1、射阳中学2011年秋学期高二(1)物理教学案(42)课题: 第一节 传感器及其工作原理主备人：邵洪胜教学目标：1、了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义；2、知道传感器中常见的三种敏感元件光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件及其它们的工作原理。3、了解传感器的应用。教学内容：一.传感器:1.概念2.传感器的原理 非电学量 敏感元件 转换器件 转换电路 电学量3.目的: 方便地进行测量、传输、处理和控制二.光敏电阻1.光敏电阻在被光照射时电阻发生变化, 这样光敏电阻可以把_转换为_大小这个电学量.2.光敏电阻的电阻随光照的增强而_ .三.热敏电阻和金属热电阻1.热敏电阻 2.金属热电阻:
2、3.电阻的温度特性曲线(见书)4.热敏电阻或金属热电阻都能够把_热学量转换为_这个电学量.四.霍尔元件(1)霍尔元件(2)霍尔电压(3)霍尔效应原理例题分析例1(光敏电阻及其应用): 如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻此光电计数器的基本工作原理是（ ）A当有光照射 R1时，信号处理系统获得高电压B当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压C信号处理系统每获得一次低电压就记数一次D信号处理系统每获得一次高电压就记数一次例2(热敏电阻及其应用): 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
3、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江苏省射阳中学资料例3(霍尔元件及其应用) 如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问 (1)金属块上、下表面哪面电势高？(2) 电势差是多少
4、？随堂练习1.传感器可以将有关信号直接转换成的物理量有( )A.传感器可以使其感受到的信号转换成物质密度的大小B.传感器可以使其感受到的信号转换成运动速度的大小C.传感器可以使其感受到的信号转换成电阻的大小D.传感器可以使其感受到的信号转换成电流的大小2.光敏电阻能将光信号转为电信号是因为( )A.光照强度发生变化时, 光敏电阻阻值的大小也发生变化B.光照强度发生变化时, 光敏电阻的体积也发生变化C.光照强度发生变化时, 光敏电阻的长度也发生变化D.光照强度发生变化时, 光敏电阻的横截面积也发生变化3.传感器担负着信息采集的任务, 它常常是( )A.将力学量(如形变量)转变成电学量 B.将热学
5、量转变成电学量C.将光学量转变成电学量 D.将电学量转变成力学量4.如图所示, 将万用表的选择开关置于“欧姆”挡, 再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上擦上些酒精, 表针将向_ (填“左”或“右”)移动. 若用吹风机将热风吹向电阻, 表针将_(填“左”或“右”)移动.作业42学号 姓名 .1.热敏电阻能将热信号转换为电信号是因为 ( ) A.电阻阻值的大小随热量的变化而变化 B.电阻阻值的大小随温度的变化而变化 C.电阻体积的大小随热量的变化而变化 D.电阻体积的大上随温度的变化而变化2.有一电学元件, 温度升高时电阻却大幅度减
6、小, 则这种元件可能是( ) A.金属导体 B.绝缘体 C.半导体 D.晶体管3.利用半导体可以制成( ) A.标准电阻 B.热敏电阻 C.光敏电阻 D.晶体管4.如图所示, 将一光敏电阻接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; 现用于掌挡住部分光线, 表针的偏角为, 则可判断 ( ) A. = B. D.不能确定5.传感器是指将非电学量的变化转换成电学量变化的一种元件, 在自动控制中有着相当广泛的应用. 如图所示, 是一种测定液面高度的电容式传感器的示意图, 从指示器指示的电容大小的变化就能反映液面升降情况, 以下说法正确的是( ) 江苏
7、省射阳中学资料 A. C变大表示h变大 B. C变大表示h变小 C. C减小表示h变小 D. C减小表示h变大6.下列说法正确的是A. 传感器担负着信息采集的任务B. 干簧管是一种磁传感器C. 传感器不是电视摇控接收器的主要元件D. 传感器是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具7.如图所示, R1为定值电阻, R2为负温度系数的热敏电阻, L为小灯泡, 当温度降低时( ) A. R1两端的电压增大 B.电流表的示数增大 C.小灯泡的亮度变强 D.小灯泡的亮度变弱8.传感器是一种采集信息的重要器件, 如图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上时, 可使膜
