高考物理選修知識點(diǎn)知識講解 傳感器及其應(yīng)用（應(yīng)用實(shí)例）

《高考物理選修知識點(diǎn)知識講解 傳感器及其應(yīng)用（應(yīng)用實(shí)例）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理選修知識點(diǎn)知識講解 傳感器及其應(yīng)用（應(yīng)用實(shí)例）（14頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 傳感器及其應(yīng)用（應(yīng)用實(shí)例） 編稿：張金虎 審稿：代洪 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1．傳感器的傳感元件是如何將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化電學(xué)量的。 　　2．傳感器的應(yīng)用模式：如如何實(shí)現(xiàn)信號的放大、轉(zhuǎn)換顯示和執(zhí)行等。（這些內(nèi)容限于高中水平只要求了解，不要求理解或掌握） 【要點(diǎn)梳理】 知識點(diǎn)一、溫度傳感器的應(yīng)用——電飯鍋 1．感溫鐵氧體 （1）組成：氧化錳、氧化鋅和氧化鐵粉末。 （2）特點(diǎn)：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，溫度達(dá)到約時，失去鐵磁性。 （3）居里點(diǎn)：又稱居里溫度，即指。 2．電飯鍋的結(jié)構(gòu) 如圖所示：

2、 3．電飯鍋的工作原理 開始煮飯時，用手壓下開關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài)，則觸點(diǎn)接通，電熱板通電加熱，水沸騰后，由于鍋內(nèi)水保持不變，故感溫磁體仍與永磁體相吸，繼續(xù)加熱，直到飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，溫度升至居里點(diǎn)時，感溫磁體失去鐵磁性，在彈簧作用下，永磁體被彈開，觸點(diǎn)分離，切斷電源從而停止加熱。 要點(diǎn)詮釋：如果用電飯鍋燒水，在水沸騰后因?yàn)樗疁乇３衷?，故不能自動斷電，只有水燒干后，溫度升高到才能自動斷電? 知識點(diǎn)二、溫度傳感器的應(yīng)用——測溫儀 1．常見測溫元件：熱敏電阻、金屬熱電阻、

3、熱電偶及紅外線敏感元件等。 2．溫度傳感器測溫儀的優(yōu)點(diǎn)：可以遠(yuǎn)距離讀取溫度的數(shù)值，因?yàn)闇囟刃盘栕兂呻娦盘柡罂梢赃h(yuǎn)距離傳輸。 知識點(diǎn)三、光傳感器的應(yīng)用 1．機(jī)械式鼠標(biāo)：其內(nèi)部組成如圖所示，包括滾球、滾軸與碼盤、紅外發(fā)射管與紅外接收管（光傳感器）。 工作原理：鼠標(biāo)器移動時，滾球的運(yùn)動通過滾軸帶動兩個碼盤轉(zhuǎn)動，紅外接收管就收到斷續(xù)的紅外線脈沖，輸出相應(yīng)的電脈沖信號，計(jì)算機(jī)分別統(tǒng)計(jì)兩個方向的脈沖信號，處理后就使屏幕上的光標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的位移。 2．火災(zāi)報(bào)警器 如圖所示為利用煙霧對光的散射來工作的一種火災(zāi)報(bào)警器。

4、 帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管、光電三極管和不透明的擋板。平時，光電三極管收不到發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)。煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變小。與傳感器連接的電路檢測出這種變化，就會發(fā)出警報(bào)。 要點(diǎn)詮釋：常見的光傳感器：光敏電阻、光電管、光電二極管、光電三極管等。 知識點(diǎn)四、常見傳感器的應(yīng)用實(shí)例 1．生活中的傳感器 （1）與溫度控制相關(guān)的家用電器：電飯煲、電冰箱、微波爐、空調(diào)、消毒碗柜等，都用到溫度傳感器。 （2）紅外傳感器：自動門、家電遙控器、生命探測器、非接觸紅外測溫儀以及防盜、防火報(bào)警器等

5、。 （3）照相機(jī)中的光傳感器和家用便攜式電子秤的壓力傳感器。 2．農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器 （1）濕度傳感器：判斷農(nóng)田的水分蒸發(fā)情況，自動供水或停水。 （2）溫度傳感器和濕度傳感器，可對上百個點(diǎn)進(jìn)行溫度和濕度監(jiān)測。由于有了十分先進(jìn)可靠的測試技術(shù)，有效地減少了霉變現(xiàn)象。 3．工業(yè)生產(chǎn)中的傳感器 （1）生產(chǎn)的自動化和半自動化。用機(jī)器人、自動化小車、自動機(jī)床、各種自動生產(chǎn)線或者系統(tǒng)，代替人完成加工、裝配、包裝、運(yùn)輸、存儲等工作。各種傳感器使生產(chǎn)的自動運(yùn)行保持在最佳狀態(tài)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量，提高效率和產(chǎn)量，節(jié)約原材料等。 （2）在數(shù)控機(jī)床中的

