人教版高中物理选修3-2 第六章 传感器课后习题讲解课件（共16张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修3-2 第六章 传感器课后习题讲解课件（共16张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 892.0KB | ||
| 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 | 2020-02-11 22:39:18 | ||
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文档简介
(共16张PPT)
6.1传感器及其工作原理
课后习题讲解
人教版高中物理选修3-2第六章传感器
问题与练习解答：
1、两种电感式微小位移传感器的原理图。图甲中，1是待测的物体，2是可以上下移动的软铁芯，3是固定的软铁芯，2、3之间的空气间隙随着物体的位移改变，铁芯3上绕有线圈4。乙图中，3是空心线圈，1是待测的物体，软铁芯2插在线圈3中并且可以随着物体1在线圈中平移。
说明它们的工作原理，并尝试设计与线圈3或线圈4项链的电路。
乙：当待测物体向左平移，因自感系数的增加，导致增加的磁场会阻碍线圈3的电流变化，则电流表的示数将减小．由以上分析可知，3中电路应接入交流电源和电流表，
解：
甲：线圈3中通入正弦变化的交流电，电路的电流不断变化，则线圈3内的磁场在不断变化，当软铁芯2插在线圈3中，导致磁场增强，从而通过电流的变化量来确定插入线圈的位移大小。
2、按照你对以下几种传感器的理解填写下面的表格，并和同学们讨论可能的工作原理。
光敏电阻
输入的物理量
输出的物理量
热敏电阻
金属热电阻
电容式位移传感器
霍尔元件
光
电阻
温度
电阻
温度
电阻
位移
电容
磁感应强度
电压
传感器名称
6.2传感器的应用
课后习题讲解
问题与练习解答：
1、某同学设计了一个加速度计,如图6.2- 11所示.具有一定质量的滑块2可以在光滑的框架1中平移,滑块两侧用弹簧3拉着；R为滑动变阻器,4是滑动片,它与电阻器任一端间的电阻值都与它到这端的距离成正比。这个装置实际上是一个加速度传感器。两个电池E的电压相同。按图连接电路后，电压表指针的零点调在中央，当P 端的电势高于Q 端时，指针向零点右侧偏转。
你认为他的设计在原理上可行吗?这个装置能否同时测出加速度的大小和方向?将框架固定在运动的物体上,当物体具有图示方向的加速度度a时,电压表的指针将向哪个方向偏转?
该同学设计的电路在原理上可行，当滑动片在滑动变阻器中央时P、Q等势，
电压表指针指中央零点。
解：
这个装置可以同时测出加速度大小和方向，大小可通过电压表示数大小表示，方向可通过偏转方向判定。
当物体具有图示方向的加速度a时, 滑块向左移,则变阻器右端电阻大，故电流流过滑动变阻器时电势降落大，则Q点电势高于P点，则指针应向零点左侧偏转。
a
2、如图6.2-12所示，图甲为热敏电阻的R- t 图象, 图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路, 继电器线圈的电阻为150Ω。当线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势E=6V，内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
（1）应该把恒温箱内的加热器是接在A、B 端还是C、D端?
（2）如果要使恒温箱内的温度保持100℃，可变电阻R' 的值应调节为多少?
（2）由图甲知，t=100℃时R=50Ω，则继电器电路中电流在100℃时，，
（1）A、B端
代入数据解得：
R'=100Ω
其中RJ为继电器的电阻。
解：
3、许多楼道灯具有这样的功能:天黑时、出現声它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应。
(1)它的控制电路中接入了哪几种传感器?
(2)从这几种传感器来的信号，通过一个门电路后，进入执行电路。应该使用哪种门电路?
