2018-2019版物理新导学笔记选修3-2人教通用版讲义:第六章 传感器6.2-6.3 Word版含答案.docx
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1、2传感器的应用3实验:传感器的应用学习目标 1.了解传感器在日常生活和生产中的应用.2.了解传感器应用的一般模式.3.能设计简单的应用传感器的控制电路一、力传感器的作用及原理1应变式力传感器可以用来测重力、压力、拉力等各种力2应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量二、温度传感器的工作原理1双金属片温度传感器的工作原理:温度变化时,因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2(1)电饭锅中温度传感器为感温铁氧体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,这一温度称为该材料的“居里温度”或“居里点”(2)用手按下开关按钮通电加热
2、,开始煮饭,当锅内温度达到103_时,感温铁氧体失去磁性,与永久磁铁失去吸引力,被弹簧弹开,从而推动杠杆使触点开关断开三、光传感器的原理及应用1光传感器能把光信号转化为电信号2最常见的光传感器有光敏电阻、光电管、光电二极管、光电三极管等3典型的应用,如鼠标、火灾报警器、光敏自动计数器等即学即用1判断下列说法的正误(1)电子秤中的应变片的电阻随形变大小而变化()(2)电熨斗和电饭锅都是利用双金属片控制电路通断的()(3)火灾报警器中的光电三极管的电阻随光照的增强而变小()(4)利用红外线敏感元件可以实现无接触测温()2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
3、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1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,则电梯加速度一定_(填“向上”或“向下”),电梯可能_(填“加速”或“减速”)下降图1答案向上减速一、力传感器的应用电子秤导学探究如图2所示是一个应变式力传感器,弹簧钢制成的梁形元件右端固定,在梁的上下表面各贴一个应变片结合力传感器的特点,叙述它的工作原理图2答案在梁的自由端施力F,则梁发生弯曲,上表面拉伸,下表面压缩,上表面应变片的电阻变大,下表面应变片的电阻变小力F越大,弯曲形变越大,应变片的电阻变化就越大如果让应变片中通过的电流
4、保持恒定,那么上表面应变片两端的电压变大,下表面应变片两端的电压变小传感器把这两个电压的差值输出力F越大,输出的电压差值也就越大例1(多选)为了锻炼身体,小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,如图3所示是原理图轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1间的摩擦不计),弹簧劲度系数为100 N/cm.定值电阻R05 ,ab是一根长为5 cm的均匀电阻丝,阻值R125 ,电源输出电压恒为U3 V,理想电流表的量程为00.6 A当拉环不受力时,滑片P处于a端下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)()图3A小明在电路中连入R0的目的是保护电路B当拉环不受力时,闭合开关后电
5、流表的读数为0.1 AC当拉力为400 N时,电流表指针指在0.3 A处D当拉力为400 N时,电流表指针指在0.5 A处答案ABC解析若电路无电阻R0,且金属滑片P在b端时,回路短路会损坏电源,R0的存在使电路不出现短路,因此A正确;当拉环不受力时,滑片P在a端,由闭合电路欧姆定律得,I0.1 A,故B正确;拉力为400 N时,由Fkx,则x4 cm,对应的电阻为RaP20 ,R1接入电路的电阻RPb5 ,由闭合电路欧姆定律得,I0.3 A,故D错误,C正确二、温度传感器的应用电熨斗、电饭锅导学探究(1)如图4所示为电熨斗的构造,其中双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属常温下,电熨斗的上
6、、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怎样起作用?图4(2)电饭锅的结构如图5所示图5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?煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度?为什么?如果用电饭锅烧水,能否在水沸腾后自动断电?饭熟后,水分被大米吸收,锅底的温度会有什么变化?这时电饭锅会自动发生哪些动作?答案(1)常温时,电熨斗的上、下触点接触,这样电熨斗接通电源后能进行加热当温度过高时双金属片膨胀,因上层的热膨胀系数较大,故上层膨胀的厉害,双金属片向下弯曲,弯曲到一定程度后,两触点分离,电路断开,电热丝停止加热;当温度降低后,双金属片恢复原状,
7、重新接通电路加热(2)煮饭时压下开关按钮,感温磁体与永磁体相互吸引结合在一起,触点相接,电路接通,开始加热,手松开后,由于锅内的温度低,感温磁体与永磁体相互吸引而不能使按钮恢复到图示的状态煮饭时水沸腾后锅内的温度基本保持在水的沸点不变因为水沸腾时,温度不变不能自动断电,因为如果用电饭锅烧水,水沸腾后,锅内的温度保持在100 不变,低于“居里温度”(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,因此用电饭锅来烧水、煲汤不能实现自动控温饭熟后,水分被大米吸收,锅底的温度会升高,当温度上升到“居里温度”(约103 )时,感温磁体失去磁性,在弹簧作用下永磁铁与之分离,开
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