資源簡介

1.認(rèn)識(shí)傳感器
2．常見傳感器的工作原理
課標(biāo)要求
1．了解傳感器的定義，感受傳感器的應(yīng)用技術(shù)在信息時(shí)代的作用與意義．
2．知道常見傳感器的作用，會(huì)分析其工作原理．
3．知道將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的意義．
4．了解光敏電阻工作原理及作用．
5．了解熱敏電阻和金屬熱電阻工作原理及作用．
思維導(dǎo)圖
必備知識(shí)·自主學(xué)習(xí)——突出基礎(chǔ)性　素養(yǎng)夯基
一、認(rèn)識(shí)傳感器
1．傳感器：把被測的________信息，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的________信號(hào)的器件或裝置．
2．生活中常見的傳感器
(1)自動(dòng)門是因?yàn)殚T的上方裝有________傳感器．
(2)樓道的聲控開關(guān)是因?yàn)闃堑乐邪惭b有________傳感器．
(3)自動(dòng)水龍頭是因?yàn)樗堫^旁邊裝有________傳感器．
3．傳感器的結(jié)構(gòu)
(1)組成：通常由________元件和________元件組成，有時(shí)也將信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路、輔助電源作為傳感器的組成部分．
(2)常見敏感元件：________元件、光敏元件、________元件、磁敏元件、氣敏元件等．
(3)轉(zhuǎn)換元件的作用：將敏感元件輸出的物理量轉(zhuǎn)換成________量．
(4)信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路的作用：將轉(zhuǎn)換元件輸出的________轉(zhuǎn)換成便于顯示、記錄、處理和控制的________．
4．傳感器的分類：按感知外界信息及變換效應(yīng)的不同，可將傳感器分為物理傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器．
二、常見傳感器的工作原理
1．溫度傳感器
(1)熱敏電阻溫度傳感器
熱敏電阻由________材料制成，其電阻隨溫度靈敏變化，可分為阻值隨溫度升高而減小的________系數(shù)熱敏電阻(NTC)和阻值隨溫度升高而增大的________系數(shù)熱敏電阻(PTC)．
(2)熱電阻溫度傳感器
用________制作而成，阻值隨溫度的升高而________，可用于測溫，還可用來測量流體的________等．
(3)熱雙金屬片溫度傳感器
雙金屬片在溫度變化時(shí)由于“________”不同而產(chǎn)生的________不同，可用來控制電路的________，常用在溫度控制裝置中．
2．光傳感器
(1)材料：金屬或半導(dǎo)體．
(2)信號(hào)轉(zhuǎn)換：光信號(hào)轉(zhuǎn)化為________信號(hào)(電流、電壓)．
(3)常見應(yīng)用
①自動(dòng)門和自動(dòng)水龍頭利用了紅外線傳感器，在環(huán)境監(jiān)測、火災(zāi)報(bào)警中利用了光傳感器．
②測量機(jī)械轉(zhuǎn)速時(shí)用到光傳感器．
3．力傳感器
(1)裝置作用：把力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量．
(2)敏感元件：________．
(3)信號(hào)輸出：________．
(4)工作原理：

(5)常見應(yīng)用：電子秤．
[舉例]
智能手機(jī)里的部分傳感器．
[導(dǎo)學(xué)]
熱敏電阻靈敏度高，但化學(xué)穩(wěn)定性較差，測量范圍較小；金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性較好，測量范圍較大，但靈敏度較差．
關(guān)鍵能力·合作探究——突出綜合性　素養(yǎng)形成
探究點(diǎn)一　對(duì)傳感器的認(rèn)識(shí)
歸納總結(jié)