8、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接成闭合电路, 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9.如图所示是一火警报警器的一部分电路示意图, 其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器, 电流表为值班室的显示器, a , b之间接报警器, 当传感器R2所在处出现火情时, 显示器的电流I , 报警器两端的电压U的变化情况是 ( ) 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10.利用热敏电阻制作
9、的热传感器, 热敏电阻可以做成体积很小, 用来测量很小范围内的温度变化, 反应快, 而且精度高. (1)如果将热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路, 其他因数不变, 只要热敏电阻所处区域的温度降低, 电路中电流将变_(填“大”或“小”). (2)上述电路中, 我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度, 就能直接显示出热敏电阻附近的温度, 如果刻度盘正中的温度为20 (如图所示), 则25的刻度应在20的刻度的_ (填“或”“右”)侧. (3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内能检测大棚内温度变化, 请用图中的器材(可增加元器件)设计一个电路. 江苏省射阳中学资料射阳中学2011年秋学
10、期高二(1)物理教学案(43)课题: 传感器的应用(1)主备人：邵洪胜教学内容：一.传感器应用的一般模式 二.力传感器的应用-电子秤 阅读教材(57页)，（1）电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？（2）简述力传感器的工作原理。（3）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？三、温度传感器的应用电熨斗电熨斗就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。（1）常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？（2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？四、温度传感器的应用电饭锅电饭锅中采用了温度传感器，能够随
11、着温度的变化自动控制电路的开关。温度传感器的主要元件是 ，其组成物质是 ，感温铁氧体的特点是 ，居里点(居里温度)为 。五、光传感器的应用火灾报警器报警器带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报江苏省射阳中学资料例题分析:1.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，输出的电压差值也越
12、大2如图所示甲为在温度为10左右的环境中工作的自动恒温箱简图，箱内电阻R120k，R210k，R340 k，R1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Uab0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Uab0时，电压鉴别器使S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在。 3.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感器a、b上, 其压力大小可直接从传感器的液晶
13、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). 江苏省射阳中学资料(1)若传感器a的示数为14N、b的示数为6.0N, 此时汽车的加速度大小为 ，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. 答： 。课堂练习:1.热敏电阻随温度升高而_，光敏电阻在光照射下其电阻显著_.2.如图所示是电阻式温度计，一般是利用金属铂做的，已知铂丝的电阻随温度的变化情况，测出铂丝的电阻就可以知道其温度.这实际上是一个传感器，它是将_转化为_来进行测量的.3唱卡拉OK用的话筒内有传感器, 其中有一
14、种是动圈式的, 它的工作原理是在片后面粘接一个轻小的金属线圈, 线圈处于永磁体的磁场中, 当声波使膜片动时, 就将声音信号转变为电信号. 下列说法正确的是 ( ) A.该传感器是根据电流的磁效应工作的江苏省射阳中学资料B.该传感器是根据电磁感应原理工作的C.膜片振动时, 穿过金属线圈的磁通量不变D.膜片振动时, 金属线圈中不会产生感应电动势作业43学号 姓名 .1.动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象. 如图是录音机的录放原理图, 由图可知( ) A.话筒工作时磁铁不动, 线圈移动而产生感应电流 B.录音机放音时变化的磁场在静止的线圈里产生电流 C.录音机放音时线圈中变化的电流在磁头缝隙
