江苏省高考物理大一轮复习 第十一章 交变电流及传感器 3 传感器及其应用课件

第第3讲传感器及其应用讲传感器及其应用 1. 知道什么是传感器，了解非电学量转换成电学量的技术意义 2. 观察光敏电阻、热敏电阻和金属热电阻、霍尔元件等多种传感器元件，了解它们的特征 3. 知道常见传感器的工作原理 4. 理解电饭锅的工作原理 1. 传感器：有这样一类元件，能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等_，并把它们按照一定的规律转化为电压、电流等_，或转化为_. 2. 光敏电阻：通常是由硫化镉等_制成，其特点是光照变强，电阻_光敏电阻是把_这个光学量转换为_这一电学量的元件非电学量非电学量电学量电学量电路的通断电路的通断 半导体材料半导体材料变小变小光照强弱光照强弱电阻电阻 3. 金属热电阻和热敏电阻：金属热电阻是由铂、铜等_制成，其特点是温度升高，电阻_；热敏电阻是由半导体材料制成，其特点是温度升高，电阻_它们都能够把温度这个热学量转化为_这个电学量 4. 霍尔元件：通常是由_制成，其产生的霍尔电压 UH_.霍尔元件能把_这一磁学量转换为电压这个电学量金属材料金属材料变大变大变小变小电阻电阻半导体元件半导体元件 磁感应强度磁感应强度 5. 力传感器：典型的应用是电子秤，其中的主要元件为_，它的作用是将_这一力学量转化为_这一电学量 6. 温度传感器：典型的应用是日光灯启动器和电熨斗，其中的主要元件为双金属片日光灯启动器中的_，其外层材料的热膨胀系数_内层材料的热膨胀系数电熨斗的工作原理(如下图)：应变片应变片物体形变物体形变电压电压双金属片双金属片小于小于 双金属片上层金属的热膨胀系数_下层，常温下，弹性铜片和双金属片触点是_的，通电后，电热丝发热，当温度升高到某一值时，双金属片上层的金属受热膨胀，形变量大于下层金属，双金属片向下弯曲，使触点_，切断电路；随着温度的降低，当降到某一温度时，双金属片收缩恢复原状，两触点又_，接通电路 调温旋钮下压弹性铜片，可使触点分离的温度_；上提弹性铜片，可_触点的分离温度，从而实现了调温控制大于大于接触接触分离分离接触接触升高升高降低降低 7. 感温铁氧体：也叫感温磁体常温下具有_，能够被磁体吸引，当温度上升到约103 时，就_，不能被磁体吸引了这个温度在物理学中称为该材料的“_”或“_”铁磁性铁磁性失去铁磁性失去铁磁性居里温度居里温度居里点居里点 8. 电饭锅：结构图如图所示 其工作过程：开始煮饭时_开关按钮，由于常温下感温铁氧体具有磁性，永磁体将_感温磁体，因此手松开后这个按钮不会恢复到图示位置，则触点接触，电路接通，这时电饭锅处于_状态当水沸腾时，水的温度保持沸点_，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热当饭煮熟后，水分被大米吸收，锅底的温度_，当温度超过103 时，感温磁体失去磁性，由于_的作用，按钮开关将恢复到如图所示的位置，切断电源，从而停止加热压下压下吸引吸引加热加热不变不变上升上升弹簧弹簧光信号光信号电信号电信号散射散射发光二极管发光二极管光电三极管光电三极管不透明的挡板不透明的挡板高电阻高电阻光电三极管光电三极管变小变小 热敏电阻的特征热敏电阻的特征BD 若保持电源电动势E不变，由闭合电路欧姆定律U2临EI(rR1临)，当临界温度升高，R1临减小，为保证U2临不变，应增大I，需减小R2，即将R2滑片上移，C项错误；同理当临界温度降低，应将R2滑片下移，D项正确霍尔电压霍尔电压UH的公式推导的公式推导 BCD 电容式传感器的分类电容式传感器的分类 典题演示3传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以及家庭生活等各种领域如下图所示为几种电容式传感器，其中通过改变电容器两极板间距离而引起电容变化的是()C 【解析】 A是通过改变介电常数改变电容，A错误；B和D是通过改变正对面积改变电容，B、D错误；C是通过改变两极板间距改变电容，C正确 应变片是用半导体材料制成的，当外力越大时，弯曲形变越大，上下表面的阻值变化就越大，如果保证通过应变片的电流恒定，那么上下表面的电压差就越大，传感器输出的就是电压差双金属片应用的是不同金属的受热膨胀系数不同，从而达到控制电路通断的目的应变片和双金属片的区别应变片和双金属片的区别 典题演示4(多选)关于电子秤中应变式力传感器，下列说法中正确的是() A. 