2020-2021学年高二下学期物理教科版选修3-2ppt课件 ：3.1传感器.ppt

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1、第三章传感器 1.传感器 一、传感器一、传感器【思考思考】如图所示如图所示,当人们走近或离开一些宾馆、商场的自动门时当人们走近或离开一些宾馆、商场的自动门时,门会自动开关门会自动开关,是什是什么在起主要作用么在起主要作用?提示提示:传感器。传感器。1.1.定义定义:把被测的把被测的_,_,按一定规律转换成与之对应的按一定规律转换成与之对应的_的器件的器件或装置。或装置。2.2.结构结构:由由_元件和处理电路组成。元件和处理电路组成。非电信息非电信息电信息电信息敏感敏感二、敏感元件的原理二、敏感元件的原理1.1.原理原理:利用物理学中能直接感受到的利用物理学中能直接感受到的_转换成易于测量的物理

2、量转换成易于测量的物理量,形成电信号。形成电信号。2.2.敏感元件分类敏感元件分类:(1)(1)物理类物理类:基于基于_、热、光、电磁和声等物理效应。、热、光、电磁和声等物理效应。(2)(2)化学类化学类:基于基于_原理。原理。(3)(3)生物类生物类:基于酶、基于酶、_和激素等分子识别功能。和激素等分子识别功能。非电信息非电信息力力化学反应化学反应抗体抗体3.3.热敏电阻的特性热敏电阻的特性:热敏电阻是用热敏电阻是用_材料制成的材料制成的,它具有电阻随它具有电阻随_灵敏灵敏变化的特性变化的特性,可以实现对可以实现对_的测量。的测量。4.4.干簧管的工作原理干簧管的工作原理:干簧管可以感受外界

3、磁场干簧管可以感受外界磁场,当干簧管的两个铁质簧片处有当干簧管的两个铁质簧片处有磁场时磁场时,两簧片两簧片_,_,在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态,磁场减弱磁场减弱时两簧片又分开。在电路中的作用就是一个磁控时两簧片又分开。在电路中的作用就是一个磁控_。半导体半导体温度温度温度温度磁化磁化开关开关知识点一对传感器的认识知识点一对传感器的认识1.1.传感器的组成传感器的组成:(1)(1)敏感元件敏感元件:相当于人的感觉器官相当于人的感觉器官,是传感器的核心部分是传感器的核心部分,是利用材料的某种是利用材料的某种敏感效应敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力

4、敏、湿敏等如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的。制成的。(2)(2)转换元件转换元件:是传感器中能将敏感元件输出的与被测物理量成一定关系的非是传感器中能将敏感元件输出的与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件。电信号转换成电信号的电子元件。(3)(3)转换电路转换电路:将转换元件输出的不易测量的电信息转换成易于测量的电信息将转换元件输出的不易测量的电信息转换成易于测量的电信息,如电压、电流、电阻等。如电压、电流、电阻等。2.2.传感器的原理传感器的原理:传感器感受的通常是非电信息传感器感受的通常是非电信息,如力、温度、位移、浓度、速如力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等度、酸

5、碱度等,而输出的通常是电信息而输出的通常是电信息,如电压、电流、电荷量等。这些输出的如电压、电流、电荷量等。这些输出的信号是非常微弱的信号是非常微弱的,通常需要经过放大后通常需要经过放大后,再传送给控制系统产生各种控制动作。再传送给控制系统产生各种控制动作。【典例示范典例示范】【典例典例】(多选多选)如图所示如图所示,甲图是录音机的录音电路原理图甲图是录音机的录音电路原理图,乙图是研究自感现乙图是研究自感现象的实验电路图象的实验电路图,丙图是火灾报警器的光电传感器的部分电路图丙图是火灾报警器的光电传感器的部分电路图,丁图是电容式丁图是电容式话筒的电路原理图话筒的电路原理图,下列说法正确的是下列

6、说法正确的是()A.A.甲图中录音机录音时甲图中录音机录音时,由于话筒的声电转换由于话筒的声电转换,线圈中变化的电流在磁头缝隙处线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场产生变化的磁场B.B.乙图电路中乙图电路中,开关断开瞬间开关断开瞬间,灯泡会突然闪亮一下灯泡会突然闪亮一下,并在开关处产生电火花并在开关处产生电火花C.C.丙图电路中丙图电路中,当有烟雾进入罩内时当有烟雾进入罩内时,光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射照射,表现出电阻的变化表现出电阻的变化D.D.丁图电路中丁图电路中,当声波使膜片振动时当声波使膜片振动时,电容发生变化电容发生变化,会在电