解：
根据题意，灯亮必须同时具备天黑，出现声音的条件，可得该逻辑关系属于与逻辑关系，对应的门电路为与门电路，如图。
天黑时，出现声音它就开启;而白天，即使有声音它也没有反应，故电路中有光传感器，即使天黑，没声音灯也不亮故用到了声音传感器。
4、当前大量使用的磁敏器件是霍尔元件与集成电路制在一起的传感器、它有以下两种
(1)一种是“线性”的。它将霍尔元件和放大器集成在一个芯片内。其输出的电压与感受到的磁感应强度成正比地连续变化。请你提出一种方案，利用它来测量电流的大小。
(2)另一种是“开关型”的，当磁场强到一定程度时它才会输出高电平，而在磁场弱到一定程度时输出低电平(或者相反)，也就是说、它只能在高、低电平之间跃变。请你提出一种方案，利用它来测量物体的转速。
(1)如图所示在C形软铁芯1上绕制线圈2，霍尔传感器3置入铁芯的间隙中，并与数字安伏表4相连，线圈中通入的侍测电流越强，铁芯间隙中的磁场强度就越大，则传感器输出的电压越大。
解：
(2)如图所示，转动物体1的边缘上嵌入一个小永磁体2，霍尔传感器3固定在近旁，并在计数电路和显示屏4相连，物体每转动一周，传感器就输出一个电压脉冲，计数显示的数字就增加1.配合秒表测出在时间t内转动的周数n，就可以计算出转速。
6.3实验：传感器的应用
课后习题讲解
问题与练习解答：
1、一个简单的磁控防盗报置。门的上沿嵌入一小块永磁体M，门框内与M相对的位置入干簧管H，并且将千管接入图示的电路。睡觉前连接好电路，当贼开门时，蜂鸣器就会叫起来.
请说明它的工作原理，最好通过实验模拟这个电路的工作。
干簧管内部有两个软磁性簧片，软磁性物质的特性是易于磁化而又易于失去磁性。磁场存在时，簧片与磁体互相吸引;移去磁体，即磁场消失，簧片失去磁性而恢复原状当门闭着时，水久磁铁使干簧管接通，斯密特触发器输入端与电源负极相连，处于低电平，则输出端为高电平，故蜂鸣器不发声；当开门时，没有磁体作用，干簧管断开，斯密特触发器输入端为高电平，输出端为低电平，则蜂鸣器通电，发声报警。
解：
2、请你设计一个电热水器的控制方案。要求水烧开时自动断电，而在水温低于沸点约10℃时又自动加热。同时还要有手动开关，必要时可以在任何温度下立即加热。
加热器用一个100度的KSD301的常闭型温度开关控制，100度断开，90度接通，再加一个手动开关即可。
解：
3、调查研完:你的家庭、学校和附近的公共设范中，有哪些地方使用了传感器?这些传感器各是什么类型的?各起了什么作用?它们为我们提供了哪些方便?带来了哪些经济效益?写出一篇文拿，并且配图说明。加果做成计算机的演示文稿就更好了。
楼梯灯的声、光控开关，电视机的遥控器等都使用了传感器。
解：
6.1传感器及其工作原理
课后习题讲解
人教版高中物理选修3-2第六章传感器
问题与练习解答：
1、两种电感式微小位移传感器的原理图。图甲中，1是待测的物体，2是可以上下移动的软铁芯，3是固定的软铁芯，2、3之间的空气间隙随着物体的位移改变，铁芯3上绕有线圈4。乙图中，3是空心线圈，1是待测的物体，软铁芯2插在线圈3中并且可以随着物体1在线圈中平移。
说明它们的工作原理，并尝试设计与线圈3或线圈4项链的电路。
乙：当待测物体向左平移，因自感系数的增加，导致增加的磁场会阻碍线圈3的电流变化，则电流表的示数将减小．由以上分析可知，3中电路应接入交流电源和电流表，
解：
甲：线圈3中通入正弦变化的交流电，电路的电流不断变化，则线圈3内的磁场在不断变化，当软铁芯2插在线圈3中，导致磁场增强，从而通过电流的变化量来确定插入线圈的位移大小。
2、按照你对以下几种传感器的理解填写下面的表格，并和同学们讨论可能的工作原理。
光敏电阻
输入的物理量
输出的物理量
热敏电阻
金属热电阻
电容式位移传感器
霍尔元件
光
电阻
温度
电阻
温度
电阻
位移
电容
磁感应强度
电压
传感器名称
6.2传感器的应用
课后习题讲解
问题与练习解答：
1、某同学设计了一个加速度计,如图6.2- 11所示.具有一定质量的滑块2可以在光滑的框架1中平移,滑块两侧用弹簧3拉着；R为滑动变阻器,4是滑动片,它与电阻器任一端间的电阻值都与它到这端的距离成正比。这个装置实际上是一个加速度传感器。两个电池E的电压相同。按图连接电路后，电压表指针的零点调在中央，当P 端的电势高于Q 端时，指针向零点右侧偏转。
你认为他的设计在原理上可行吗?这个装置能否同时测出加速度的大小和方向?将框架固定在运动的物体上,当物体具有图示方向的加速度度a时,电压表的指针将向哪个方向偏转?
