2018版高中物理 第3章 電磁技術(shù)與社會(huì)發(fā)展 第3節(jié) 傳感器及其應(yīng)用學(xué)案 粵教版選修1 -1.doc

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第三節(jié)　傳感器及其應(yīng)用 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識(shí) 脈 絡(luò) 1.知道傳感器具有將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的特性．對(duì)常見(jiàn)的傳感器的種類有所了解．(重點(diǎn)) 2．了解溫度傳感器的基本原理．知道溫度傳感器具有將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的功能．(重點(diǎn)、難點(diǎn)) 3．了解常見(jiàn)傳感器在林業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活和航空航天中的應(yīng)用，體會(huì)傳感器的應(yīng)用給人們帶來(lái)的方便. 什 么 是 傳 感 器 1．傳感器是各種測(cè)量和自動(dòng)控制的感覺(jué)器官，能像人的感覺(jué)器官那樣感受外界信息，并能按照一定的規(guī)律和要求把這些信息轉(zhuǎn)換成可用輸出信息的器件或裝置． 2．傳感器感受的常常是非電學(xué)量，如壓力、溫度、位移、濃度、速度、酸堿度等；而它的輸出大多是電學(xué)量，如電壓、電流、電荷等． 1．傳感器是一種聯(lián)絡(luò)傳遞感性的設(shè)備．() 2．傳感器是一種感知、探測(cè)物理量的工具．() 3．傳感器能將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量．(√) 在日常生活中，人們不必直接接觸，就可以控制一些機(jī)器，試舉一些生活中的例子，看哪些生活用品是通過(guò)傳感器來(lái)完成的． 【提示】　紅外線遙控器、樓道內(nèi)的聲控?zé)簟⒆詣?dòng)門、自動(dòng)干手機(jī)等． 1．傳感器的定義 能像人的感覺(jué)器官那樣感受外界信息，并能按照一定的規(guī)律和要求把這些信息轉(zhuǎn)換成可用輸出信息的器件或裝置，就叫傳感器． 2．應(yīng)用傳感器的流程 傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成． →→→→ (1)敏感元件是傳感器的核心部分，它是利用材料對(duì)某一物理量敏感的特性制成的．常用的敏感元件有：雙金屬片、光敏電阻、熱敏電阻等． (2)轉(zhuǎn)換元件的作用是把敏感元件輸出的與被測(cè)物理量滿足一定關(guān)系的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)． (3)轉(zhuǎn)換電路的作用是將轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于傳播或測(cè)量的電學(xué)量輸出． 1．關(guān)于傳感器及其作用，下列說(shuō)法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：75392095】 A．傳感器一定是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量 B．傳感器一定是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電路的通斷 C．傳感器把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量是為了方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制 D．電磁感應(yīng)是把磁學(xué)的量轉(zhuǎn)換為電學(xué)的量，所以電磁感應(yīng)也是傳感器 【解析】　傳感器是指一種元件或裝置，它能感受力、溫度、光、聲、磁、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷；其作用和目的是更方便地測(cè)量、傳輸、處理、控制非電學(xué)量，找出非電學(xué)量和電學(xué)量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系．電磁感應(yīng)是原理，不是元件和裝置，不能稱為傳感器．故只有C正確． 【答案】　C 2．關(guān)于傳感器的作用，下列說(shuō)法中正確的有(　　) A．通常的傳感器可以直接用來(lái)進(jìn)行自動(dòng)控制 B．傳感器可以用來(lái)采集信息 C．傳感器可以將感受到的一些信號(hào)轉(zhuǎn)換為力學(xué)量 D．傳感器可以將所有感受到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電學(xué)量 【解析】　通常的傳感器輸出的電學(xué)信號(hào)非常微弱，要經(jīng)過(guò)放大，再送給控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動(dòng)作，A錯(cuò)誤．傳感器通過(guò)采集力、溫度、光、聲、磁場(chǎng)、化學(xué)成分等信息，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流、電阻等電學(xué)量或電路的通斷，傳感器并不能將所有非電學(xué)信號(hào)都轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，故B正確，C、D錯(cuò)誤． 