第二节：传感器的应用（一）学案
【学习目标】
（1）、了解传感器应用的一般模式；
（2）、理解电子秤、话筒、电熨斗的工作原理。
（3）、会设计简单的有关传感器应用的控制电路。
（4）、通过实验结合物理学的知识，探究电子秤、话筒、电熨斗等的工作原理，从而了解力传感器、声传感器和温度传感器的一般应用，进一步总结出传感器应用的一般模式。
（5）、通过实验激发的学习兴趣，培养动手能力，提高创新意识，提高物理理论知识与实际相结合的综合实践能力。
【学习重点】：各种传感器的应用原理及结构。
【学习难点】：各种传感器的应用原理及结构。
【学习方法】：探究实验
【学习过程】
问题1：光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件？
1、传感器应用的一般模式
阅读教材开头几段，然后合上书，在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。
提示：一般情况下，传感器产生的信号非常微弱，要想触发控制电路，此信号必须进一步放大才可以，所以需要放大电路，即放大器。
阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。
2、下面学习几个传感器应用的实例。
（1）．力传感器的应用——电子秤
师：阅读教材56页最后一段，思考并回答问题。
问题2：电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？
问题3：简述力传感器的工作原理。
问题4：应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？
（2）．声传感器的应用——话筒
阅读教材56页有关内容，思考并回答问题。
问题5：话筒的作用是什么？
问题6：说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。
问题7：说明电容式话筒的工作原理和工作过程。这种话筒的优点是什么？
问题8：驻极体话筒的工作原理是什么？有何优点？
阅读教材，思考并回答问题。
指出：驻极体话筒利用了电介质的 现象：将电介质放入电场中，在前后两个表面上会分别出现 与 的现象．某些电介质在电场中被极化后，去掉外加电场，仍然会长期保持被极化的状态，这种材料称为 ．
演示实验：
按照如图所示的连接驻极体话筒的工作电路，话筒的输出端经过隔直电容接到示波器。
对着话筒喊话，观察示波器的荧光屏上的波形，再用另外一人同样对话筒喊话，比较两次声音产生的波形有什么不一样。
上述过程，就是话筒将声音信号转换为电信号的过程。
观察实验现象。
结论：
（3）．温度传感器的应用——电熨斗
温度传感器是应用最广泛的传感器之一，它能把温度的高低转变成电信号，通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成的．电熨斗就是靠温度传感器来控制温度的。
实验：取一个报废的日光灯启辉器，去掉外壳，敲碎氖泡的玻璃，可以看到一个U型的双金属片，双金属片的旁边有一根直立的金属丝，两者构成一对触点，常温下触点是分离的，用火焰靠近金属片，可以看到双金属片的形状变化，与金属丝接触，熄灭火焰，双金属片逐渐恢复原状，两个触点分离。
把这个启动器用到温控开关，可以控制小灯泡的 。
做实验，观察实验现象。
电熨斗就装有双金属片温度传感器。这种传感器的作用是控制电路的通断。
投影：电熨斗结构图（如图所示）
思考与讨论：
（1）常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？
（2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？
（4）、拓展：温度传感器的另一应用——电冰箱的温控装置
如图所示是某种电冰箱内温度控制器的结构，铜质的测温泡1，细管2和弹性金属膜盒3连成密封的系统，里面充有氯甲烷盒它的蒸汽，构成一个温度传感器，膜盒3为扁圆形，右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接，盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀，测温泡1安装在冰箱的冷藏室中。5、6分别是电路的动触点盒静触点，控制制冷压缩机的工作，拉簧7的两端分别连接到弹簧片4盒连杆9上。连杆9的下端是装在机箱上的轴。凸轮8是由设定温度的旋钮控制的，逆时针旋转时凸轮连杆上端右移，从而加大对弹簧7的拉力。
