高中物理第3章传感器3生活中的传感器4简单的光控和温控电路(选学)同步备课课件教科版选修3_2
高中物理 第三章 传感器 第3节 生活中的传感器教案2
第三章第3节生活中的传感器
教材分析
本节内容是生活中的传感器，讲述的是全自动洗衣机中的传感器类型和相应的作用、电冰箱中的传感器类型及其作用，阅读性强，识记内容多。
可让学生先阅读，教师再去讲解的方式去进行教学活动。
教学目标
（一）知识与技能
1．了解传感器在全自动洗衣机中的应用。
2．了解传感器在电冰箱中的应用。
3．了解传感器和人的感觉器官的对应关系。
（二）过程与方法
通过实验或演示实验，了解传感器在生产、生活中的应用。
（三）情感、态度与价值观
在了解传感器原理及应用时，知道已学知识在生活、生产、科技社会中的价值，增强学习兴趣，培养良好的科学态度。
教学重点：各种传感器在全自动洗衣机中的应用。
教学难点：各种传感器和人的感觉器官的对应关系。
四、新课导入设计
导入设计一：随着人们生活水平的提高，传感器在工农业生产中的应用越来越广泛，如走廊里的声、光控开关、温度报警器、孵小鸡用的恒温箱、路灯的自动控制、银行门口的自动门等，都用到了传感器．传感器的工作离不开电子电路，传感器只是把非电学量转换成电学量，对电学量的放大，处理均是通过电子元件组成的电路来完成的．
传感器在现代科技及日常生活中发挥着重要的作用。
导入设计二：情景导入让学生说出生活中的传感器，尤其是全自动洗衣机和电冰箱中的传感器类型及其作用。
人的感觉器官和传感器的对应关系。
1。
高中物理 3.3+4 生活中的传感器 简单的光控和温控电路
【课堂新坐标】（教师用书）2013-2014学年高中物理 3.3+4 生活中的传感器简单的光控和温控电路（选学）课后知能检测教科版选修3-21．有些洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置采用的传感器是( )A．温度传感器B．压力传感器C．生物传感器D．红外线传感器【解析】水位不同，压力不同，压力传感器能将压力信号转换为电信号，B正确．【答案】 B2．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【解析】由题意可知，这一装置要对光敏感，能区分白天(光线强)与夜晚(光线暗)，所以选B，虽然白天与夜晚温度也不相同，但温度除与昼夜有关外，还与季节有关，因此C 错；灯亮熄与压力更无关系，A错、D错．【答案】 B3．模糊洗衣机是“模糊家电”的一种．下列关于模糊家电的认识，正确的是( ) A．模糊是一种类似于浆糊的高科技产品B．模糊是一个数学概念，因模糊集合理论而得名C．模糊家电就是不清晰、不标准的家电D．模糊家电是揉入人们对家电使用的经验知识，并据此建立操作模式，可模仿人的思维作出操作判断的家用电器【解析】模糊家电是揉入人们对家电使用的经验认识，并据此建立操作模式，可模仿人的思维作出操作判断的家用电器．其中操作模式的建立，利用了数学家提出的模糊集合理论，故而得名．【答案】BD4．“嫦娥二号”卫星上携带7件探测仪器，其中可能有( )A．味觉传感器B．气体传感器C．听觉传感器D．视觉传感器【解析】“嫦娥二号”卫星是为探测月球而发射的在轨卫星，而月球上无气体，所以不需要气体传感器和听觉传感器，当然也用不到味觉传感器，但需要的是为月球“照相”的视觉传感器——CCD立体相机．【答案】 D5．许多办公楼及宿舍楼的楼梯上的电灯到了晚上能够自动做到“人来即亮，人走即灭”，其神奇功能在于控制灯的“开关”传感器，下面有关该传感器的说法中正确的是( )A．该传感器能够测量的物理量是位移和温度B．该传感器能够测量的物理量是位移和光强C．该传感器能够测量的物理量是光强和声音D．该传感器能够测量的物理量是压力和位移【解析】由题意可以猜想该传感器能够感受光强弱的变化及声音(或振动)的变化，A、B、D错，C对．【答案】 C6．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化成电信号的过程．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．电饭煲中控制加热和保温的温控器【解析】电视遥控器是利用红外线遥控的，与红外线报警装置的工作原理相同．A对．【答案】 A7．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3－3－9所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件放入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是( )A．放入热水中与不放入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻B．放入热水中与不放入热水中相比，欧姆表示数无变化，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【解析】热敏电阻的阻值随温度变化而变化，定值电阻和光敏电阻不随温度变化；光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化，定值电阻和热敏电阻不随之变化．【答案】AC8．下说法正确的是( )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属片温度传感器，这种传感器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．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大【解析】话筒是将声音信号转化为电信号的装置，A错；电熨斗内的双金属片，是利用它的热胀冷缩程度的不同，使电路随温度的改变实现通、断的，B正确；电子秤所使用的测力装置是力传感器，C正确；半导体热敏电阻温度越高，它的电阻值越小，D错．【答案】BC9．小强在用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制．经检查，恒温箱的控制器没有故障．参照示意图3－3－10，下列对故障判断正确的是( )恒温箱温度自动控制系统示意图A ．只可能是热敏电阻出现故障B ．只可能是温度设定装置出现故障C ．热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障D ．可能是加热器出现故障【解析】 恒温箱内温度持续升高，说明加热器没损坏，不能选D.无法自动控制，而经检查控制器又没故障，说明控制器没问题．热敏电阻或温度设定装置出现故障都能使温度持续升高，故选C.【答案】 C10．