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一、传感器1.定义及用途(1)定义：能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成的器件或装置.电信号电信号1(2)构造：传感器一般由、和组成，有时还需要加辅助电源.敏感元件是传感器的核心部分，它是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的.转换元件是传感器中能将敏感元件输出的、与被测物理量成一定关系的转换成的电子元件.敏感元件敏感元件转换元件转换元件转换电路转换电路非电信号非电信号电信号电信号2(3)原理：工作原理如下图所示 2.光电传感器是一种能够感受光信号，并按照一定规律把转换成的器件或装置.非电学量非电学量敏感元件敏感元件转换元件转换元件转换电路转换电路电学量电学量光信号光信号电信号电信号33.光敏电阻器是用金属硫化物等半导体材料制成的，当照射到这些半导体物质上时，它的电阻率，阻值也随之.入射光越强，电阻，不受光照射时，其电阻值是受光照射时的1001000倍.4.温度传感器是一种将转换为的装置.常见的温度传感器有和等.光光减小减小减小减小越小越小温度变化温度变化电信号变化电信号变化热敏电阻热敏电阻热电偶热电偶45.半导体的电阻会随温度的变化而改变，热敏电阻就是利用半导体的这种特性制成的.负温度系数的热敏电阻(NTC)的电阻值随温度的升高而.正温度系数的热敏电阻(PTC)，它的电阻值随温度的升高而.热敏电阻是一种灵敏度极高的温度传感器，在测温过程中响应非常快.减小减小增大增大5二、实验：传感器的简单应用实验目的1.知道传感器的作用.2.观察热敏电阻和光敏电阻的阻值是如何随热信号和光信号而变化的.6实验原理传感器是将它所感受到的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件.例如：热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号；光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号.转换后的信号经过相应的仪器进行处理，就可达到自动控制的各种目的.7实验器材铁架台、温度计、多用电表、烧杯、开水(可装在热水瓶内)、冷水、热敏电阻、光敏电阻、导线、纸带、光电计数器、钩码.实验步骤1.热敏电阻特性实验：如图11-4-1所示图图11418在烧杯内倒入少量冷水，放在铁架台上，将悬挂在铁架台上的温度计放入水中.将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡，将两支表笔短接，调零后再将两支表笔分别与热敏电阻的两个输出端相连.9将热敏电阻放入烧杯内的水中.在欧姆挡上选择合适的倍率.再，把两支表笔接到热敏电阻两输出端，观察表盘指示的热敏电阻的阻值.填入表格内.分几次向烧杯内倒入开水，观察不同温度时热敏电阻的阻值，记录在表格内.实验记录：重新调零重新调零实验次数123456温度/电阻/10通过比较这些测得的数据.看热敏电阻的阻值是怎样随温度变化的.将多用电表的选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡.拆开装置，将器材按原样整理好.112.光敏电阻特性实验：如图11-4-2所示将多用电表的选择开关置于欧姆挡.选择合适的倍率，将两支表笔短接后调零.图图114212把多用电表的两支表笔接到光敏电阻的两个输出端，观察表盘指示的光敏电阻的阻值，记录下来.将手张开放在光敏电阻的上方，挡住照到光敏电阻上的部分光线，观察表盘所示光敏电阻阻值的变化.记录下来.上下移动手掌，观察光敏电阻阻值的变化.将多用电表的选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡.折开装置，将器材按原样整理好.133.光电计数器的基本应用将钩码放在纸带上.如图11-4-3所示，拖动纸带向前运动，观察光电计数器上的数字变化.图图1143144.简单温度自动控制实验请同学们设计一个由热敏电阻或光敏电阻作为传感器的简单自动控制实验.注意事项1.在做热敏实验时，加开水后要等一会再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温.152.可用图象描出电阻随温度的变化图线来分析其规律.3.光敏实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少.4.光电计数器是比较精密的仪器.使用过程中注意轻拿轻放.16电容式传感器的应用 传感器是一种采集信息的重要器件，如图11-4-4所示，是一电容式压力传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，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，17那么()当F向上压膜片电极时，电容将减小当F向上压膜片电极时，电容将增大若电流计有示数，则压力F发生变化若电流计有示数，则压力F未发生变化A.B.C.D.图图114418当压力发生变化时，膜片电极和固定电极间的距离发生改变，如果F向上压膜片电极，两电极之间的距离减小，电容器的电容将增大，两极板的带电量增大.电流计有示数,则压力F发生了变化.