傳感器與現(xiàn)代社會4-3-4-4學(xué)案含答案2

4.3用傳感器做實驗

4.4信息時代離不開傳感器

［目標(biāo)定位］1.知道溫度傳感器、力傳感器的原理和應(yīng)用2理解霍爾元件的原理3了解現(xiàn)代生產(chǎn)、生活中常

用的傳感器.

知識探究新知探究點點落實

一'實驗中常見的幾種傳感器的分析

1.溫度傳感器的原理

溫度傳感器是利用熱敏電阻的阻值會隨逅度的變化而變化的原理制成的，它能把溫度這個熱學(xué)品:轉(zhuǎn)換為電

壓這個電學(xué)量.如各種家用電器(空調(diào)、冰箱、熱水器、飲水機等)的溫度控制器、火警報警器、恒溫箱等.

2.力傳感器的原理

如圖1所示，力傳感器可以用來測重力、壓力、拉力等各種力，應(yīng)變片能夠把物體形變這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為

電壓這個電學(xué)量.

金屬架應(yīng)變片

圖1

3.磁傳感器的原理(霍爾效應(yīng)的應(yīng)用)

(1)霍爾元件是一種磁敏感元件.

(2)霍爾效應(yīng)：如圖2所示，在金屬薄片相對的兩側(cè)面通以控制電流/,在與薄片垂直方向施加磁感應(yīng)強度

為B的磁場，那么，在垂直于電流和磁場方向的另外兩個側(cè)面將產(chǎn)生與控制電流和磁場成正比的電動勢

UH，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，即UH=RH%

圖2

mii（多選）如圖3所示是霍爾元件的工作原理示意圖，如果用d表示薄片的厚度，上為霍爾系數(shù)，對于

一個霍爾元件4&為定值，如果保持/恒定，則可以驗證如隨8的變化情況.以下說法中正確的是（工作

而是指較大的平面）（）

圖3

A.將永磁體的?一個磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面，UH將變大

B.在測定地球兩極的磁場強弱時，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平

C.在測定地球赤道上的磁場強弱時，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平

D.改變磁感線與霍爾元件工作面的夾角，UH將發(fā)生變化

答案ABD

解析將永磁體的磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面時，B增大,/恒定，由公式如=粵5知UH將變大，

選項A正確；地球兩極的磁場方向在豎直方向上，所以霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平，使8與工作面垂直,

選項B正確；地球赤道上的磁場沿水平方向，只有霍爾元件的工作面在豎直方向且垂直于南北時，8才與

工作面垂直，選項C錯誤；改變磁感線與霍爾元件工作面的夾角，8在垂直工作面方向上的大小發(fā)生變化,

如將發(fā)生變化，選項D正確.

m21按圖4所示連接好電路，合上S,發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，原因是：

用電吹風(fēng)對熱敏電阻吹一會兒，會發(fā)現(xiàn)小燈泡,原因是；

停止吹風(fēng)，會發(fā)現(xiàn);把熱敏電阻放入冷水中會發(fā)現(xiàn).

答案由于熱敏電阻阻值較大，左側(cè)電路電流較小，電磁鐵磁性較弱吸不住銜鐵亮了電吹風(fēng)對熱敏電

阻加熱使其阻值變小，電路中電流增大，電磁鐵吸住銜鐵，右側(cè)電路接通小燈泡不會立即熄滅，因為熱

敏電阻溫度仍然較高小燈泡熄滅

二、隨處可見的傳感器

1.紅外測溫儀：是一種將紅外輻射波轉(zhuǎn)換成電信號的傳感裝置.

2.數(shù)碼相機和攝像機：敏感元件叫做電荷耦合器件（CCD）,它能將光信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號，模擬電信號

再通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號.

3.酒精濃度測試儀：敏感元件是酒精傳感器.

在生活中還有煤氣報警器、火警報警器、紅外報警器、防盜報警器等等.工業(yè)生產(chǎn)中有熱軋生產(chǎn)線上的傳感

器，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有空氣濕度傳感器、土壤濕度傳感器、土壤營養(yǎng)傳感器等等.

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【例31如圖5所示是會議室和賓館房間的天花板上裝有的火災(zāi)報警器的結(jié)構(gòu)原理圖，罩內(nèi)裝有發(fā)光二極管

LED、光電三極管和不透明的擋板.平時光電三極管接收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài).發(fā)生火災(zāi)時,

下列說法正確的是（）

圖5

A.進入罩內(nèi)的煙霧遮擋了光線，使光電三極管電阻更大，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報

B.光電三極管溫度升高，電阻變小，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報

C.進入罩內(nèi)的煙霧對光有散射作用，部分光線照到光電三極管上，電阻變小，發(fā)出警報

D.以上說法均不正確

答案C

解析由火災(zāi)報警荔的原理叮知，發(fā)生火災(zāi)時煙霧進入罩內(nèi)，使光發(fā)生散射，部分光線照到光電三極管上，

電阻變小，與傳感器相連的電路檢測出這種變化，發(fā)出警報，C對.