1.傳感器的核心元件
(1)敏感元件：相當(dāng)于人的感覺器官，直接感受被測量，并將其變換成與被測量成一定關(guān)系的易于測量的物理量，如溫度、位移等．
(2)轉(zhuǎn)換元件：也稱為傳感元件，通常不直接感受被測量，而是將敏感元件輸出的物理量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量輸出．
(3)轉(zhuǎn)換電路：是將轉(zhuǎn)換元件輸出的電學(xué)量轉(zhuǎn)換成易于測量的電學(xué)量，如電壓、電流等．
2．傳感器的工作原理
傳感器感受的通常是非電學(xué)量，如壓力、溫度、位移、濃度、速度、酸堿度等，而它輸出的通常是電學(xué)量，如電壓、電流、電荷量等，這些輸出信號(hào)是非常微弱的，通常要經(jīng)過放大后再輸送給控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動(dòng)作．傳感器的工作原理如下所示：
3．分類
工作原理 舉例
物理傳感器 利用物質(zhì)的物理性質(zhì)和物理效應(yīng)感知并檢測出待測對(duì)象信息 壓力傳感器、溫度傳感器、光電傳感器、電感傳感器、電容傳感器等
化學(xué)傳感器 利用化學(xué)反應(yīng)識(shí)別和檢測信息 氣敏傳感器、濕敏傳感器等
生物傳感器 利用生物化學(xué)反應(yīng)識(shí)別和檢測信號(hào) 酶傳感器、組織傳感器、細(xì)胞傳感器等
　
典例示范
例 1 關(guān)于傳感器，下列說法正確的是(　　)
A．所有傳感器都是由半導(dǎo)體材料制成的
B．金屬材料也可以制成傳感器
C．傳感器主要是通過感知電壓的變化來傳遞信號(hào)的
D．水銀溫度計(jì)是一種傳感器
素養(yǎng)訓(xùn)練1　許多辦公樓及宿舍樓的樓梯上的電燈白天不亮，到了晚上能夠自動(dòng)做到“人來即亮，人走即滅”，其神奇功能在于控制燈的“開關(guān)”傳感器，下列有關(guān)該傳感器的說法正確的是(　　)
A．該傳感器能夠測量的物理量是位移和溫度
B．該傳感器能夠測量的物理量是位移和光強(qiáng)
C．該傳感器能夠測量的物理量是光強(qiáng)和聲音
D．該傳感器能夠測量的物理量是壓力和位移
素養(yǎng)訓(xùn)練2　一同學(xué)在使用多用電表測量阻值約為幾十歐姆的電阻時(shí)，該同學(xué)選擇了歐姆擋的“×1”擋位，將兩表筆接在電阻的兩端．則下列說法正確的是(　　)
A．在測量光敏電阻的阻值時(shí)，光照越強(qiáng)，多用電表指針偏角越小
B．在測量熱敏電阻(溫度越高，阻值越小)的阻值時(shí)，溫度越低，多用電表指針偏角越大
C．在測量壓敏電阻(壓力越大，阻值越小)的阻值時(shí)，壓力越大，多用電表指針偏角越大
D．在測量磁敏電阻(磁場越強(qiáng)，阻值越小)的阻值時(shí)，磁場越強(qiáng)，多用電表指針偏角越小
探究點(diǎn)二　對(duì)敏感元件的認(rèn)識(shí)
歸納總結(jié)
1.熱敏電阻、金屬熱電阻
(1)熱敏電阻：熱敏電阻由半導(dǎo)體材料制成，其電阻隨溫度的變化明顯，溫度升高電阻減小，如圖甲所示為某一熱敏電阻的電阻隨溫度變化的特性曲線．
(2)金屬熱電阻：有些金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，這樣的電阻也可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻，如圖乙所示為某金屬導(dǎo)線電阻的溫度特性曲線．
(3)熱敏電阻與金屬熱電阻的區(qū)別：
熱敏電阻 金屬熱電阻
特點(diǎn) 電阻隨溫度的變化而變化且非常明顯 電阻率隨溫度的升高而增大
制作材料 半導(dǎo)體，如氧化錳 金屬導(dǎo)體，如鉑
優(yōu)點(diǎn) 靈敏度好 化學(xué)穩(wěn)定性好，測溫范圍大
作用 能夠?qū)囟冗@個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量
2.光敏電阻
(1)特點(diǎn)：光照越強(qiáng)，電阻越小．
