第六章 第2节
1．(2019·河南省濮阳市高二上学期期末)下列说法正确的是( C )
A．电饭锅中的温度传感器的主要元件是热敏电阻
B．氧化铁在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性
C．用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自动复位
D．电饭锅烧水，水开时能自动断电
解析：电饭锅应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体，故 A错误； 在常温下具有铁磁性，但温度升高到103 ℃时便失去了铁磁性，不能被磁铁吸引，这个温度称为这种材料的“居里温度”或“居里点”，故B错误；用电饭锅煮饭时，若温控开关断电后，它不能自动复位，故C正确；水的沸点为100 ℃，因温度无法达到居里点，故可知水不能自动断电，故D错误。
2．(多选)(2019·四川绵阳中学高二月考)电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力。感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大，电压越大，压电薄膜与电容器C、电阻R组成图甲所示的回路。红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两脉冲电流，如图乙所示，即表现为“闯红灯”，电子眼拍照，则红灯亮时( BD )
A．车轮停在感应线上时，电阻R上有恒定电流
B．车轮经过感应线的过程中，电容器先充电后放电
C．车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流先增加后减小
D．汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，仍会被电子眼拍照
解析：车轮停在感应线上时，压力不变，则电压不变，电容器不充电，也不放电，电阻R上没有电流，故 A错误；由乙图可知，当车轮经过时电流先增大后减小，然后再反向增大减小，电容器先充电后放电，故B正确，C错误；若汽车前轮越过感应线，又倒回线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，电子眼仍可拍照，故D正确。
3．(2019·河北省唐县第一中学高二下学期期中)图为用电源、电磁继电器、滑动变阻器、绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻、开关、导线等组成的一个高温报警器电路图，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警，则图中的甲、乙、丙分别是( B )
A．小电铃、热敏电阻、绿灯泡 B．热敏电阻、小电铃、绿灯泡
C．绿灯泡、小电铃、热敏电阻 D．热敏电阻、绿灯泡、小电铃
解析：根据要求，在常温下热敏电阻甲阻值较大，电磁铁磁性较弱，不能将衔铁吸下，此时绿灯所在电路接通，绿灯亮，所以丙为是绿灯；温度升高，热敏电阻阻值较小，控制电路电流增大时，电磁铁磁性增大，将衔铁吸下，丙电路断开，乙电路接通电铃响，所以乙为小电铃；由以上的分析可知，甲是半导体热敏电阻。故选：B。
第六章 第2节
[练案13]
一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)
1．(2019·山东省日照市高二上学期期末)驱动中国2018年6月19日消息，京东的智慧物流有20余台配送机器人上阵，开启了全球首次全场景常态化配送运营。该配送机器人能够识别红绿灯信号、规避道路障碍和来往车辆、主动礼让行人。机器人主动礼让行人，是利用了( C )
A．力传感器 B．光传感器
C．温度传感器 D．声传感器
解析：人体是有温度的，机器人主动礼让行人就是利用了温度传感器的原理，故C正确，ABD错误。
2．光电式感烟探测器(简称烟感器)由光源、光电元件和电子开关组成。利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾进行探测，并及时发出报警信号。该报警器利用的传感器是( D )
A．力传感器 B．声传感器
C．位移传感器 D．光传感器
解析：该报警器利用的是光传感器。
3．(2019·黑龙江大庆实验中学高二下学期月考)下列关于传感器的说法中正确的是( B )
A．电子秤应用的是光传感器
B．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制
C．干簧管是一种能够感知电场的传感器
D．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量
解析：电子秤应用的是压力传感器，选项 A错误；电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制，选项B正确；干簧管是一种能够感知磁场的传感器，选项C错误；霍尔元件能够把磁学量转换为电学量，故D错误。
4．如图所示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( D )