6、位移測量裝置，就是利用高精度位移傳感器進(jìn)行位移測量，從而實(shí)現(xiàn)對零部件的精密加工。 4．飛向太空的傳感器 在航空、航天技術(shù)領(lǐng)域，傳感器應(yīng)用得較早，也應(yīng)用得較多，在運(yùn)載火箭、載人飛船中，都應(yīng)用了大量的傳感器供遙測和遙控系統(tǒng)使用。這些傳感器對控制航天器的姿態(tài)、接收和發(fā)送信息、收集太空數(shù)據(jù)等都有重要作用。在載人飛船中還使用一類測量航天員各種生理狀況的生理傳感器，如測量血壓、心電圖、體溫等。 知識點(diǎn)五、光控開關(guān) 1．斯密特觸發(fā)器 當(dāng)輸入端電壓逐漸上升到某一個值（）時，輸出端會突然突然從高電平跳到低電平（），當(dāng)輸入端電壓下降到另一個值（）時，輸出端會從低電平跳到高

7、電平（）。 2．工作原理 對于如圖所示的光控電路： 白天，光強(qiáng)度較大，光敏電阻電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器端的電壓較低，則輸出端輸出高電壓，發(fā)光二極管不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時，的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端的電壓上升到某個值（），輸出端突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光（相當(dāng)于路燈亮了），這樣就達(dá)到了使路燈天明熄滅，天暗自動開啟的目的。 要點(diǎn)詮釋：要想在天更暗時路燈才會照亮，應(yīng)該把的阻值調(diào)大些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端電壓達(dá)到某個值（如），就需要的阻值達(dá)到更大，即天色更暗。 3．課本圖乙電

8、路分析 由于集成電路允許通過的電流較小，要用白熾燈模仿路燈，就要使用繼電器來啟閉供電電路，如圖所示。燈泡可用“”的，繼電器可以使用型微型繼電器以便能夠插在實(shí)驗(yàn)板上。圖中為繼電器，工作電壓為，為它的常開觸點(diǎn)。 要點(diǎn)詮釋：（1）二極管具有單向?qū)щ娦裕陔娐分胁荒芊唇?，否則電磁繼電器將不能正常工作。 （2）圖中與是相互聯(lián)系的整體。 （3）在控制電路中之所以并聯(lián)一只二極管，是為了防止電磁繼電器釋放銜鐵時線圈中的自感電動勢損壞集成電路。二極管的存在可以提供自感電流的通路。 知識點(diǎn)六、溫度報(bào)警器 電路原理如圖所示，

9、常溫下，調(diào)整的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端處于低電平，輸出端處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時，熱敏電阻阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端電勢升高，當(dāng)達(dá)到某一值（高電平），其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報(bào)警聲，的阻值不同，則報(bào)警溫度不同。 要點(diǎn)詮釋：要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報(bào)警，應(yīng)減小的阻值，阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入端達(dá)到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高。 知識點(diǎn)七、一些元器件的原理和使用 1．普通二極管和發(fā)光二極管 （1）都具有單向?qū)щ娦浴? （2）發(fā)光二極管除了具

10、有單向?qū)щ娦酝?，?dǎo)電時還能發(fā)光。普通的發(fā)光二極管是用磷化鎵或磷砷化鎵等半導(dǎo)體材料制成，直接將電能轉(zhuǎn)化為光能，該類發(fā)光二極管的正向?qū)妷捍笥凇? 2．晶體三極管 （1）晶體三極管能夠把微弱的信號放大。晶體三極管的三極分別是發(fā)射極、基極和集電極。 （2）傳感器輸出的電流或電壓很微弱，用一個三極管可以放大幾十倍以至上百倍。三極管的放大作用表現(xiàn)為基極的電流對集電極的電流起了控制作用。 3．邏輯電路 （1）對于與門電路，只要一個輸入端輸入為“”，則輸出端一定是“”；反之，只有當(dāng)所有輸入端都同時為“”，輸出端才是“”。 （2）對于或門電路，只要有