15、处产生变化的磁场 D.录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场2.在如图所示的热敏电阻特性实验中, 正确的操作和结论是 ( ) A.欧姆表测电阻时, 为了接触良好, 应双手紧捏住表针和热敏电阻的接触处江苏省射阳中学资料 B.实验结果表明, 实验室提供的热敏电阻的阻值是随温度的升高而升高的 C.实验结果表明, 实验室提供的热敏电阻的阻值是随温度的升高而降低的 D.实验结果表明, 热敏电阻的阻值随温度的变化在R-t图象中是一条直线3.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杆P, 通过电压表显示数据, 来反映物体的位移的大小x , 假设电压表是
16、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4.铁路上使用一种电磁传感器向控制中心传输信号以确定火车的位置, 磁铁能产生匀强磁场, 被安装在火车首节车厢下面, 如图所示(俯视图), 当它经过安放在两铁轨间的线圈时, 便会产生电信号, 被控制中心接收. 当火车以恒定速度通过线圈时, 表示线圈两端的电压随时间变化关系的是图中的 ( )5.下列说法正确的是( )A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
17、属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断江苏省射阳中学资料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6.角速度计可测得航天器自转的角速度，其结构如图所示，当系统OO转动时，元件A在光滑杆上发生滑动，并输出电信号成为航天器的制导信号源已知A质量为m，弹簧的劲度系数为k，原长为o，电源电动势为，内阻不计滑动变阻器总长为，电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器滑动触头在中点，与固定接头正对，当系统以角速度转动时，求： 弹簧形变量与的关系式 电压表的示数与角速度的函数关系7.如图所示，图甲为热敏电阻的Rt图像，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱
18、温控电路，继电器线圈的电阻为150。当线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势E6V，内阻可以不计，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。（1）应该把恒温箱内的加热器接在A、B端还是C、D端？（2）如果要使恒温箱内的温度保持100，可变电阻R的值应调节多少？江苏省射阳中学资料射阳中学2011年秋学期高二(1)物理教学案(44)课题: 传感器的应用(2)主备人：邵洪胜教学内容：1一些元器件的原理和使用特点（1）逻辑电路 “与门”、“或门”、“非”门符号及真值表（2）斯密特触发器：具有特殊功能的_门电路，其符号为 。（3）晶体管普通二极管 具有_导电性，在
19、电子电路中有多种运用，在用多用电表欧姆档测量二极管的正向导通电阻时，黑表笔应接二极管的_极；若发现阻值较大，则与黑表笔接触的是二极管的_极。发光二极管 除了具有单向导电性外，导电时还能发光，用磷镓或磷砷化镓等半导体材料制成，直接将_能转化为_能。晶体三极管 能够将微弱的信号_ 。2模仿路灯光控实验（1）电平：在电子技术中，习惯上常用“电平”来描述逻辑电路的输入端和输出端的状态。其实，电平指的是某个端点与“地”之间的电压，或者说，如果以接地端的电势为零，那么电平表示的是某个端点的电势。江苏省射阳中学资料（2）工作原理： 如图所示，当光敏电阻RG受到光照时，阻值_，非门输入端A出现_电平，输出端Y
20、出现_电平（填“高”或“低”），发光二极管LED反向截止，_发光（填“能”或“不能”），当把光遮住时，RG阻值 ，输入端A出现_电平，Y端是_电平（填“高”或“低”），二极管正向导通_发光填“能”或“不能”，达到路灯白天不亮晚上亮的目的。江苏省射阳中学资料 （3）用小灯泡模拟路灯 因为集成电路允许通过的电流比较小，就要使用继电器来启动另外的供电电路。如图所示，J为继电器，工作电压为5V，Ja为它的常开触点，并联一个二极管起保护作用。原理同上，光照时，RG阻值_，A为_电平，Y为_电平，继电器不工作，灯泡_（填“亮”或“不亮”），无光或弱光时，RG阻值_，A为_电平，Y为_电平，继电器触点接触，