三、信息社會離不開傳感器

智能式傳感器集信息檢測、信息處理、信息記憶、邏輯思維和判斷功能于一身，把計算機、各種用途的傳

感器和輸入輸出接口等制作在同一塊芯片上，即成為大規(guī)模集成電路智能傳感器.

四、遙測與遙感

遙感遙測的基本原理是通過遙感傳感器而觀測目標(biāo)產(chǎn)生的電磁波、熱輻射進嚀遠距離收集、轉(zhuǎn)換，用計算

機處理、識別，得出結(jié)論.主要應(yīng)用在地球資源勘測、環(huán)境監(jiān)控、氣象預(yù)報、軍事偵察等方面.

達標(biāo)檢測當(dāng)堂檢測鞏固反饋

1.（傳感器的應(yīng)用實例）（多選）壓敏電阻的阻值會隨所受壓力的增大而減小.一同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計了判斷

升降機運動狀態(tài)的裝置，如圖6甲所示，將壓敏電阻平放在升降機內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體

升降機靜止時電流表示數(shù)為/o.某過程中電流表的示數(shù)如圖乙所示，則在此過程（）

圖6

A.物體處于失重狀態(tài)

B.物體處于超重狀態(tài)

C.升降機一定向上做勻加速運動

D.升降機可能向下做勻減速運動

答案BD

解析電流表的示數(shù)變?yōu)?/o且保持不變，說明壓敏電阻的阻值比升降機錚上時小，壓敏電阻所受壓力變

大，場體處于超重狀態(tài)，即物體具有向上的加速度，B、D正確，A、C錯誤.

2.（溫度傳感器的應(yīng)用）小強用恒溫箱進行實驗時，發(fā)現(xiàn)恒溫箱的溫度持續(xù)升高，無法自動控制.經(jīng)檢查，恒

溫箱的控制器沒有故障.參照圖7,下列在故障判斷正確的是（）

圖7

A.只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障

B.只可能是溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障

C.熱敏電阻和溫度設(shè)定裝置都可能出現(xiàn)故障

D.可能是加熱器出現(xiàn)故障

答案C

解析由恒溫箱原理圖可知，若熱敏電隹出現(xiàn)故障或溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障都會向控制器傳遞錯誤信息，

導(dǎo)致控制器發(fā)出錯誤指令，故C正確，A、B錯誤.若加熱器出現(xiàn)故障，只有一種可能，即不能加熱，而題

中加熱器一直加熱才會使溫度持續(xù)升高，故D錯誤.

3.（傳感器的應(yīng)用分析）如圖8所示是--種自動控制水溫的裝置，加熱電路的兩個端點P、。應(yīng)接到觸頭人

b上近是c、d上？熱敏電阻兩端M、N應(yīng)接到哪兩個觸頭上？

圖8

答案見解析

解析P、。應(yīng)該分別按在觸頭a、b上,同時，M、N應(yīng)該分別接e、/,其工作原理是：當(dāng)水溫升高時，

熱敏電阻阻值減小，電磁鐵中電流增大，吸引力增大，使銜鐵被吸下，火力斷開，使加熱裝置停止加熱；

當(dāng)水溫降低到一定程度時，熱敏電阻阻值增大，電磁鐵中電流減小，吸引力減小，銜鐵被彈簧彈上去，使

a、b之間連接，加熱裝置開始加熱，從而實現(xiàn)水溫控制.

4.（傳感器的應(yīng)用實例）電飯煲的工作原理如圖9所示，可分為兩部分，即控制部分：由S2、用和黃燈組成.

工作（加熱）部分：由發(fā)熱電阻心、R2和紅燈組成，S是一個磁鐵限溫開關(guān)，手動閉合，當(dāng)此開關(guān)的溫度達

到居里點（103C）時，自動斷開，且不能自動復(fù)位（閉合），S2是一個雙金屬片自動開關(guān)，當(dāng)溫度達到70C?

80℃時，自動斷開，低于70℃時，自動閉合，紅燈、黃燈是指示燈，通過的電流必須較小，所以R、R2

起________作用，&是發(fā)熱電阻，由于煮飯前溫度低于70C,所以S2是（填“斷開的”或“閉合

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的”）.接通電源并按下S后，黃燈滅而紅燈亮，心發(fā)熱，當(dāng)溫度達到70℃?80C時，S2斷開，當(dāng)溫度達到

103℃時飯熟，&斷開，當(dāng)溫度降到70℃以下時，S2閉合，電飯煲處于保溫狀態(tài)，由以上描述可知

Ri&（填“V””=”或“>”），若用電飯煲燒水時，直到水被燒干&才會斷開，試解釋此現(xiàn)象

圖9

答案見