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，线圈中没有电流，此时灯L1亮，但不报警，当温度升高到78°时，线圈中有电流，磁铁吸引衔铁，灯L2被接通，所以灯L2亮且报警，温度升高至74 ℃时，线圈中没有电流，只是灯L1亮，不会报警。
5．(2019·河北省邢台市第八中学高二下学期期中)如图所示为电熨斗的结构图，下列关于电熨斗的说法正确的是( BC )
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，上下触点是接触的，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
解析：电熨斗主要是利用双金属片的膨胀系数不同而自动控制温度的，选项 A错误；常温下，上下触点是接触的，温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离，选项B正确；需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移，选项C正确；电熨斗中的双金属片是金属材料，选项D错误。
6．为锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，如图所示是原理图，轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)，弹簧劲度系数为100 N/cm。定值电阻R0＝5 Ω，ab是一根长为5 cm的均匀电阻丝，阻值R1＝25 Ω，电源输出电压恒为U＝3 V，理想电流表的量程为0～0.6 A。当拉环不受力时，滑片P处于a端。下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)( ABC )
A．小明在电路中连入R0的目的是保护电路
B．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0.1 A
C．当拉力为400 N时，电流表指针指在0.3 A处
D．当拉力为400 N时，电流表指针指在0.5 A处
解析：若电路无电阻R0，且金属滑片P在b端时，回路短路损坏电源，R0的存在使电路不出现短路，因此 A正确。当拉环不受力时，滑片P在a端，由欧姆定律得，I＝＝0.1 A，故B正确。拉力为400 N时，由F＝kΔx，则Δx＝4 cm，对应的电阻为RaP＝20 Ω，R1接入电路的电阻RPb＝5 Ω，由闭合电路欧姆定律得，I＝＝0.3 A，故D错，C正确。
二、非选择题
7．如图(a)是汽车过桥时对不同类型桥面压力变化的实验。采用DIS方法对模型进行测量，其结果如图(b)中电脑屏幕所示。
(1)图(a)中的传感器为__力电__传感器；
(2)图(a)中甲、乙、丙分别为三种不同类型的桥面。对于凸形桥甲，其相对应的压力图线应是图(b)电脑屏幕上的____c____(填a、b或c)；
(3)如增大小球在斜槽上的高度，则在图(b)中大致画出小球通过凸形桥甲时的压力图线。
答案：(3)图线与c相比较，最低点更低一点(图略)
解析：该传感器把力信号转化为电信号，属于力电传感器；小球经过凸形桥甲的最高点时，压力小于重量，其相对应的压力图线应是电脑屏幕上的c；增大小球在斜槽上的高度，小球经凸形桥甲的最高点时压力更小，其图线与c相比较，最低点更低一点。
8．如图所示为一监测锅炉内的压力大小的报警器，在压力小于某个安全值时，绿灯常亮。当压力超过安全值时，红灯亮、电铃响而报警。试说明其工作原理。
答案：当锅炉内压力超过安全值时，活塞推动金属片使1、2触点连接，电磁铁通电把衔铁吸下来，使3、5点接通，红灯亮，铃响，从而起到报警作用。
课件49张PPT。第六章传感器第二节 传感器的应用素养目标定位素养思维脉络课前预习反馈知识点 1传感器应用的一般模式1．力传感器的应用——电子秤
(1)组成及敏感元件：由__________和__________组成，敏感元件是__________。
(2)工作原理：
(3)作用：应变片将物体________这个力学量转换为________这个电学量。知识点 2传感器应用的几个实例金属梁 应变片 应变片 电阻 形变 电压 2．温度传感器的应用实例膨胀 系数 103 103 温度 电信号 3. 光传感器的应用——火灾报警器
(1)组成：发光__________LED、光电__________和不透明的挡板。
(2)工作原理：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________。与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。二极管 三极管 变小 『判一判』
(1)当电子秤中的应变片的上表面拉伸时，其电阻变大。 ( )
(2)电饭锅中的温度传感器的主要元件是氧化铁。 ( )
(3)用电饭锅烧水，水烧开时能自动断电。 ( )
(4)空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，说明空调机内的红外传感器在起作用。 ( )
(5)热敏电阻可应用于温度测控装置中。 ( )
(6)利用红外线敏感元件可以实现无接触测温 ( )思考辨析 √
×
×
×
√
√ 『选一选』