该同学设计的电路在原理上可行，当滑动片在滑动变阻器中央时P、Q等势，
电压表指针指中央零点。
解：
这个装置可以同时测出加速度大小和方向，大小可通过电压表示数大小表示，方向可通过偏转方向判定。
当物体具有图示方向的加速度a时, 滑块向左移,则变阻器右端电阻大，故电流流过滑动变阻器时电势降落大，则Q点电势高于P点，则指针应向零点左侧偏转。
a
2、如图6.2-12所示，图甲为热敏电阻的R- t 图象, 图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路, 继电器线圈的电阻为150Ω。当线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势E=6V，内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
（1）应该把恒温箱内的加热器是接在A、B 端还是C、D端?
（2）如果要使恒温箱内的温度保持100℃，可变电阻R' 的值应调节为多少?
（2）由图甲知，t=100℃时R=50Ω，则继电器电路中电流在100℃时，，
（1）A、B端
代入数据解得：
R'=100Ω
其中RJ为继电器的电阻。
解：
3、许多楼道灯具有这样的功能:天黑时、出現声它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应。
(1)它的控制电路中接入了哪几种传感器?
(2)从这几种传感器来的信号，通过一个门电路后，进入执行电路。应该使用哪种门电路?
解：
根据题意，灯亮必须同时具备天黑，出现声音的条件，可得该逻辑关系属于与逻辑关系，对应的门电路为与门电路，如图。
天黑时，出现声音它就开启;而白天，即使有声音它也没有反应，故电路中有光传感器，即使天黑，没声音灯也不亮故用到了声音传感器。
4、当前大量使用的磁敏器件是霍尔元件与集成电路制在一起的传感器、它有以下两种
(1)一种是“线性”的。它将霍尔元件和放大器集成在一个芯片内。其输出的电压与感受到的磁感应强度成正比地连续变化。请你提出一种方案，利用它来测量电流的大小。
(2)另一种是“开关型”的，当磁场强到一定程度时它才会输出高电平，而在磁场弱到一定程度时输出低电平(或者相反)，也就是说、它只能在高、低电平之间跃变。请你提出一种方案，利用它来测量物体的转速。
(1)如图所示在C形软铁芯1上绕制线圈2，霍尔传感器3置入铁芯的间隙中，并与数字安伏表4相连，线圈中通入的侍测电流越强，铁芯间隙中的磁场强度就越大，则传感器输出的电压越大。
解：
(2)如图所示，转动物体1的边缘上嵌入一个小永磁体2，霍尔传感器3固定在近旁，并在计数电路和显示屏4相连，物体每转动一周，传感器就输出一个电压脉冲，计数显示的数字就增加1.配合秒表测出在时间t内转动的周数n，就可以计算出转速。
6.3实验：传感器的应用
课后习题讲解
问题与练习解答：
1、一个简单的磁控防盗报置。门的上沿嵌入一小块永磁体M，门框内与M相对的位置入干簧管H，并且将千管接入图示的电路。睡觉前连接好电路，当贼开门时，蜂鸣器就会叫起来.
请说明它的工作原理，最好通过实验模拟这个电路的工作。
干簧管内部有两个软磁性簧片，软磁性物质的特性是易于磁化而又易于失去磁性。磁场存在时，簧片与磁体互相吸引;移去磁体，即磁场消失，簧片失去磁性而恢复原状当门闭着时，水久磁铁使干簧管接通，斯密特触发器输入端与电源负极相连，处于低电平，则输出端为高电平，故蜂鸣器不发声；当开门时，没有磁体作用，干簧管断开，斯密特触发器输入端为高电平，输出端为低电平，则蜂鸣器通电，发声报警。
解：
2、请你设计一个电热水器的控制方案。要求水烧开时自动断电，而在水温低于沸点约10℃时又自动加热。同时还要有手动开关，必要时可以在任何温度下立即加热。
加热器用一个100度的KSD301的常闭型温度开关控制，100度断开，90度接通，再加一个手动开关即可。
解：
3、调查研完:你的家庭、学校和附近的公共设范中，有哪些地方使用了传感器?这些传感器各是什么类型的?各起了什么作用?它们为我们提供了哪些方便?带来了哪些经济效益?写出一篇文拿，并且配图说明。加果做成计算机的演示文稿就更好了。
楼梯灯的声、光控开关，电视机的遥控器等都使用了传感器。
解：