第5.3利用傳感器制作簡單的自動控制裝置【高效課堂精研】高二物理同步培優(yōu)課件（人教版2019選擇性必修第二冊）

高中物理選擇性必修第二冊

第五章：

傳感器

第3節(jié):利用傳感器制作簡單的自動控制裝置第3節(jié)：利用傳感器制作簡單的自動控制裝置

溫故知新：上節(jié)科學(xué)了哪些傳感器上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了傳感器及其工作原理。請大家回憶一下我們學(xué)了哪些具體的感器？非接觸式紅外測溫儀天花板上的火災(zāi)報警器電飯鍋

導(dǎo)入新課生活中的傳感器仿生傳感器磁光效應(yīng)傳感器

傳感器是構(gòu)成自動控制系統(tǒng)的必要環(huán)節(jié)。如果沒有傳感器對原始信息進行準確、可靠地捕捉和轉(zhuǎn)換，那么一切控制將無法實現(xiàn)。本節(jié)提供了兩個利用傳感器實現(xiàn)簡單自動控制的實驗，同學(xué)們可以根據(jù)興趣和器材條件從中選擇一個。只有自己動手進行組裝和調(diào)試，才會對傳感器的作用有更深切的體會。

一、實驗1門窗防盜報警裝置1.實驗要求：門窗防盜報警裝置具有自動提示報警的功能。在睡覺前連接好電路，啟動防盜報警裝置。當(dāng)門窗緊閉時，蜂鳴器不響，指示燈亮；當(dāng)門窗被打開時，蜂鳴器發(fā)出聲音警報，指示燈滅。干簧管可用于完成這個任務(wù).2.實驗原理：實驗原理圖干簧管在電路中起傳感器和控制開關(guān)的作用,繼電器則相當(dāng)于一個自動的雙向開關(guān)。當(dāng)門窗開啟時,磁體離開干簧管,干簧管失磁斷開,繼電器被斷電。繼電器的動觸點c與常閉觸點b接通,蜂鳴器H發(fā)聲報警。

一、實驗1門窗防盜報警裝置3.實驗器材和裝置

一、實驗1門窗防盜報警裝置4.實驗操作（1）連接電路前，要先判斷一下干簧管是否

可以正常工作。用磁體直接靠近干簧管，

觀察簧片能否正常動作。（2）確定各元件可以正常工作后，按照圖所

示連接電路。（3）接通電源后，將磁體靠近和離開干簧管，

分別觀察實驗現(xiàn)象。

二、實驗2：:光控開關(guān)

光控路燈可以根據(jù)光照的變化自動開啟或關(guān)閉。怎樣能夠在天色暗到一定程度時讓路燈自動開啟，而在天明時自動熄滅?2.實驗原理

當(dāng)環(huán)境的光比較強時,光敏電阻RG的阻值很小,三極管不導(dǎo)通,發(fā)光二極管或繼電器所在的回路相當(dāng)于斷路,即發(fā)光二極管不工作;繼電器處于常開狀態(tài),小燈泡L不亮。

當(dāng)環(huán)境的光比較弱時,光敏電阻RG的阻值變大,三極管導(dǎo)通,且獲得足夠的基極電流,產(chǎn)生較大的集電極電流,點亮發(fā)光二極管或驅(qū)動繼電器吸合而點亮小燈泡L。1.實驗?zāi)康墓饪芈窡艨梢愿鶕?jù)光照的變化自動開啟或關(guān)閉。

二、實驗2：:光控開關(guān)實驗原理圖3.實驗器材三極管電路符號及實物圖光敏電阻

二、實驗2：:光控開關(guān)3.實驗原理

當(dāng)環(huán)境的光比較強時,光敏電阻RG的阻值很小,三極管不導(dǎo)通,發(fā)光二極管或繼電器所在的回路相當(dāng)于斷路,即發(fā)光二極管不工作;繼電器處于常開狀態(tài),小燈泡L不亮。

當(dāng)環(huán)境的光比較弱時,光敏電阻RG的阻值變大,三極管導(dǎo)通,且獲得足夠的基極電流,產(chǎn)生較大的集電極電流,點亮發(fā)光二極管或驅(qū)動繼電器吸合而點亮小燈泡L。強光→RG很小→三極管不導(dǎo)通→小燈泡不亮。弱光→RG很大→三極管有大電流→小燈泡亮。

二、實驗2：:光控開關(guān)實驗原理圖4.實驗操作及實驗現(xiàn)象（1）按照圖所示連接電路，檢查無誤后，接通電源。（2）讓光敏電阻RG受到白天較強的自然光照射，調(diào)節(jié)電阻R1使發(fā)光二極管LED或小燈

泡L剛好不發(fā)光。（3）遮擋RG，當(dāng)光照減弱到某種程度時，就會看到發(fā)光二極管LED或小燈泡L發(fā)光。（4）讓光照加強，當(dāng)光照強到某種程度時，則發(fā)光二極管LED或小燈泡L熄滅。

二、實驗2：:光控開關(guān)5.實驗操作視頻

二、實驗2：:光控開關(guān)A高中物理選擇性必修第二冊

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傳感器

第3節(jié):利用傳感器制作簡單的自動控制裝置1．下列有關(guān)傳感器的說法錯誤的是（）A．光電門能夠記錄遮光條的擋光時間，應(yīng)用的是位移傳感器B．電子秤利用的是壓力傳感器C．電飯煲能自動加熱和保溫而不會把飯燒焦，應(yīng)用的是溫度傳感器D．走近自動門時，門會自動打開，應(yīng)用的是紅外傳感器高中物理選擇性必修第二冊