机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是 ( )
A．力传感器 B．光传感器
C．温度传感器 D．声音传感器解析：遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，故选项B正确，选项A、C、D错误。B 『想一想』
电子警察(又称电子眼)利用自动化检测与测量技术捕获交通违法或交通事故，利用网络将采集的信息传回相关部门进行分析处理，并以此为证据对肇事者进行处罚，以减少事故发生。与交警监管相比，电子警察对事故的判断更准确，捕捉更迅速。请思考：电子眼最基本的工作原理是什么呢？
『想一想』
电子警察(又称电子眼)利用自动化检测与测量技术捕获交通违法或交通事故，利用网络将采集的信息传回相关部门进行分析处理，并以此为证据对肇事者进行处罚，以减少事故发生。与交警监管相比，电子警察对事故的判断更准确，捕捉更迅速。请思考：电子眼最基本的工作原理是什么呢？
解析：电子眼采用感应线圈来感应路面上的汽车传来的压力，通过传感器将信号采集到中央处理器，送寄存器暂存(该数据在一个红灯周期内有效)。在同一个时间间隔内(红灯周期内)，如果同时产生两个脉冲信号，即视为“有效”，也就是汽车闯红灯被“电子警察”抓到了，只得接受处罚。课内互动探究探究一 力传感器的应用——电子秤如图所示，这是常用的一种力传感器，它是由金属梁和应变片组成的，应变片是一种敏感元件，现在多用半导体材料制成。结合力传感器的特点，叙述它的工作原理。1提示：弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面的电阻变小。F越大，弯曲形变越大，应变片的阻值变化就越大。如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压变大，下面应变片两端的电压变小。传感器把这两个电压的差值输出。外力越大，输出的电压差值也就越大。
应变片能把物体形变这个力学量，转换为电压这个电学量。例 1
(1)托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P1与A端的距离x1；
(2)托盘上放有质量为m的物体时，P1与A端的距离x2；
(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调节P2，使P2离A端的距离也为x1，从而使P1、P2间的电压为零。校准零点后，将物体m放在托盘上，试推导出物体质量m与P1、P2间的电压U之间的函数关系式。
解题指导：此题涉及受力分析、平衡条件和欧姆定律的应用，要看懂电路图，了解电子秤的工作原理。〔对点训练1〕 (多选)(2019·河南鹤壁一中高三质检)工业生产中需要物料配比的地方常用“吊斗式”电子秤，图甲所示的是“吊斗式”电子秤的结构图，其中实现称质量的关键性元件是拉力传感器。拉力传感器的内部电路如图丙所示，R1、R2、R3是定值电阻，R1＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R0是对拉力敏感的应变片电阻，其电阻值随拉力变化的图像如图乙所示，已知料斗重1×103 N，没装料时Uba＝0，g取10 m/s2。下列说法中正确的是 ( )A．R3的阻值为40 kΩ
B．装料时，R0的阻值逐渐变大，Uba的值逐渐变小
C．拉力越大应变片电阻阻值也越大，Uba的值也越大
D．应变片的作用是把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量
答案：AC探究二 温度传感器的应用——电熨斗、电饭锅如图所示为电熨斗的构造，其中双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属。常温下，电熨斗的上、下触点应当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提示：常温时，电熨斗的上、下触点接触，这样电熨斗接通电源后能进行加热。当温度过高时双金属片膨胀，因上层的热膨胀系数较大，故上层膨胀得厉害，双金属片向下弯曲，弯曲到一定程度后，两触点分离，电路断开，电热丝停止加热；当温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热。温度传感器的工作原理
(1)双金属片温度传感器的工作原理：温度变化时，因双金属片上层金属与下层金属的热膨胀系数不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的通断。
(2)①电饭锅中温度传感器为感温铁氧体。感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到约103 ℃时，失去铁磁性，这一温度称为该材料的“居里温度”或“居里点”。
②用手按下开关按钮通电加热，开始煮饭，当锅内温度达到103℃时，感温铁氧体失去磁性，与永久磁铁失去吸引力，被弹簧弹开，从而推动杠杆使触点开关断开。 如图所示是电饭锅的结构图，试回答下列问题：例 2
(1)开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？