11、一個輸入端輸入為“”，則輸出端一定是“”；反之，只有當(dāng)所有輸入端都為“”時，輸出端才是“”。 （3）非門電路中，當(dāng)輸入端為“”時，輸出總是“”；當(dāng)輸入端為“”時，輸出端反而是“”。非門電路也稱反相器。 （4）斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門。 【典型例題】 類型一、溫度傳感器的應(yīng)用 例1．如圖所示是電飯煲的電路圖，是一個控溫開關(guān)，手動閉合后，當(dāng)此開關(guān)溫度達(dá)到居里點(diǎn)（）時，會自動斷開，是一個自動控溫開關(guān)，當(dāng)溫度低于時，會自動閉合；溫度高于時，會自動斷開，紅燈是加熱時的指示燈，黃燈是保溫時的指示燈，分流電阻，加熱電阻絲，兩燈電阻不計(jì)。 （1）分析電飯

12、煲的工作原理。 （2）計(jì)算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功率之比。 （3）簡要回答，如果不閉合開關(guān)，能將飯煮熟嗎？ 【思路點(diǎn)撥】先搞清楚、兩控溫開關(guān)的作用，在明確控溫過程。 【答案】見解析 【解析】本題考查了溫度傳感器的實(shí)際應(yīng)用，解題關(guān)鍵是清楚、兩控溫開關(guān)的作用。 （1）電飯煲盛上食物后，接上電源，自動閉合，同時手動閉合，這時黃燈短路，紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài)，加熱到時，自動斷開，仍閉合；水燒開后，溫度升高到居里點(diǎn)時，開關(guān)自動斷開，這時飯已煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)，由于散熱，待溫度降至?xí)r，自動閉合，電飯

13、煲重新加熱，溫度達(dá)到時，又自動斷開，再次處于保溫狀態(tài)。 （2）加熱時電飯煲消耗的電功率，保溫時電飯煲消耗的電功率，兩式中 。 從而有。 （3）如果不閉合開關(guān)，開關(guān)總是閉合的，被短路，功率為，當(dāng)溫度上升到時，自動斷開，功率降為，溫度降低到，自動閉合……溫度只能在之間變化，不能把水燒開，不能煮熟飯。 【總結(jié)升華】熟悉電飯煲的工作原理，明確控溫過程是解題的關(guān)鍵。 例2．圖甲為在溫度為左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖，箱內(nèi)的電阻，，，為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示。當(dāng)端電壓時，電壓鑒別器會令開關(guān)接通，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度

14、升高；當(dāng)時，電壓鑒別器會令開關(guān)斷開，停止加熱，恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在________。 【答案】 【解析】本題考查了自動恒溫箱的原理，抓住的臨界狀態(tài)進(jìn)行研究。 設(shè)電路路端電壓為，當(dāng)時，有 ，解得 。 由圖乙可知，當(dāng)時， ． 【總結(jié)升華】時求的值是電路計(jì)算問題，時的溫度由圖象獲取。 類型二、光傳感器的應(yīng)用 例3．如圖甲所示為一測量硫化鎘光敏電阻特性的實(shí)驗(yàn)電路，電源電壓恒定。電流表內(nèi)阻不計(jì)，開關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使小燈泡發(fā)光逐漸增強(qiáng)，測得流過電阻的電流和光強(qiáng)的關(guān)系曲線如圖乙所示，試根據(jù)這一特性設(shè)計(jì)一個自動光控電路。

15、 【思路點(diǎn)撥】由光敏電阻的特性曲線判斷：當(dāng)入射光增強(qiáng)時，光敏電阻的阻值變化，流過光敏電阻的電流變化。根據(jù)題意設(shè)計(jì)出的路燈自動控制電路。 【答案】如圖所示 【解析】由光敏電阻的特性曲線可以看出，當(dāng)入射光增強(qiáng)時，光敏電阻的阻值減小，流過光敏電阻的電流增大。 根據(jù)題意設(shè)計(jì)的路燈自動控制電路如圖所示。 控制過程是：當(dāng)有光照時，光電流經(jīng)過放大器輸出一個較大的電流，驅(qū)動電磁繼電器吸合使兩個常閉觸點(diǎn)斷開；當(dāng)無光照時，光電流減小，放大器輸出電流減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個常閉觸點(diǎn)閉合，控制路燈電路接通，路燈開始工作。 【總結(jié)升華】光傳感