(2013·雅安中学高二检测)如图3－3－11甲所示，M 是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数之比n 1∶n 2＝10∶1，接线柱a 、b 接上一个正弦交变电源，电压随时间变化规律如图乙所示．变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R 2为用半导体热敏材料(电阻随温度升高而减小)制成的传感器，R 1为一定值电阻．下列说法中正确的是( )图3－3－11A ．电压表V 的示数为22 VB ．此交变电源的频率为0.5 HzC ．当传感器R 2所在处出现火警时，A 的示数减小D ．当传感器R 2所在处出现火警时，V 的示数减小【解析】 交变电流的有效值为U ＝U m2＝220 V ．由U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝22 V ，电压表测量的是电阻R 2两端的电压，A 错误；交变电流的频率f ＝1T ＝50 Hz ，B 错误；R 2所在处出现火警时，R 2减小，I 2增大，R 1两端的电压增大，故电压表的示数减小，D 正确；因为输入功率等于输出功率即U 1I 1＝U 2I 2，故I 1增大，即A 的示数增大，C 错误．【答案】 D11．如图3－3－12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P 1、P 2两个滑动头，P 1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，P 1刚好指着A 端，P 1与托盘固定相连．若P 1、P 2间出现电压时，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m 0，电源电动势为E ，内阻不计，当地的重力加速度为g .求：图3－3－12(1)托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P 1与A 端的距离x 1；(2)托盘上放有质量为m 的物体时，P 1与A 端的距离x 2；(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调节P 2，使P 2离A 端的距离也为x 1，从而使P 1、P 2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P 1、P 2间的电压U 之间的函数关系式．【解析】 托盘的移动带动P 1移动，则P 1、P 2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 为均匀滑线电阻，则其阻值与长度成正比．(1)由力的平衡知识有：m 0g ＝kx 1，解得x 1＝m 0g k . (2)放上物体m 重新平衡后：m 0g ＋mg ＝kx 2，解得x 2＝m ＋m 0g k. (3)由闭合电路欧姆定律知：E ＝IR ，由部分电路欧姆定律知：U ＝IR 串(R 串为P 1、P 2间电阻)由R 串R ＝x L ，其中x 为P 1、P 2间的距离，则x ＝x 2－x 1＝mg k ，联立解得：m ＝kLU gE.【答案】(1)m0g/k(2)(m＋m0)g/k(3)m＝kLU/gE12．全自动洗衣机有一个水位开关，它是一个压力开关．水位开关的工作原理是利用开关内的空气随着水位上升所增加的压力，使开关动作，关闭水阀．在排水时，随着水位的下降，空气室内的压力随之下降，开关回复到初始位置．从图3－3－13中可看到当水注进洗衣机桶后，空气很快被封闭在左侧小管中，随着水位的上升，封闭空气的压强增大．通常桶内外液面差H为15～35 cm，设大气压为1×105 Pa.求：图3－3－13(1)封闭空气的压强数值大约有多大？(2)若橡胶膜片的半径为2.5 cm，则压缩空气对橡胶膜片的压力有多大？(3)如图3－3－14是一全自动洗衣机中的脱水桶，脱水桶的直径为38 cm，脱水桶工作时的转速为820 r/min，则脱水桶工作时衣服所具有的向心加速度为多少？是重力加速度的几倍？为什么脱水桶能使衣服脱水？图3－3－14【解析】(1)封闭空气的压强数值可根据洗衣桶的水位差来确定．因p＝p0＋ρ水gH，故封闭空气的压强在1.015×105～1.035×105 Pa之间．(2)由F＝pS得压缩空气对橡胶膜片的压力在199～203 N之间．(3)脱水桶工作时衣服紧靠脱水桶一起做匀速圆周运动．则由a＝ω2r可得衣服所具有的向心加速度为1 400 m/s2，是重力加速度的143倍．由此可见，一个水滴所需要的向心力，大约是其自身重力的143倍，衣服不可能提供给水滴这样大的向心力，于是水与衣服就分离了，并从脱水桶的小孔中飞出去．【答案】(1)在1.015×105～1.035×105 Pa之间(2)在199～203 N之间(3)1 400 m/s2是重力加速度的143倍衣服不可能提供给水滴这样大的向心力，于是水与衣服就分离了，并从脱水桶的小孔中飞出去。
高中物理第三章3生活中的传感器4简单的光控和温控电路(选学)
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【例题1】 (多选)压力传感器的阻值会随所受压力的增大而减小.一同学 利用压力传感器设计了判断升降机运动状态的装置,如图甲所示,将压力传感器 平放在升降机内,受压面朝上,在上面(shàng miɑn)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( )
读取这些电容的差异,就能够获取指纹信息.这样,就把指纹的信息转化成了
电信号,再经过电路对电信号的比较,就可以实现对指纹的识别.
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探究
(tànjiū)
一
探究
(tànjiū)
二
如何分析传感器的工作原理
传感器问题具有涉及的知识点多、综合性强、能力要求高等特点,而传感器
的形式又多种多样,原理较难理解,分析时,搞清传感器的工作原理及过程是
第三页，共二十页。
3.家用报警器. (1)居家生活中,煤气泄漏会危及人身安全,需要加以防范.我们可以(kěyǐ)利用气 敏元件制作有害气体报警器和可燃气体报警器. (2)有一种敲击防盗报警器,它利用压电式传感器对门窗玻璃损毁产生反 应,形成对报警装置的启动.还有一种冲击防盗报警器,由冲击传感器和执行电 路两部分组成. 4.传感器与人的感官. (1)光传感器和由它制成的录像头、监控探头,可以类比人的眼睛. (2)对有毒有害气体进行监控的化学和生物传感器,相当于人的鼻和舌等嗅 觉、味觉器官. (3)力学和振动传感器,以及温度传感器可以认为相当于人类的触觉器官, 如手、足、皮肤等. (4)声传感器不妨认为是机器的耳朵.