(2)原因：光敏電阻的構(gòu)成物質(zhì)為半導(dǎo)體材料，無光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性變好．
(3)作用：把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量．
3．力傳感器
(1)組成及敏感元件：由金屬梁和應(yīng)變片組成，敏感元件是應(yīng)變片．
(2)工作原理：

(3)作用：應(yīng)變片將物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量．
典例示范
例 2 如圖所示，R1為定值電阻，R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高而減小的熱敏電阻)，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時(shí)(　　)
A．R1兩端的電壓增大
B．電流表的示數(shù)增大
C．小燈泡的亮度變強(qiáng)
D．小燈泡的亮度變?nèi)?br/>素養(yǎng)訓(xùn)練3　(多選)如圖所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)入射光強(qiáng)度增大時(shí)(　　)
A．電壓表的示數(shù)增大
B．R2中電流減小
C．小燈泡的功率增大
D．電路的路端電壓增大
素養(yǎng)訓(xùn)練4　有一種測量人體重的電子秤，其原理圖如圖中的虛線所示．它主要由三部分構(gòu)成：踏板和壓力杠桿ABO、壓力傳感器R(一個(gè)阻值可隨壓力大小而變化的電阻器)、顯示體重的儀表(其實(shí)質(zhì)是電流表)．其中AO∶BO＝5∶1.已知壓力傳感器的電阻與其所受壓力的關(guān)系如下表所示：
壓力F/N 0 50 100 150 200 250 300 …
電阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 …
設(shè)踏板的杠桿組件的質(zhì)量不計(jì)，接通電源后，壓力傳感器兩端電壓恒為4.68 V，則：
(1)利用表中數(shù)據(jù)歸納出電阻R隨壓力F變化的函數(shù)關(guān)系式；
(2)該秤零刻度線(即踏板空載時(shí)的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤多少毫安處？
(3)如果某人站在踏板上，電流表刻度盤示數(shù)為20 mA，這個(gè)人的體重是多少？(取g＝10 N/kg)
隨堂演練·自主檢測——突出創(chuàng)新性　素養(yǎng)達(dá)標(biāo)　
1．通常當(dāng)人走向銀行門口時(shí)，門就會(huì)自動(dòng)打開，是因?yàn)殚T上安裝了(　　)
A．溫度傳感器 B．壓力傳感器
C．紅外線傳感器 D．聲音傳感器
2．(多選)在如圖所示的電路中，當(dāng)半導(dǎo)體材料做成的熱敏電阻浸泡到熱水中時(shí)，電流表示數(shù)增大，則說明(　　)
A．在溫度越高時(shí)，熱敏電阻阻值越小
B．在溫度越高時(shí)，熱敏電阻阻值越大
C．半導(dǎo)體材料溫度升高時(shí)，導(dǎo)電性能變差
D．半導(dǎo)體材料溫度升高時(shí)，導(dǎo)電性能變好
3．如圖甲所示，在光敏電阻R2上加上如圖乙所示的光照，那么R2兩端的電壓變化是下列圖中的(　　)
4．(多選)電阻R隨溫度T變化的圖線如圖所示．下列說法正確的是(　　)
A．圖線1是熱敏電阻的圖線，它是用金屬材料制成的
B．圖線2是熱敏電阻的圖線，它是用半導(dǎo)體材料制成的
C．圖線1對(duì)應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性好，測溫范圍大，靈敏度高
D．圖線2對(duì)應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性差，測溫范圍小，靈敏度高