自动控温原理：如图所示是某种电冰箱内温度控制器的结构，铜制的测温泡1、细管2和弹性金属膜盒3连通成密封的系统，里面充有氯甲烷和它的蒸汽，构成了一个温度传感器，膜盒为扁圆形，右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接，盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀，测温泡1安装在冰箱的冷藏室中。5、6分别是电路的动触点和静触点，控制制冷压缩机的工作，拉簧7的两端分别连接到弹簧片和连杆9上，连杆9的下端装在机箱上的轴，凸轮8是由设定温度的旋钮控制的，逆时针旋转时凸轮连杆上端右移，从而加大对弹簧7的拉力。当冷藏室里的温度升高时，1、2、3中的氯甲烷受热膨胀，弹性金属膜盒3的左端膨胀，推动弹簧片4向左转动，使5、6接触，控制的压缩机电路开始工作制冷，当温度下降到一定程度，氯甲烷受冷收缩，5、6又分开，制冷结束，直到下次温度升高再重复上述过程。
温度设定原理：将凸轮8逆时针旋转，凸轮将连杆9向右顶，使得弹簧7弹力增大，此时要将5、6触点接通，所需要的力就要大些，温度要高一些，即温控挡应低一些（例如1级），顺时针旋转凸轮8，控制的温度低一些，控温挡要高一些。
典型例题
例1.用如图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、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器．用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块可无摩擦滑动，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在的示数均为 10 N（取g=10 m／s2）．
（1）若传感器a的示数为 14 N、b的示数为6.0 N，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．
例2、如图5是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的（ ）
（A）距离变化
（B）正对面积变化
（C）介质变化
（D）电压变化
例3. .如图9所示是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图。薄金属片P固定有4个电阻R1、R2、R3、R4（如图10所示），左边是它的侧面图这四个电阻连接成电路如图11所示，试回答下列问题：
（1）开始时金属片中央O点未加任何压力，欲使电压表无示数，则4个电阻应满足怎样的关系？
（2）当O点加一个压力F后发生形变，这时4个电阻也随之发生形变，形变后各电阻大小如何变化？
（3）电阻变化后，电阻的A、B两点哪点电压高？它为什么能测量电压？
(提示：当O点加垂直于金属片的压力后，金属片发生形变，由于电阻是固定在金属片上的（由上图），因此R1、R4被拉长，R2、R3被拉宽。)
【学习小节】
本节课主要学习了以下几个问题：
力传感器的应用——
传感器的应用 声传感器的应用——
温度传感器的应用——
力传感器是把力信号转换成电信号；声传感器是把声音信号转换为电信号，而温度传感器往往是用来进行自动控制．
【学习心得】
第二节：传感器的应用（一）同步练习一
基础达标
1．电子秤中常用的一种力传感器是由金属梁和___________制成．___________是一种敏感元件，多用___________材料制成．
2．温度传感器的核心元件是___________，它具有将___________转化为___________的性质．
3．话筒是一种常用的_________传感器，其作用是将__________信号转换为__________信号．
4．动圈式话筒是利用___________原理将___________信号转换为___________信号的．驻极体话筒由内部的驻极体___________感受声波，其工作电压为___________V．
5．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
6．下列器件不是应用温度传感器的是（ ）
A．电熨斗 B．话筒 C．电饭锅 D．测温仪
7．传感器是一种采集信息的重要器件．如图所示是一种测定压力的电容式传感器．当待测压力F作用于可动膜片电极时，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联成闭合电路，那么（ ）
A．当F向上压膜片电极时，电容将减小
B．当F向上压膜片电极时，电容将增大
C．若电流计有示数，则压力F发生变化
D．若电流计有示数，则压力F不发生变化
8．如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极．在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的（ ）
A．距离变化 B．正对面积变化 C．介质变化 D．电压变化
9、测温仪中的敏感元件可以是：______________、_____________、__________、____________等.
10、电熨斗通过温度传感器来控制电路的通断，应用的物理原理是____________.
