高中物理 第六章 传感器 传感器应用典例分析学案 新人教版选修3-2-新人教版高二选修3-2物理学案VIP专享VIP免费

第六章传感器传感器应用典型分析一、温度传感器的应用例1．如图所示是电饭煲的电路图，是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（）时，会自动断开，是一个自动控温开关，当温度低于时，会自动闭合；温度高于时，会自动断开，红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯，分流电阻，加热电阻丝，两灯电阻不计。（1）分析电饭煲的工作原理。（2）计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比。（3）简要回答，如果不闭合开关，能将饭煮熟吗？【思路点拨】先搞清楚、两控温开关的作用，在明确控温过程。【答案】见解析【解析】本题考查了温度传感器的实际应用，解题关键是清楚、两控温开关的作用。（1）电饭煲盛上食物后，接上电源，自动闭合，同时手动闭合，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到时，自动断开，仍闭合；水烧开后，温度升高到居里点时，开关自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态，由于散热，待温度降至时，自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到时，又自动断开，再次处于保温状态。（2）加热时电饭煲消耗的电功率，保温时电饭煲消耗的电功率，两式中。从而有。（3）如果不闭合开关，开关总是闭合的，被短路，功率为，当温度上升到时，自动断开，功率降为，温度降低到，自动闭合……温度只能在之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭。【总结升华】熟悉电饭煲的工作原理，明确控温过程是解题的关键。例2．图甲为在温度为左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻，，，为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示。当端电压时，电压鉴别器会令开关接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当时，电压鉴别器会令开关断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在________。【答案】【解析】本题考查了自动恒温箱的原理，抓住的临界状态进行研究。设电路路端电压为，当时，有，解得。由图乙可知，当时，．【总结升华】时求的值是电路计算问题，时的温度由图象获取。二、光传感器的应用例3．如图甲所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定。电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据这一特性设计一个自动光控电路。【思路点拨】由光敏电阻的特性曲线判断：当入射光增强时，光敏电阻的阻值变化，流过光敏电阻的电流变化。根据题意设计出的路灯自动控制电路。【答案】如图所示【解析】由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，光敏电阻的阻值减小，流过光敏电阻的电流增大。根据题意设计的路灯自动控制电路如图所示。控制过程是：当有光照时，光电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合使两个常闭触点断开；当无光照时，光电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个常闭触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作。【总结升华】光传感器是重要的传感器之一，人们运用硫化镉对可见光敏感的特性，制作路灯自动开关、光照自动调节装置等自控设备。利用某些半导体材料对红外线敏感的特性，制作遥控设备，广泛地应用在电视机、录像机、空调、影碟机等家庭用电器的操作中，由于对红外线敏感的元件对可见光不敏感，用它制作的装置不受可见光影响，因此它的应用十分广泛。例4．如图所示，电源两端的电压恒定，为小灯泡，为光敏电阻，为发光二极管（电流越大，发出的光越强），且与距离不变，下列说法中正确的是（）A．当滑动触头向左移动时，消耗的功率增大B．当滑动触头向左移动时，消耗的功率减小C．当滑动触头向右移动时，消耗的功率可能不变D．无论怎样移动触头，消耗的功率都不变【答案】A【解析】本题考查了光敏电阻的特性及电路分析知识。电源电压恒定，也就是说，并联电路两端的电压恒定，当滑动触头向左移动时，发光二极管发光变强，光敏电阻的电阻变小，所以电流变大，则的功率变大。【总结升华】搞清光敏电阻的特点和注意电源电压是恒定的是解决本题的关键。三、电磁继电器与自动控制例5．如图所示为低压控制电路操纵路灯工作的电路，试分析其工作原理。【思路点拨...