7、路中产生变化的电流会在电路中产生变化的电流【解析解析】选选A A、C C、D D。磁带录音机的录音原理是。磁带录音机的录音原理是:录音时录音时,话筒将声音先转变成话筒将声音先转变成强弱变化的电流强弱变化的电流,即声信号转换为电信号即声信号转换为电信号(这是利用了电磁感应现象这是利用了电磁感应现象),),送到录音送到录音磁头磁头;由题图可知由题图可知:录音磁头是一个蹄形电磁铁录音磁头是一个蹄形电磁铁,它的磁性强弱会随电信号变化它的磁性强弱会随电信号变化,将电信号转换为磁信号将电信号转换为磁信号(利用了电流的磁效应利用了电流的磁效应),),故故A A正确正确;乙图电路中乙图电路中,开关断开开关断开

8、瞬间瞬间,灯泡立即熄灭灯泡立即熄灭,故故B B错误错误;光电三极管也是一种晶体管光电三极管也是一种晶体管,它有三个电极。当它有三个电极。当光照强弱变化时光照强弱变化时,电极之间的电阻会随之变化。当有烟雾进入罩内时电极之间的电阻会随之变化。当有烟雾进入罩内时,光电三极光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射管上就会因烟雾的散射而有光的照射,表现出电阻的变化表现出电阻的变化,故故C C正确正确;电容式话筒电容式话筒一样利用振膜接受空气振动信号一样利用振膜接受空气振动信号,振膜与固定的平面电极之间形成一个电容振膜与固定的平面电极之间形成一个电容,两两者之间的距离变化会导致其电容容量的变者之间的距离变

9、化会导致其电容容量的变化。在电容两端施加固定频率及大小化。在电容两端施加固定频率及大小的电压的电压,通过电容的电流就会变化通过电容的电流就会变化,故故D D正确。故选正确。故选A A、C C、D D。【素养训练素养训练】1.1.传感器的输出量通常为传感器的输出量通常为()A.A.非电量信号非电量信号B.B.电量信号电量信号C.C.位移信号位移信号D.D.光信号光信号【解析解析】选选B B。传感器是将非电学量转换为电学量的元件。传感器是将非电学量转换为电学量的元件,则传感器的输出量通则传感器的输出量通常为电量信号。故选常为电量信号。故选B B。2.2.下列关于传感器的说法下列关于传感器的说法,正

10、确的是正确的是()A.A.金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器B.B.传感器不是电视遥控接收器的主要元件传感器不是电视遥控接收器的主要元件C.C.干簧管是一种能够感知电场的传感器干簧管是一种能够感知电场的传感器D.D.传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量或转换为电路的通断传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量或转换为电路的通断【解析解析】选选D D。金属热电阻是一种将温度这个热学量转化为电阻这个电学量的传。金属热电阻是一种将温度这个热学量转化为电阻这个电学量的传感器感器,故故A A错误错误;电视遥控接收器的主要元件是红外线传感器

11、电视遥控接收器的主要元件是红外线传感器,故故B B错误错误;干簧管是干簧管是一种能够感知磁场的元件一种能够感知磁场的元件,故故C C错误错误;传感器能将非电学量按一定规律转换为电学传感器能将非电学量按一定规律转换为电学量或转换为电路的通断量或转换为电路的通断,故故D D正确。故选正确。故选D D。3.3.传感器是把非电学量传感器是把非电学量(如温度、速度、压力等如温度、速度、压力等)的变化转换为电学量变化的一的变化转换为电学量变化的一种元件种元件,在自动控制中有着相当广泛的应用。如图是一种测量液面高度在自动控制中有着相当广泛的应用。如图是一种测量液面高度h h的电容的电容式传感器的式传感器的示

12、意图。电容示意图。电容C C大小的变化就能反映液面的升降情况。关于两者关大小的变化就能反映液面的升降情况。关于两者关系的说法中正确的是系的说法中正确的是()A.CA.C增大表示增大表示h h减小减小B.CB.C减小表示减小表示h h增大增大C.CC.C减小表示减小表示h h减小减小D.CD.C的变化与的变化与h h变化无直接关系变化无直接关系【解析解析】选选C C。C C增大表示电容器的正对面积变大增大表示电容器的正对面积变大,h,h增大增大,C,C减小表示减小表示h h减小减小,故故C C正正确。确。【加固训练加固训练】如图所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置。如图所示是某种汽

13、车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置。R R是滑动变阻是滑动变阻器器,它的金属滑片是杠杆的一端它的金属滑片是杠杆的一端,从油量表从油量表(由电流表改装而成由电流表改装而成)指针所指的刻度指针所指的刻度,就可以知道油箱内油面的高度就可以知道油箱内油面的高度,当滑动变阻器的金属片向下移动时当滑动变阻器的金属片向下移动时()A.A.电路中的电流减小电路中的电流减小,油箱内油面降低油箱内油面降低B.B.电路中的电流减小电路中的电流减小,油箱内油面升高油箱内油面升高C.C.电路中的电流增大电路中的电流增大,油箱内油面降低油箱内油面降低D.D.电路中的电流增大电路中的电流增大,油箱内油面升高油箱内油面升

