[学案+答案]人教版 选修3-2 第六章 第三节 传感器的应用
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| 名称 | [学案+答案]人教版 选修3-2 第六章 第三节 传感器的应用 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2015-10-30 15:16:53 | ||
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文档简介
§6.3 传感器的应用（二）
●学案●
【学习目标】
1．了解温度传感器在电饭锅、测温仪上的应用，加深对温度传感器的应用认识。
2．了解光传感器在鼠标器、火灾报警器上的应用，知道其工作原理。
3．了解热敏元件、光敏元件的工作特性
【重点难点】
1.重点：理解并掌握电饭锅的结构和原理，了解测温仪、鼠标器、火灾报警器原理。
2.难点：各种传感器的应用原理和结构。
【课前预习】
一、温度传感器的应用——电饭锅
1．磁性限温元件——感温铁氧体
（1）材料结构：是用氧化锰、氧化锌和氧化 ( http: / / www.21cnjy.com )铁粉末混合烧结而成的，是一种特殊的软磁性材料，在电饭锅中与一块永久磁铁组合构成磁钢限温器，实现限温控制。
（2）特点：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸 ( http: / / www.21cnjy.com )引，但是温度上升到约103 ℃时，就失去铁磁性，不能被磁体吸引。这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里点”。感温铁氧体具有限温准确，动作迅速等优点。
2．电饭锅工作原理
电饭锅具有自动断电和保温功能，是因为它内部装有磁钢限温器和双金属片恒温器两个自动装置。 如图所示。
（1）限温原理（自动断电）
煮饭时，用手按下开关按钮，通过传动杠杆推动 ( http: / / www.21cnjy.com )永磁体向上与感温磁体（铁氧体）相互吸合，其吸力大于限温器中弹簧的弹力和永磁体的自身重力，所以永磁体不会落下，杠杆支架释放弹性金属片，使触点闭合，电路接通，电热板开始发热工作。
在饭煮熟前，锅内有水，所以 ( http: / / www.21cnjy.com )电饭锅的内胆温度不会超过100℃，感温磁体仍然具有磁性。继续加热，直到饭熟后，水份被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点1030C”时感温磁体失去磁性，永磁体在自身重力及弹簧的弹力作用下被弹开，通过传动杆使触点分离，切断电源，从而停止加热。这样就起到限温作用。
（2）保温原理：
当电饭锅的温度升高时，双金属片受热，使 ( http: / / www.21cnjy.com )它向膨胀系数小的一面弯曲。弯曲时，它把两个触点分离，于是电饭锅断电，温度下降。而当温度下降到一定程度时，双金属片逐渐冷却回复原状，两个触点重新闭合通电，如此反复，使电饭锅达到保温效果，温度能够自动维持在70±5℃的范围。
二、温度传感器的应用——测温仪
1.测温仪：应用温度传感器把温度转 ( http: / / www.21cnjy.com )换成电信号，再由指针式仪表或数字式仪表显示出来，从而构成指针式温度计或数字式温度计。测温元件可以是热敏电阻、金属热电阻、热电偶等，还可以是红外线敏感元件等。
2.特点：由于电信号可以由测温地点传输到其他地点，所以应用温度传感器可以远距离读取温度的数值，这是把非电学量转变为电学量的一大优点。
3. 非接触式红外测温仪
利用红外线敏感元件可以实现无接触测温．
由于物体的温度不同，发射红外线的情 ( http: / / www.21cnjy.com )况也不同，非接触式红外测温仪通过接收人体的红外辐射实现体温测试，可在距离人体50 cm～300 cm处快速、有效地筛查出公共场所中的高温人员，再由医护人员对其进行确诊．一般的非接触式红外测温仪测温速度小于0.5 s，分辨力达到0.l℃．与传统的接触式医用温度计相比有两大优点：
①非接触式红外测温仪在测温时不必与被测物体表面接触，不像口含式温度计或红外测温仪那样近距离读取测量值；
②可立即显示温度值，而口含式温度计要30 s后才能显示最终温度值．
三、光传感器的应用——鼠标器
1.结构：机械式鼠标器的内部结构如图甲所示。 ( http: / / www.21cnjy.com )其主要部件为一个滚球、两套滚轴、有许多等间距小齿的码盘、发光二极管、两个红外线接收管。两个红外接收管就是两个光传感器。如下图。
( http: / / www.21cnjy.com )
2.原理：当鼠标插入计算机 ( http: / / www.21cnjy.com )插孔后，两个红外线发光二极管就开始发光。鼠标器移动时，滚球运动通过轴带动两个码盘转动，红外线接受管就收到断续的红外线脉冲，输出相应的脉冲信号，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位移。
四、光传感器的应用——火灾报警器