【答案】　B 常 用 傳 感 器 1．常用的傳感器有溫度傳感器、紅外線傳感器、生物傳感器等． 2．溫度傳感器能把溫度的高低轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通常是利用物體的某一性質(zhì)隨溫度的變化而改變的特性制成的，如利用半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻會(huì)隨溫度的變化而變化，用它可制成溫度傳感器． 3．紅外線傳感器的原理是：接收攜帶信息的紅外線，轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，從而得到輻射源的相關(guān)參數(shù)或信息，利用紅外線傳感器可實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸測(cè)量． 4．生物傳感器是利用各種生物或生物物質(zhì)特性做成的，用以檢測(cè)與識(shí)別生物體內(nèi)化學(xué)成分的傳感器． 日常生活中，有很多不必直接接觸就可以控制的機(jī)器，例如用紅外線控制電視的開(kāi)關(guān)、聲控照明燈等． 1．光敏電阻受到的光照越強(qiáng)，電阻越?。?√) 2．非接觸式測(cè)溫儀不用直接接觸就能感知人的體溫，是應(yīng)用了光敏電阻作為敏感元件．() 3．熱敏電阻一定是隨溫度的升高其阻值增大．() 商店里使用的電子計(jì)價(jià)秤可將貨物的質(zhì)量、單價(jià)和金額清楚地顯示在面板上，既方便了工作人員，又方便了顧客．你知道電子秤是利用什么原理工作的嗎？ 【提示】　電子計(jì)價(jià)秤是利用壓力傳感器工作的． 1．雙金屬片溫度傳感器：利用兩片金屬的熱膨脹系數(shù)不同，在溫度變化時(shí)兩片金屬伸長(zhǎng)或縮短量不同而彎曲，從而控制電路的通斷． 應(yīng)用：電熨斗、恒溫箱等． 2．熱敏電阻溫度傳感器：利用熱敏電阻器的電阻值隨溫度變化而改變的特點(diǎn)，在溫度變化時(shí)，熱敏電阻器的電阻值發(fā)生變化，從而引起電路中電流和電壓的變化． 應(yīng)用：空調(diào)、電冰箱、微波爐、消毒柜等． 3．光敏電阻傳感器：利用光敏電阻器的電阻值隨光照的強(qiáng)度變化而改變的特點(diǎn)．無(wú)光照時(shí)，光敏電阻器的電阻值很大，有光照時(shí)，光敏電阻器的電阻值變小，從而引起電路中電流和電壓的變化． 應(yīng)用：工業(yè)自動(dòng)化控制、光電計(jì)數(shù)器等． 4．紅外線傳感器：接收攜帶信息的紅外線，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而獲得紅外線輻射源的相關(guān)信息． 應(yīng)用：航空攝影、衛(wèi)星遙感遙測(cè)、自動(dòng)門、紅外線測(cè)溫儀、防盜防火警報(bào)器、家用電器遙控器等． 5．另外還有壓力傳感器、生物傳感器、氣味傳感器等． 4．(多選)關(guān)于傳感器的下列說(shuō)法正確的是(　　) A．電視機(jī)遙控器就是一個(gè)傳感器 B．傳感器是一種能夠?qū)⒎请妼W(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的檢測(cè)裝置 C．傳感器是實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要器件 D．無(wú)人管理的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)是溫度傳感器在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 【解析】　電視機(jī)的遙控器是一種發(fā)射和接收紅外線的裝置，不是傳感器，故A錯(cuò)；自動(dòng)灌溉系統(tǒng)是一種利用濕度傳感器判斷農(nóng)田水分蒸發(fā)情況、自動(dòng)決定供水和停水的裝置，故D錯(cuò)．故選B、C. 【答案】　BC 5．很多汽車的車窗有防夾手功能，車窗在關(guān)閉過(guò)程中碰到障礙時(shí)會(huì)停止并打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)該功能可能使用的傳感器是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：75392096】 A．生物傳感器　　　　 B．氣體傳感器 C．溫度傳感器 D．壓力傳感器 【解析】　要使車窗在關(guān)閉過(guò)程中碰到障礙時(shí)停止運(yùn)動(dòng)，應(yīng)使用壓力傳感器實(shí)現(xiàn)此功能，D正確． 【答案】　D 6．(多選)下列說(shuō)法正確的是(　　) A．熱敏電阻和熱電阻都是溫度敏感元件，二者具有相同的電阻—溫度特性 B．傳感器是由敏感元件、處理電路及輔助電源組成的裝置 C．溫度傳感器是一種將外部溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的電子裝置 D．向空調(diào)傳遞室內(nèi)溫度信息的設(shè)備是一種溫度傳感器 【解析】　熱敏電阻和熱電阻具有不同的電阻—溫度特性．熱敏電阻的特性是電阻值隨溫度升高而減小，而熱電阻的特性是電阻值隨溫度升高而增大，故A錯(cuò)誤；向空調(diào)傳遞室內(nèi)溫度信息的是一種溫度傳感器，故B、C、D選項(xiàng)正確． 【答案】　BCD 傳感器是一種感受外部信息，并將其按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件或裝置，是實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)．