物理仿真實(shí)驗(yàn)2-真空實(shí)驗(yàn)課件

※了解傳感器應(yīng)用的一般模式※知道電子秤、電熨斗的工作原理※知道電飯鍋的結(jié)構(gòu)與原理，加深對溫度傳感器的應(yīng)用認(rèn)識※了解光傳感器的應(yīng)用——火災(zāi)報警器※能夠根據(jù)傳感器的工作原理簡單分析傳感器的應(yīng)用在日常生活中，我們經(jīng)常見到電子秤．例如，在超市里，當(dāng)我們購買水果時，售貨員把水果放在表面平整的電子秤上，電子秤就可顯示出所購水果的質(zhì)量及應(yīng)付的錢數(shù)．你想探究一下它的工作原理嗎？1．電子秤里有________片，電壓放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器和數(shù)字顯示器等器件．電阻應(yīng)變片受到力的作用時，它的________會發(fā)生變化，把應(yīng)變片放在合適的電路，它能夠把物體________，這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為________這個電學(xué)量，因而電子秤是________的應(yīng)用．2．在電熨斗中，裝有雙金屬片溫度傳感器，其作用是________________．當(dāng)溫度發(fā)生變化時，雙金屬片的____________不同，從而能控制電路的通斷．(1)力傳感器的應(yīng)用——電子秤①常用的一種力傳感器是由金屬梁和應(yīng)變片組成的，應(yīng)變片是一種敏感元件，現(xiàn)在多用半導(dǎo)體材料制成．(2)溫度傳感器的應(yīng)用——電熨斗①電熨斗能夠自動控制溫度，其裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器的作用是控制電路的通斷．②電熨斗的結(jié)構(gòu)圖如圖為電熨斗的結(jié)構(gòu)圖，圖中雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬．用電熨斗熨燙棉麻衣物需要設(shè)定較高的溫度，熨燙絲綢衣物需要設(shè)定較低的溫度．它是如何利用調(diào)溫旋鈕來實(shí)現(xiàn)的？答案：通過調(diào)溫旋鈕來調(diào)節(jié)升降螺絲的高度來實(shí)現(xiàn)不同溫度的設(shè)定．如需設(shè)定的溫度較高，則應(yīng)使升降螺絲下降；反之，升高.(2)電飯鍋的結(jié)構(gòu)(1)用電飯鍋燒水，水開后能否自動斷電？(2)用電飯鍋煮飯，飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會有什么變化？這時電飯鍋會自動地發(fā)生哪些動作？答案：(1)水沸騰后溫度在100℃不變，沒有達(dá)到居里點(diǎn)，故不會斷電，只能等到水熬干后，溫度升至103℃才會斷電．(2)飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會升高，當(dāng)溫度上升到“居里溫度”(約103℃)時，感溫鐵氧體失去磁性，磁鐵與之分離，開關(guān)自動斷開，且不能自動復(fù)位.(1)有些火災(zāi)報警器是利用煙霧對光的散射來工作的．(2)這種火災(zāi)報警器的工作原理結(jié)構(gòu)：帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板．平時，光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)．煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變?。c傳感器連接的電路檢測出這種變化，就會發(fā)出警報．如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運(yùn)動的加速度，該裝置在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個由力敏電阻組成的壓力傳感器．用兩根相同的輕彈簧夾著一個質(zhì)量為2.0kg的滑塊，滑塊可無摩擦滑動，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出．