高二物理课件：第六章2传感器的应用(新人教版选修.ppt

2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 621 所示 图 621 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 622 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 622 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 623 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 623 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 624 所示. 图 624 压力 F/N050100 150200250300 电阻 R/300270 240 210180150120 【例 1】有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图 625 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 AOBO 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 625 (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 626 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 626 (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 627 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.0t1 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 627 At1t2 时间内绝缘重物处于超重状态 Bt3t4 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：t1t2 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t3t4 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 628 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 628 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 629 是电熨斗的结构图，下列说法 正确的是() 图 629 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