能力提升：
11．传感器是一种采集信息的重要器件．图是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力作用于可动膜片电极上时，以下说法正确的是（ ）
①若F向上压膜片电极，电路中有从a到b的电流
②若F向上压膜片电极，电路中有从b到a的电流
③若F向上压膜片电极，电路中不会出现电流
④若电流表有示数，则说明压力F发生变化
⑤若电流表有示数，则说明压力F不会发生变化
A．②④ B．①④ C．③⑤ D．①⑤
12．计算机键盘是由两片金属切片组成的小电容器．该电容器的电容可用公式C=ε计算，式中ε=9×10-12,S为金属片的正对面积，d表示两金属片间距．当键被按下时，此电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出哪个键被按下了，从而给出相应的信号．设每个金属片的正对面积为50 mm2，键未按下时的金属片间距为0．6 mm．如果电容变化0．25 pF，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需要被按下（ ）
A．0．15 mm B．0．25 mm C．0．35 mm D．0．45 mm
13．唱卡拉OK用的话筒，内有传感器．其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号．下列说法正确的是（ ）
A．该传感器是根据电流的磁效应工作的
B．该传感器是根据电磁感应原理工作的
C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势
14．某学生为了测量一物体的质量,找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k）．如图1所示，测量时先调节输入端的电压，但转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可得与物体的质量成正比的输出电压U．
现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个，电键及导线若干，待测物体（可置于力电转换器的受压面上）．
请完成对该物体质量的测量．
图1
（1）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在下图的方框中画出完整的测量电路图；
（2）简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m；
（3）请设想实验中可能会出现的一个问题．
参考答案：
1、答案：应变片 应变片 半导体
2、答案：热敏电阻 温度 电阻
3、答案：声 声 电
4、答案：电磁感应 声 电 塑料薄膜 3—6
5、答案：C
6、答案：B
7、答案：BC
8、答案：A
9、答案：热敏电阻 金属热电阻 热电偶 红外线敏感元件
10、答案：热胀冷缩
11、答案：B
12、答案：A
13、答案：B
14、答案：（1）如下图
（2）解析：测量步骤与结果：
①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零．
②将砝码放在转换器上，记下输出电压U0．
③将待测物放在转换器上，记下输出电压U．由U0=km0g,得k=
测得U=kmg,所以m=．
（3）①因电源电压不够而输出电压调不到零．
②待测物体质量超过转换器量程．
第二节：传感器的应用（一）同步练习二
基础达标
1．如图所示，甲、乙是两类热敏电阻的R-t特征图线，如果想用热敏电阻作传感器，并与继电器相连，构成一个简单的自动报警线路，当温度过高时，由继电器接通电路报警，采用图________类热敏电阻较好.
2．如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时（ ）
A.R1两端的电压增大
B.电流表的示数增大
C.小灯泡的亮度变强
D.小灯泡的亮度变弱
3．下列说法正确的是 （ ）
A、应变式力传感器可以测重力，也可以用来测牵引力
B、电子秤的核心元件是应变片，它多用金属材料制成，是一种敏感元件
C、应变片能把力学量―――物体形变转换为电学量―――电压
D、所有电子秤都应用了应变式力传感器
4．关于话筒，下列说法正确的是 （ ）
A、无论动圈式话筒、电容式话筒、还是驻极体话筒，作用相同都将声波――力学量转换成了电压（或电流）――电学量
B、电容式话筒和驻极体话筒原理相同，都是声波的变化引起电容变化，进而引起输出电压的变化
C、动圈式话筒利用通电线圈在磁场中受安培力振动实现声向电的转化
D、因为驻极体话筒价格便宜、灵敏度高，会场大都用驻极体话筒
5．下列说法正确的
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、常温下，上下触点是分享的；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分享
C、需要较高温度熨烫时，要调节温度旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移
D、电熨斗中的双金属片是一种半导体材料
6、为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电灯控制电路相接．当楼道内有人走动而发出声响时，电灯即被接通电源而发光，这种传感器为＿＿＿＿＿，它输入的是＿＿＿＿＿＿信号，经传感器转换后，输出的是＿＿＿＿＿信号．
7．传感器是一种采集信息的重要器件，图1是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力为F作用于可动膜片电极上时，以下说法中正确的 ( )
A、若F向上压膜片电极，电路中有从a和b的电流
B、若F向上压膜片电极，电路中有从b和a的电流
C、若F向上压膜片电极，电路中不会出现电流
D、若电流表有示数，则说明压力F发生变化
8、1999年7月12日，日本原子能公司所属敦贺湾电站由于水管破裂导致国徽冷却剂外流，在检测此重大事故中应用了非电量变化（冷却剂外泄使管中液面变化）转换为电信号的自动化测量技术．如图所示是一种测定导电液体深度的装置；包着一层电介质的金属棒与导电液体形成一个电容器，电容量的变化能反映液面的升降情况，则下列叙述中正确的是 ( )
A．电容增大反映h增大
B．电容增大反映h减少
C．将金属棒间的电压和导电液体分别接电源两极再断开后，液体深度变化时导电液与金属棒间的电压增大反映h减小
D．将金属棒和导电液体分别接电源两极再断开后，液体深度变化时导电液与金属棒间的电压增大反映h增大
9、街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的（ ）
A、压敏性
B、光敏性
C、热敏性
D、三特性都利用了
10、若超导体线圈连接在电路中，则（ ）
A.超导体线圈中有较小的电流通过
B.有强大的电流通过线圈，不能产生强大的磁场
C.电流通过超导体线圈，能产生强大的磁场
D.电流在超导体线圈中，会有部分能量消失
能力提升：
11．如图所示是继电器的原理图，A为常闭触点，B为常开触点，当在接线柱2、3间通入一定的电流时，电磁铁便使衔铁P脱离A而与B接触，从而达到控制电路的目的.接线柱____________与有电源的热敏电阻串联.接线柱____________与外电路串联，即可在温度过高时切断外电路，实现对外电路的自动控制.若要求切断此电路的同时接通另一个外电路，则需要接通的电路应连在____________两个接线柱上.
