5.3 常見(jiàn)傳感器的工作原理及應(yīng)用 課前導(dǎo)學(xué) 2024-2025學(xué)年人教版（2019）高中物理選擇性必修第二冊(cè)

5.3常見(jiàn)傳感器的工作原理及應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)學(xué)1.門(mén)窗防盜報(bào)警裝置實(shí)驗(yàn)：干簧管、繼電器、發(fā)光二極管LED、蜂鳴器H、電源、導(dǎo)線若干、開(kāi)關(guān)、電阻、小磁體。2.光控開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)：發(fā)光二極管、三極管、可變電阻R1、電阻R2、光敏電阻、集成電路實(shí)驗(yàn)板、直流電源、繼電器、小燈泡、導(dǎo)線若干、黑紙一、門(mén)窗防盜報(bào)警裝置實(shí)驗(yàn)：1.實(shí)驗(yàn)的基本思想：利用干簧管作為控制器實(shí)現(xiàn)：當(dāng)門(mén)窗緊閉時(shí)，蜂鳴器不響，指示燈亮；當(dāng)門(mén)窗被打開(kāi)時(shí)，蜂鳴器發(fā)出聲音報(bào)警，指示燈滅。2.實(shí)驗(yàn)電路圖：3.工作原理：閉合電路開(kāi)關(guān)S，系統(tǒng)處于防盜狀態(tài)。當(dāng)門(mén)窗緊閉時(shí)，磁體M靠近干簧管SA，干簧管兩個(gè)簧片被磁化相吸而接通繼電器線圈K，使繼電器工作。繼電器的動(dòng)觸點(diǎn)c與常開(kāi)觸點(diǎn)a接通，發(fā)光二極管LED發(fā)光，顯示電路處于正常工作狀態(tài)。當(dāng)門(mén)窗開(kāi)啟時(shí)，磁體離開(kāi)干簧管，干簧管失磁斷開(kāi)，繼電器被斷電。繼電器的動(dòng)觸點(diǎn)c與常閉觸點(diǎn)b接通，蜂鳴器H發(fā)聲報(bào)警。干簧管在電路中起傳感器和控制開(kāi)關(guān)的作用，繼電器則相當(dāng)于一個(gè)自動(dòng)的雙向開(kāi)關(guān)。二、光控開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)：1.實(shí)驗(yàn)的基本思想：利用光敏電阻作為光控開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)在天黑到一定程度時(shí)讓路燈自動(dòng)開(kāi)啟，而在天明時(shí)自動(dòng)熄滅。2.實(shí)驗(yàn)電路圖：3.工作原理：當(dāng)環(huán)境光比較強(qiáng)時(shí)，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(kāi)狀態(tài)，小燈泡L不亮。當(dāng)環(huán)境光比較弱時(shí)，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(diǎn)亮發(fā)光二極管或驅(qū)動(dòng)繼電器吸合而點(diǎn)亮小燈泡L。三、霍爾元件1.構(gòu)造：在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體薄片上，制作四個(gè)電極，它就成了一個(gè)霍爾元件。2.工作原理：如圖，E、F間通入恒定電流I，同時(shí)外加與薄片垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)，則M、N間出現(xiàn)霍爾電壓。分析可知，霍爾電壓與磁感應(yīng)強(qiáng)度B有線性關(guān)系，因此霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量。

基礎(chǔ)小題試練1.傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我們的生活，為我們帶來(lái)方便.下列可以用來(lái)控制電路通斷的溫度傳感器元件有()A.雙金屬片 B.霍爾片 C.應(yīng)變片 D.干簧管2.電梯是高層住宅用戶(hù)必不可少的日常工具，但有些小朋友不懂事，總做出一些危險(xiǎn)行為。某小朋友在電梯門(mén)口放了一障礙物，發(fā)現(xiàn)電梯門(mén)不停地開(kāi)關(guān)，這是電梯門(mén)上安裝了傳感器的結(jié)果，他以此為樂(lè)，殊不知這種行為有一定的危險(xiǎn)性。下列說(shuō)法中正確的是()A.電梯門(mén)上安裝了溫度傳感器B.電梯門(mén)上安裝了光傳感器C.電梯門(mén)上的傳感器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)D.電梯門(mén)上的傳感器將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)3.在一些機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、飯店的洗手間通常都裝有自動(dòng)熱風(fēng)干手器。人們洗手后將濕手靠近干手器，機(jī)內(nèi)傳感器發(fā)出感應(yīng)信號(hào)，使干手器工作吹出“熱風(fēng)”，將濕手烘干（如圖所示）。自動(dòng)熱風(fēng)干手器之所以能實(shí)現(xiàn)這種自動(dòng)控制，主要是由于濕手靠近它時(shí)()A.改變了傳感器附近的濕度 B.改變了傳感器附近的溫度C.改變了傳感器的電容 D.改變了傳感器的電阻4.商場(chǎng)里常用電子秤，電子秤中使用的是()A.溫度傳感器 B.壓力傳感器 C.超聲波傳感器 D.紅外線傳感器5.傳感器在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，它的種類(lèi)多種多樣，其性能也各不相同，電熱水壺有水燒干自動(dòng)斷電裝置，電熱水壺內(nèi)實(shí)現(xiàn)這一功能的傳感器是()A.力傳感器 B.溫度傳感器 C.聲傳感器 D.光傳感器6.為保障住戶(hù)安全，多地小區(qū)開(kāi)始在電梯里嘗試使用一種“黑科技”，來(lái)阻止電動(dòng)車(chē)進(jìn)電梯。當(dāng)電動(dòng)車(chē)進(jìn)入電梯時(shí)，這種“黑科技”就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，它用到的傳感器和下列哪個(gè)裝置用到的傳感器相同()A.電飯鍋 B.煙霧報(bào)警器 C.刷臉考勤機(jī) D.酒精檢測(cè)儀

答案以及解析1.答案：A解析：常溫下，雙金屬片不形變，當(dāng)有溫度時(shí)，由于膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致形變量不同，故A正確；霍爾片工作原理是，當(dāng)有磁場(chǎng)時(shí)，電子受到洛倫茲力作用，導(dǎo)致電子偏轉(zhuǎn)，從而改變電壓，故B錯(cuò)誤；應(yīng)變片是壓力傳感器，故C錯(cuò)誤；干簧管是一種磁控制的開(kāi)關(guān)，故D錯(cuò)誤。2.答案：B解析：電梯能夠識(shí)別障礙物，并不斷開(kāi)關(guān)電梯門(mén)，是因?yàn)殡娞蓍T(mén)安裝了光傳感器，這個(gè)傳感器能夠?qū)⒐庑盘?hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B。3.答案：C解析：手靠近干手機(jī)能使機(jī)內(nèi)的傳感器工作，是因?yàn)楦淖兞藗鞲衅鞯碾娙?，發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)給控制芯片，控制芯片在啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作和加熱裝置工作.

故選：C.4.答案：B解析：根據(jù)電子秤的工作原理，可知當(dāng)電子秤受到壓力的作用時(shí)，會(huì)顯示相應(yīng)的大小，故使用的是壓力傳感器，故B正確，ACD錯(cuò)誤.故選B.5.答案：B解析：電熱水壺有水燒干自動(dòng)斷電裝置，溫度達(dá)到設(shè)定的溫度后，會(huì)自動(dòng)停止工作，說(shuō)明其內(nèi)部應(yīng)用的是溫度傳感器，故選B。6.答案：C解析：當(dāng)電動(dòng)車(chē)進(jìn)入電梯時(shí)，這種“黑科技”就會(huì)自