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探究
(tànjiū)
一
探究
(tànjiū)
二
3.电容传感器
有一种指纹识别器是通过电容传感器来识别指纹的.该传感器表面集合了
教科版高中物理高二选修学案：第三章传感器2生活中的传感器简单的光控和温控电路(选学)有答案
学案2生活中的传感器简单的光控和温控电路(选学)[学习目标定位] 1.了解洗衣机、电冰箱中的传感器.2.了解家用报警器的原理.3.了解传感器与人的感官的类比，以及它们各自的优势.4.了解一些简单的自动控制电路．二极管具有单向导电性．一、生活中的传感器在家用电器中使用最多的是温度传感器，其次是湿度、气体、光、磁、压力、烟雾、声敏等传感器．1．洗衣机中的传感器模糊洗衣机中的传感器有：水位传感器、负载量传感器、水温传感器、布质传感器、洗涤粉传感器、脏污程度传感器、脱水(压电)传感器等．2．电冰箱中的传感器电冰箱主要由制冷系统和控制系统两大部分组成，在控制系统中传感器起着非常重要的作用．3．家用报警器生活中有利用气敏元件制作的有害气体报警器和可燃气体报警器，家庭防盗有敲击防盗报警器及冲击防盗报警器等．二、简单的光控和温控电路1．集成电路又称IC，是在硅板上集合各种电子器件，实现某种特定功能的电路模块，它是电子设备中最重要的部分．2．光控自动照明电路利用光敏电阻作控制元件，从而通过光线来实现自动控制，使电路在天亮时自动切断，天黑自动接通．3．温控电熨斗利用热敏电阻作控制元件，从而使电熨斗的温度在低于指定值时，电热器通电加热，温度高于指定值时要将电源关闭.一、洗衣机中的传感器[问题设计]模糊洗衣机能模仿人的思维确定洗涤模式．比如可根据衣物的布质、衣物的多少确定洗涤的力度及用水量，根据衣物的脏污程度确定漂洗的次数等，你知道这些操作模式是如何建立的吗？答案利用传感器和电脑技术，揉入人们对家电使用的经验知识，建立的操作模式．[要点提炼]洗衣机中的传感器二、电冰箱中的传感器1．电冰箱的组成：主要由制冷系统和控制系统组成．2护传感器一、传感器的应用实例例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．图1(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？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．答案见解析例2如图2所示为冲击防盗报警器的冲击传感器的结构示意图．在外壳的绝缘基板上固定一个螺栓，螺栓上有一个弹簧，弹簧的顶端焊有一个钢球，它们都是电的良导体，外壳也使用电的良导体制成．请简述这种装置防盗的原理．图2答案在静止状态下，不论传感器置于何种状态，钢球和外壳呈断开状态不会导通，一旦传感器受到外力冲击，如砸、碰、撞、敲击、撬动时，则钢球受到扰动产生运动与外壳接通，便可触发执行电路，使报警装置开始工作．二、传感器的应用分析例3按图3所示连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是________________________________________________________________________；用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡________，原因是________________；停止吹风，会发现_______________________________________________________；把热敏电阻放入冷水中会发现______________________________________________．图3答案由于热敏电阻阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁亮了电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小，电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高小灯泡熄灭三、光控自动照明电路的分析例4如图4所示是一种烟雾报警器的控制电路图，其原理简化如下，调节可变电阻R1使U23＝0.当有烟雾时，M741开始触发工作，其中R g是光敏电阻．由此可知，要使M741开始工作，则应满足()图4A．φ2>φ3B．φ2<φ3C ．φ2＝φ3D ．无法判断解析 规定电源负极的电势为零，则φ3＝ER 4R 3＋R 4保持不变．而φ2＝ER g R 1＋R 2＋R g ＝ER 1＋R 2R g ＋1，当有烟雾时，光敏电阻R g 增大，φ2增大．所以当φ2>φ3时，控制电路开始工作． 答案A生活中的传感器简单的光控和温控电路⎩⎪⎨⎪⎧洗衣机中的传感器电冰箱中的传感器家用报警器传感器与人的感官光控电路温控电路1．(传感器的应用实例)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5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I 0.某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程()图5A ．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 答案 BD解析 电流表的示数变为2I 0且保持不变，说明压敏电阻的阻值比升降机静止时小，压敏电阻所受压力变大，物体处于超重状态，即物体具有向上的加速度，B 、D 正确，A 、C 错误．2．(传感器的应用实例)在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC 元件，PTC 元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率ρ随温度t 的变化关系如图6所示，由于这种特性，PTC 元件具有发热、保温双重功能．对此，以下判断正确的是 ()图6①通电后，其电功率先增大后减小②通电后，其电功率先减小后增大③当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变④当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变A．①②B．②③C．②④D．①④答案 D解析当温度由零升到t1的过程中，PTC的电阻率ρ随温度升高而减小，其电阻R随之减小，由于加在灭蚊器上的电压U保持不变，灭蚊器的热功率P随之增大，当t＝t1时，P＝P1达到最大．