高二物理《传感器的应用（二）》学案2（人教版选修3-2）

111 学习目标1 理解温度传感器的应用电饭锅的结构及工作原理2 了解温度传感器的应用各种数字式测温仪的特点及测温元件3 理解光传感器的应用机械式鼠标器的构造及工作原理4 了解光传感器的应用火灾报警器的构造及工作原理5 会用各类传感器（光传感器、温度传感器等）设计简单的控制电路课本导读一 温度传感器的应用电饭锅1 电饭锅的内部结构（如图631所示）：电饭锅主要由接线螺钉、触点、转轴、开关按钮、弹簧、内胆底等构成其中为主要元件，它是用、和混合烧结而成的它的特点主要有：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是上升到时，就失去性，不能被磁体吸引了该温度在物理学中称为该材料的或图6312 电饭锅的工作原理：二 温度传感器的应用测量仪1 测温仪的原理：温度传感器要以把转换成，再由指针式仪表或数字式仪表显示出来这就是指针式测温仪和数字式测温仪的原理由于电信号可以远距离传输，所以应用温度传感器可以进行远距离测温2 测温元件：它可以是、（利用该元件可以实现无接触测温）三 光传感器的应用鼠标器1 机械式鼠标器的内部结构：它由一个滚球、两个滚轴、两个（它的边缘开有许多等间距的小齿）、两个（LED）、还有两个（两个光传感器）等组成的2 机械式鼠标器的工作原理：当鼠标器在桌面上移动时，滚球的运动通过带动两个转动，红外线接收管就收到的，输出相应的计算机分别统计x，y两个方向的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光标产生相应的四 光传感器的应用烟雾散射式火灾报警器l 烟雾散射火灾报警器的构造：带孔的罩子内装有、和不透明的档板l 烟雾散射式火灾报警器的工作原理：平时，收不到LED发出的光，呈现状态烟雾进入罩内后对光有作用，使部分光线照射到，其电阻变，与传感器连接的电路检测发出这种变化，就会发出警报图632典型例题【例1】如图632是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（103）时，会自动断开S2是一个自动控控温开关，当温度低于70时，会自动闭合；温度高于80时会自动断开，红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯，分流电阻R1R2500，加热电阻丝R350，两灯电阻不计n 分析电饭煲的工作原理n 计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比n 简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？【解析】（1）电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80，S2自动断开，S1仍闭合；水烧开后，温度升高到103时，开关S1自动断开，这时饭已经煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态由于散热，待温度将至70时，S2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80时，S2又自动断开，再次处于保温状态（2）加热时电饭煲消耗的电功率P1U2/R并，保温时电饭煲消耗的功率P2，两式中从而有（1） 如果不闭合开关S1，开始S2总是闭合的，R1被短路，功率为P1，当温度上升到80时，S2自动断开，功率降为P2，温度降到70，S2自动闭合温度只能在7080之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭【例2】如图633所示为实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的示意图，A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在小车上，C为小车的车轮车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电路记录和显示若实验显示单位时间的脉冲数n，累积脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理数据是；小车速度的表达式为V；行程的表达式为s图633【解析】小车的速度等于车轮的周长与单位时间内车轮转动圈数的乘积设车轮的半径为R，单位时间内车轮转动圈数为k，则有V2Rk若齿轮的齿数为P，则齿轮转一圈，电子电路显示的脉冲数即为P，已经单位时间内的脉冲数为n，所以单位时间内齿轮转动圈数为n/P由于齿轮与车轮同轴相连，他们在单位时间内转动圈数相等，即kn/P由以上两式可得：v2Rn/P同理，设车轮转动的累积圈数为k，则有s=2Rk，且kN/P，所以s2RN/P可见，要测小车的速度v和行程s，必需测出单位时间的脉冲数n和累积脉冲数N，车轮半径R和齿轮的齿数P【答案】车轮的半径R和齿轮的齿数P：2Rn/P2RN/P111