5．圖甲為半導(dǎo)體材料做成的熱敏電阻的阻值隨溫度變化的曲線，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器做成的溫控電路，設(shè)繼電器的線圈電阻為Rx＝50 Ω，當(dāng)繼電器線圈中的電流大于或等于Ic(Ic＝20 mA)時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合．左側(cè)電源電動(dòng)勢為6 V，內(nèi)阻可不計(jì)，試問溫度滿足什么條件時(shí)，電路右側(cè)的小燈泡會(huì)發(fā)光？
1．認(rèn)識(shí)傳感器
2．常見傳感器的工作原理
必備知識(shí)·自主學(xué)習(xí)
一、
1．非電　電
2．(1)紅外線　(2)聲　(3)紅外線
3．(1)敏感　轉(zhuǎn)換　(2)力敏　熱敏　(3)電學(xué)　(4)電信號(hào)　電學(xué)量
二、
1．(1)半導(dǎo)體　負(fù)溫度　正溫度　(2)金屬絲　變大　流量　(3)膨脹系數(shù)　形變　通斷
2．(2)電
3．(2)應(yīng)變片　(3)電壓差
關(guān)鍵能力·合作探究
探究點(diǎn)一
【典例示范】
例1　解析：傳感器材料分為半導(dǎo)體材料、陶瓷材料、金屬材料和有機(jī)材料等，A錯(cuò)誤，B正確；傳感器一定是通過非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量來傳遞信號(hào)的，C錯(cuò)誤；水銀溫度計(jì)根據(jù)熱脹冷縮來測量溫度，不是傳感器，D錯(cuò)誤．
答案：B
素養(yǎng)訓(xùn)練1　解析：樓道中安裝了自動(dòng)燈光控制系統(tǒng)，白天燈不亮與光傳感器有關(guān)；晚上有人經(jīng)過時(shí)，燈自動(dòng)亮起來，與聲音有關(guān)，是聲傳感器，所以該傳感器能夠測量的物理量是光強(qiáng)和聲音，C正確．
答案：C
素養(yǎng)訓(xùn)練2　解析：光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小，所以光照越強(qiáng)，阻值越小，多用電表指針偏角越大，A錯(cuò)誤；熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，溫度越低，電阻越大，多用電表指針偏角越小，B錯(cuò)誤；壓敏電阻的阻值隨壓力的增加而減小，所以壓力越大，阻值越小，多用電表指針偏角越大，C正確；磁敏電阻的阻值隨磁場強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小，所以磁場越強(qiáng)，阻值越小，多用電表指針偏角越大，D錯(cuò)誤．
答案：C
探究點(diǎn)二
【典例示范】
例2　解析：R2與燈泡L并聯(lián)后再與R1串聯(lián)，與電源構(gòu)成閉合電路，當(dāng)溫度降低時(shí)，熱敏電阻R2的電阻值增大，外電路電阻增大，電流表讀數(shù)減小，燈泡L兩端的電壓增大，燈泡的亮度變強(qiáng)，R1兩端的電壓減小，故C正確．
答案：C
素養(yǎng)訓(xùn)練3　解析：當(dāng)入射光強(qiáng)度增大時(shí)，R3阻值減小，外電路總電阻隨R3的減小而減小，由閉合電路歐姆定律知，干路電流增大，R1兩端電壓增大，電壓表的示數(shù)增大，同時(shí)內(nèi)電壓增大，故電路的路端電壓減小，A正確，D錯(cuò)誤；因路端電壓減小，且R1兩端電壓增大，故R2兩端電壓必減小，則R2中電流減小，B正確；因干路電流增大，且R2中電流減小，知流過小燈泡的電流必增大，故小燈泡的功率增大，C正確．
答案：ABC
素養(yǎng)訓(xùn)練4　解析：(1)由表中數(shù)據(jù)可歸納得出：R＝300－0.6F.
(2)依題意可知，電子秤空載時(shí)壓力傳感器受到的壓力為零，電阻R1＝300 Ω，電路中的電流為I1＝＝ A＝15.6 mA，所以該秤零刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤的15.6 mA處．
(3)當(dāng)電流表刻度盤的讀數(shù)為I2＝20 mA時(shí)，壓力傳感器的電阻R2＝＝ Ω＝234 Ω，
由R＝300－0.6F，解得F2＝110 N.