14、高【解析解析】选选D D。油面升高。油面升高,金属片向下移动金属片向下移动,R,R接入电路中的电阻减小接入电路中的电阻减小,电路中电流电路中电流增大增大,所以选项所以选项D D正确。正确。知识点二三类传感器的异同和应用知识点二三类传感器的异同和应用1.1.三类传感器的异同三类传感器的异同:(1)(1)相同点相同点:都能将感受到的非电学量信息转化成电学量都能将感受到的非电学量信息转化成电学量,都是利用敏感元件的都是利用敏感元件的某种敏感效应制成的。某种敏感效应制成的。(2)(2)不同点不同点:三类传感器的工作原理不同三类传感器的工作原理不同,所利用的敏感元件的敏感效应不同。所利用的敏感元件的敏感

15、效应不同。生物传感器与物理传感器和化学传感器的最大区别在于生物传感器的感受器中生物传感器与物理传感器和化学传感器的最大区别在于生物传感器的感受器中含有生命物质。含有生命物质。2.2.一些常见的传感器的特点及原理一些常见的传感器的特点及原理:传传 感感 器器输输 入入 量量输输 出出 量量工作原理工作原理光电二极管光电二极管光光电压电压光电效应光电效应湿敏电阻湿敏电阻湿度湿度电压电压(电阻电阻)感湿材料电阻随湿度感湿材料电阻随湿度发生变化发生变化话筒话筒声音声音电流电流电磁感应电磁感应加速度加速度传感器传感器加速度加速度电压电压电磁感应电磁感应热电偶热电偶温度温度电压电压热电效应热电效应酒精气体

16、传感器酒精气体传感器酒精气体酒精气体电阻电阻化学反应后引起电阻化学反应后引起电阻变化变化【典例示范典例示范】【典例典例】(多选多选)下列使用压力传感器的是下列使用压力传感器的是()A.A.洗衣机设有多段式水位自动感应装置洗衣机设有多段式水位自动感应装置B.B.火灾报警器火灾报警器C.C.酒精测试仪酒精测试仪D.D.电子秤电子秤【解析解析】选选A A、D D。洗衣机设有多段式水位自动感应装置。洗衣机设有多段式水位自动感应装置,是通过不同的压力转换是通过不同的压力转换成电学量成电学量,运用的压力传感器运用的压力传感器,故故A A正确正确;火灾报警器火灾报警器,是当有火灾时是当有火灾时,产生的烟进产

17、生的烟进入火灾报警器入火灾报警器,利用光的漫反射利用光的漫反射,从而触发开关报警从而触发开关报警,故故B B错误错误;酒精测试仪使用的酒精测试仪使用的是酒精气体传感器是酒精气体传感器,故故C C错误错误;电子秤是将压力转化为电阻的传感器电子秤是将压力转化为电阻的传感器,属于压力传属于压力传感器感器,故故D D正确。正确。【素养训练素养训练】1.(1.(多选多选)用多用电表的同一挡位测量热敏电阻和光敏电阻的阻值时用多用电表的同一挡位测量热敏电阻和光敏电阻的阻值时,下列说法正下列说法正确的是确的是()A.A.测热敏电阻时测热敏电阻时,温度越高温度越高,多用电表指针偏角越大多用电表指针偏角越大B.B

18、.测热敏电阻时测热敏电阻时,温度越高温度越高,多用电表指针偏角越小多用电表指针偏角越小C.C.测光敏电阻时测光敏电阻时,光照越弱光照越弱,多用电表指针偏角越大多用电表指针偏角越大D.D.测光敏电阻时测光敏电阻时,光照越弱光照越弱,多用电表指针偏角越小多用电表指针偏角越小【解析解析】选选A A、D D。温度越高。温度越高,热敏电阻阻值越小热敏电阻阻值越小;光照强度越大光照强度越大,光敏电阻阻值光敏电阻阻值越小越小;对同一挡位对同一挡位,欧姆表指针偏角越大欧姆表指针偏角越大,所测电阻越小。测热敏电阻所测电阻越小。测热敏电阻(NTC)(NTC)时时,温度越高温度越高,热敏电阻越小热敏电阻越小,多用电

