20xx粤教版高中物理选修3-23-1-3传感器的应用

20xx粤教版高中物理选修3-23-1-3传感器的应用内容摘要：

1) 生产的自动化和半自动化．用机器人、自动化小车、自动机床、各种自动生产线或者系统，代替人完成加工、装配、包装、运输、存储等工作．各种传感器使生产的自动运行保持在最佳状态，以确保产品质量，提高效率和产量，节约原材料等． ( 2) 在数控机床中的位移测量装置，就是利用高精度位移传感器进行位移测量，从而实现对零部件的精密加工． 力传感器 【典例 1 】 压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图 3 3 5 甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是 ( ) ． A ．从 t 1 到 t 2 时间内，小车做匀速直线运动 B ．从 t 1 到 t 2 时间内，小车做匀加速直线运动 C ．从 t 2 到 t 3 时间内，小车做匀速直线运动 D ．从 t 2 到 t 3 时间内，小车做匀加速直线运动 解析 当小车有向右的恒定加速度时，球对压敏电阻的压力就是恒力，压敏电阻的阻值就保持不变，电路中就有恒定的电流．由乙图可知，从 t 1 到 t 2 时间内，小车做加速度越来越大的运动，从 t 2 到 t 3 时间内，小车做匀加速直线运动． 答案 D 【变式 1 】 ( 单选 ) 传感器是一种采集信息的重要器件，如 图3 3 6 所示的是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力 F作用于可动膜片的电极上时，以下说法中正确的是 ( ) ． ① 若 F 向上 压膜片电极，电路中有从 a 到 b 的电流 ② 若 F 向上压膜片电极，电路中有从 b 到 a 的电流 ③ 若 F 向上压膜片电极，电路中不会出现电流 ④ 若电流表有示数，则说明压力F 发生变化 ⑤ 若电流表有示数，则说明压力 F 不发生变化 图 336 A ． ②④ B ． ①④ C ． ③⑤ D ． ①⑤ 解析 当 F 向上压膜片电极时，板间距离减小，电容器的电容将增大．当 F 变化时，电容变化，而板间电压不变，由 Q ＝ CU ，故带电荷量 Q 发生变化，电容器将发生充、放电现象，回路中有电流，电流计有示数．反之，电流计有示数时，压力 F 必发生变化． 答案 A 【典例 2 】 如 图 3 3 7 所示是电饭煲的电路图， S1是一个温控开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点 (103 ℃ ) 时，会自动断开． S2是一个自动温控开关，当温度低于 70 ℃ 时，会自动闭合；温度高于 80 ℃ 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 R1＝ R2＝ 500 Ω ，加热电阻丝 R3＝ 50 Ω ，两灯电阻不计． 温度传感器 图 337 ( 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 S1能将饭煮熟吗。 解析 ( 1) 接上电源， S2自动闭合，同时手动闭合 S1.这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态．加热到 80 ℃ 时， S2自动断开， S1仍闭合；饭煮熟后，温度升高到 1 03 ℃ 时，开关 S1自动断开，黄灯亮，电饭煲处于保温状态．由于散热，待温度降至 70 ℃ 时， S2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到 80 ℃时， S2又自动断开，再次处于保温状态，如此循环． ( 2) 加热时电饭煲消耗的电功率 P1＝U2R 并，保温时电饭煲消耗。