2019-2020学年高中物理 第4章 电磁波与现代通信 3 信息的获取——传感器学案 沪科版选修1-1

信息的获取传感器1知道传感器具有将非电学量转化为电学量的特性，对常见的传感器的种类有所了解2了解各种常见传感器的基本原理3了解常见传感器在生活和航空航天中的应用，体会传感器的应用给人们带来的方便一、什么是传感器1传感器是一种能感知和识别信息的装置，它由敏感元件和电路组成，能将感知和测量到的非电学量转变为电学量2光、声控延时开关的原理二、敏感元件的物理特性1敏感元件是传感器中的关键性元件，承担着“感知”和转换外界信息的任务2用多用电表探究光敏电阻的导电特性，结论是光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小三、神通广大的传感器1红外测温仪：是一种将红外辐射波转换成电信号的传感装置，并非接触快速测温2数码相机和摄像机：在数码摄像机中，有一种叫电荷耦合器件(ccd)的敏感元件，它能将光信号转换成模拟电信号，模拟电信号再通过一种专门的装置a/d转换器就可转换为数字电信号，以便于计算机处理3智能传感器：智能传感器源于航天器的开发传感器获取的航天飞船在太空中的位置、速度、加速度、飞行姿态，以及航天员居住空间的温度、湿度、空气成分、微量气体等各种信息，需要计算机处理与控制，人们将传感器和电子计算机组合在一起，研制成了智能传感器，将其大量使用在机器人身上4微型传感器：由亚微米至亚毫米范围内的电子元件和机械元件制成，是一种将传感、处理、执行诸功能融为一体的微机电系统日常生活中哪些用电器是利用热敏电阻、光敏电阻实现自动控制的？提示：利用热敏电阻的有冰箱启动器、电饭锅等利用光敏电阻的有照相机、光控开关、报警器、验钞机等一、应用传感器的流程二、日常生活中的几个传感器的工作原理1光、声控延时开关光、声控延时开关是一种用光和声来控制电路的开关它既有将声音信号转换为电信号的声音传感器，又有将光信号转换为电信号的光传感器它感受外界的光、声信号，然后传导到电子线路，从而控制被控制线路2电子秤电子秤里有电阻应变片、电压放大器、模数转换器、微处理器和数字显示器等器件电阻应变片受到力的作用时，它的电阻会发生变化，把应变片放在合适的电路中，它能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量3话筒话筒是一种常用的声传感器，其作用是把声信号转换成电信号，常见的话筒是用电容制作的，其工作时振动膜上的金属层与金属板的距离发生变化，从而将声音的变化转化为电容的变化，即将声音信号转换成电信号4电饭锅电饭锅中的温度传感器主要元件是感温铁氧体，它的特点是：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是上升到约103 时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里点”题型1对传感器的认识关于传感器的下列说法正确的是()a电视机遥控器就是一个传感器b传感器是一种能够将非电学量转换为电学量的检测装置c传感器是实现信息自动检测和自动控制的首要器件d无人管理的自动灌溉系统是温度传感器在农业生产中的应用思路点拨 传感器是一种把非电学量转换成电学量的元件，了解传感器的特性、原理是分析问题的关键解析电视机的遥控器中有红外传感器，故a正确；自动灌溉系统是一种利用湿度传感器判断农田水分蒸发情况、自动决定供水和停水的装置，故d错由传感器的特性原理知选项b、c正确答案abc传感器是一种感受外部信息，并将其按照一定规律转换成电信号的器件或装置，是实现信息自动检测和自动控制的首要环节 下列说法不正确的是()a温度传感器通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变制成的b红外线传感器接收携带着信息的红外线，转换成电信号，从而得知辐射源的相关信息c目前常用的传感器有温度传感器、光传感器、压力传感器等d热敏电阻是由绝缘材料制成的电阻器，其电阻值会随温度值的变化而改变解析：选d热敏电阻是由半导体材料制成的故选项d的说法不正确，应选d项题型2传感器的应用按图所示连接好电路，合上s，发现小灯泡不亮，原因是_；用电吹风对热敏电阻加热一会儿，会发现小灯泡_，原因是_；停止吹风，会发现_；把热敏电阻放入冷水中会出现_解析由于热敏电阻阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁对热敏电阻加热其阻值减小后，电路电流变大，电磁铁把衔铁吸下后接通右侧电路，灯变亮停止吹风小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高；把热敏电阻放入冷水后，温度降低，小灯泡熄灭答案见解析随堂检测1下列关于传感器的理解正确的是()a传感器的作用就是把不容易测量的量转化为容易测量的量b传感器的作用就是通过测量量的转换快速、准确地把要实现的目标反映出来c传感器就是传递、转换信息的一种装置d人的大脑是一个非常理想、非常优化的传感器解析：选abcd传感器是能够感受非电学量(不易测量)，并把它们按照一定的规律转换成便于测量的电学量，传递、转换信息的一种装置；人脑则是存储人的各感觉器官接收来的信息并进行处理，然后再发布命令的器官2交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的传感器是()a温度传感器b压力传感器c湿度传感器 