19、表指针偏角越大多用电表指针偏角越大,故故A A正确正确,B,B错误错误;测光敏电阻测光敏电阻时时,光照越弱光照越弱,光敏电阻阻值越大光敏电阻阻值越大,多用电表指针偏角越小多用电表指针偏角越小,故故D D正确正确,C,C错误错误;故选故选A A、D D。2.(2.(多选多选)据统计据统计,交通事故逐年增加交通事故逐年增加,造成交通事故的一个主要原因就是酒后驾造成交通事故的一个主要原因就是酒后驾驶驶,“,“严查酒驾严查酒驾”成为全国交通部门的一项重要任务。酒精测试仪是用于现场成为全国交通部门的一项重要任务。酒精测试仪是用于现场检测机动车驾驶人员是否酗酒的一种仪器检测机动车驾驶人员是否酗酒的一种仪器

20、,它的主要元件是由二氧化锡半导体它的主要元件是由二氧化锡半导体制成的酒精气体传感器制成的酒精气体传感器,该传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化。在如该传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化。在如图所示的电路中图所示的电路中,不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻,这样这样,显示仪显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻感器电阻rr的倒数与酒精气体的浓度的倒数与酒精气体的浓度c c成正比成正比,则以下说法正确的是则以下说法正确的是()A.UA.

21、U越大越大,表示表示c c越小越小B.UB.U越大越大,表示表示c c越大越大C.C.检测到驾驶员喝了酒时检测到驾驶员喝了酒时,U,U的示数变小的示数变小D.UD.U越大越大,表示检测到驾驶员喝酒越多表示检测到驾驶员喝酒越多【解析解析】选选B B、D D。题图中酒精气体传感器与。题图中酒精气体传感器与R R、R R0 0串联串联,电压表测电压表测R R0 0两端的电压两端的电压,U,U越大越大,说明电路中电流越大说明电路中电流越大,酒精气体传感器的电阻越小。由题可知酒精气体传感器的电阻越小。由题可知,酒精气体酒精气体传感器电阻传感器电阻r r的倒数与酒精气体的浓度的倒数与酒精气体的浓度c c成

22、正比成正比,可知可知U U越大越大,c,c越大越大,故故A A错误、错误、B B正确正确;检测到驾驶员喝了酒时检测到驾驶员喝了酒时,c,c增大增大,r,r减小减小,电路中总电阻减小电路中总电阻减小,电路中电流增电路中电流增大大,则则U U的示数增大的示数增大,故故C C错误错误;由以上分析可知由以上分析可知,U,U越大越大,c,c越大越大,表示检测到驾驶员表示检测到驾驶员喝酒越多喝酒越多,故故D D正确。故选正确。故选B B、D D。【加固训练加固训练】惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中,这个系统的重要元件之一这个系统的重要元件之一是加速度计。加速

23、度计的构造原理示意图如图所示是加速度计。加速度计的构造原理示意图如图所示,沿导弹长度方向安装沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为的固定光滑杆上套一质量为m m的滑块的滑块,滑块两侧分别与劲度系数均为滑块两侧分别与劲度系数均为k k的弹簧的弹簧相连相连;两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来静止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。滑弹簧处于自然长度。滑块上有指针块上有指针,可通过标尺测出滑块的位移可通过标尺测出滑块的位移,然后通过控制系统进行制导。设某然后通过控制系统进行制导。设某段时间内导弹沿水平方向运动段时间内导弹沿水平方向运动,指针向左偏离指针向左偏离O O点的

24、距离为点的距离为s,s,则这段时间内导弹则这段时间内导弹的加速度的加速度()A.A.方向向左方向向左,大小为大小为 B.B.方向向右方向向右,大小为大小为 C.C.方向向左方向向左,大小为大小为2 2 D.D.方向向右方向向右,大小为大小为2 2 【解析解析】选选D D。当指针向左偏离。当指针向左偏离O O点的距离为点的距离为s s时时,与滑块相连的左边弹簧被压缩与滑块相连的左边弹簧被压缩s,s,右边弹簧被拉伸右边弹簧被拉伸s,s,因而弹簧对滑块的弹力的大小均为因而弹簧对滑块的弹力的大小均为ks,ks,且方向均水平向右且方向均水平向右,即滑块受到的合力大小为即滑块受到的合力大小为2ks,2ks

25、,方向水平向右。由牛顿第二定律可知方向水平向右。由牛顿第二定律可知a=,a=,选项选项D D正确。正确。【拓展例题拓展例题】考查内容考查内容:传感器与圆周运动知识综合传感器与圆周运动知识综合【典例典例】如图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示意如图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示意图图,A,A为光源为光源,B,B为光电接收器为光电接收器,A,A、B B均固定在车身上均固定在车身上,C,C为小车的车轮为小车的车轮,D,D为与为与C C同轴同轴相连的齿轮。车轮转动时相连的齿轮。车轮转动时,A,A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光发出的光束通过旋转齿轮上