再由F2·AO＝G·BO，可得G＝550 N.
故人的體重為m＝＝55 kg.
答案：(1)R＝300－0.6F　(2)15.6 mA　(3)55 kg
隨堂演練·自主檢測
1．解析：人走向門口時(shí)，門會(huì)自動(dòng)打開，是因?yàn)榘惭b了紅外線傳感器，從而能感知紅外線，使門自動(dòng)打開，C正確．
答案：C
2．解析：由電流表的變化判斷半導(dǎo)體的電阻的變化，溫度升高時(shí)，電路中總電流增大，由閉合電路歐姆定律可知，總電阻減小，則熱敏電阻阻值減小，導(dǎo)電性能變好，故A、D正確．
答案：AD
3．解析：光敏電阻阻值隨光照的增強(qiáng)而減小，根據(jù)題圖乙知R2兩端的電壓隨之同頻率先減小后增大，但不會(huì)是零，故選B.
答案：B
4．解析：金屬熱電阻的阻值隨溫度升高而增大，半導(dǎo)體材料的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，A錯(cuò)誤，B正確；圖線1對(duì)應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性好，測溫范圍大，但靈敏度低，圖線2對(duì)應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性差，測溫范圍小，但靈敏度高，C錯(cuò)誤，D正確．
答案：BD
5．解析：由題意可知，小燈泡發(fā)光，需銜鐵被吸合，即繼電器線圈中的電流大于或等于Ic，左側(cè)的溫控電路通過繼電器線圈的電流等于通過熱敏電阻的電流，當(dāng)電流為20 mA時(shí)，根據(jù)歐姆定律Ic＝可得R＝250 Ω，由甲圖可知，此時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度為50 ℃，即當(dāng)溫度大于或等于50 ℃時(shí)，小燈泡會(huì)發(fā)光．
答案：大于或等于50 ℃3.傳感器的應(yīng)用舉例
4．自制簡單的控制電路
課標(biāo)要求
1．知道電熨斗、電飯鍋、火災(zāi)報(bào)警器的工作原理．
2．了解汽車中的相關(guān)傳感器．
3．能夠利用所學(xué)知識(shí)制作簡單的控制電路．
思維導(dǎo)圖
必備知識(shí)·自主學(xué)習(xí)——突出基礎(chǔ)性　素養(yǎng)夯基
一、傳感器的應(yīng)用舉例
1．溫度傳感器的應(yīng)用——電熨斗
(1)工作特點(diǎn)：金屬底板溫度達(dá)到設(shè)定溫度后不再升溫，當(dāng)?shù)装鍦囟冉档偷揭欢囟葧r(shí)又會(huì)繼續(xù)加熱，即底板總能保持在一定溫度范圍內(nèi)．
(2)傳感器類型：____________溫度傳感器．
(3)溫度調(diào)節(jié)：通過旋轉(zhuǎn)調(diào)溫旋鈕的________．
2．溫度傳感器的應(yīng)用——電飯鍋
(1)工作特點(diǎn)：煮飯時(shí)按下________后自行完成烹煮過程．
(2)傳感器類型：________________．
(3)溫度控制：感溫鐵氧體在溫度達(dá)到________ ℃(居里點(diǎn))時(shí)失去磁性，加熱開關(guān)斷開．
3．光傳感器的應(yīng)用——火災(zāi)報(bào)警器
(1)工作特點(diǎn)：當(dāng)密閉空間出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)報(bào)警．
(2)傳感器類型：遮光型和________型光傳感器．
(3)工作原理：照射到____________上的光強(qiáng)發(fā)生變化時(shí)，破壞電路的正常狀態(tài)而報(bào)警．
二、自制簡單的控制電路
1．光控LED燈：有光照的情況下，光敏電阻的阻值________，基極與發(fā)射極間電壓________，發(fā)光二極管不能導(dǎo)通；無光照時(shí)光敏電阻阻值________，基極與發(fā)射極間電壓________，發(fā)光二極管導(dǎo)通．
2．溫度報(bào)警器：接通電源后常溫下蜂鳴器不發(fā)聲，當(dāng)溫度到達(dá)某一值時(shí)________電阻阻值減小到某一值，可使蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲．
[導(dǎo)學(xué)]
電熨斗和電飯鍋中使用的溫度傳感器類型不同，前者是熱雙金屬片，后者是感溫鐵氧體．
關(guān)鍵能力·合作探究——突出綜合性　素養(yǎng)形成
探究點(diǎn)一　傳感器的應(yīng)用實(shí)例
歸納總結(jié)
1.溫度傳感器的應(yīng)用——電熨斗