12．计算机键盘是由两片金属切片组成的小电容器．该电容器的电容可用公式C=ε计算，式中ε=9×10-12,S为金属片的正对面积，d表示两金属片间距．当键被按下时，此电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出哪个键被按下了，从而给出相应的信号．设每个金属片的正对面积为50 mm2，键未按下时的金属片间距为0．6 mm．如果电容变化0．25 pF，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需要被按下（ ）
A．0．15 mm B．0．25 mm C．0．35 mm D．0．45 mm
13．一光敏电阻和一用电器串联后接在一电源上，如图所示.当电路中的光敏电阻受到光照射时，用电器__________正常工作；当光敏电阻不受光照射时，阻值__________，电流___________，用电器___________工作.
14．如图所示为一自动控温的电加热器的电路图，R1是热敏电阻，R2是加热电阻，试说明它是如何控制温度的.
参考答案：
1、答案：甲
2、答案：C
3、答案：ACD
4、答案：AB
5、答案：C
6、答案：声，声，电
7、答案：BC
8、答案：AC
9、答案：B
10、答案：C
11、答案： 2、3 1、5 1、4
12、答案：A
13、答案：开始 增大 减小 停止
14、思路解析：闭合开关，电压加在R1和R2上，它们产生的热功率为，随着温度的升高，热敏电阻R1阻值增大，他们产生的电热功率就减小，选择合适的热敏电阻和加热电阻，就可以将加热的温度控制在某一温度上，加热功率等于散热功率，物体的温度保持在这一温度上不变.
课件36张PPT。高中物理新人教版 选修３-２系列课件第六章《传感器》第二节 《传感器的应用（一）》教学目标（一）知识与技能
1．了解力传感器在电子秤上的应用。
2．了解声传感器在话筒上的应用。
3．了解温度传感器在电熨斗上的应用。
（二）过程与方法
通过实验或演示实验，了解传感器在生产、生活中的应用。（三）情感、态度与价值观
在了解传感器原理及应用时，知道已学知识在生活、生产、科技社会中的价值，增强学习兴趣，培养良好的科学态度。
★教学重点
各种传感器的应用原理及结构。
★教学难点
各种传感器的应用原理及结构。
★教学方法
实验法、观察法、讨论法。
★教学工具
驻极体话筒的工作电路示教板，示波器，学生电源，电熨斗，日光灯起动器（若干）光控继电器的工作原理是:
当照射光敏电阻时,
(1)光敏电阻的阻值 (变大或变小)；
(2) 被控电路 (填“接通”或“断开”)。光控设备电源变小接通传感器应用的一般模式一、力传感器的应用——电子秤1.电子秤使用的测力装置是什么?
它是由什么元件组成的?2.简述力传感器的工作原理.装置:力传感器 元件:金属梁和应变片 一、力传感器的应用——电子秤金属梁两个应变片的形变引起电阻变化 致使两个应变片的电压差变化 1.电子秤使用的测力装置是什么?
它是由什么元件组成的?3.应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？2.简述力传感器的工作原理.装置:力传感器 组成:金属梁和应变片 一、力传感器的应用——电子秤两个应变片的形变引起电阻变化 致使两个应变片的电压差变化 数显电子秤电路原理图练习1.