26、齿的间隙后变成脉冲光信号信号,被被B B接收并转换成电信号接收并转换成电信号,由电子电路记录和显示由电子电路记录和显示,若实验显示单位时间内若实验显示单位时间内的脉冲数为的脉冲数为n,n,累计脉冲数为累计脉冲数为N,N,则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理数则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理数据是据是;小车速度的表达式为小车速度的表达式为v=v=;行程的表达式为行程的表达式为s=s=。【解析解析】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。设车轮的半径为轮的半径为R,R,单位时间内车轮转动圈数为单位时间内车轮转动

27、圈数为k,k,则有则有v=2Rkv=2Rk。若齿轮的齿数为。若齿轮的齿数为P,P,则齿轮转一圈电子电路显示的脉冲数即为则齿轮转一圈电子电路显示的脉冲数即为P,P,已知单位时间内的脉冲数为已知单位时间内的脉冲数为n,n,所以所以单位时间内齿轮转动圈数为单位时间内齿轮转动圈数为 。由于齿轮与车轮同轴相连。由于齿轮与车轮同轴相连,它们在单位时间内它们在单位时间内转动圈数相等转动圈数相等,即即k=k=。由以上两式可得。由以上两式可得v=v=。同理。同理,设车轮转动的累计设车轮转动的累计圈数为圈数为k,k,则有则有s=2Rk,s=2Rk,且且k=,k=,所以所以s=s=。可见。可见,要测出小车的速要测出

28、小车的速度度v v和行程和行程s,s,除知道单位时间内的脉冲数除知道单位时间内的脉冲数n n和累计脉冲数和累计脉冲数N N外外,还必须测出车轮半还必须测出车轮半径径R R和齿轮的齿数和齿轮的齿数P P。答案答案:车轮半径车轮半径R R和齿轮的齿数和齿轮的齿数P P 【课堂回眸课堂回眸】1.1.传感器担负着信息采集的任务传感器担负着信息采集的任务,通常是把被测的非电信息通常是把被测的非电信息,按照一定的规律转按照一定的规律转化成与之对应的电信息的器件或装置。下列不属于传感器任务的是化成与之对应的电信息的器件或装置。下列不属于传感器任务的是()A.A.将力学量将力学量(如形变量如形变量)转变成电学

29、量转变成电学量B.B.将热学量转变成电学量将热学量转变成电学量C.C.将光学量转变成电学量将光学量转变成电学量D.D.将电学量转变成力学量将电学量转变成力学量【解析解析】选选D D。传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的。传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的,D,D正确。正确。2.2.物理传感器是利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出相关信息的物理传感器是利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出相关信息的,化学传感器是利用化学反应识别和检测信息的。下列说法正确的是化学传感器是利用化学反应识别和检测信息的。下列说法正确的是()A.A.凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物

30、理传感器凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器B.B.气敏传感器只能是物理传感器气敏传感器只能是物理传感器C.C.物理传感器只能将采集到的信息转换为电压输出物理传感器只能将采集到的信息转换为电压输出D.D.物理传感器可以将采集的信息转换为多种形式物理量输出物理传感器可以将采集的信息转换为多种形式物理量输出【解析解析】选选D D。各种传感器虽然工作原理不同。各种传感器虽然工作原理不同,但基本功能相似但基本功能相似,多数是将非电学多数是将非电学量转化为电学量量转化为电学量,故选项故选项A A错误错误;气敏传感器的核心部件是气敏电阻气敏传感器的核心部件是气敏电阻,其表面吸收其表面吸收了某种自

31、身敏感的气体之后会发生反应了某种自身敏感的气体之后会发生反应,使自身阻值改变使自身阻值改变,属于化学传感器属于化学传感器,故选故选项项B B错误错误;物理传感器既可将信息转换为电压输出物理传感器既可将信息转换为电压输出,也可将信息转换为电流、电阻也可将信息转换为电流、电阻等输出等输出,故选项故选项C C错误错误,选项选项D D正确。故选正确。故选D D。3.3.很多汽车的车窗有防夹手功能。车窗在关闭过程中碰到障碍时会停止并打开很多汽车的车窗有防夹手功能。车窗在关闭过程中碰到障碍时会停止并打开,实现该功能可能使用的传感器是实现该功能可能使用的传感器是()A.A.生物传感器生物传感器B.B.气体传