(1)溫度傳感器：由半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻和金屬熱電阻均可制成溫度傳感器，它可以把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)控制．
(2)電熨斗的自動(dòng)控溫原理：其內(nèi)部裝有雙金屬片溫度傳感器，如圖所示：
常溫下，上下觸點(diǎn)應(yīng)是接觸的，但溫度過高時(shí)，由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同，上部金屬膨脹大，下部金屬膨脹小，則雙金屬片向下彎曲，使觸點(diǎn)分離，從而切斷電源停止加熱，溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原狀，重新接通電路加熱，這樣循環(huán)進(jìn)行，起到自動(dòng)控制溫度的作用．
2．溫度傳感器的應(yīng)用——電飯鍋
(1)結(jié)構(gòu)：如圖所示，它的主要元件感溫鐵氧體是用氧化錳、氧化鋅和氧化鐵粉末混合燒結(jié)而成的．它的特點(diǎn)是：常溫下具有磁性，能被磁體吸引，但是溫度上升到約103 ℃時(shí)，就失去了磁性，不能被磁體吸引了．
(2)工作原理：電飯鍋工作時(shí)，按下開關(guān)按鈕，感溫鐵氧體與永磁體接觸，兩個(gè)接線螺釘通過觸點(diǎn)相連，電路接通，開始工作，電飯鍋內(nèi)溫度升高，當(dāng)達(dá)到103 ℃時(shí)，感溫鐵氧體與永磁體分離，帶動(dòng)觸點(diǎn)分離，電路斷開，不再加熱，電飯鍋停止工作．
3．光傳感器的應(yīng)用——火災(zāi)報(bào)警器
(1)遮光型光電式煙霧報(bào)警器(圖b)的發(fā)光元件和受光元件是正對(duì)的．正常情況下，發(fā)光元件發(fā)出的光通過透鏡聚焦成平行光照射到受光元件上，將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，使整個(gè)電路維持在正常狀態(tài)，不發(fā)出警報(bào)．發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙霧通過罩孔進(jìn)入檢測室，光被煙霧粒子反射或散射，照射到受光元件上的光強(qiáng)明顯減弱，破壞了電路的正常狀態(tài)，由此發(fā)出報(bào)警信號(hào)．
(2)散射型光電式煙霧報(bào)警器(圖c)中，發(fā)光元件和受光元件不是正對(duì)的．正常情況下，發(fā)光元件發(fā)出的光通過透鏡聚焦成平行光，不能照射到受光元件上，電路維持正常狀態(tài)．而發(fā)生火災(zāi)時(shí)，光經(jīng)煙霧反射或散射照射到受光元件上，由此發(fā)出報(bào)警信號(hào)．
典例示范
例 1 (多選)如圖所示為電熨斗構(gòu)造的示意圖，其中溫度敏感元件是雙金屬片，其作用是控制電路的通斷．下列說法中正確的是(　　)
A．當(dāng)溫度升高時(shí)，雙金屬片下層的膨脹大于上層
B．常溫下，電熨斗的上下觸點(diǎn)是分離的
C．當(dāng)溫度過高時(shí)，雙金屬片向下彎曲
D．熨燙棉麻衣物需要設(shè)定較高的溫度，這時(shí)調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕使調(diào)溫旋鈕下降
素養(yǎng)訓(xùn)練1　(多選)電飯鍋工作原理電路如下圖所示．下列關(guān)于電飯鍋工作原理的說法中，正確的有(　　)
A.必須手動(dòng)按下開關(guān)按鍵后，電飯鍋才能開始正常工作
B．插上電源插頭后，電飯鍋即正常工作，直至飯煮熟
C．感溫鐵氧體的作用是在鍋內(nèi)溫度達(dá)到103 ℃時(shí)失去磁性，再在彈簧的作用下使電路斷開
D．通過圖示電路即可實(shí)現(xiàn)加熱和自動(dòng)保溫功能
素養(yǎng)訓(xùn)練2　
如圖所示是會(huì)議室和賓館房間的天花板上裝有的火災(zāi)報(bào)警器的結(jié)構(gòu)原理圖：罩內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板．平時(shí)光電三極管接收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)．發(fā)生火災(zāi)時(shí)，下列說法正確的是(　　)
A．進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧遮擋了光線，使光電三極管電阻更大，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報(bào)