当温度继续升高，ρ增大，R增大，P减小；而温度越高，其与外界环境的温度差也就越大，电热灭蚊器的散热功率P′也就越大，因此在这之间的某一温度t3会有P＝P3＝P′，即电热功率P减小到等于散热功率时，即达到保温；当t＜t3时，P＞P′，温度自动升高到t3；当t＞t3时，P＜P′，温度自动降到t3，实现自动保温，正确选项为D.3．(自动控制电路的分析与设计)如图7所示是一种自动控制水温的装置，加热电路的两个端点P、Q应接在触头a、b之间还是c、d之间？热敏电阻两端M、N应接在哪两个触头之间？图7答案见解析解析P、Q应该分别接在触头a、b之间，同时，M、N应该分别接e、f，其工作原理是：当水温升高时，热敏电阻阻值减小，电磁铁中电流增大，吸引力增大，使衔铁被吸下，a、b断开，使加热装置停止加热；当水温降低到一定程度时，热敏电阻温度减小，电磁铁中电流减小，吸引力减小，衔铁被弹簧拉上去，使a、b之间连接，加热装置开始加热，从而实现水温控制．4．(传感器的应用分析)工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故．工厂中大都是利用光电控制设备来避免事故发生的．如图8所示为光控继电器的示意图，它由电源、光电管(当有光照射时，在阴极K端会放出电子)、放大器、电磁继电器等几部分组成．这样，当工人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即变化，使机床停止工作，避免事故发生．光控继电器的原理是：当光照射光电管时__________．图8答案见解析解析阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M，右侧电路接通，灯L亮．题组一传感器应用实例1．关于电饭锅的说法正确的是()A．电饭锅中的温度传感器的主要元件是氧化铁B．感温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，水开时能自动断电D．用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自动复位答案BD2．如图1所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．发生火灾时，下列说法正确的是()图1A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报D．以上说法均不正确答案 C解析由火灾报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，C对．3．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答案 D解析两种传感器分别把声音信号转换为电信号，把光信号转换为电信号，所以选项D正确．4．如图2所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小．电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接．则()图2A．当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下B．当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下C．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、C端答案 B解析根据温度变化，分析R的变化，确定电路中电流的变化，电流增大时，继电器L对衔铁P吸引力增大，P将会被吸下．当温度降低到某一数值，热敏电阻R的阻值增大，电路中电流减小，继电器L对衔铁P 吸引力减小，P将不会被吸下，故A错误．当温度升高到某一数值，热敏电阻R的阻值减小，电路中电流增大，继电器L对衔铁P吸引力增大，P将会被吸下．故B正确．恒温箱内温度高到一定数值后，应与电源断开停止加热，由以上分析可知，温度升高后，A、B端断开，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端．故C、D错误．故选B.5．如果图3是电熨斗的结构图，下列说法正确的是()图3A．双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属B．常温下，上下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离C．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝上升D．双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断答案BD解析电热丝通电加热，双金属片温度升高，双金属片的膨胀系数上大下小，温度升高到一定值时，双金属片向下弯曲使触点断开，停止供电．A错，B、D对；需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移，使双金属片稍向下弯曲，这样要使触点断开双金属片向下弯曲程度要大一些，温度也需要更高一些，C错．题组二自动控制电路的分析与设计6．如图4所示为小型电磁继电器的构造示意图，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．其工作方式是()图4A ．A 与B 接信号电压，C 与D 可跟被控电路串联 B ．A 与B 接信号电压，C 与D 可跟被控电路并联 C ．C 与D 接信号电压，A 与B 可跟被控电路串联 D ．C 与D 接信号电压，A 与B 可跟被控电路并联 答案 A7．如图5中甲为在温度为10 ℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R 1＝20 kΩ，R 2＝10 kΩ，R 3＝40 kΩ，R t 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U ab ＜0时，电压鉴别器会令开关S 接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当U ab ＞0时，电压鉴别器会令开关S 断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在__________ ℃.图5答案 35解析 设电路路端电压为U ，当U ab ＝0时，有U R 1＋R 2R 1＝UR 3＋R t R 3，解得R t ＝20 kΩ.由题图乙可知，当R t＝20 kΩ时，恒温箱内的温度稳定在35 ℃.8．如图6所示为一自动控制温度的电路，请说明其工作原理．图6答案 见解析解析 当开关P 在弹簧拉力作用下拉到上面与a 接触时，电热丝工作；随着温度升高电热丝电阻增大，通过热敏电阻的电流增大，热敏电阻温度升高、阻值减小，通过电磁铁的电流增大；磁性增强到一定程度时把P吸到b，电热丝停止工作，指示灯亮．9．