21、电路接通，灯泡_（填“亮”或“不亮”）。3温度报警器 （1）电路结构：RT为热敏电阻，蜂鸣器两端的直流电压达到46V时，发出鸣叫，RT常温小为几百欧姆，R1的最大阻值在12k之间选择（2）工作原理：当温度升高时，RT阻值_，A端输入_电平，Y端输出_电平，蜂鸣器中有电流通过，发出报警声，常温下，RT的阻值 A端为_电平，Y端为_电平，无电流通过蜂鸣器，不能发声。江苏省射阳中学资料（3）调节R1，使R1变_可使热敏电阻在感测到更高温度时才报警。例题分析1.如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图,A为光源,B为光电接收器,A、B均固定在车身上,C为小车的车轮.车轮转动时,A发
22、出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号,被B接收并转换成电信号,由电子电路记录和显示.若实验显示单位时间内的脉冲数为n,累计脉冲数为N,则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是_ _; 小车速度的表达式为v=_ _.1 一个简单的磁控防盗报警装置，门的上沿嵌入一小块永磁体M，门框内与M相对的位置嵌入干簧管接入图示的电路，睡觉前连接好电路，当盗贼开门时，蜂鸣器就会叫起来，请说明工作原理3可以用型号为74LS14的非门集成电路、发光二极管和限流电阻来组成一个逻辑电平检测器，如图所示，使用时，将检测器的输入端A接到被测点，请分析当被测点为高电平时，LED是否发光，低电平呢？说出道理
23、。随堂训练1电子秤使用的是（ ）A.超声波传感器 B.温度传感器 C.压力传感器 D.红外线传感器2随着生活质量的提高，自动干手机已进入了家庭。洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为（ ）A.改变了湿度 B.改变了温度 C.改变了磁场 D.改变了电容作业44学号 姓名 .1.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2.下列器件是广泛应用光传感器的是 ( ) A.鼠标器 B.火灾报警器 C.测温仪 D.电子秤3.常见的光传感器有 ( ) A.热敏电阻 B.光敏电阻
24、C.光电管 D.感温铁氧体4.关于电饭锅的说法正确的是 ( ) A.电饭锅中的温度传感器其主要元件是氧化铁 B.铁氧体在常温下具有铁磁性, 温度很高时失去铁磁性 C.用电饭锅烧水, 水开后能自动断电 D.用电饭锅煮饭时, 若温控开关自动断电后, 它不能自动复位5.如图所示是一种延时开关，当S1闭合时，电磁铁将衔铁吸下，将线路接通，当S1断开时，由于电磁作用，将延迟一段时间才被释放，则正确的是( )由于线圈的电磁感应作用，才产生延时释放由于线圈的电磁感应作用，才产生延时释放如果断开线圈的开关，无延时作用如果断开线圈的开关，延时将变长6.如图是温度报警器电路示意图，RT是热敏电阻， R1是滑动变阻
25、器，A与Y之间接有非门电路，下列关于对此电路的分析正确的是( )A当RT的温度升高时，RT减小,A端电势降低， 端电势升高，蜂鸣器会发出报警声B当RT的温度升高时，RT减小，A端电势升高，端电势降低，蜂鸣器会发出报警声C要使报警温度提高，R1的滑动触头应向下移动 D要使报警温度提高，R1的滑动触头应向上移动7.烟雾散射式火灾报警器内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板, 平常光电三极管收不到LED发出的光, 呈现_电阻状态, 当有烟雾时因其对光的散射作用, 使部分光线照射到光电三极管上, 其电阻变_ . 与传感器连接的电路检测出这种变化变会发出警报. 江苏省射阳中学资料8.如图所示是
26、工业生产中大部分光控制设备用到的光控继电器示意图, 它由电源、光敏电阻、放大器、电磁继电器等几部分组成, 看图回答下列问题: 光控继电器的工作原理是: (1)当光照射光敏电阻时, 光敏电阻的阻值_(填“变大”或“变小”); (2)当光照射光敏电阻时, 被控电路_(填“接通”或“断开”).9.图甲为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变, 且对温度很敏感)的I-U关系曲线图. 江苏省射阳中学资料 (1)为了通过测量得到图(甲)所示I-U关系的完整曲线, 在图乙和图丙两个电路中应选择的是图_ ; 简要说明理由_ _. (电源电动势为9V, 内阻不计, 滑动变阻器的阻值为0 100. (2)图(丁)电路中, 电源电压恒为9V, 电流表读数为70mA, 定值电阻R1=250, 由热敏电阻的I-U关系曲线可知, 热敏电阻两端的电压为_V ; 电阻R2的阻值为_.10.许多楼道灯具有这样的功能: 天黑时, 出现声音它就开启, 而在白天, 即使有声音它也没有反应. 江苏省射阳中学资料 (1)它的控制电路中接入了哪几种传感器? (2)从这几种传感器来的信号, 应当通过哪种门电路后, 再进入执行电路?.w。w-w*k&s%5￥u高考资源网w。w-w*k&s%5￥u