32、感器气体传感器C.C.温度传感器温度传感器D.D.压力传感器压力传感器【解析解析】选选D D。汽车的车窗有防夹手功能。汽车的车窗有防夹手功能,在关闭过程中碰到障碍时会停止并打在关闭过程中碰到障碍时会停止并打开开,这是因为使用了压力传感器这是因为使用了压力传感器,故选故选D D。4.4.如图甲所示为一种电容式位移传感器的原理图如图甲所示为一种电容式位移传感器的原理图,当被测物体在左右方向发生位当被测物体在左右方向发生位移时移时,电介质板随之在电容器两极板之间移动。已知电容器的电容与电介质板进电介质板随之在电容器两极板之间移动。已知电容器的电容与电介质板进入电容器的长度入电容器的长度x x之间的关

33、系如图乙所示之间的关系如图乙所示,其中其中C C0 0为电介质板没有插入电容器时为电介质板没有插入电容器时的电容。为判断被测物体是否发生微小移动的电容。为判断被测物体是否发生微小移动,将该电容式位移传感器与电源、电将该电容式位移传感器与电源、电流表、开关组成串联回路流表、开关组成串联回路(图中未画出图中未画出)。被测物体的初始位置如图甲所示。电。被测物体的初始位置如图甲所示。电路闭合一段时间后路闭合一段时间后,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.若电源为直流电源且直流电流表示数不为零若电源为直流电源且直流电流表示数不为零,说明物体一定在发生移动说明物体一定在发生移动B.B.若电源为直流

34、电源且直流电流表示数变大若电源为直流电源且直流电流表示数变大,说明物体一定在向右发生移动说明物体一定在向右发生移动C.C.若电源为交流电源且交流电流表示数不为零若电源为交流电源且交流电流表示数不为零,说明物体一定在发生移动说明物体一定在发生移动D.D.若电源为交流电源且交流电流表示数变大若电源为交流电源且交流电流表示数变大,说明物体一定在向右发生移动说明物体一定在向右发生移动【解析解析】选选A A。若电源为直流电源。若电源为直流电源,物体不动物体不动,则直流电流表示数必定为零则直流电流表示数必定为零,直流直流电流表示数不为零电流表示数不为零,说明物体一定在发生移动说明物体一定在发生移动,故故A

35、 A正确正确;物体左、右移动分别对物体左、右移动分别对应充电、放电应充电、放电,不管物体向左、右哪个方向移动不管物体向左、右哪个方向移动,直流电流表示数都将变大直流电流表示数都将变大,故故B B错误错误;电容器有通交流电容器有通交流,隔直流的特点隔直流的特点,因此若电源为交流电源因此若电源为交流电源,物体不移动时物体不移动时,交流电流表示数也不为零交流电流表示数也不为零,故故C C错误错误;若电源为交流电源且交流电流表示数变大若电源为交流电源且交流电流表示数变大,说明电容器容抗变小说明电容器容抗变小,即电容变大即电容变大,说明物体一定向左发生移动说明物体一定向左发生移动,故故D D错误。错误。

36、5.5.如图所示是电容式话筒的示意图如图所示是电容式话筒的示意图,它是利用电容制成的传感器它是利用电容制成的传感器,话筒的振动膜话筒的振动膜前面有薄薄的金属涂层前面有薄薄的金属涂层,膜后距膜几十微米处有一金属板膜后距膜几十微米处有一金属板,振动膜上的金属涂层振动膜上的金属涂层和这个金属板构成电容器的两极。在两极间加一电压和这个金属板构成电容器的两极。在两极间加一电压U,U,人对着话筒说话时人对着话筒说话时,振振动膜前后振动动膜前后振动,使电容发生变化使电容发生变化,从而使声音信号被话筒转化为电信号从而使声音信号被话筒转化为电信号,其中导其中导致电容变化的原因是电容器两板间的致电容变化的原因是电

37、容器两板间的()A.A.距离变化距离变化 B.B.正对面积变化正对面积变化C.C.电介质变化电介质变化D.D.电压变化电压变化【解析解析】选选A A。振动膜前后振动。振动膜前后振动,使振动膜上的金属涂层与金属板间的距离发生使振动膜上的金属涂层与金属板间的距离发生变化变化,从而将声音信号转化为电信号。从而将声音信号转化为电信号。6.6.如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图:罩罩内装有发光二极管内装有发光二极管LEDLED、光电三极管和不透明的挡板。平时外罩光电三极管接收、光电三极管和不透明的挡板。平时外罩

38、光电三极管接收不到不到LEDLED发出的光呈现高电阻状态发出的光呈现高电阻状态,发生火灾时发生火灾时,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.进入罩内的烟雾遮挡了光线进入罩内的烟雾遮挡了光线,使光电三极管电阻更大使光电三极管电阻更大,检测电路检测出变化发出警报检测电路检测出变化发出警报B.B.发生火灾时发生火灾时,光电三极管温度升高光电三极管温度升高,电阻变小电阻变小,检测电路检测电路检测出变化发出警报检测出变化发出警报C.C.发生火灾时发生火灾时,进入罩内的烟雾对光有散射作用进入罩内的烟雾对光有散射作用,部分光线照到光电三极管上部分光线照到光电三极管上,电电阻变小阻变小,发出警报发出警报