(2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？
(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？
(4)如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？为什么？
解析：(1)开始煮饭时压下手动开关，使永磁体和感温磁体吸合，以保持触点接触，接通加热电路；手松开后这个按钮不会恢复图示状态，因为永磁体与感温磁体相互吸引，弹簧的弹力不能使永磁体恢复原状态。
(2)水沸腾后锅内的温度应大致保持在100 ℃，因为水的沸点是100 ℃，此时水分未被米吸收完，锅内水分较充足，所以能保持一段时间。
(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度会由100 ℃升到103 ℃，达到居里点，此时开关按钮会自动弹起，断开加热电路，进入保温状态，因为锅底温度达到103 ℃时，感温磁体失去磁性，永磁体再不能与它吸合，在弹簧的作用下，开关按钮恢复初始状态。
(4)如果用电饭锅烧水，水沸腾后不能自动断电，因为水沸腾的温度是100 ℃，而不能达到103 ℃(居里点)，水将一直沸腾直到烧干。〔对点训练2〕 电熨斗能自动控制温度，在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，如图所示为电熨斗的结构图，电熨斗内部装有双金属片，双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，若把熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，则如何调节调温旋钮 ( )A．向下 B．向上
C．保持原状 D．不能确定B 解析：由题意知，电熨斗由熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，就是要求电熨斗在低温易断开，因双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，使双金属片向下弯曲，上下触点脱离，电路断开，因此，应向上调节调温旋钮，双金属片受热时，易使触点分离。所以选B。探究三 光传感器的应用——火灾报警器如图所示，火灾报警器的内部结构，它由发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板组成，请简述它的工作原理。
3提示：正常情况下，光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，当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。光传感器的原理及应用
(1)光传感器能把光信号转化为电信号。
(2)最常见的光传感器有光敏电阻、光电管、光电二极管、光电三极管等。
(3)典型的应用，如鼠标、火灾报警器、光敏自动计数器等。 如图(1)所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定，电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图(2)所示，试根据这一特性用图(3)中给定的器材设计一个自动光控电路。例 3
解题指导：光传感器是重要的传感器之一，人们运用硫化镉对可见光敏感的特性，制作路灯自动开关、光照自动调节装置等自控设备，利用某些半导体材料对红外光敏感的特性，制作遥控设备，广泛地应用在电视机、录像机、空调、影碟机等家用电器的操作中，由于对红外光敏感的元件对可见光不敏感，用它制作的装置不受可见光影响，因此它的应用十分广泛。解析：由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，光敏电阻的阻值减小，流过光敏电阻的电流增大。
根据题意设计一个路灯自动控制电路如图所示。
控制过程是：当有光照时，光电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合使两个常闭触点断开，当无光照时，光电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个常闭触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作。C
解析：由报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照在光电三极管上电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，C对。核心素养提升A．飞船在竖直加速升空的过程中，如果电压表的示数为正，则飞船在竖直减速返回地面的过程中，电压表的示数仍为正
B．飞船在竖直加速升空的过程中，如果电压表的示数为正，则飞船在竖直减速返回地面的过程中，电压表的示数为负
C．飞船在圆轨道上运行时，电压表的示数为零
D．飞船在圆轨道上运行时，电压表示数所对应的加速度大小应约为9.8 m/s2
易错分析：本题易错选C，认为飞船在圆轨道上运行时，处于完全失重状态，a＝0，所以电压表示数为零。答案：A课堂基础达标课后课时作业