現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后，汽車靜止時，傳感器a、b的示數(shù)均為10N(取g＝10m/s2)．(1)若傳感器a的示數(shù)為14N、b的示數(shù)為6.0N，求此時汽車的加速度大小和方向．(2)當(dāng)汽車以怎樣的加速度運(yùn)動時，傳感器a的示數(shù)為零．解析：傳感器上所顯示的力的大小，即彈簧對傳感器的壓力，據(jù)牛頓第三定律知，此即為彈簧上的彈力大小，亦即該彈簧對滑塊的彈力大小．(1)如圖所示，依題意：左側(cè)彈簧對滑塊向右的推力F1＝14N，右側(cè)彈簧對滑塊的向左的推力F2＝6.0N.(2010·潮州高二檢測)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(jì)了判斷升降機(jī)運(yùn)動狀態(tài)的裝置，如圖甲所示，將壓敏電阻平放在升降機(jī)內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體m，升降機(jī)靜止時電流表示數(shù)為I0.某過程中電流表的示數(shù)如圖乙所示，則在此過程中()A．物體處于失重狀態(tài)B．物體處于超重狀態(tài)C．升降機(jī)一定向上做勻加速運(yùn)動D．升降機(jī)可能向下做勻減速運(yùn)動答案：BD解析：電流表的示數(shù)變?yōu)?I0.且保持不變，說明壓敏電阻的阻值比升降機(jī)靜止時小，壓敏電阻所受壓力變大，物體處于超重狀態(tài)，即物體具有向上的加速度，B、D正確，A、B錯誤.在家用電熱滅蚊器中，電熱部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由鈦酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率ρ隨溫度t的變化關(guān)系如圖所示，由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、保溫雙重功能．對此，以下判斷正確的是 ()解析：當(dāng)電熱滅蚊器溫度由0升到t1的過程中，電阻器的電阻率ρ隨溫度升高而減小，其電阻R隨之減小，由于加在滅蚊器上的電壓U保持不變，滅蚊器的熱功率P隨之增大，當(dāng)t＝t1時，P＝P1達(dá)到最大．當(dāng)溫度由t1升高到t2的過程中，ρ增大，R增大，P減??；而溫度越高，其與外界環(huán)境溫度的差別也就越大，高于環(huán)境溫度的電熱滅蚊器的散熱功率P′也就越大；因此在這之間的某一溫度t3會有P＝P3＝P′，即電熱功率P減小到等于散熱功率時，即達(dá)到保溫；當(dāng)t<t3，P>P′，使溫度自動升高到t3；當(dāng)t>t3，P<P′，使溫度自動降為t3，實(shí)現(xiàn)自動保溫，正確答案為D.答案：D點(diǎn)評：對給定圖象的題目，注意分析圖象信息，把握變化規(guī)律，并結(jié)合所學(xué)物理規(guī)律進(jìn)行分析討論．(2010·東北師大附中高二期中)如圖甲所示是一火警報警裝置的一部分電路，其中R2是半導(dǎo)體熱敏電阻(傳感器)，它的電阻R隨溫度t變化關(guān)系如圖乙所示，該電路的輸出端a、b接報警器，當(dāng)傳感器所在處出現(xiàn)火情時，通過電流表的電流I和a、b兩端電壓U與出現(xiàn)火情前相比．A．I變大，U變大B．I變小，U變小C．I變小，U變大D．I變大，U變小答案：D解析：當(dāng)傳感器所在處出現(xiàn)火情時，溫度升高，即電阻R2的阻值減小，故外電阻減小，干路電流增大，內(nèi)電壓、R4兩端的電壓均增大，故a、b兩端電壓減??；并聯(lián)電路的電壓減小，通過R3的電流減小，而總電流增大，所以R2上通過的電流增大，故D選項(xiàng)正確.如圖所示是電飯鍋的結(jié)構(gòu)圖，試回答下列問題：(1)開始煮飯時為什么要壓下開關(guān)按鈕？手松開后這個按鈕是否會恢復(fù)到圖示的狀態(tài)？為什么(2)煮飯時水沸騰后鍋內(nèi)是否會大致保持一定的溫度？為什么？(3)飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會有什么變化？這時電飯鍋會自動地發(fā)生哪些動作？(4)如果用電飯鍋燒水，能否在水沸騰后自動斷電？為什么？