1.结构：烟雾式火灾报警 ( http: / / www.21cnjy.com )器的实物见图甲，烟雾作上升运动的，到达天花板底下，烟感报警器通过烟雾发现火灾，所以烟雾式火灾报警器安装在天花板上。如图乙所示，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。
( http: / / www.21cnjy.com )
2.原理：灾报警器是利用烟雾对光的散射 ( http: / / www.21cnjy.com )来工作的，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后，就会发出警报。
自动冲水机、路灯的控制、鼠标器、光电计数器、烟雾报警器等都是利用了光电传感器的原理。
【预习检测】
1.关于电饭锅的说法正确的是（ ）
A．电饭锅中的温度传感器其主要元件是氧化铁
B．感温铁氧体在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性
C．用电饭锅烧水，水开时能自动断电
D．用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自动复位
2. 测温仪使用的是 （ ）
A．光传感器 B．红外线传感器 C．温度传感器 D．超声波传感器
3. 下列器件是应用光传感器的是（ ）
A．鼠标器 B．火灾报警器 C．测温仪 D．自动门
4. 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
答案：1.BD 2.C 3.ABD 4.B
堂中互动▲
【典题探究】
题型三、温度传感器的应用（二）
例1 如图所示是某一电饭煲的电路图。 ( http: / / www.21cnjy.com )S1是一个手动限温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点103 °C时，开关会自动断开。S2是一个自动保温开关，当温度低于70 °C时，会自动闭合；温度高于80 °C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R1＝R2＝500 Ω，加热电阻R3＝50 Ω，两灯电阻不计。
(1)分析电饭煲的工作原理；
(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比；
(3)简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？
【解析】 (1)电饭煲装上食物后， ( http: / / www.21cnjy.com )接上电源，双金属片保温开关S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时R1与黄灯被短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80 °C时，S2自动断开，S1仍闭合；水烧开后，温度升高到103 °C时，开关S1自动跳起断开，这时饭已经煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态。由于散热，待温度降至70 °C时，S2又自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80 °C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P1＝，保温时电饭煲消耗的功率P2＝，两式中R并＝ Ω，从而有
(3)如果不闭合开关S1，开始S2总是闭 ( http: / / www.21cnjy.com )合的，R1与黄灯被短路，功率为P1，当温度上升到80 °C时，S2自动断开，功率降为P2，温度降到70 °C，S2又自动闭合……温度只能在70～80 °C之间变化，不能把水烧开，故不能将饭煮熟.
【拓展】分析电饭煲的工作原理，关键在 ( http: / / www.21cnjy.com )于理解两个开关的工作原理。一是手动温控开关S1，即感温铁氧体限温元件，超过居里点会自动断开，二是自动温控开关S2，即双金属片保温元件，低于70 °C时会自动闭合，高于80 °C时会自动断开。掌握了两个开关的特点，也就会分析电饭煲的工作原理了。
例2 图甲为某自动恒温箱原理简图， ( http: / / www.21cnjy.com )箱内的电阻R1＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R3＝40 kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示。当a、b端电压Uab<0时，电压鉴别器使开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使提高；当Uab>0时，电压鉴别器使开关S断开，停止加热，则恒温箱内的温度恒定在多少°C？
【解析】由题意可知，当Uab＝ ( http: / / www.21cnjy.com )0是一个电压的临界点，对应着开关S的动作，而开关的动作对应着温度的上升或下降。此时R1与 R3上的电压相等。设电路路端电压为U，有
，
解得Rt＝20 kΩ .
