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《高中物理中的傳感器習(xí)題例析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、高中物理中的傳感器習(xí)題例析浙江諸暨中學(xué)（311800）王曉峰教學(xué)改革要求注重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，從近年高考命題來(lái)看，試題越來(lái)越貼近實(shí)際問(wèn)題和物理知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。傳感器作為信息采集重要元件，在自動(dòng)控制、信息處理等技術(shù)中發(fā)揮著重要的作用，而關(guān)于傳感器的題型也越來(lái)越多。傳感器是指能將所感受到的物理量（如力、熱、光、聲等）轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量（一般是電學(xué)量）的一類(lèi)元件，其工作過(guò)程是通過(guò)對(duì)某一物理量敏感的元件將感受到的信號(hào)按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于利用的信號(hào)。傳感器可以根據(jù)其利用的元件進(jìn)行分類(lèi)（如電容傳感器、電阻傳感器等），也可以按其轉(zhuǎn)換的信號(hào)來(lái)分類(lèi)（如光電、熱電傳感器
2、等），本文收集了一些與高中物理知識(shí)貼近的常見(jiàn)傳感器的相關(guān)習(xí)題，并以后者進(jìn)行分類(lèi)，供大家參考。1．熱電傳感器：U形動(dòng)觸片靜觸片氖泡圖1熱電傳感器是指將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一類(lèi)傳感器，一般有兩類(lèi)：一類(lèi)是隨溫度變化引起傳感器中某個(gè)組件形狀的變化（如熱脹冷縮）達(dá)到轉(zhuǎn)換信號(hào)的目的；還有一類(lèi)是隨溫度變化引起電阻的變化（如半導(dǎo)體材料中熱敏電阻隨溫度升高電阻減?。┻_(dá)到轉(zhuǎn)換信號(hào)的目的。例1：日光燈的啟動(dòng)器也可看成是一個(gè)熱敏傳感裝置，它的熱敏功能器是雙金屬片，你能說(shuō)出啟動(dòng)器的工作原理嗎？解析：日光燈啟動(dòng)器結(jié)構(gòu)如圖1所示，內(nèi)有一雙金屬片，熱膨脹系數(shù)不同。開(kāi)關(guān)閉合后，啟動(dòng)
3、器兩極之間有電壓使氖氣放電而發(fā)出輝光，輝光發(fā)出的熱量使U形動(dòng)觸片受熱膨脹向外延伸，碰到靜觸片接觸，電路接通；溫度降低時(shí)，U動(dòng)觸片向里收縮，離開(kāi)觸點(diǎn)，切斷電路。例2：給你如下器材：熱敏電阻、電鈴、電源繼電器，滑動(dòng)變阻器，開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干。試從所給器材中選用一些器材制作一個(gè)高溫自動(dòng)報(bào)警器，要求是：不必要的器材盡量不用，畫(huà)出電路圖。電鈴熱敏電阻觸頭銜鐵彈簧圖2解析：選擇熱敏電阻、電鈴、電源繼電器及導(dǎo)線若干，連接電路如圖2。原理：當(dāng)溫度升高，熱敏電阻電阻減小，螺線管中電流增大，電磁鐵磁性變強(qiáng)，銜鐵被吸下，與觸頭接觸，含電鈴電路閉合，電鈴鳴響報(bào)報(bào)警。在熱電傳感器
4、中要注意熱敏電阻的電阻值是隨溫度升高而減小，抓住這特性，再結(jié)合電學(xué)知識(shí)就能夠分析出設(shè)計(jì)原理并用以解題。2．光電傳感器：光電傳感器是指將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一類(lèi)傳感器，一般以光敏電阻為主要元件，因?yàn)楣饷綦娮桦娮柚惦S光照加強(qiáng)而減小，將光敏電阻連接到電路中時(shí)，光照改變就會(huì)引起電路中其它電學(xué)量的改變，從而將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。例3：如圖3所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中A是發(fā)光儀器，B是傳送帶上物品，R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是（AD）AR1R2信號(hào)處理系統(tǒng)圖3（A）當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓（B）當(dāng)有光照
5、射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓（C）信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次（D）信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次解析：光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器原理圖如上，當(dāng)傳送帶上沒(méi)有物品擋住由A射出的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻阻值變小，由分壓規(guī)律知供給信號(hào)處理系統(tǒng)的電壓變低；當(dāng)傳送帶上有物品擋住由A射出的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變大，供給信號(hào)系統(tǒng)的電壓變高并記數(shù)一次。這種高低交替變化的信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理系統(tǒng)的處理，就會(huì)自動(dòng)將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)的功能。故上題應(yīng)選A、D。S·······觸點(diǎn)銜鐵光電管零線火線圖4例4：給你光電管、電磁繼電器、直流電源、開(kāi)關(guān)、照明
6、電路、路燈及導(dǎo)線，設(shè)計(jì)一個(gè)用于街道的路燈自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，達(dá)到日出路燈熄，日落路燈亮的效果，并說(shuō)明設(shè)計(jì)原理。解析：設(shè)計(jì)電路如圖4，當(dāng)光照加強(qiáng)時(shí)，光電管電阻變小，通過(guò)線圈的電流變大，電磁鐵磁性變強(qiáng)，把銜鐵吸下，脫離觸點(diǎn)，照明電路斷開(kāi)，燈熄滅；當(dāng)光照減弱時(shí)，光電管電阻變大，電流減小，電磁鐵磁性減弱，銜鐵被彈簧彈回與觸點(diǎn)接觸，照明電路接通，燈亮。因此就可做到日出燈熄，日落燈熄。3．聲電傳感器：聲電傳感器是指將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一類(lèi)傳感器，常見(jiàn)的電容式話筒和動(dòng)圈式話筒都是聲電傳感器。金屬板金屬膜振動(dòng)膜外電路圖5例5：如圖5是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制
7、作的傳感器，話筒的振動(dòng)膜前面鍍有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動(dòng)膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極，在兩極間加一電壓U，人對(duì)著話筒說(shuō)話時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使電容發(fā)生變化，導(dǎo)致話筒所在電路中的其它量發(fā)生變化，使聲音信號(hào)被話筒轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，其中導(dǎo)致電容變化的原因可能是容器兩板間的（A）（A）距離變化（B）正對(duì)面積變化（C）介質(zhì)變化（D）電壓變化解析：這個(gè)聲電傳感器又可歸到電容傳感器中。由題意對(duì)著話筒說(shuō)話時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，則金屬層和金屬板間距離改變，即電容器兩極板間距改變，故導(dǎo)致電容變化的原因可能是容器兩極間的距變變化，選A。磁鐵音
8、圈金屬膜片聲波圖6例6：下面是動(dòng)圈式話筒的原理圖，請(qǐng)你根據(jù)圖6說(shuō)出具體原理。解析：動(dòng)圈式話筒是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)