关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是 （ ）
A.应变片常用半导体材料制成
B.当应变片的表面拉伸时，其电阻变大反之，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ABD二、声传感器的应用——话筒阅读教材56页有关内容，思考并回答:
（1）话筒的作用是什么？
（2）说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。
（3）说明电容式话筒的工作原理和工作过程。这种话筒的优点是什么？
（4）驻极体话筒的工作原理是什么？有何优点？ 话筒的作用是把声信号转化为电信号 二、声传感器的应用——话筒 膜片在声波下振动，使得与膜片相连的线圈中产生随声波变化的感应电流。1、动圈式话筒：音圈二、声传感器的应用——话筒金属膜片永久磁铁工作原理:电磁感应. 练习2:唱卡拉OK用的话筒,内有传感器.其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号.下列说法正确的是( )
A.该传感器是根据电流的磁效应工作的
B.该传感器是根据电磁感应原理工作的
C.膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
D.膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势B2、电容式话筒：原理:Q是绝缘支架,薄金属膜M 和固定电极N 形成一个电容器,被直流电源充电.当声波使膜片振动时,电容发生变化,电路中形成变化的电流,于是电阻两端就输出了与声音变化规律相同的电压.优点：保真度好绝缘支架薄金属膜固定电极
练习3：电容式话筒将声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的( )
A.距离变化
B.正对面积变化
C.介质变化
D.电压变化A3、驻极体话筒：
原理:电介质极化.(它由内部的驻极体塑料膜感受声波. 工作电压: 3～6 V.)特点：体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高，常用在盒式录音机、声控玩具等便宜的家电上驻极体空隙较弱的声音扩音器扬声器1.话筒的作用是把______信号转化为___信号。 2.动圈式话筒的工作原理：声音 电磁感应电 3.电容式话筒的工作原理：电容发生变化4.驻极式话筒的工作原理：电介质极化二、声传感器的应用——话筒三、温度传感器的应用:1.电熨斗1.双金属片温度传感器 思考：双金属片温度传感器的作用是什么？作用：控制电路的通断。三、温度传感器的应用:1.电熨斗原理:热胀冷缩
常温下两触点分离。温度升高，两种金属膨胀性能不同，双金属片形状发生变化，使触点接触。(1)双金属片温度传感器 三、温度传感器的应用:1.电熨斗电烫斗的构造：(2)双金属片温度传感器在电熨斗中的应用 (2)双金属片温度传感器在电熨斗中的应用 思考与讨论：
①常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？
②熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？
三、温度传感器的应用:1.电熨斗思考与讨论：
①常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？ 答：常温下，上、下触
点应是接触的，但温度过高时， 由于双金属片受热膨胀系数不同，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，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用． (2)双金属片温度传感器在电熨斗中的应用 三、温度传感器的应用:1.电熨斗思考与讨论：
②熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？
答：熨烫棉麻衣物和熨
烫丝绸衣物需要设定不同的
温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制在不同温度的目的． (2)双金属片温度传感器在电熨斗中的应用 三、温度传感器的应用:1.电熨斗思考与讨论：
1、为什么温度较高时压缩机自动工作，达到设定低温后就自动停止工作？
2、凸轮为什么可以改变设定的温度？氯甲烷及它的蒸气三、温度传感器的应用:2.电冰箱思考与讨论：
1、应该把恒温箱中的加热器接在 A、B 还是 C、D 之间呢？
2、要使箱内温度保持100℃，可变电阻R′值应调节多大？三、温度传感器的应用:3. 恒温箱一、力传感器的应用——电子秤
二、声传感器的应用——话筒
三、温度传感器的应用——
1.电熨斗; 2.电冰箱; 3. 恒温箱
力传感器是把力信号转换成电信号； 声传感器是把声信号转换为电信号; 温度传感器常用做自动控制开关．小结:6.2传感器的应用(一) 例题1：（2003上海考题）演示位移传感器的工作原理如右图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是 ( )
A. 物体M运动时，电源内的电流会发生变化
B. 物体M运动时，电压表的示数会发生变化
C. 物体M不动时，电路中没有电流
D. 物体M不动时，电压表没有示数B加速度计 例2. 惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系统的重要元件是加速度计。加速度计的构造和原理的示意图如图示，沿导弹长度方向按装的固定光滑杆上套一个质量为m的滑块，滑块的两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来静止，弹簧处于自然长度。滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导。1.设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为S，则这段时间内导弹的加速度 （ ）
A. 方向向左，大小为 k S/m
B．方向向右，大小为 k S/m
C．方向向左，大小为 2k S/m