如图7甲所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定．电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡发光亮度逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据这一特性用图丙中给定的器材设计一个自动光控电路．图7答案见解析解析由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，光敏电阻的阻值减小，通过光敏电阻的电流增大．根据题意设计的自动光控电路如图所示．控制过程是：当有光照射时，电路中电流增大，经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开，当无光照射时，电路中电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制电路接通，灯开始工作．10．为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统，光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)，某光敏电阻R P(1)根据表中数据，请在图8中甲所示的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点．图8(2)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2 V 时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下： 光敏电阻R P (符号，阻值见上表)；直流电源E (电动势3 V ，内阻不计)定值电阻：R 1＝10 kΩ，R 2＝20 kΩ，R 3＝40 kΩ(限选其中之一并在图中标出) 开关S 及导线若干． 答案 见解析解析 (1)光敏电阻随光照度变化的曲线如图甲所示，其特点是：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小．(2)当光照度降至1.0(lx)时，光敏电阻的阻值为R P ＝20 kΩ，设计原理图如图乙所示．根据欧姆定律与串联电阻的分压U 12R P ＝E －U 12R即2 V20 kΩ＝3 V －2 V R ，R ＝10 kΩ 即与R P 串联的电阻应选R 1.。
高中物理 第三章 传感器 第3节 生活中的传感器教案1
第三章第3节生活中的传感器
教学过程：
家中的很多电器都已用到传感器，如全自动洗衣机、冰箱等家用电器。
全自动洗衣机中有很多传感器。
如
水位传感器：用来确定水位的高低和衣服吸水能力的大小。
负载量传感器：用来检测洗涤物的多少。
水温传感器：根据环境温度和水温，自动控制洗涤时间。
布质传感器：通过自动感知衣服重量和吸水程度，感知衣服的质量，自动选择洗涤方式。
洗涤粉传感器：测定洗涤粉的种类。
脏污程度传感器：检测洗净度、漂净度。
脱水压电传感器：可根据压力的变化，控制脱水动作。
这几个传感器收集到的信息，经单片机综合推理判断后，便自动选择出最合适的水位、洗涤时间、洗涤动作以及洗涤温度等工作参数，并执行最佳的工作程序。
电冰箱里的传感器。
电冰箱主要是由制冷系统的控制系统两大部分组成，其中控制系统是用来保证电冰箱在各种使用条件下能够安生可靠地工作。
控制系统主要包括：温度自动控制、除霜温度控制、过热及过电流保护等。
家用报警器
传感器与人的器官
眼睛光传感器
鼻、舌化学生物传感器手力学传感器
手、皮肤温度传感器
耳朵声音传感器。
高中物理 第三章 传感器 第3节 生活中的传感器教案1
第三章第3节生活中的传感器
教学过程：
家中的很多电器都已用到传感器，如全自动洗衣机、冰箱等家用电器。
全自动洗衣机中有很多传感器。
如
水位传感器：用来确定水位的高低和衣服吸水能力的大小。
负载量传感器：用来检测洗涤物的多少。
水温传感器：根据环境温度和水温，自动控制洗涤时间。
布质传感器：通过自动感知衣服重量和吸水程度，感知衣服的质量，自动选择洗涤方式。
洗涤粉传感器：测定洗涤粉的种类。
脏污程度传感器：检测洗净度、漂净度。
脱水压电传感器：可根据压力的变化，控制脱水动作。
这几个传感器收集到的信息，经单片机综合推理判断后，便自动选择出最合适的水位、洗涤时间、洗涤动作以及洗涤温度等工作参数，并执行最佳的工作程序。
电冰箱里的传感器。
电冰箱主要是由制冷系统的控制系统两大部分组成，其中控制系统是用来保证电冰箱在各种使用条件下能够安生可靠地工作。
控制系统主要包括：温度自动控制、除霜温度控制、过热及过电流保护等。
家用报警器
传感器与人的器官
眼睛光传感器
鼻、舌化学生物传感器手力学传感器
手、皮肤温度传感器
耳朵声音传感器。
高中物理 3.3+4 生活中的传感器 简单的光控和温控电路(选学)同步备课课件 教科版选修32
互 动 探 究
• ②对有毒有害气体进行监控的______和______传感器，相
当于人的鼻和舌等嗅觉、味觉器官化．学 生物
教 学
• ③______和______传感器，以及______传感器可以认为相
当 堂
方 当于人的触觉器官，如手、足、皮肤等．
双
案 设
• ④___力传学感器相振当动于人的耳朵．在有些温探度测活动中，传感
教
课
学
堂
教
互
法 分 析
•步骤5：让学生完成
动 探 究
【迁移应用】，检查
教
当
学 方 案
完成情况并点评
堂 双 基
设
达
计
标
课
课
前
后
自
知
主
能
导
检
学
测
菜单
JK ·物理 选修3-2
教
课
学
堂
教
互
法
动
分
析 •步骤6：师生互动
探 究
教 学
完成“探究2”和
当 堂
方
双
案
基
设 计
“探究3”
达 标
课
课
前
后
自
知
主
能
导
检
学
测
菜单
______________保护温等度．自动
除霜温度
堂 互 动 探 究
•过(3热)家及用过报电警流器
• ①居家生活中，煤气泄漏会危及人身安全，需要加以防
教 学
范．我们可以利用______元件制作有害气体报警器和
当 堂
方 案
______气体报警器．
2019-2020版高中物理第三章传感器3-4生活中的传感器简单的光控和温控电路(选学)讲义+精练(