16、器是重要的傳感器之一，人們運(yùn)用硫化鎘對可見光敏感的特性，制作路燈自動開關(guān)、光照自動調(diào)節(jié)裝置等自控設(shè)備。利用某些半導(dǎo)體材料對紅外線敏感的特性，制作遙控設(shè)備，廣泛地應(yīng)用在電視機(jī)、錄像機(jī)、空調(diào)、影碟機(jī)等家庭用電器的操作中，由于對紅外線敏感的元件對可見光不敏感，用它制作的裝置不受可見光影響，因此它的應(yīng)用十分廣泛。 例4．如圖所示，電源兩端的電壓恒定，為小燈泡，為光敏電阻，為發(fā)光二極管（電流越大，發(fā)出的光越強(qiáng)），且與距離不變，下列說法中正確的是 （ ） A．當(dāng)滑動觸頭向左移動時，消耗的功率增大 B．當(dāng)滑動觸頭向左移動時，消耗的功率減小

17、C．當(dāng)滑動觸頭向右移動時，消耗的功率可能不變 D．無論怎樣移動觸頭，消耗的功率都不變 【答案】A 【解析】本題考查了光敏電阻的特性及電路分析知識。電源電壓恒定，也就是說，并聯(lián)電路兩端的電壓恒定，當(dāng)滑動觸頭向左移動時，發(fā)光二極管發(fā)光變強(qiáng)，光敏電阻的電阻變小，所以電流變大，則的功率變大。 【總結(jié)升華】搞清光敏電阻的特點(diǎn)和注意電源電壓是恒定的是解決本題的關(guān)鍵。 類型三、電磁繼電器與自動控制 例5．如圖所示為低壓控制電路操縱路燈工作的電路，試分析其工作原理。 【思路點(diǎn)撥】先搞清楚電磁繼電器的工作原理，再分析控制電

18、路原理。 【答案】見解析 【解析】（1）電磁繼電器的工作原理 因集成電路允許通過的電流較小，白熾燈泡工作電流較大，所以使用繼電器來啟閉工作電路。如圖所示，虛線框內(nèi)是電磁繼電器，為動觸點(diǎn)，是靜觸點(diǎn)。當(dāng)線圈中通電時，鐵芯中產(chǎn)生磁場，吸引銜鐵向下運(yùn)動，從而帶動觸點(diǎn)向下與接觸，工作電路接通；當(dāng)線圈中電流為零時，電磁鐵失去磁性，銜鐵在彈簧作用下拉起，帶動觸點(diǎn)與分離，自動切斷工作電路。 （2）控制電路原理 天較亮?xí)r，光敏電阻阻值較小，斯密特觸發(fā)器輸入端電勢較低，則輸出端輸出高電平，線圈中無電流，工作電路不通；天較暗時，光敏電阻電阻增大，斯密特觸發(fā)器輸入端電勢升高，當(dāng)升

19、高到一定值，輸出端由高電平突然跳到低電平，有電流通過線圈，電磁繼電器工作，接通工作電路，使路燈自動開啟；天明后，阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端電勢逐漸降低，降到一定值，輸出端突然由低電平跳到高電平，則線圈不再有電流，電磁繼電器自動切斷工作電路的電源，路燈熄滅。 【總結(jié)升華】在控制電路中之所以并聯(lián)一只二極管，是為了防止電磁繼電器釋放銜鐵時線圈中的自感電動勢損壞集成電路。二極管的存在可以提供自感電流的通路。 舉一反三: 【高清課堂：傳感器（原理及典型應(yīng)用）例7】 【變式】如圖甲所示為熱敏電阻的圖像，圖乙為用熱敏電阻和繼電器組成的一個簡單恒溫箱溫控電路。繼電器線圈的電阻為，當(dāng)線圈中的電

20、流大于或等于時，繼電器的銜鐵被吸合。為繼電器線圈供電的電池電動勢,內(nèi)阻不計(jì)。圖乙中的電源是恒溫箱加熱器的電源，則： A.應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在端 B.應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在端 C.如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持在，可變電阻的值應(yīng)調(diào)節(jié)到 D.如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持在，可變電阻的值應(yīng)調(diào)節(jié)到 【答案】AC 類型四、溫度報(bào)警器 例6．型號為的集成塊里面有個非門，其引腳如圖甲所示，這種非門由于性能特別，稱為斯密特觸發(fā)器。當(dāng)加在它的輸入端的電壓逐漸上升到某個值（）時，輸出端會突然從高電平跳到低電平（），而當(dāng)輸入端的電壓下降到另一個值的時候（），會從低電平跳到