D. 方向向右，大小为 2k S/mD2. 若电位器（可变电阻）总长度为L，其电阻均匀，两端接在稳压电源U0上，当导弹以加速度a沿水平方向运动时，与滑块连接的滑动片P产生位移，此时可输出一个电信号U，作为导弹惯性制导系统的信息源，为控制导弹运动状态输入信息，试写出U与a 的函数关系式。解：a=2kS/m∴ S=ma/2kU=U0 Rx / R = U0 S / L=maU0 / 2kL=mU0 a / 2kL∝a再见
1．(对应要点一)有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是( )
A．两个传感器都是光电传感器
B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器
C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器
D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作
解析：题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照和温度一个满足条件即可，A、C、D错，B对。
答案：B
2．(对应要点一)每当地震发生后，各路救援人员及时深入灾区，与死神抢时间，争分夺秒抢救被埋人员，有些救援队借助“生命探测仪”可以发现深埋在废墟中的伤员，根据所学知识，你认为“生命探测仪”可能用到了( )
A．红外线传感器 B．压力传感器
C．振动传感器 D．电容传感器
解析：伤员被深埋在废墟中，借助红外线传感器，可以感知人与周围环境的差别，且伤员与尸体的温度不同，借助探测仪可以探测到活着的被困人员。
答案：A
3．(对应要点二)如图6－2－7所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器。话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极。在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转 图6－2－7
化为电信号。其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的( )
A．距离变化 B．正对面积变化
C．介质变化 D．电压变化
解析：话筒中金属膜与金属板构成平行板电容器，当讲话时，振动膜的振动相当于两极板间的距离发生变化，由平行板电容器C＝＝可知当d发生变化时，引起电信号的变化，则A正确。
答案：A
4．(对应要点二)如图6－2－8所示，是自动水位报警器的示意图，其中继电器的线圈通过电流时，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触。若要求水位正常时绿灯亮，高出一定水位时红灯亮，现有红、绿灯泡各一个，红灯泡应安在________位置，绿灯泡应安在________位置(填A或B)。
图6－2－8
解析：水位较低时，线圈中没有电流，衔铁1与触头3接触，这时应绿灯亮，所以A处应安绿灯，当高出一定水位时，线圈中有电流，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触，这时应红灯亮，所以红灯泡应安在B位置。
答案：B A
1.如图1所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、磁感应强度B＝1 T的匀强磁场中，CO间距离为10 cm。当磁场力为0.2 N时，闸刀开关会自动跳开。则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的 图1
大小和方向为( )
A．电流方向C→O B．电流方向O →C
C．电流大小为1 A D．电流大小为0.5 A
解析：根据左手定则，电流方向O→C，故A错B对，由F＝BIL得I＝＝2 A，故C、D错。
答案：B
2.如图2所示，电吉他的弦是磁性物质，当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来，下列说法正确的是( )
A．电吉他是光电传感器
B．电吉他是温度传感器 图2
C．电吉他是声音传感器
D．弦改用尼龙材料原理不变
解析：由电吉他发声原理可知是将声音变化转变为电流的变化，C对，A、B、D错。
答案：C
3．许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应。它的控制电路中可能接入的传感器是( )
A．温度传感器 B．光电传感器
C．声音传感器 D．热电传感器
解析：温度传感器是指将温度信号转换为电信号的一类传感器；光电传感器是指将光信号转换为电信号的一类传感器；声音传感器是指将声音信号转换为电信号的一类传感器；热电传感器是指将温度信号转换为电信号的一类传感器。根据题意，楼道照明灯由两种装置控制，一是与光有关，二是与声音有关，故本题正确选项为B、C。
答案：BC
4．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，某工作原理如图3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，电流表示数的变化规律如图乙所示，下列判断正确的是( )
图3
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，小车做匀加速直线运动
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：在0～t1内，电流I恒定，压敏电阻阻值不变，由小球的受力不变可知，小车可能做匀速或匀加速直线运动；在t1～t2内，电流I变大，压敏电阻阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，A、B皆错。在t2～t3内，电流I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，C错，D正确。
答案：D
5．如图4为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是( )
图4
A．温度升高至74℃时，L1亮灯报警
B．温度升高至74℃时，L2亮灯报警
C．温度升高至78℃时，L1亮灯报警
D．温度升高至78℃时，L2亮灯报警
解析：当温度低于78℃时，继电器线圈中没有电流，此时灯L1亮，但不报警；当温度升高到78℃时，继电器线圈有电流，磁铁吸下衔铁，灯L2被接通，所以灯L2亮且报警，温度升高至74℃时，只是灯L1亮，不会报警，故A、B、C选项错，D选项正确。