4简单的光控和温控电路(选学)［学科素养与目标要求］物理观念： 1. 了解洗衣机、电冰箱中的传感器.2. 了解家用报警器的原理 3 了解传感器与人的感官的类比，以及它们各自的优势 4 了解一些简单的自动控制电路.科学思维：能设计简单的传感器应用电路.科学态度与责任：通过对传感器原理及应用的了解，体会所学知识在实际应用中的价值，增强学习兴趣并培养正确的科学态度.一、生活中的传感器1•洗衣机中的传感器：全自动洗衣机实现了利用传感器和电脑技术对洗涤全过程进行检测和 _ 控制. 2•电冰箱中的传感器：电冰箱主要由制冷系统和控制系统两大部分组成•在控制系统中，传_ 感器起着非常重要的作用.3•家用报警器(1) 居家生活中，煤气泄漏，会危及人身安全，需要加以防范•我们可以利用气敏元件制作有害气体报警器和可燃气体报警器.(2) 有一种敲击防盗报警器，它利用压电式传感器对门窗玻璃损毁产生反应，形成对报警装置的启动•还有一种冲击防盗报警器，由冲击传感器和执行电路两部分组成.4•传感器与人的感官(1) 光传感器和由它制成的录像头、监控探头，可以类比人的眼睛.⑵对有毒有害气体进行监控的化学和生物传感器，相当于人的鼻和舌等嗅觉、味觉器官.⑶力学和振动传感器，以及温度传感器可以认为相当于人类的触觉器官，如手、足、皮肤等.（4）声传感器不妨认为是机器的耳朵.二、简单的光控和温控电路1 •集成电路又称IC,是在硅板上集合各种电子器件，实现某种特定功能的电路模块，它是电子设备中最重要的部分.2•光控自动照明电路利用光敏电阻作控制元件，从而通过光线来实现自动控制，使电路在天亮时自动切断，天黑_ 自动导通.3.温控电熨斗利用热敏电阻作控制元件，从而使电熨斗的温度在低于指定值时电加热器供电加热，温度高于指定值时将电源关闭.1. 判断下列说法的正误.（1）通常的传感器可以直接用来进行自动控制. （x ）（2）传感器可以用来米集信息.（“）（3）传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量. （V ）（4）洗衣机的脱水传感器是根据温度变化控制脱水动作的. （X ）（5）电冰箱是利用温度传感器自动控温的. （V ）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、传感器的简单应用传感器问题应注意的四个分析(1) 检测量分析：要清楚传感器所检测的非电学量，如温度、光、声、力等．(2) 敏感元件分析：分析敏感元件的输入与输出信号，及输入与输出信号间的联系．(3) 电路分析：分析传感器所在的电路结构，分析输入信号变化对电路电流、电压等产生的影响．(4) 执行机构分析：分析非电学量与电学量之间的转换过程，分析根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程．1 如图2 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．弹簧7 的两端分别连接到弹簧片 4 和连杆9 上．连杆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．图2(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？答案见解析解析(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 如图3 所示为冲击防盗报警器的冲击传感器的结构示意图．在外壳的绝缘基板上固定一个螺栓，螺栓上有一个弹簧，弹簧的顶端焊有一个钢球，它们都是电的良导体，外壳也使用电的良导体制成．请简述这种装置防盗的原理．图3答案在静止状态下，不论传感器置于何种状态，钢球和外壳均呈断开状态不会导通，一旦传感器受到外力冲击，如砸、碰、撞、敲击、撬动时，则钢球受到扰动产生运动与外壳接通，便可触发执行电路，使报警装置开始工作．二、简单的光控和温控电路3 如图4所示是一种烟雾报警器的控制电路图，其原理简化如下：调节可变电阻R使U2s= 0.当有烟雾时，| M741开始触发工作，其中R g 是光敏电阻.由此可知，要使M741开始工作，则应满足（）URURU则©3=歸保持不变而© 2=F=萨，当 有烟雾时，光敏电阻 Rj 增大，© 2增大.所以当 © 2> © 3时，控制电路开始工作.三、自动控制电路的分析与设计A. © 2>3C.© 2= © 3答案 A解析 规定电源负极的电势为零，B . © 2< ©3D.无法判断4 如图5 所示为某小型电磁继电器的构造示意图，其中L 为含铁芯的线圈.P 为可绕0点转动的铁片，K 为弹簧，S 为一对触点，ABCD 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，其工作方式是（ ）图5解析 A 、B 接电磁继电器的线圈，所以A B 应接信号电压，线圈电流随信号电压变化使电磁继电器吸引或释放 P,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.1．（生活中的传感器 ）（ 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，A A 与B 接信号电压,B. A 与B 接信号电压,C. C 与D 接信号电压,D. C 与D 接信号电压,答案 AC 与D 跟被控电路串联C 与D 跟被控电路并联 A 与B 跟被控电路串联 A 与B 跟被控电路并联如图6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R间的摩擦不计），弹簧劲度系数为100 N/cm.定值电阻R0= 5 Q, ab是一根长为5 cm的均匀电阻丝，阻值R = 25 Q,电源输出电压恒为U= 3 V，理想电流表的量程为0〜0.6 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（）图6A. 小明在电路中连入R）的目的是保护电路B. 当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为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R）,且金属滑片P在b端时，电路短路会损坏电源，R）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，I =尽）十R0.1 A ，故B 正确；拉力为 400 N 时，由F = k A x ,贝U △ x = 4 cm ，对应的电阻为 Rp = 20 Q,确. 2.（温度传感器的应用）如图7所示是自动调温式电熨斗的结构，下列说法不正确的是 （）图7A. 常温时上、下触点是接触的B. 双金属片温度升高时，上层的金属片形变较大，双金属片将向下弯曲C. 原来温度控制在 80 C 断开电源，现要求 60 C 断开电源，应使调温旋钮下移一些D. 由熨烫丝绸衣物状态（温度较低）转化为熨烫棉麻衣物状态（温度较高），应使调温旋钮下移 一些 答案 C解析 常温工作时，上、下触点是接通的；当温度升高时，上层金属片形变大，向下弯曲， 切断电源；切断温度要升高则应使调温旋钮下移一些， A 、B 、D 正确，C 错误.3.