21、高電平（）。斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為突變的數(shù)字信號，而這正是進(jìn)行自動控制所必須的。 現(xiàn)用斯密特觸發(fā)器與熱敏電阻組成溫度報(bào)警器，電路如圖乙所示，圖中蜂鳴器可以選用或型，它兩端的直流電壓為時會發(fā)出鳴叫聲；為熱敏電阻，常溫下阻值約幾百歐，溫度升高時阻值減小。的最大電阻可在間選擇。 接通電源后，先調(diào)節(jié)，使蜂鳴器在常溫下不發(fā)聲。再用熱水使熱敏電阻的溫度上升，到達(dá)某一溫度時就會發(fā)出報(bào)警聲。 請你說明這個電路的工作原理。想一想：怎樣能夠使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報(bào)警？ 【答案】見解析 【解析】該電路的工作原理是：常溫下，調(diào)

22、整的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端處于低電平，則輸出端處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時，熱敏電阻研阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端電勢升高，當(dāng)達(dá)到某一值（高電平）時，其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報(bào)警聲，的阻值不同，報(bào)警溫度不同。 要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報(bào)警，應(yīng)減小的阻值，阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入端達(dá)到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高。 【總結(jié)升華】斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門，常用符號表示；在邏輯電路中，經(jīng)常把電勢的高低叫做“電平”的高低，“輸出低電平”的意思是，輸出端處于低電勢的狀態(tài)。

23、類型五、傳感器的其他應(yīng)用 例7．如圖甲所示是一種懸球式加速儀，它可以用來測定沿水平軌道運(yùn)動的列車的加速度。金屬球的質(zhì)量為，它系在金屬絲的下端，金屬絲的上端懸掛在點(diǎn)，是一根長為的均勻電阻絲，其阻值為，金屬絲與電阻絲接觸良好，摩擦不計(jì)；電阻絲的中心焊拉一根導(dǎo)體絲，從點(diǎn)引出一根導(dǎo)線，兩線之間接入一個電壓表，金屬絲和導(dǎo)線電阻不計(jì)。圖中虛線與垂直，且，電阻絲接在電壓為的直流穩(wěn)壓電源上，整個裝置固定在列車中，使沿前進(jìn)的方向。列車靜止時金屬絲呈豎直狀態(tài)，當(dāng)列車加速或減速前進(jìn)時，金屬絲偏離豎直方向，從電壓表的讀數(shù)變化可以測出加速度的大小。 （1）當(dāng)列車向右做勻加速直線運(yùn)動時，試導(dǎo)出加速度與

24、電壓表讀數(shù)的關(guān)系式（用及重力加速度等表示）。 （2）用導(dǎo)出的與的關(guān)系式說明表盤上的刻度是否均勻？ （3）點(diǎn)設(shè)置在電阻絲中點(diǎn)的原因是________，對電壓表的選擇有什么特殊要求________。 【思路點(diǎn)撥】畫出受力圖，由牛頓第二定律及幾何關(guān)系得出加速度與有效電阻絲長度及高度的的關(guān)系，再用電壓與電阻的關(guān)系，推出加速度與電壓表讀數(shù)的關(guān)系式（用及重力加速度等表示）。分析這個關(guān)系得出第二問；考慮加速度的方向性做出第三問。 【答案】見解析 【解析】（1）設(shè)列車加速度為時，小球偏離豎直方向角，此時小球受力情況如圖乙所示，根據(jù)牛頓第二定律得

25、： ， ① 因?yàn)? ② 由①②兩式得：； ③ 又設(shè)列車加速度為時，電壓表讀數(shù)為， ， ④ 由④得， ⑤ ⑤代入③得。 ⑥ （2）由⑥式可知，均為常數(shù)，則列車加速度。與電壓表讀數(shù)成正比，可將電壓表上的刻度一一對應(yīng)地改成加速度 的數(shù)值，因而可知表盤上加速度的刻度與電壓表上刻度一樣是均勻的。 （3）列車可能加速運(yùn)動也可能減速運(yùn)動（加速度方向變化）；電壓表中間刻度為零。 【總結(jié)升華】加速度傳感器實(shí)際上是變式加速度計(jì)，它將加速度信號轉(zhuǎn)化為電壓信號輸出，關(guān)鍵要找到加速度與輸