所以选项B正确.19变式训练1：随着人民生活水平的不断提高，自动干手机已进入家庭，洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便会驱动电热器加热，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.改变了电容D.改变了磁场20 解解析析：这是是一一道道联系系生生活活实际的的试题，要要能能把把生生活活实际与与所所学学物物理理知知识相相结合合，进行行合合理理的的推推理理分分析析，根根据据自自动干干手手机机的的工工作作特特征征，手手靠靠近近，电热器器开开始始工工作作；手手撤撤离离，电热器器停停止止工工作作，不不难判判断断出出传感感器器的的种种类，若若是是用用湿湿度度和和温温度度来来驱使使电热器器工工作作，理理论上上可可行行，但但作作为干干手手机机，这种种传感感器器的的设置置有有很很大大的的缺缺陷陷因因为干干手手机机周周围的的环境境一一年年四四季季都都在在变化化，与与手手的的靠靠近近无无关关，如如果果湿湿度度、温温度度发生生变化化干干手手机机马上上工工作作，岂不不成成了了室室内内烘烘干干机机了了吗？故故A、B不不对由由于于人人是是导体体，介介电常常数数大大于于空空气气，手手靠靠近近干干手手机机相相当当于于插插入入了了电介介质，故故可可确确认干干手手机机内内设置置有有电容容式式传感感器器，手靠近手靠近时改改变了了电容，容，故故选C.21光敏电阻的特性如图11-4-5所示,R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时()A.电压表的示数减小B.R2中电流强度减小C.小灯泡的功率减小D.电路的路端电压增大图图114522当光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，A项错误，D项错误；由于路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，C项错误.答案B.23变式训练2：计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏传感器自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息.光敏电阻自动计数器的示意图如图11-4-6所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，图图114624此光电计数器的基本工作原理是()当有光照射R1时，处理系统获得高电压当有光照射R1时，处理系统获得低电压信号处理系统每获得一次低电压就计数一次信号处理系统每获得一次高电压就计数一次A.B.C.D.25 解解析析：当当传送送带上上的的每每一一件件物物品品通通过发光光仪器器而而挡住住光光时，光光敏敏电阻阻R1的的阻阻值就就增增大大，所所以以信信号号处理理系系统获得得高高电压且且获得得一一次次高高电压就就计数数一一次次所所以以，本本题正确答案正确答案为选项D.26传感器的应用用如图11-4-7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、后壁上各安装一个压力传感器，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，其压力的大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出.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)27(1)若传感器A的示数为14N,B的示数为6.0N,求此时汽车的加速度大小和方向；(2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器A的示数为零？图图114728 传感器上所显示出的力的大小，即弹簧对传感器的压力，据牛顿第三定律知，此即为弹簧上的弹力大小，即该弹簧对滑块的弹力大小.(1)如右图所示，如右图所示，依题意：左侧弹簧依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力对滑块向右的推力F1=14N，右侧弹簧，右侧弹簧对滑块向左的推力对滑块向左的推力F2=6.0N，29滑块所受合力产生加速度a1，根据牛顿第二定律有F1-F2=ma1，得a1=4.0m/s2a1与F1同方向，即向前(向右)；30(2)A传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力F1=0.因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以右弹簧的弹力变为F2=-20N滑块所受合力产生加速度，由牛顿第二定律得F合=F2=ma2，得a2=-10m/s2，负号表示方向向后(向左).31 变式式训练3：用用电流流传感感器器可可以以清清楚楚地地演演示示一一些些电学学元元件件对电路路中中电流流的的影影响响，如如图1148所所示示，在在AB间分分别接接入入电容容器器、电感感线圈圈、定定值电阻阻闭合合开开关关时，计算算机机显示示的的电流流随随时间变化化的的图像像分分别如如图a、b、c所所示示，则下下列列判判断断中正确的是中正确的是()图114832AAB间接入定值电阻显示图像间接入定值电阻显示图像aBAB间接入电容器显示图像间接入电容器显示图像bCAB间接入电感线圈显示图像间接入电感线圈显示图像cDAB间接入电感线圈显示图像间接入电感线圈显示图像b答案：答案：D33
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