（压力传感器的应用）（2018 •烟台市高二下学期期中）压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断竖直升降机运动状态的装置，其工作原理图如图8甲所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动的过程中，电 流表示数如R 接入电路的电阻 Qb = 5 Q,由闭合电路欧姆定律得，IUR )+0.3 A ，故D 错误,图乙所示，已知升降机静止时电流表的示数为11.下列判断正确的是（）图8A. 0到t i时间内，升降机一定静止B．t 1 到t 2时间内，升降机可能做匀加速直线运动C. t 1 到t 2时间内，升降机运动时的加速度在变化D. t2到t3时间内，升降机可能向下匀加速运动答案C一、选择题1.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.压力传感器答案C2．当出现某疫情时，在机场、车站等交通出入口，使用红外线热像仪，红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而可以有效控制疫情的传播．关于红外线热像仪，下列说法正确的是( )A. 选择红外线进行检测，主要是因为红外线具有荧光效应B. 红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测C. 红外线热像仪同时还具有杀菌作用D. —切物体都能发射红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同答案D解析红外线热像仪是根据物体发射的红外线的频率和强度不同而工作的，故D正确.3.某同学设计的家庭电路保护装置如图1所示，铁芯左侧线圈L i由火线和零线并行绕成•当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K,从而切断家庭电路.仅考虑L i在铁芯中产生的磁场，下列说法不正确的有()图1A. 家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零B. 家庭电路中使用的电器增多时，1_2中的磁通量不变C. 家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起D. 地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起答案C解析由于零线、火线中电流方向相反，产生的磁场方向相反，所以家庭电路正常工作时，1_2中的磁通量为零，选项A正确；家庭电路短路和用电器增多时均不会引起L2中磁通量的变化，选项B正确，C错误；地面上的人接触火线发生触电时，线圈L i中磁场变化引起L2中磁通量的变化，产生感应电流，吸起K,切断家庭电路，选项D正确.、非选择题4. （2018 •聊城市高二下学期期末）用压敏电阻可制成压力传感器，它受到的压力越大，输出的电压就越大，用它可以对汽车称重•经实测，某压力传感器输出电压与压力的关系如下表：将该压力传感器水平放置，并和电阻箱R （最大电阻999.9 Q）及部分其他器材组成了如图2甲所示的电路，闭合开关S,当线圈中的电流I >20 mA时，电磁继电器的衔铁被吸合•已知继电器线圈的电阻为25 Q,继电器控制电路的电压由传感器的输出电压U提供.（假设U不受继电器电路影响）（1）根据表格中数据，请在图乙给定的坐标系中描绘出压力传感器的输出电压随压力变化的图像；（2）当压力增大到一定程度时，电铃报警，说明汽车超载，则图甲中电铃应接在_________ （选填“ A、B'或“ C D ）两端；⑶为使车重G>3.0 X 105 N时启动报警系统，则电阻箱R的电阻应调节到_________ Q;⑷通过调整电阻箱R的阻值，可以调整报警车重，能使该装置报警的最小车重为______________ N.答案⑴见解析图（2）C D （3）100 （4）6.0 X104解析（1）横坐标表示压力，纵坐标表示输出电压，根据表中数据，所作图像如图所示（2）当压力增大到一定程度时，压力传感器输出电压达到一定数值，线圈中电流大于或等于20 mA时，电磁继电器的衔铁被吸合，C、D间的电路就会被接通，因此电铃应接在 C D之间；⑶由图可知当N= 3.0 X 105 N时U= 2.5 V,而使电磁继电器的衔铁被吸合的最小电流为0.022 5A,故电路总电阻R总=0~02 @ = 125 Q,所以电阻箱接入电路的阻值R = R总一只线=125 Q —25 Q = 100 Q;⑷因为使电磁继电器衔铁吸合的最小电流1= 20 mA= 0.02 A,继电器线圈的电阻R线=25 Q, 所以要使该装置报警，压力传感器输出的电压最小值为U最小=IR线=0.02 A X 25 Q= 0.5 V ,由图像可知，输出电压为0.5 V时，对应的压力为 6.0 X 104 N.5. （2018 •梅河口市第五中学高二月考）电饭煲的工作原理如图3所示，可分为两部分，即控制部分：由S、S、定值电阻R和黄灯组成；工作（加热）部分：由发热电阻R、定值电阻艮和红灯组成.S是一个磁钢限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点（103 C）时，自动断开，且不能自动复位，&是一个金属片自动开关，当温度达到70 C〜80 C时，自动断开，低于70 C时，自动闭合，红灯、黄灯是指示灯，通过其电流必须较小，所以R、艮起___________作用，R是发热电阻•接通电源并按下S后，黄灯熄而红灯亮，R发热，当温度达到70 C〜80 C时，S断开，当温度达到103 C时饭熟，S断开，当温度降到70 C以下时，S2闭合，水时，S _______ （填“会”或“不会”）自动断开.答案限流> 不会解析通过红灯、黄灯的电流必须较小，根据欧姆定律可知R、R2起限流作用；F3是发热电阻,要产生很大的热量，所以电流要大一点，而通过R2的电流要小一点，而并联电路电压相等,根据欧姆定律可知Ra>F3.若用电饭煲烧水时，温度达不到居里点（103 C）, S不会自动断开.电饭煲处于保温状态，由以上描述可知R R（填“或“ >”）,若用电饭煲烧会员升级服务第一拨・清北黍神马’有漬华北大学氏方法论课；还有清华学1!向断有的乂母亲述自己求学之路;衝水名梭试卷悄悄的上线了i扫qq领BSKSt不首发课程*很爹人我没告诉他羁I会员口口专車等你来撩■…“-20 -。
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D.无法判断
图3
三、自动控制电路的分析与设计
例4 如图4所示为某小型电磁继电器的构造示意图，
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，其工作方 答 解
例2
如图2所示为冲击防盗报警器的冲击传感器的结构
示意图.在外壳的绝缘基板上固定一个螺栓，螺栓上有一
个弹簧，弹簧的顶端焊有一个钢球，它们都是电的良导
答 体，外壳也使用电的良导体制成 .请简述这种装置防盗的 案 在静止状态下，不论传感器置于何种 原理.