26、出電壓的關(guān)系。 舉一反三: 【高清課堂：傳感器（原理及典型應(yīng)用）例9】 【變式】可測量飛機(jī)、航天器、潛艇的轉(zhuǎn)動角速度,其結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)系統(tǒng)繞軸轉(zhuǎn)動時，元件發(fā)生位移并輸出相應(yīng)的電壓信號，成為飛機(jī)、衛(wèi)星等的制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源。已知的質(zhì)量為，彈簧的勁度系數(shù)為、自然長度為，電源的電動勢為、內(nèi)阻不計(jì)。滑動變阻器總長也為 ，電阻分布均勻，系統(tǒng)靜止時在點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)以角速度轉(zhuǎn)動時，試寫出輸出電壓與的函數(shù)式。 【答案】 【解析】設(shè)彈簧伸長, 則 ． ． 設(shè)滑動變阻器單位長度的電阻為 ． ． 例8．如圖所示裝置為一監(jiān)測鍋爐內(nèi)的壓力大小的報(bào)警器，在壓力小于

27、某個安全值時，綠燈亮；當(dāng)壓力超過安全值時，紅燈亮、電鈴響，進(jìn)行報(bào)警。試說明其工作原理。 【答案】見解析 【解析】當(dāng)爐內(nèi)溫度超過安全值時，活塞推動金屬片使觸點(diǎn)連接，電磁鐵通電把銜鐵吸下來，使點(diǎn)接通，紅燈亮，電鈴響，從而起到報(bào)警作用。 【總結(jié)升華】本題關(guān)鍵是看懂電磁繼電器電路和指示燈電路，并能分析得到兩電路之間的聯(lián)系。 舉一反三: 【高清課堂：傳感器（原理及典型應(yīng)用）例８】 【變式】如圖所示為大型電子地磅電路圖，電源電動勢為，內(nèi)阻不計(jì)．不稱物體時，滑片在端，滑動變阻器接入電路的有效電阻最大，電流較?。环Q物體時，在壓力作用下滑片下滑，滑動變

28、阻器的有效電阻變小，電流變大．這樣把電流對應(yīng)的重力值刻在刻度盤上，就可以讀出被稱物體的重力值．若滑動變阻器上間距離為，最大阻值等于定值電阻的阻值，兩彈簧的總彈力與形變量成正比，比例系數(shù)為，則所稱重物的重力與電流大小的關(guān)系為 ( ) 　　　 A． B. C. D. 【答案】A 例9．如圖所示是電熨斗溫度自動控制裝置的示意圖。 （1）正常使用時，上、下觸點(diǎn)應(yīng)是分離的還是接觸的？ （2）雙金屬片溫度升高時，哪一層形變大？ （3）假設(shè)原來溫度上升到時，斷開電源，現(xiàn)在要求時斷開電源，應(yīng)

29、怎樣調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕？ 【思路點(diǎn)撥】雙金屬片是將溫度轉(zhuǎn)化為雙金屬片的形變。 【答案】（1）接觸 （2）上層片的形變大 （3）向上調(diào)節(jié) 【解析】（1）由于常溫時電熨斗是通電發(fā)熱的，故上、下觸點(diǎn)必須接通而使電熱絲工作。 （2）由于上層金屬片的膨脹系數(shù)比下層金屬片的大，則上層金屬片的形變大。 （3）應(yīng)向上調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕，使之減小對雙金屬片的壓力，使雙金屬片受熱時易于和觸點(diǎn)分離斷電。 【總結(jié)升華】感溫雙金屬片是將溫度轉(zhuǎn)化為雙金屬片的形變，而應(yīng)力雙應(yīng)變片是將應(yīng)變片的形變量轉(zhuǎn)化為電壓輸出。 舉一反三: 【變式】某同學(xué)設(shè)計(jì)的家庭電路保護(hù)裝置如圖所示，鐵

30、芯左側(cè)線圈由火線和零線并行繞成，當(dāng)右側(cè)線圈中產(chǎn)生電流時，電流經(jīng)放大器放大后，使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開關(guān)，從而切斷家庭電路，僅考慮在鐵芯中產(chǎn)生的磁場，下列說法正確的有 A．家庭電路正常工作時，中磁通量為零 B．家庭電路中使用的電器增多時，中的磁通量不變 C．家庭電路發(fā)生短路時，開關(guān)將被電磁鐵吸起 D．地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時，開關(guān)將被電磁鐵吸起。 【答案】ABD 【解析】因原線圈是雙線繞法，所以家庭電路正常工作時、磁通量為，A、B正確；家庭電路短路時，、磁通量仍為，C錯誤；地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時，兩根電線電流不等且變化，開關(guān)K被磁鐵吸起，D正確。