1、章末优化总结网络 体系构建专题 归纳整合章末综合检测传感器 定义：把被测的非电信息按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置工作过程：非电信息 敏感元件 处理电路 电信息敏感元件物理类化学类生物类 传感器 常用传感器 温度传感器热双金属片温度传感器热电阻传感器热敏电阻传感器光传感器湿度传感器气体传感器磁传感器压力传感器烟雾传感器声敏传感器接触传感器传感器 应用力传感器的应用：洗衣机的水位控制、电子秤温度传感器的应用：电冰箱、电饭锅、电熨斗等光传感器的应用：光电门、光电式烟尘浓度计、光电式转速表烟雾传感器的应用：有害气体报警器、可燃气体报警器红外传感器的应用：自动门、公共场所的非接触式自动水龙
2、头专题一 传感器的工作原理和常见的敏感元件1传感器工作原理传感器感受的通常是非电学量，如力、热、磁、光、声等，而它输出的通常是电学量，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，传感器原理如框图所示：非电学量 敏感元件 转换器件 转换电路 电学量2常见敏感元件及特性(1)光敏电阻：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强电阻减小，光照减弱电阻增大(2)热敏电阻和金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大，热敏电阻有正温度系数电阻、负温度系数电阻两种正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小(3)霍尔元件：能把磁感
3、应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的元件，UHkIBd.3传感器应用的一般模式 某些非电学量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电学量来测量的一平行板电容器的两个极板竖直放置在光滑的水平平台上，极板的面积为 S，极板间的距离为 d，电容器的电容公式为 CESd(E 是常数但未知)极板 1 固定不动，与周围绝缘，极板 2 接地，且可在水平平台上滑动，并始终与极板 1 保持平行极板 2 的侧边与劲度系数为 k、自然长度为 L 的两个完全相同的弹簧相连，两弹簧的另一端固定，弹簧 L 与电容器垂直，如图甲所示如图乙所示是这一装置的应用示意图，先将电容器充电至电压 U 后，再与电源断开，再在极板 2
4、的右侧的整个表面上施以均匀向左的待测压强 p，使两极板之间的距离发生微小的变化测得此时电容器的电压改变量为 U.设作用在电容器极板 2 上的静电力不至于引起弹簧可测量到的形变，试求待测压强 p.解析 该题根据平行板电容器在电荷量不变的情况下，其两端电压随板间距离变化而变化，从而把力学量(压强 p)转化为电学量(电压)来测量因为 UQC，CESd，U QC，UUUQdESQdES QdES，所以 dESUQ，FpS，2kdpS，p2kdS 2kEUQ.答案 2kEUQ1(多选)如图甲所示，打开电流传感器和电压传感器，将磁铁置于螺线管正上方距海绵垫高为 h 处由静止释放，磁铁穿过螺线管后掉落到海绵
5、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列说法正确的是()甲乙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接入电路中的电阻值，两个峰值都会增大解析：若仅增大 h，磁铁经过螺线管的时间减小，两个峰值间的时间间隔会减小，故 A 错误；仅减小 h 时，磁铁进入螺线管的速度减小，导致螺线管中磁通量的变化率减小，因此两个峰值都会减小，且两个峰值不可能相等，故 B 正确，C 错误；根
6、据闭合电路欧姆定律可知，仅减小滑动变阻器接入电路的阻值，则回路中的感应电流增大，则电功率 PUI 增大，两个峰值都会增大，故 D 正确答案：BD2某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器，它们可能是()A热敏电阻和光敏电阻B金属热电阻和光敏电阻C热敏电阻和霍尔元件D光敏电阻和驻极体话筒解析：两种传感器分别把光信号转换为电信号，把声音信号转换为电信号，所以选项 D 正确答案：D专题二 力电传感器的应用力传感器主要有弹簧式传感器和应变式传感器(如力电容)两种，常见的是弹簧式传感器弹簧式传感器中的轻质弹簧带动滑块运动，滑块又与滑动
7、变阻器的滑片相连，滑片在移动的过程中使电路中的电阻发生变化，把力信号转换为电信号解决这类问题的关键是弹簧的形变与触片的滑动位移必然相同弹簧的形变量是连接力学与电学的桥梁 如图所示，图甲是在某次研究性学习活动中，吴丽同学自制的电子秤原理示意图，目的是利用理想电压表的示数指示物体的质量托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器 R 的最上端，此时电压表示数为零设变阻器总电阻为 R，总长度为 L，电源电动势为 E，内阻为 r，限流电阻阻值为 R0，弹簧劲度系数为 k，不计一切摩擦和其他阻力(1)推出电压表示数 U
8、与所称物体质量 m 的关系式；(2)为使电压表示数与待测物体质量成正比(这样在电压表上刻出的质量刻度均匀)，请利用原有器材进行改进，在乙图的基础上完成改进后的电路原理图，并求出电压表示数 U与所称物体质量 m 的关系式解析(1)当在托盘中放质量为 m 的物体后，弹簧被压缩 x，则有 mgkx，此时滑动变阻器滑片以上的阻值设为 R1，则 R1xLR，由闭合电路欧姆定律得 IER1R0r，电压表的示数为 UIR1，由以上各式解得 UmgREmgRkLR0r.(2)如图所示，设电流为 I，IERR0r，电压表的示数为 U，UIR1，联立解得 UmgREkLR0Rr.答案(1)UmgREmgRkLR0
9、r(2)图见解析 UmgREkLR0Rr1力电转换器的主要元件是压敏电阻，假设该压敏电阻的特点是其阻值 R 与承受的压力 F 之间满足 FRK，K 为确定的常数图 a 是某同学设计的用来测定小车运动状态的原理图，R0 为定值电阻把压敏电阻固定在上表面光滑的小车上，绝缘重球紧靠压敏电阻放置小车向右运动时，压敏电阻承受的压力通过电压表的示数反映出来，电压表示数与时间的关系如图 b 所示，关于小车的运动状态，下列说法中正确的是()A0t1 时间内小车做匀加速直线运动Bt1t2 时间内小车做匀速直线运动Ct1t2 时间内小车做匀减速直线运动Dt2t3 时间内小车做匀速直线运动解析：根据图 b 所示电压
10、表示数与时间的关系，t2t3 时间内电阻较大，根据 FRK 可以判定，压敏电阻与绝缘重球间的作用力较小或者为零，小车做匀速直线运动或者匀加速直线运动，故 D 错误；0t1 时间内的电阻小，根据 FRK 可以判定，压敏电阻与绝缘重球的力较大，小车做匀加速直线运动，故 A 正确t1t2 时间内，小车做变加速运动，故 B、C 错误答案：A2.电子打火机的点火原理是压电效应，压电片在受压时会在两侧形成电压，且电压大小与压力近似成正比，现有一利用压电效应制造的电梯加速度传感器，如图所示压电片安装在电梯地板下，电压表与压电片构成闭合回路用来测量压电片两侧形成的电压，若发现电压表示数增大，下列说法正确的是()A电梯一定加速上升B电梯一定减速下降C电梯加速度一定向上D电梯加速度一定向下解析：由题意知，电压表示数增大说明电梯地板对压电片压力增大，故电梯处于超重状态，加速度一定向上，C 正确，D 错误；但电梯可能加速上升也可能减速下降，A、B 错答案：C章末综合检测