39、D.D.发生火灾时发生火灾时,进入罩内的烟雾对光有折射作用进入罩内的烟雾对光有折射作用,部分光线照到光电三极管上部分光线照到光电三极管上,电电阻变小阻变小,发出警报发出警报【解析解析】选选C C。由报警器的原理可知发生火灾时烟雾进入罩内。由报警器的原理可知发生火灾时烟雾进入罩内,使光发生散射使光发生散射,部部分光线照在三极管上分光线照在三极管上,电阻变小电阻变小,与传感器相连的电路检测出这种变化与传感器相连的电路检测出这种变化,发出警报发出警报,所以该传感器是用光传感器实现报警的所以该传感器是用光传感器实现报警的,故选故选C C。【加固训练加固训练】下列仪器或装置不是利用传感器的是下列仪器或装

40、置不是利用传感器的是()A.A.汽车防盗报警器汽车防盗报警器B.B.宾馆房间内的火灾报警器宾馆房间内的火灾报警器C.C.工兵用的地雷探测仪工兵用的地雷探测仪D.D.用钥匙打开房门用钥匙打开房门【解析解析】选选D D。A A、B B、C C三种仪器都是将非电学量转换成电学量的装置三种仪器都是将非电学量转换成电学量的装置,都是利用都是利用了传感器了传感器,用钥匙打开房门是利用了机械原理用钥匙打开房门是利用了机械原理,不是利用的传感器。不是利用的传感器。十一传感器十一传感器【基础达标基础达标】(15(15分钟分钟2828分分)选择题选择题(本题共本题共4 4小题小题,每小题每小题7 7分分,共共28

41、28分分)1.1.许多楼道照明灯具有这样的功能许多楼道照明灯具有这样的功能:天黑时天黑时,出现声音它就开启出现声音它就开启,而在白天而在白天,即使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.A.温度传感器和光电传感器温度传感器和光电传感器B.B.光电传感器和声音传感器光电传感器和声音传感器C.C.声音传感器和热电传感器声音传感器和热电传感器D.D.温度传感器和热电传感器温度传感器和热电传感器【解析解析】选选B B。根据题意。根据题意,天黑时天黑时,出现声音它就开启出现声音它就开启;而白天而白天,即使有声音它也没即使有声音它

42、也没有反应有反应,故电路中有光传感器故电路中有光传感器,即使天黑即使天黑,没声音灯也不亮没声音灯也不亮,故用到了声音传感器。故用到了声音传感器。即控制电路中接入了光传感器和声音传感器。故选即控制电路中接入了光传感器和声音传感器。故选B B。2.(2.(多选多选)下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.传感器担负着信息采集的任务传感器担负着信息采集的任务B.B.干簧管是一种磁传感器干簧管是一种磁传感器C.C.传感器不是电视遥控接收器的主要元件传感器不是电视遥控接收器的主要元件D.D.传感器是将力、温度、光、声、化学成分等转换为电信号的主要工具传感器是将力、温度、光、声、化学成分等转换为电信号

43、的主要工具【解析解析】选选A A、B B、D D。传感器担负着信息采集的任务。传感器担负着信息采集的任务,故故A A正确正确;干簧管在磁场中干簧管在磁场中两磁簧片被磁化两磁簧片被磁化,两触点为异名磁极两触点为异名磁极,两触点相吸两触点相吸,电路接通电路接通,移走磁铁后磁性消移走磁铁后磁性消失失,两触点断开。故干簧管是一种磁传感器两触点断开。故干簧管是一种磁传感器,故故B B正确正确;电视遥控接收器中使用了电视遥控接收器中使用了红外线传感器红外线传感器,故故C C错误错误;传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置可用信号

44、的器件或装置,即能够将力、温度、光、声、化学成分转换为电信号。即能够将力、温度、光、声、化学成分转换为电信号。故故D D正确。故选正确。故选A A、B B、D D。3.3.演示位移传感器的工作原理如图所示演示位移传感器的工作原理如图所示,物体物体M M在导轨上平移时在导轨上平移时,带动滑动变阻器带动滑动变阻器的触头的触头P,P,通过电压表显示的数据通过电压表显示的数据,来反映物体位移的大小来反映物体位移的大小s s。假设电压表是理想。假设电压表是理想的的,则下列说法正确的是则下列说法正确的是()A.A.物体物体M M运动时运动时,电源内的电流会发生变化电源内的电流会发生变化B.B.物体物体M

