可以把热信号转换为电信号，进行自动控制，电饭锅、电饭煲的自动加热和保温就是借助于温度传感器来完成的电饭锅中应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体感温铁氧体是用氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成的，它的特点是：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103
4、时，就失去了铁磁性，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”电饭锅的结构如图2所示，试回答以下问题：(1)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)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？(4)如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？图2知识点二简单的光控电路和温控电路3路灯晚上为我们照亮道路，天亮之后熄灭，它是通过光线来实现自动控制的，使电路在天亮时自动切断，天黑则自动导通，图3可以模拟光控自动照明电路，其中各元件的参数
5、如下，其中发光二极管相当于路灯图3如何调试来实现天暗时自动发光，天亮时自动熄灭？4使用电熨斗时，必须控制电加热过程，以免过热损坏衣服这就要求，电熨斗的温度低于指定值时电加热器供电加热，温度高于指定值时要将电源关闭，请仿照上题中的光控电路设计一个温控电路【方法技巧练】传感器问题的分析技巧5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，进行这样的控制，靠的是温度传感器电熨斗中装有双金属片温度传感器，这种双金属片的作用是控制电路的通断，如图4所示为电熨斗的结构图，图中双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属的膨胀系数，请
6、结合所学知识回答以下问题：图4(1)常温下，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起怎样的作用？(2)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何利用调温旋钮来实现的？6如图5所示为某种电子秤的原理示意图，AB为一均匀的滑线电阻，阻值为R，长度为L，两边分别有P1、P2两个滑动头，P1可在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动，弹簧处于原长时，P1刚好指着A端，P1与托盘固定相连，若P1、P2间出现电压，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小已知弹簧的劲度系数为k，托盘自身质量为m0，电源电动势为E，内阻不计，当地的重力加速度为g
7、.求：图5(1)托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P1离A的距离x1；(2)托盘上放有质量为m的物体时，P1离A的距离x2；(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调节P2，使P2离A的距离也为x1，从而使P1、P2间的电压为零校准零点后，将物体m放在托盘上，试推导出物体质量m与P1、P2间的电压U之间的函数关系式1如图6所示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角为，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为，则可判断()图6A B D不能确定和的关系2在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传
8、感器是()A光传感器 B温度传感器C声传感器 D压力传感器3. 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构造和原理的示意图如图7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x，则这段时间内导弹的加速度()图7A方向向左，大小为kx/mB方向向右，大小为kx/mC方向向左，大小为2kx/mD方向向右，大小为2kx/m4某小型电
9、磁继电器，其中L为含铁芯的线圈P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求如图8所示其工作方式是()图8AA与B接信号电压，C与D跟被控电路串联BA与B接信号电压，C与D跟被控电路并联CC与D接信号电压，A与B跟被控电路串联DC与D接信号电压，A与B跟被控电路并联5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6某市为了节约能源，合理适时地使用路灯，要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的某种特性制成自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制这是利用半导体的()A压敏性 B光敏性C热敏性 D三种特性都利用了7如
10、图9所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B1 T的匀强磁场中，CO间距离为10 cm，当磁场力为0.2 N时，闸刀开关会自动跳开则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为()图9A电流方向CO B电流方向OC C电流大小为1 A D电流大小为0.5 A 8利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小实验时，把图10甲中的小球举高到绳子的悬点O处，然后让小球自由下落用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间的变化图线如图乙所示根据图线所提供的信息，以下判断正确的是()图10At2时刻小球所处位置是运动中最高点Bt1t2期间
11、小球速度先增大后减小Ct3时刻小球动能最小Dt2与t5时刻小球速度大小不同9如图11所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电荷量为q的小球K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上恰好无示数则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是()图11A正在增加， B正在减弱，C正在减弱， D正在增加，题号123456789答案10一般的电熨斗用合金丝做发热元件，合金丝电阻随温度t变化的关系如图12中实线所示由于环境温度以及熨烫的衣服厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不
12、同，因而熨斗的温度可能会在较大的范围内波动，易损坏衣物有一种用主要成分为BaTiO3，被称为“PTC”的特殊材料做发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点PTC材料的电阻随温度变化的关系如图12中实线所示图12根据图线分析：(1)为什么处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快？(2)通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在_t_范围之内11青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为0：照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无