由题图乙可知，当Rt＝20 kΩ时，t＝35 ℃
答案：箱内温度恒定在35 ℃
【拓展】 本题利用温度传感器热敏电阻为 ( http: / / www.21cnjy.com )传感器，将温度变化的信号转化为电信号，结合电子线路来控制加热电路。正确的电路分析、计算及看懂热敏电阻的电阻随温度变化的曲线，是解决这类习题的关键。
题型四、光传感器的应用
例3 如图所示为一实验小车中利用光脉冲测 ( http: / / www.21cnjy.com )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之间的间隙变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，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哪些物理量或数据？
（2）推导小车速度的表达式。
（3）推导小车行程的表达式。
【解析】这是一道以实际问题为 ( http: / / www.21cnjy.com )背景的实验题，显然无法通过迁移课本实验中的方法来解决。但是题目给出了装置图，该图及题文中的相关说明给我们一定提示，光束原来是连续的，是转动的齿轮使光束变为脉冲，因此脉冲情况必定与齿轮（或车轮）的转动有关，也就与速度和行程有关。
由题意可知，由于齿轮与车轮同轴相连，两 ( http: / / www.21cnjy.com )者在单位时间内转动圈数相等，即两者的角速度相等。设车轮的半径为R，单位时间内车轮转动圈数即转动频率为k，则小车的速度为
v=Rω=2πRk
又可知，单位时间内的脉冲数n与转过的齿轮数相等。设齿轮上的总齿数为p，则齿轮转一圈电子电路显示的脉冲数也为p，所以单位时间内齿轮转动圈数k=。
因此小车速度的表达式v=Rω=；
同理可知，小车运动的时间
因此行程的表达式为s=vt= 。
所以：（1）要测出小车的速度和行程，除单位时间内的脉冲数n和累计脉冲数N外，还必须测量轮半径R和齿轮的总齿数p；
（2）小车速度的表达式v=ωR=；（3）小车行程的表达式为s=vt= .
【拓展】 本题是光电传感器的一个重要应 ( http: / / www.21cnjy.com )用，它提供了测定车子运动速度和行程的一个实例，请查阅有关资料或请教汽车司机，汽车上的速度表和行程表是否是按照这一原理设计的？
【变式训练1】如图实所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻.此光电计数器的基本工作原理是（ ）
A.当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压
B.当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压
C.信号处理系统每获得一次低电压就记数一次
D.信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
答案 AC
【变式训练2】 某同学用时间传感器代替秒 ( http: / / www.21cnjy.com )表做“用单摆测重力加速度”的实验，他的设计思路如图甲所示。长为L的摆线一端固定在铁夹台上，另一端连接一质量为m，半径为r的小球，在摆线上紧邻小球处套有一小段轻细挡光管，当单摆摆动到平衡位置时，挡光管就能挡住从光源A正对光敏电阻R1发出的细光束，信号处理系统就能形成一个电压信号，如图乙所示，R2为定值电阻。
（1）某同学用10分度的游标卡尺测小球的直径，如图丙所示.正确的读数是 mm.
（2）R1两端的电压U与时间t的关系如图乙所示，则用此装置测得单摆的周期为 .
（3）当有光照射R1时，信号处理系统获得的是 （填“高电压信号”或“低电压信号”）.
答案: （1）20.8 （2）2T0 （3）低电压信号
●学案●
【学习目标】
1．了解温度传感器在电饭锅、测温仪上的应用，加深对温度传感器的应用认识。
2．了解光传感器在鼠标器、火灾报警器上的应用，知道其工作原理。
3．了解热敏元件、光敏元件的工作特性
【重点难点】
1.重点：理解并掌握电饭锅的结构和原理，了解测温仪、鼠标器、火灾报警器原理。
2.难点：各种传感器的应用原理和结构。
【课前预习】
一、温度传感器的应用——电饭锅
1．磁性限温元件——感温铁氧体
（1）材料结构：是用氧化锰、氧化锌和氧化 ( http: / / www.21cnjy.com )铁粉末混合烧结而成的，是一种特殊的软磁性材料，在电饭锅中与一块永久磁铁组合构成磁钢限温器，实现限温控制。
（2）特点：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸 ( http: / / www.21cnjy.com )引，但是温度上升到约103 ℃时，就失去铁磁性，不能被磁体吸引。这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里点”。感温铁氧体具有限温准确，动作迅速等优点。
2．电饭锅工作原理
电饭锅具有自动断电和保温功能，是因为它内部装有磁钢限温器和双金属片恒温器两个自动装置。 如图所示。
（1）限温原理（自动断电）
煮饭时，用手按下开关按钮，通过传动杠杆推动 ( http: / / www.21cnjy.com )永磁体向上与感温磁体（铁氧体）相互吸合，其吸力大于限温器中弹簧的弹力和永磁体的自身重力，所以永磁体不会落下，杠杆支架释放弹性金属片，使触点闭合，电路接通，电热板开始发热工作。
在饭煮熟前，锅内有水，所以 ( http: / / www.21cnjy.com )电饭锅的内胆温度不会超过100℃，感温磁体仍然具有磁性。继续加热，直到饭熟后，水份被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点1030C”时感温磁体失去磁性，永磁体在自身重力及弹簧的弹力作用下被弹开，通过传动杆使触点分离，切断电源，从而停止加热。这样就起到限温作用。
（2）保温原理：