状态，钢球和外壳均呈断开状态不会 导通，一旦传感器受到外力冲击，如 砸、碰、撞、敲击、撬动时，则钢球 受到扰动产生运动与外壳接通，便可 图2
控制，使电路在天亮时自动
，天黑自动
.
3.温控电熨斗
利用热敏
低于 电阻作控制元件，从而使电熨斗的温度在 指定值
高于 指定值时，电加热器供电加热，温度
时要将电源关闭.
即学即 用 判断下列说法的正误. × (1)通常的传感器可以直接用来进行自动控制 .( (2)传感器可以用来采集信息 √ .( )
)
(3)传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量 .( √
第三章 传感器
3 生活中的传感器 4 简单的光控和温控电路(选学)
学习目标 1.了解洗衣机、电冰箱中的传感器. 2.了解家用报警器的原理. 3.了解传感器与人的感官的类比，以及它 们各自的优势. 4.了解一些简单的自动控制电路．
内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
1
知识探究
一、生活中的传感器
导学探
作用
和衣物吸水能力的大小
，自动控制洗涤
布质传感器 自动感知衣物的重量、质量和吸水程度，自
脏污程度
透明度 利用红外光电传感器，测定水的
传感器 传感器
测洗净度、漂净度 压力的变化，控制脱水动作
压电 脱水(压电) 从脱水桶喷射出来的水作用到
传感
2.电冰箱中的传感器 制冷 (1)电冰箱的组成：主要由 组成. 控制 系统和 系统
例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
触发执行电路，使报警装置开始工作.
二、简单的光控和温控电路
例3 如图3所示是一种烟雾报警器的控制电路图，其
M741 原理简化如下：调节可变电阻 R1使U23＝0.当有烟雾时，
开始触发工作，其中 M741 Rg是光敏电阻.由此可知，要使 答 解
√
开始工作，则应满足
A.φ2>φ3 B.φ2<φ3
案
析
C.φ2＝φ3
(2)控制系统中的传感器及其作用 传感器类型 温控传感器 断开 按设定的温度自动接通和 作用
电路，控
断开 除霜温控传感器 在除霜加热器达到一定温度时，自动 过热及过电流
当电动机不能正常工作时，可以自动切断
保护传感器
Hale Waihona Puke 机实行保护3.家用报警器 (1) 居家生活中，煤气泄漏，会危及人身安全，需要加 气敏 以防范 .我们可以利用 和可燃气体报警器. 元件制作有害气体报警器 压电 冲击 式传感器对
(3)
和
传感器，以及
传感器可以
声 认为相当于人类的触觉器官，如手、足、皮肤等 .
(4)
传感器不妨认为是机器的耳朵.
二、简单的光控和温控电路 知识梳 理 硅板 1.集成电路又称IC，是在 重要的部分. 上集合各种电子器件，
电子设备 实现某种特定功能的电路模块，它是
中最
2.光控自动照明电路
切断 接通 利用光敏电阻作控制元件，从而通过光线来实现自动
4和连杆9上.连杆9的下端是装在机箱上的轴.凸 图1 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
(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？ 答 见解析
案
解 析
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
究 模糊洗衣机能模仿人的思维确定洗涤模式．比如可根 据衣物的布质、衣物的多少确定洗涤的力度及用水量，
根据衣物的脏污程度确定漂洗的次数等，你知道这些 答
操作模式是如何建立的吗？ 利用传感器和电脑技术，揉入人们对家电使用的经
案
验知识，建立的操作模式．
知识梳 理 1.洗衣机中的传感器
传感器的类型
高低 水位传感器 确定水位的 洗涤物 负载量传感器 检测 温度和水温 水温传感器 根据环境 洗涤粉 洗涤粉传感器 测定 的种类 的多少
(2)有一种敲击防盗报警器，它利用 一种冲击防盗报警器，由 传感器
执行 门窗玻璃损毁产生反应，形成对报警装置的启动 .还有
和
电路两部分组成.
4.传感器与人的感官 (1) 光 传感器和由它制成的录像头、监控探头，可以 类比人的眼睛. 化学 生物 和 传感器， (2)对有毒有害气体进行监控的
温度 力学 振动 相当于人的鼻和舌等嗅觉、味觉器官 .
图1
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
(2) 为什么用凸轮可以改变设定的温度？
答 案
解 析
见解析 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. 图1
(4) 洗衣机的脱水传感器是根据温度变化控制脱水动作 × 的.( ) √ ) (5)电冰箱是利用温度传感器自动控温的.(
)
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题型探究
一、传感器的简单应用
分析传感器应注意的四个分析 (1) 检测量分析：要清楚传感器所检测的非电学量， 如温度、光、声、力等. (2) 敏感元件分析：分析敏感元件的输入与输出信号， 及输入与输出信号间的联系. (3) 电路分析：分析传感器所在的电路结构，分析输 入信号变化对电路电流、电压等产生的影响. (4) 执行机构分析：分析非电学量与电学量之间的转 换过程，分析根据所获得的信息控制执行机构进行工