解析：(1)開始煮飯時壓下手動開關(guān)，使永磁體和感溫磁體吸合，以保持觸點(diǎn)接觸，接通加熱電路；手松開后這個按鈕不會恢復(fù)圖示狀態(tài)，因?yàn)橛来朋w與感溫磁體相互吸引，彈簧的彈力不能使永磁體恢復(fù)原狀態(tài)．(2)水沸騰后鍋內(nèi)的溫度應(yīng)大致保持在100℃，因?yàn)樗姆悬c(diǎn)是100℃，此時水分未被米吸收完，鍋內(nèi)水分較充足，所以能保持一段時間．(3)飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度會由100℃升到103℃，達(dá)到居里點(diǎn)，此時開關(guān)按鈕會自動彈起，斷開加熱電路，進(jìn)入保溫狀態(tài)，因?yàn)殄伒诇囟冗_(dá)到103℃時，感溫磁體失去磁性，永磁體再不能與它吸合，在彈簧的作用下，開關(guān)按鈕恢復(fù)初始狀態(tài)．(4)如果用電飯鍋燒水，水沸騰后不能自動斷電，因?yàn)樗序v的溫度是100℃，而不能達(dá)到103℃(居里點(diǎn))，水將一直沸騰直到燒干．電飯煲的工作原理如圖所示，可分為兩部分，即控制部分，由S2、R1和黃燈組成；工作(加熱)部分：由發(fā)熱電阻R3、R2和紅燈組成，S1是一個磁鋼限溫開關(guān)，手動閉合，當(dāng)此開關(guān)的溫度達(dá)到居里點(diǎn)(103℃)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(dá)到70℃～80℃時，自動斷開，低于70℃時，自動閉合，紅燈、黃燈是指示燈，通過其電流必須較小，所以R1、R2起________作用，R3是發(fā)熱電阻，由于煮飯前溫度低于70℃，所以S2是________(填“斷開的”或“閉合的”)．接通電源并按下S1后，黃燈熄而紅燈亮，R3發(fā)熱，當(dāng)溫度達(dá)到70℃～80℃時，S2斷開，當(dāng)溫度達(dá)到103℃時飯熟，S1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R2________R3(填“＜”“＝”“＞”)，若用電飯煲燒水時，直到水被燒干S1才會斷開，試解釋此現(xiàn)象．答案：限流；閉合的；>解析：R1、R2起的作用是限流，防止指示燈(氖泡)因電流過大而燒毀，S2是自動控制溫度開關(guān)，當(dāng)溫度低于70℃時自動閉合，當(dāng)溫度高于70℃～80℃時又自動斷開，使電飯煲處于保溫狀態(tài)，由于R3的功率較大，因此R2＞R3，由于開關(guān)S1必須當(dāng)溫度達(dá)到103℃時才自動斷開，而水的沸點(diǎn)只有100℃，因此用電飯煲燒水時，直到水被燒干后S1才會斷開.如圖(1)所示為一測量硫化鎘光敏電阻特性的實(shí)驗(yàn)電路，電源電壓恒定，電流表內(nèi)阻不計(jì)，開關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使小燈泡發(fā)光逐漸增強(qiáng)，測得流過電阻的電流和光強(qiáng)的關(guān)系曲線如圖(2)所示，試根據(jù)這一特性設(shè)計(jì)一個自動光控電路．解析：由光敏電阻的特性曲線可以看出，當(dāng)入射光增強(qiáng)時，光敏電阻的阻值減小，流過光敏電阻的電流增大．根據(jù)題意設(shè)計(jì)一個路燈自動控制電路如圖所示．控制過程是：當(dāng)有光照時，光電流經(jīng)過放大器輸出一個較大的電流，驅(qū)動電磁繼電器吸合使兩個常閉觸點(diǎn)斷開，當(dāng)無光照時，光電流減小，放大器輸出電流減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個常閉觸點(diǎn)閉合，控制路燈電路接通，路燈開始工作．點(diǎn)評：光傳感器是重要的傳感器之一，人們運(yùn)用硫化鎘對可見光敏感的特性，制作路燈自動開關(guān)、光照自動調(diào)節(jié)裝置等自控設(shè)備，利用某些半導(dǎo)體材料對紅外光敏感的特性，制作遙控設(shè)備，廣泛的應(yīng)用在電視機(jī)、錄像機(jī)、空調(diào)、影碟機(jī)等家用電器的操作中，由于對紅外光敏感的元件對可見光不敏感，用它制作的裝置不受可見光影響，因此它的應(yīng)用十分廣泛．如圖所示，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，D