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发布时间:03-14 来源:人教版万象城国际网址资源

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“选修3-2物理6.2传感器的应用获奖说课课件ppt”由人教版教师资源网精心整理,注册即可下载!

内容介绍

传感器的应用

知识点 1

电熨斗

在电熨斗中,装有能控制电路的通断的双金属片温度传感

器,当温度发生变化时, 双金属片的膨胀系数不同,常温下,

上、下触点是接触的,但温度过高时,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

源,从而保持温度.如图 6-2-1 所示.

图 6-2-1

知识点 2

电饭锅

开始煮饭时,用手压下开关按钮,永磁体与感温磁体相吸,

手松开后,按钮不再恢复到图 6-2-2 状态,则触点接通,电

热板通电加热,水沸腾后,由于锅内保持 100 ℃不变,故感温

磁体仍与永磁体相吸,继续加热,直到饭熟后,水分被大米吸

收,锅底温度升高,当温度升至

“居里点 103 ℃”时,感温磁体失

去铁磁性,在弹簧作用下,永磁体

被弹开,触点分离,切断电源,从

而是停止加热.

图 6-2-2

知识点 3

火灾报警器

有的火灾报警器是利用烟雾对光的散射来工作的,如图

6-2-3 所示,其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.

图 6-2-3

知识点 4 电子秤

1.电子秤的构成

应变片、电压放大器、模数转换器、微处理器和数字显示

器等器件.

2.电子秤的原理

电阻应变片受到力的作用时 ,它的阻值会

发生变化,把应变片放在合适的电路中,他能

够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学

量,电子秤是力电传感器的应用,如图 6-2-4 所示.

图 6-2-4

210

270

300

电阻 R/Ω

300

压力 F/N

【例 1】有一种测量人体重的电子秤,其原理图如图

6-2-5 中的虚线所示,它主要由三部分构成:踏板和压力杠

杆 ABO、压力传感器 R(一个阻值可随压力大小而变化的电阻

器)、显示体重的仪表 A(其实质是电流表).其中 AO∶BO=

5∶ 1.已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示:

设踏板的杠杆组件的质量不计,接通电源后,压力传感器

两端的电压恒为 4.68 V,则:

图 6-2-5

(1)利用表中数据归纳出电阻 R 随压力 F 变化的函数关系

式;

(2)该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻

度盘多少毫安处?

(3)如果某人站在踏板上,电流表刻度盘示数为 20 mA,这

个人的体重是多少?

1.如图 6-2-6 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 m0,电源电动势为 E,内阻不

计,当地的重力加速度为 g.求:

图 6-2-6

(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;

解: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.

题型 1

力传感器的应用

【例 2】压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小.

某实验小组在升降机水平地面上利用压敏电阻设计了判断

升降机运动状态的装置.其工作原理图如图 6-2-7 甲所示,

将压敏电阻、定值电阻 R、电流显示器、电源 E 连成电路,在

压敏电阻上放置一个绝缘重物.0~t1 时间内升降机停在某一楼

层处,t1 时刻升降机开始运动,从电流显示器中得到电路中电

流 i 随时间 t 变化情况如图乙所示.则下列判断正确的是(

图 6-2-7

A.t1~t2 时间内绝缘重物处于超重状态

B.t3~t4 时间内绝缘重物处于失重状态

C.升降机开始时可能停在 10 楼,从 t1 时刻开始,经向下

加速、匀速、减速,最后停在 1 楼

D.升降机开始时可能停在 1 楼,从 t1 时刻开始,经向上

加速、匀速、减速,最后停在 10 楼

解析:t1~t2 时间内,电流小于平衡时的电流,电阻大于平

衡时的电阻,所以压力小于重力,即支持力小于重力,有向下

的加速度,处于失重状态.t3~t4 正好相反,处于超重状态.从

实际运动结合再分析,答案为 C.

答案:C

2.(双选)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位

同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置,其工作原

理如图 6-2-8 甲所示.将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小

车上,中间放置一个绝缘重球.小车向右做直线运动过程中,

电流表示数如图乙所示.下列判断正确的是(

图 6-2-8

A.从 t1 到 t2 时间内,小车做匀速直线运动

B.从 t1 到 t2 时间内,小车做加速度变大的直线运动

C.从 t2 到 t3 时间内,小车做匀速直线运动

D.从 t2 到 t3 时间内,小车做匀加速直线运动

解析:由电流表示数图象可知,在 t1 到 t2 时间内电流匀速

增大,说明压力均匀增大,小车做变加速直线运动,且加速度

不断增大;在 t2 到 t3 时间内电流恒定,压力则恒定,小车做匀

加速直线运动.

答案:BD

题型 2

温度传感器的应用

【例 3】(双选)如图 6-2-9 是电熨斗的结构图,下列说法

正确的是(

图 6-2-9

A.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

上移

D.双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断

解析:在电熨斗中, 双金属片温度传感器的作用是控制电

路的通断,当温度发生变化时,双金属片的膨胀系数不同,常

温下,上下接触点是接触的,但温度过高时,上金属片膨胀大,

下金属片膨胀小,金属片向下弯曲,使触点分离,从而切断电

源,停止加热.需要较高温度时,应使调温旋钮下调一些.

答案:BD

3.(双选)关于电熨斗,下列说法正确的是(

A.电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片,两片金

属的膨胀系数相同

B.原来温度控制在 80℃断开电源,现要求 60℃断开电源,

应使调温旋钮上调一些

C.由熨烫丝稠衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态,应使

调温旋钮下移一些

D.电熨斗中的双金属片是一种半导体材料

解析:使用电熨斗时,需要较高温度熨烫时,调温旋钮要

下调一些,反之上调;需要较低温度断开电源,调温旋钮应上

调,熨烫棉麻衣物要比熨烫丝绸衣物需要的温度高,调温旋钮

要下调.

答案:BC

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