当电饭锅的温度升高时，双金属片受热，使 ( http: / / www.21cnjy.com )它向膨胀系数小的一面弯曲。弯曲时，它把两个触点分离，于是电饭锅断电，温度下降。而当温度下降到一定程度时，双金属片逐渐冷却回复原状，两个触点重新闭合通电，如此反复，使电饭锅达到保温效果，温度能够自动维持在70±5℃的范围。
二、温度传感器的应用——测温仪
1.测温仪：应用温度传感器把温度转 ( http: / / www.21cnjy.com )换成电信号，再由指针式仪表或数字式仪表显示出来，从而构成指针式温度计或数字式温度计。测温元件可以是热敏电阻、金属热电阻、热电偶等，还可以是红外线敏感元件等。
2.特点：由于电信号可以由测温地点传输到其他地点，所以应用温度传感器可以远距离读取温度的数值，这是把非电学量转变为电学量的一大优点。
3. 非接触式红外测温仪
利用红外线敏感元件可以实现无接触测温．
由于物体的温度不同，发射红外线的情 ( http: / / www.21cnjy.com )况也不同，非接触式红外测温仪通过接收人体的红外辐射实现体温测试，可在距离人体50 cm～300 cm处快速、有效地筛查出公共场所中的高温人员，再由医护人员对其进行确诊．一般的非接触式红外测温仪测温速度小于0.5 s，分辨力达到0.l℃．与传统的接触式医用温度计相比有两大优点：
①非接触式红外测温仪在测温时不必与被测物体表面接触，不像口含式温度计或红外测温仪那样近距离读取测量值；
②可立即显示温度值，而口含式温度计要30 s后才能显示最终温度值．
三、光传感器的应用——鼠标器
1.结构：机械式鼠标器的内部结构如图甲所示。 ( http: / / www.21cnjy.com )其主要部件为一个滚球、两套滚轴、有许多等间距小齿的码盘、发光二极管、两个红外线接收管。两个红外接收管就是两个光传感器。如下图。
( http: / / www.21cnjy.com )
2.原理：当鼠标插入计算机 ( http: / / www.21cnjy.com )插孔后，两个红外线发光二极管就开始发光。鼠标器移动时，滚球运动通过轴带动两个码盘转动，红外线接受管就收到断续的红外线脉冲，输出相应的脉冲信号，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位移。
四、光传感器的应用——火灾报警器
1.结构：烟雾式火灾报警 ( http: / / www.21cnjy.com )器的实物见图甲，烟雾作上升运动的，到达天花板底下，烟感报警器通过烟雾发现火灾，所以烟雾式火灾报警器安装在天花板上。如图乙所示，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。
( http: / / www.21cnjy.com )
2.原理：灾报警器是利用烟雾对光的散射 ( http: / / www.21cnjy.com )来工作的，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后，就会发出警报。
自动冲水机、路灯的控制、鼠标器、光电计数器、烟雾报警器等都是利用了光电传感器的原理。
【预习检测】
1.关于电饭锅的说法正确的是（ ）
A．电饭锅中的温度传感器其主要元件是氧化铁
B．感温铁氧体在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性
C．用电饭锅烧水，水开时能自动断电
D．用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自动复位
2. 测温仪使用的是 （ ）
A．光传感器 B．红外线传感器 C．温度传感器 D．超声波传感器
3. 下列器件是应用光传感器的是（ ）
A．鼠标器 B．火灾报警器 C．测温仪 D．自动门
4. 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
答案：1.BD 2.C 3.ABD 4.B
堂中互动▲
【典题探究】
题型三、温度传感器的应用（二）
例1 如图所示是某一电饭煲的电路图。 ( http: / / www.21cnjy.com )S1是一个手动限温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点103 °C时，开关会自动断开。S2是一个自动保温开关，当温度低于70 °C时，会自动闭合；温度高于80 °C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R1＝R2＝500 Ω，加热电阻R3＝50 Ω，两灯电阻不计。
(1)分析电饭煲的工作原理；
(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比；
(3)简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？
【解析】 (1)电饭煲装上食物后， ( http: / / www.21cnjy.com )接上电源，双金属片保温开关S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时R1与黄灯被短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80 °C时，S2自动断开，S1仍闭合；水烧开后，温度升高到103 °C时，开关S1自动跳起断开，这时饭已经煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态。由于散热，待温度降至70 °C时，S2又自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80 °C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P1＝，保温时电饭煲消耗的功率P2＝，两式中R并＝ Ω，从而有
(3)如果不闭合开关S1，开始S2总是闭 ( http: / / www.21cnjy.com )合的，R1与黄灯被短路，功率为P1，当温度上升到80 °C时，S2自动断开，功率降为P2，温度降到70 °C，S2又自动闭合……温度只能在70～80 °C之间变化，不能把水烧开，故不能将饭煮熟.