答案：D
6.如图5所示是家用电冰箱的压缩启动装置的电路。其中的运行绕组是电冰箱在工作时电动机的定子，由于家用交流电是单相的，启动时必须依靠启动绕组的帮助才能产生旋 图5
转磁场。在启动绕组的支路中串联有一个PTC元件，这是一种以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器。电流流过PTC元件，元件发热，它的电阻率随温度升高而发生显著变化，当电动机转动正常以后，PTC元件温度较高，电阻很大，启动绕组中电流很小，以下判断正确的是( )
①电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少；②电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少；③电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是变化的；④电冰箱启动后，启动绕组功率是变化的，运行绕组功率不变。
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
解析：启动时，由于PTC元件温度低，电阻小，故耗电多，②正确；启动后，随着PTC元件温度升高，其电阻增大，通过启动绕组的电流减小，故启动绕组的功率是变化的，而运行绕组两端电压不变，故功率不变，则④正确。
答案：B
7．如图6所示是电饭锅的结构图，如果感温磁体的“居里温度”为103℃，下列说法中正确的是( )
图6
A．常温下感温磁体具有较强的磁性
B．当温度超过103℃时，感温磁体的磁性较强
C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会超过103℃，这时开关按钮会自动跳起
D．常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103℃，开关按钮就不会自动跳起
解析：常温下感温磁体的磁性较强，当按下开关按钮，永磁体与感温磁体相互吸引而接通电路，而感温磁体的居里温度是103℃，常压下只要锅内有水，锅内温度就不可能达到103℃，开关就不会自动断开，饭熟后，水分被吸收，锅底温度就会达到103℃，感温磁体磁性消失，在弹簧的作用下开关自动跳起。综上所述A、C、D三项正确。
答案：ACD
8.小强用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制。经检查，恒温箱的控制器没有故障。参照图7，下列对故障判断正确的是( )
A．只可能是热敏电阻出现故障 图7
B．只可能是温度设定装置出现故障
C．热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障
D．可能是加热器出现故障
解析：由恒温箱原理图可知，若热敏电阻出现故障或温度设定出现故障都会向控制器传递错误信息，导致控制器发出错误指令，故C正确，A、B错误。若加热器出现故障，只有一种可能，即不能加热，而题中加热器一直加热才会使温度持续升高，故D错误。
答案：C
9.用如图8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、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器。用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg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 图8
力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10 N(取g＝10 m/s2)。
(1)若传感器a的示数为14 N，b的示数为6.0 N，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？
解析：(1)如图所示，依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力F1＝14 N，右侧弹簧对滑块的向左的推力F2＝6.0 N，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＝＝ m/s2＝4 m/s2。
a1与F1同方向，即向前(向右)。
(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′＝20 N。
滑块所受合力产生加速度a2，
由牛顿第二定律得F合＝F2′＝ma2，
得a2＝＝10 m/s2，方向向左。
答案：(1)4.0 m/s2 方向向右
(2)以方向向左大小为10 m/s2的加速度运动
10.如图9所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置的示意图，A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮。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 图9
成电信号，由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内的脉冲数为n，累计脉冲数为N，试完成下列问题的解答：
(1)要测出小车的速度和行程，还必须测量的物理数据有哪些？
(2)推导小车速度的表达式。
(3)推导小车行程的表达式。
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v＝2πRk。
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。已知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。由于齿轮与车轮同轴相连，它们在单位时间内转动圈数相等，即k＝n/P。
由以上两式可得v＝。
同理，设车轮转动的累计圈数为k′，则有路程x＝2πRk′，
且k′＝N/P，所以x＝。
可见，要测出小车的速度v和行程x，除单位时间内的脉冲数n和累计脉冲数N外，还必须测出车轮半径R和齿轮的齿数P。
答案：(1)车轮半径R和齿轮的齿数P
(2)v＝ (3)x＝