应变片是由导体材料制成的 B. 当应变片的表面拉伸时，其电阻变大，反之电阻变小 C. 传感器输出的是应变片上的电压 D. 外力越大，输出的电压差值也越大BD 1. (多选)传感器已经广泛应用于我们的生活，为我们带来了方便下列可以用来控制电路通断的温度传感器元件有() A. 双金属片 B. 应变片 C. 感温铁氧体 D. 干簧管AC 【解析】 由于两层金属的热膨胀系数不同，双金属片受热发生弯曲，控制电路通断，所以双金属片是温度传感器，A正确；压力作用大，应变片发生形变，电阻变化，应变片是一种力传感器，所以B错误；感温铁氧体是温度传感器，它在常温下具有铁磁性，能被磁铁吸引，当温度上升到约103 时，就失去磁性，不能被磁铁吸引了，C正确；干簧管是一种磁传感器，当磁体靠近它时，两簧片被磁化而接通，起到开关作用，D错误 2. (多选)利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器B能接收到发光元件A发出的光每当工件挡住A发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.1m，则下列说法中正确的是() A. 传送带运动的速度是0.1m/s B. 传送带运动的速度是0.2m/s C. 该传送带每小时输送3600个工件 D. 该传送带每小时输送7200个工件 BD ACD 【解析】 常温下感温磁体具有较强的磁性，温度到约103 ，失去铁磁性常压下只要锅内有水，因水的沸点为100 ，水未完全蒸发掉前，其温度就不会升高到103 ，开关按钮就不会自动跳起 4. (2015南通、连云港、扬州、淮安二模)电容式加速度传感器的原理结构如图所示，质量块右侧连接轻质弹簧，左侧连接电介质，弹簧右端和电容器都固定在外框上质量块可带动电介质移动改变电容则() A. 电介质插入极板间越深，电容器电容越小 B. 当传感器以恒定加速度运动时，电路中有恒定电流 C. 若传感器原来向右匀速运动，突然减速时弹簧会伸长 D. 当传感器由静止突然向右加速瞬间，电路中有顺时针方向电流 D 【解析】 电介质插入极板间越深，电容器电容越大，A项错误；传感器以恒定加速度运动时，弹簧的弹力提供质量块的加速度，加速度不变则弹力不变，电介质插入深度不变，电容器电容不变，电路中无电流，B项错误；向右匀速突然减速，由于惯性弹簧将被压缩，C项错误；传感器由静止突然向右加速，电介质插入深度变大，电容器电容变大，而电容器两端电压不变，电容器带电荷量变大，电容器充电，电路中形成顺时针电流，D项正确AD 【解析】 一个车轮经过感应线时，压力先变大后变小，电容器先充电后放电，A项正确；由图乙看出充电时电流先变大后变小，放电时电流也是先变大后变小，B项错误；车轮停在感应线上，压力不变则电压不变，电路中没有电流，C项错误；前轮越过感应线再倒回，两次经过感应线，形成两个脉冲电流，电子眼拍照，D项正确 6. 如图所示，图甲为热敏电阻的R-t图象，图乙为用此热敏电阻R、可变电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈电阻为100.当线圈电流大于或等于10mA 时，继电器的衔铁被吸合E是为继电器线圈供电的电池，电动势E6V，内阻不计图中的“电源”是恒温箱加热器的电源 (1) 应该把恒温箱内的加热器接在_(填“A、B”或“C、D”)两端 (2) 如果要使恒温箱内的温度保持为100，可变电阻R的值应调节为_ (3) 若可变电阻R可在380470范围内调节，则此恒温箱可控制的恒温范围是_A、B450 40140