【拓展】分析电饭煲的工作原理，关键在 ( http: / / www.21cnjy.com )于理解两个开关的工作原理。一是手动温控开关S1，即感温铁氧体限温元件，超过居里点会自动断开，二是自动温控开关S2，即双金属片保温元件，低于70 °C时会自动闭合，高于80 °C时会自动断开。掌握了两个开关的特点，也就会分析电饭煲的工作原理了。
例2 图甲为某自动恒温箱原理简图， ( http: / / www.21cnjy.com )箱内的电阻R1＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R3＝40 kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示。当a、b端电压Uab<0时，电压鉴别器使开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使提高；当Uab>0时，电压鉴别器使开关S断开，停止加热，则恒温箱内的温度恒定在多少°C？
【解析】由题意可知，当Uab＝ ( http: / / www.21cnjy.com )0是一个电压的临界点，对应着开关S的动作，而开关的动作对应着温度的上升或下降。此时R1与 R3上的电压相等。设电路路端电压为U，有
，
解得Rt＝20 kΩ .
由题图乙可知，当Rt＝20 kΩ时，t＝35 ℃
答案：箱内温度恒定在35 ℃
【拓展】 本题利用温度传感器热敏电阻为 ( http: / / www.21cnjy.com )传感器，将温度变化的信号转化为电信号，结合电子线路来控制加热电路。正确的电路分析、计算及看懂热敏电阻的电阻随温度变化的曲线，是解决这类习题的关键。
题型四、光传感器的应用
例3 如图所示为一实验小车中利用光脉冲测 ( http: / / www.21cnjy.com )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之间的间隙变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，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哪些物理量或数据？
（2）推导小车速度的表达式。
（3）推导小车行程的表达式。
【解析】这是一道以实际问题为 ( http: / / www.21cnjy.com )背景的实验题，显然无法通过迁移课本实验中的方法来解决。但是题目给出了装置图，该图及题文中的相关说明给我们一定提示，光束原来是连续的，是转动的齿轮使光束变为脉冲，因此脉冲情况必定与齿轮（或车轮）的转动有关，也就与速度和行程有关。
由题意可知，由于齿轮与车轮同轴相连，两 ( http: / / www.21cnjy.com )者在单位时间内转动圈数相等，即两者的角速度相等。设车轮的半径为R，单位时间内车轮转动圈数即转动频率为k，则小车的速度为
v=Rω=2πRk
又可知，单位时间内的脉冲数n与转过的齿轮数相等。设齿轮上的总齿数为p，则齿轮转一圈电子电路显示的脉冲数也为p，所以单位时间内齿轮转动圈数k=。
因此小车速度的表达式v=Rω=；
同理可知，小车运动的时间
因此行程的表达式为s=vt= 。
所以：（1）要测出小车的速度和行程，除单位时间内的脉冲数n和累计脉冲数N外，还必须测量轮半径R和齿轮的总齿数p；
（2）小车速度的表达式v=ωR=；（3）小车行程的表达式为s=vt= .
【拓展】 本题是光电传感器的一个重要应 ( http: / / www.21cnjy.com )用，它提供了测定车子运动速度和行程的一个实例，请查阅有关资料或请教汽车司机，汽车上的速度表和行程表是否是按照这一原理设计的？
【变式训练1】如图实所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻.此光电计数器的基本工作原理是（ ）
A.当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压
B.当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压
C.信号处理系统每获得一次低电压就记数一次
D.信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
答案 AC
【变式训练2】 某同学用时间传感器代替秒 ( http: / / www.21cnjy.com )表做“用单摆测重力加速度”的实验，他的设计思路如图甲所示。长为L的摆线一端固定在铁夹台上，另一端连接一质量为m，半径为r的小球，在摆线上紧邻小球处套有一小段轻细挡光管，当单摆摆动到平衡位置时，挡光管就能挡住从光源A正对光敏电阻R1发出的细光束，信号处理系统就能形成一个电压信号，如图乙所示，R2为定值电阻。
（1）某同学用10分度的游标卡尺测小球的直径，如图丙所示.正确的读数是 mm.
（2）R1两端的电压U与时间t的关系如图乙所示，则用此装置测得单摆的周期为 .
（3）当有光照射R1时，信号处理系统获得的是 （填“高电压信号”或“低电压信号”）.
答案: （1）20.8 （2）2T0 （3）低电压信号