45、M运动时运动时,电压表的示数会发生变化电压表的示数会发生变化C.C.物体物体M M不动时不动时,电路中没有电流电路中没有电流D.D.物体物体M M不动时不动时,电压表没有示数电压表没有示数【解析解析】选选B B。电压表为理想电表。电压表为理想电表,则电压表不分流则电压表不分流,故触头移动时不会改变电路故触头移动时不会改变电路的电阻的电阻,也就不会改变电路中的电流也就不会改变电路中的电流,故故A A错误错误;电压表测的是触头电压表测的是触头P P左侧电阻分得左侧电阻分得的电压的电压,故示数随物体故示数随物体M M的移动亦即触头的运动而变化的移动亦即触头的运动而变化,故故B B正确正确,C,C、D

46、 D错误。错误。4.4.新型冠状病毒疫情期间新型冠状病毒疫情期间,口罩脱销了口罩脱销了,消毒酒精脱销了消毒酒精脱销了,其实医用的额温枪也脱其实医用的额温枪也脱销了销了,一枪难求一枪难求,因为其快速测温因为其快速测温(1(1秒测温秒测温),),无接触测温的特点而成了名副其实无接触测温的特点而成了名副其实的防疫物质的防疫物质,其核心部件为一个传感器其核心部件为一个传感器,外部还有几个按键、小型液晶屏、电池外部还有几个按键、小型液晶屏、电池等构成。额温枪的核心部件是什么传感器等构成。额温枪的核心部件是什么传感器()A.A.光传感器光传感器B.B.声音传感器声音传感器C.C.力传感器力传感器D.D.红

47、外温度传感器红外温度传感器【解析解析】选选D D。任何物体在高于绝对零度以上时都会向外发出红外线。任何物体在高于绝对零度以上时都会向外发出红外线,额温枪通额温枪通过红外温度传感器接收红外线过红外温度传感器接收红外线,计算出温度数据计算出温度数据,所以所以,额温枪的核心部件是红额温枪的核心部件是红外温度传感器外温度传感器,A,A、B B、C C选项错误选项错误,D,D正确正确;故选择故选择D D。【能力提升能力提升】(10(10分钟分钟2222分分)5.(75.(7分分)如图所示是一种水位自动报警器的原理示意图如图所示是一种水位自动报警器的原理示意图,当杯中水的水位到达金当杯中水的水位到达金属块

48、属块B B时时,出现的情况是出现的情况是()A.LA.L1 1灯亮灯亮B.LB.L2 2灯亮灯亮C.LC.L1 1、L L2 2两灯同时亮两灯同时亮D.LD.L1 1、L L2 2两灯都不亮两灯都不亮【解析解析】选选B B。当杯中的水位到达金属块。当杯中的水位到达金属块B B时时,控制电路接通控制电路接通,电磁铁具有磁性电磁铁具有磁性,将将衔铁吸下衔铁吸下,使使L L2 2灯所在电路接通灯所在电路接通,所以所以L L2 2灯亮灯亮;L;L1 1灯所在电路断开灯所在电路断开,所以所以L L1 1灯不亮灯不亮,故故B B正确正确,A,A、C C、D D错误。故选错误。故选B B。【加固训练加固训练

49、】在如图所示的电路中在如图所示的电路中,开关开关S S是闭合的是闭合的,现增大电容器现增大电容器A A、B B两极板间距两极板间距,则下则下列说法正确的是列说法正确的是()A.A.电容器的电容将减小电容器的电容将减小,带电荷量不变带电荷量不变B.B.电容器的电容将减小电容器的电容将减小,带电荷量增加带电荷量增加C.C.电容器的电容将不变电容器的电容将不变,带电荷量也不变带电荷量也不变D.D.电容器的电容将增大电容器的电容将增大,带电荷量增加带电荷量增加【解析解析】选选A A。当增大电容器。当增大电容器A A、B B极板间距时极板间距时,由由C=C=知知,其电容将减小其电容将减小,而电而电容器两

50、极板间电压一定容器两极板间电压一定,由由Q=CUQ=CU知知,电容器的带电荷量应减小电容器的带电荷量应减小,但由于二极管的单但由于二极管的单向导电性向导电性,其反向电阻无穷大其反向电阻无穷大,可认为断路可认为断路,故阻止了正负电荷的中和故阻止了正负电荷的中和,故电容器故电容器带电荷量不变。带电荷量不变。6.(156.(15分分)某学生为测量一个物体的质量某学生为测量一个物体的质量,找到一个力电转换器找到一个力电转换器,该转换器的输出该转换器的输出电压正比于受压面的压力电压正比于受压面的压力(比例系数为比例系数为k),k),如图所示如图所示,测量时先调节输出端的电压测量时先调节输出端的电压,使转