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第3節(jié):利用傳感器制作簡單的自動控制裝置【答案】A【詳解】A．光電門能夠記錄遮光條的擋光時間，應(yīng)用的是光傳感器，A錯誤，不符合題意；B．電子秤是利用壓力傳感器來工作的，B正確，符合題意；C．電飯煲能自動加熱和保溫而不會把飯燒焦，應(yīng)用了溫度傳感器，C正確，不符合

題意；D．當(dāng)你走近自動門時，門會自動打開，應(yīng)用了紅外傳感器，D正確，不符合題意。

故選A。高中物理選擇性必修第二冊

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第3節(jié):利用傳感器制作簡單的自動控制裝置2．如圖所示是某保密室的防盜報警電路，當(dāng)有人闖入保密室時會使開關(guān)S閉合。下列

說法正確的是（）A．電磁繼電器與發(fā)電機工作原理相同

B．電磁鐵的磁性強弱只與電流大小有關(guān)C．電磁鐵工作時，上端為S極

D．當(dāng)有人闖入保密室時，b燈亮D高中物理選擇性必修第二冊

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第3節(jié):利用傳感器制作簡單的自動控制裝置【答案】D【詳解】A．電磁繼電器是利用電流的磁效應(yīng)工作的，發(fā)電機是利用電磁感應(yīng)原理制成的，選項A錯誤；B．電磁鐵的磁性強弱和電流大小、線圈的匝數(shù)及有無鐵芯有關(guān)，選項B錯誤；C．根據(jù)安培定則可知，電磁鐵工作時，上端為N極，選項C錯誤；D．當(dāng)有人闖入保密室時會使開關(guān)S閉合，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵向下移動，b燈所在電路接通，b燈亮，選項D正確。故選D。3．許多樓道照明燈具有這樣的功能：天黑時，出現(xiàn)聲音它就開啟；而在白天，即使有聲音它也沒有反應(yīng)，它的控制電路中可能接入的傳感器是（）①溫度傳感器②光傳感器③聲音傳感器④力傳感器A．①② B．②③ C．③④ D．②④B高中物理選擇性必修第二冊

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第3節(jié):利用傳感器制作簡單的自動控制裝置4．下圖中關(guān)于傳感器的應(yīng)用，說法正確的是（）A．干簧管是利用電磁感應(yīng)的原理控制電路的通斷的B．機器人“眼睛”利用了光傳感器C．紅外測溫槍向人體發(fā)射紅外線，從而測量人體溫度D．火災(zāi)報警器是通過感知溫度觸發(fā)報警的B高中物理選擇性必修第二冊

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第3節(jié):利用傳感器制作簡單的自動控制裝置5．?dāng)?shù)碼相機的普及使傳統(tǒng)膠片相機逐漸被淘汰。數(shù)碼相機的主要部件是電荷耦合器（CCD），能將光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量。該部件可視為（）A．力傳感器 B．溫度傳感器 C．光傳感器 D．霍爾元件C高中物理選擇性必修第二冊

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第3節(jié):利用傳感器制作簡單的自動控制裝置6．傳感器在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，它的種類多種多樣，其性能也各不相同。以下有關(guān)傳感器的說法正確的是（

）A．辦公大樓的大門能“看到”人的到來或離開而自動開關(guān)，這是光傳感器的應(yīng)用B．非觸摸式自動水龍頭（自動感應(yīng)水龍頭）應(yīng)用的傳感器是壓力傳感器C．空調(diào)機在室內(nèi)溫度達到設(shè)定的溫度后，會自動停止工作，空調(diào)機內(nèi)實現(xiàn)這一功能的傳感器是溫度傳感器D．調(diào)溫型電熨斗能自動控制溫度的原因是它裝有雙金屬片溫度傳感器，能控制電路的通斷ACD高中物理選擇性必修第二冊

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第3節(jié):利用傳感器制作簡單的自動控制裝置7．智能手機屏幕的光線過強會對眼睛有害，因此手機都有一項可以調(diào)節(jié)亮度的功能，該功能既可以自動調(diào)節(jié)，也可以手動調(diào)節(jié)。某興趣小組為了模擬該功能，設(shè)計了如圖所示的電路。已知光敏電阻在光照增強時，電阻會減小。閉合開關(guān)，下列正確的是（）A．僅光照變強，小燈泡變暗 B．僅光照變?nèi)?，小燈泡變暗C．僅將滑片向a端滑動，小燈泡變亮 D．僅將滑片向b端滑動，小燈泡變亮BC高中物理選擇性必修第二冊

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第3節(jié):利用傳感器制作簡單的自動控制裝置8．計算機光驅(qū)的主要部分是激光頭，它可以發(fā)射脈沖激光信號，激光掃描光盤信息時，激光頭利用光敏電阻自動計數(shù)器將反射回來的脈沖信號傳輸給信號處理系統(tǒng)，再通過計算機顯示出相應(yīng)信息。光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖如右下圖所示，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計數(shù)器的基本工作原理是（）A．當(dāng)有光照射R1時，處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當(dāng)有光照射R1時，處理系統(tǒng)獲得低電壓C．信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次D．信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次AD高中物理選擇性必修第二冊

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第3節(jié):利用傳感器制作簡單的自動控制裝置9．如圖所示，用小燈泡模仿光控電路，A、Y之間為斯密特觸發(fā)器，RG為光敏電阻，R1為可變電阻；J為繼電器的線圈，Ja為它的常