d气体传感器解析：选d交通警察用检测器检测驾驶员呼气中酒精含量，使用了气体传感器3用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换为电信号的过程下列属于这类传感器的是()a红外报警装置b走廊照明灯的声控开关c自动洗衣机中的压力传感装置d电饭煲中控制加热和保温的温控器解析：选a红外线报警器是当有人或物通过时，将红外线遮住，从而使得光信号被遮住，有光电效应则无电流通过，红外线报警器则通过另外的装置联系采取一定的动作4下列说法正确的是()a热敏电阻和热电阻都是温度敏感元件，二者具有相同的电阻温度特性b传感器是由敏感元件、处理电路及辅助电源组成的装置c温度传感器是一种将外部温度信号转换为电信号的电子装置d向空调传递室内温度信息的设备是一种湿度传感器解析：选bc热敏电阻和热电阻具有不同的电阻温度特性热敏电阻的特性是电阻值随温度升高而减小，而热电阻的特性是电阻值随温度升高而增大，故a错，向空调传递室内温度信息的是一种温度传感器，故d错，b、c选项正确5阅读方框中的内容，把对应的方框用线连起来解析：清楚各种传感器的特点及应用答案：14213342课时作业学生用书p88(单独成册)一、选择题1电子秤使用的是()a超声波传感器 b温度传感器c压力传感器 d红外线传感器解析：选c电子秤的使用需要将被称物体对受压面的压力大小转换成电信号处理，故c项正确2空调实际利用了下面哪种传感器()a压力传感器 b温度传感器c光传感器 d磁传感器解析：选b空调器中利用温度和湿度传感器分别“感觉”室内的温度和湿度的变化，故选项b正确3下列说法不正确的是()a话筒是一种常见的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号b电熨斗一般装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是能够控制电路的通断从而控制温度c电子秤所使用的测力装置是力传感器d热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量解析：选a话筒是将声音信号转化为电信号，a不正确电熨斗中的双金属片在不同温度下的弯曲程度不同，从而能控制电路通断，b说法正确电子秤是将力的大小转化为不同的电信号，c说法正确在不同温度下，热敏电阻具有不同的阻值，d正确4gps全球卫星定位系统已经走进了普通百姓的家庭，下列说法正确的是()a汽车里安放了gps系统，不只是定位，还能防盗b汽车安装的倒车雷达就是gps系统c任何一部手机里都能拥有gps系统d2009年我国工信部发放了3g牌照，3g手机里可以开通gps系统服务答案：ad5传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器如图所示，键盘上每一个键的下面都连一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器，当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号这种计算机键盘使用的是()a温度传感器 b压力传感器c磁传感器 d光传感器解析：选b小金属片被按下时，对该键有一个压力，小金属片向下移动，两个极板之间的距离改变，电容改变，将压力这个力学量转化为电容这个电学量，所以计算机键盘使用的是压力传感器，b正确，a、c、d错误6当前传感器被广泛应用于各种电器、电子产品之中，下列关于常用的几种家用电子器件所采用传感器说法中，正确的是()a电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了光电传感器b电子秤中主要是采用了光电传感器c电脑所用的光电鼠标主要是采用声波传感器d电子体温计中主要是采用了温度传感器解析：选ad电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了红外线传感器即光电传感器，a正确电子秤中主要采用了压力传感器而不是光电传感器，b错误电脑所用的光电鼠标主要是采用光电传感器而不是声波传感器，c错误电子体温计中主要是采用了温度传感器，将温度转化为电信号，d正确7如图是测试热敏电阻r的实验电路图，滑动变阻器调节到某一定值，实验中观察到当温度升高时灯更亮对实验现象分析正确的有()a电路中电流减小了b电路中电流增大了c温度升高，热敏电阻的阻值增大d温度升高，热敏电阻的阻值减小解析：选bd由电路结构知，灯变更亮时，电路中的电阻减小，因滑动变阻器阻值不变，故热敏电阻的阻值减小了，电路中的电流增大了，选项b、d正确82007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用在下列有关其他电阻应用的说法中，错误的是()a热敏电阻可应用于温度测控装置中b光敏电阻可应用于光电传感器c电阻丝可应用于电热设备中d电阻在电路中主要起通过直流、阻碍交流的作用解析：选d热敏电阻对温度很敏感，光敏电阻对光照很敏感，电阻丝可用于电加热，这很常见，所以选项a、b、c均正确交流电、直流电均可通过电阻，电阻对它们均可产生阻碍作用，所以选项d错误二、非选择题9光敏电阻的阻值随入射光强度的增加而_由于它对光照较敏感，所以可以作_开关解析：光敏电阻的特性是随入射光强度的增大而电阻减小，所以可作传感器答案：减小光控10如图所示将多用电表的选择开关置于“欧