13、穷大利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开电磁开关的内部结构如图13所示.1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接当励磁线圈中电流大于50 mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50 mA时，3、4接通励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA.图13(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图光敏电阻R1，符号灯泡L，额定功率40 W，额定电压36 V，符号保护电阻R2，符号电磁开关，符号蓄电池E，电压36 V，内阻很小；开关S，导线若干(2)回答下列问题：如果励磁线圈的电阻为200 ，励磁
14、线圈允许加的最大电压为_V，保护电阻R2的阻值范围为_.在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明答：_.任意举出一个其它的电磁铁应用的例子答：_.第3节生活中的传感器第4节实验探究：简单的光控和温控电路答案课前预习练1温度湿度气体光2水位负载量水温布质洗涤粉3硅板电子设备4C空调机根据温度调节工作状态，所以内部使用了温度传感器，故C正确5D鼠标器中的传感器是红外线接收管，属于光传感器；火灾报警器中传感器是光电三极管，属于光传感器；测温仪用的是温度传感器；电子秤的敏感元件是应
15、变片，是力传感器，D正确6A遥控器发出红外线，电视中的传感器感知红外线，是红外线传感器，所以A选项正确课堂探究练1见解析解析(1)冰箱内温度较高时，密封系统中的压强增大，盒体膨胀，膜盒 3通过小柱体带动弹簧片4，使动触点5与静触点6接触，控制压缩机自动开始工作，而在达到设定的温度时弹簧带动弹簧片4将触点5、6断开，使压缩机停止工作(2)凸轮逆时针转动会加大连杆9对弹簧7的拉力，该拉力与弹性金属膜盒3共同控制弹簧片4的运动，而弹簧7上弹力的变化会改变设定的温度2见解析解析(1)开始煮饭时用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸触点接通，电热板通电加热；手松开后，由于永磁体与感温磁体的吸引，按钮不会
16、恢复到图示状态(2)煮饭时，水沸腾后锅内保持100不变，因为水的沸点为100，只要有水温度就不变(3)水分被大米吸收后，锅底温度升高，当温度升至“居里点103”时，感温磁体失去磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热(4)如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100不变，温度低于“居里点103”电饭锅不能自动断电，只有水烧干后，温度升高到103才能自动断电3见解析解析将光敏电阻用黑纸包住使它不被光照亮，如果发光二极管不亮，则调节电位器R1，直到发光二极管发光为止然后将包裹光敏电阻的黑纸打开，看它是否熄灭，如果此时发光二极管不熄灭，则再调节电位器反复使光敏电阻遮光或见光，
17、直到可以实现发光二极管在光敏电阻有光照时熄灭，无光照时发光为止4见解析解析只需将上题光控电路中的光敏电阻RG换成热敏电阻RT即可，用讯响器发声代表电加热器通电，电路如下图所示调试时：调试R1使RT的温度低于某一指定值时M741后面的电路接通，使RT的温度高于某一指定值时M741后面的电路断开5(1)常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片上、下表面受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，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)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的
18、温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性铜片升降，从而改变触点接触的位置，达到控制不同温度的目的6(1)(2)(3)mU解析托盘的移动带动P1移动，使P1、P2间出现电势差，电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小，由于R为均匀的滑线电阻，则其阻值与长度成正比(1)由力的平衡知识知m0gkx1，解得x1(2)放上重物重新平衡后m0gmgkx2解得x2(3)由闭合电路欧姆定律知EIR，由部分电路欧姆定律知UIR串，由，其中x为P1、P2间的距离，则xx2x1联立解得mU方法总结分析传感器问题要注意四点(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
19、析明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，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机构进行工作的过程课后巩固练1B光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，开始时有光照射，光敏电阻的阻值较小，当手掌挡住部分光线时，光敏电阻的阻值增大，因为欧姆表的零刻度在表盘的右侧，所以欧姆表测电阻时，阻值越大，指针张角越小，所以选项B正确2D当电梯门碰到人或其他障碍物时立即停止关门以防挤伤
20、人，故为压力传感器3D滑块随导弹一起做加速运动，向左偏离O点的距离为x，使左侧弹簧被压缩，右侧弹簧被拉长，则滑块所受合力为2kx，方向向右，故加速度方向向右由牛顿第二定律得：2kxma，滑块加速度大小为：a2kx/m，故选D.4AA、B接电磁继电器线圈，所以A、B应接信号电压，线圈随信号电压变化使电磁继电器相吸或释放，从而使C、D接通或断开，进而起到控制作用故正确答案为A.5B6B题目中半导体应能感知光照强度变化，并输出电信号，控制电路通断，所以利用了半导体的光敏性，故B正确C，由B得I2 AC，由B得I2 A8B小球下落的轨迹如右图所示，B处为绳子原长处，C处为小球重力与绳上拉力相等处，D处
21、为小球下落的最低点，在Ft图中，0t1小球在OB间下落，t1t2小球在BD间下落，t2t3小球由D回到B处，t3t4小球在BO间上升，而后下落至B点由Ft图知，小球在t2时刻下落到最大距离，然后最大距离在逐渐减小，由以上分析知，小球的最大速度出现在C点，对应于t1t2之间，A错，B对小球动能最小出现在t2时刻或t3t4间某时刻，C错误t2和t5分别对应小球先后两次下落过程中经过最低点的时刻，速度大小为零，D错误9DK闭合时传感器上恰好无示数，说明小球受竖直向上的电场力，且电场力大小等于重力由楞次定律可判断磁场B正在增强，根据法拉第电磁感应定律EnU，又qmg得，故D正确10(1)见解析(2)T
22、6T7解析(1)由于冷态时PTC材料电阻很小，故由P知，其发热功率很大，所以升温很快(2)在T6T7之间，电熨斗放出的热量和产生的热量才有可能相等，达到热平衡状态，所以电熨斗温度t自动地稳定在T6tT7范围之内11(1)见解析(2)20160320把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通；不吸合时，3、4之间断开电磁起重机解析(1)要使光敏电阻能够对电路进行控制，且有光照时路灯熄灭，光敏电阻应与1、2串联，3、4与路灯串联，则电路图如右图所示(2)由UIR得励磁线圈允许加的最大电压UmImR0.1200 V20 V；依据允许通过励磁线圈的电流最大值和最小值计算得R2min 160 ，R2max 320 ，因此保护电阻R2的阻值范围为160320 ；把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通；不吸合时，3、4之间断开电磁起重机