B．光電三極管溫度升高，電阻變小，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報(bào)
C．進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧對(duì)光有散射作用，部分光線照到光電三極管上，電阻變小，發(fā)出警報(bào)
D．以上說法均不正確
探究點(diǎn)二　簡單的控制電路
歸納總結(jié)
設(shè)計(jì)自動(dòng)控制電路時(shí)，一般按照以下的思路進(jìn)行：
(1)根據(jù)題目給出的儀器和要求畫出控制電路和工作電路：控制電路由電源、開關(guān)、光敏電阻(或熱敏電阻等其他敏感元件)、電磁繼電器和導(dǎo)線等組成；工作電路由電源、用電器(燈泡、電熱絲或其他用電器)、導(dǎo)線等組成．這兩個(gè)電路相互獨(dú)立，又通過繼電器相關(guān)聯(lián)，繼電器實(shí)際上是工作電路的開關(guān)．
(2)分析自控電路的合理性：電路設(shè)計(jì)完成后，要對(duì)它的合理性進(jìn)行分析，用光照射光敏電阻或給熱敏電阻加熱，檢查工作電路的接通和斷開是否符合實(shí)際要求．比如，自控路燈電路的設(shè)計(jì)要求是白天切斷工作電路，使路燈熄滅，晚上接通工作電路，使路燈點(diǎn)亮發(fā)光．
典例示范
例 2 光敏電阻在各種自動(dòng)化裝置中有很多應(yīng)用，其中有可用于路燈自動(dòng)控制的開關(guān)．如圖所示為實(shí)驗(yàn)所用器材，其中A為光敏電阻，B為電磁繼電器，C為電流放大器，D為路燈，請(qǐng)連成電路，達(dá)到日出路燈熄、日落路燈亮的效果，并說明此電路的工作原理．
素養(yǎng)訓(xùn)練3　為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)．光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大，照度單位為lx)．某光敏電阻Rp在不同照度下的阻值如下表：
照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
電阻(kΩ) 75 40 28 23 20 18
(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)诮o定的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點(diǎn)________．
(2)如圖所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2 V時(shí)，控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，請(qǐng)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡單電路．給1、2兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗照度降低至1.0(lx)時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖．(不考慮控制開關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響)
提供的器材如下：
光敏電源E(電動(dòng)勢3 V，內(nèi)阻不計(jì))；
定值電阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限選其中之一并在圖中標(biāo)出)
開關(guān)S及導(dǎo)線若干．
素養(yǎng)訓(xùn)練4　現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng)，要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過120 ℃時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警．提供的器材有：
熱敏電阻(該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，在120 ℃時(shí)阻值為700.0 Ω)；報(bào)警器(內(nèi)阻很小，流過的電流超過Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警，Ic約為10 mA；流過報(bào)警器的電流超過20 mA時(shí)，報(bào)警器可能損壞)；
電阻箱(最大阻值為999.9 Ω)；
直流電源(輸出電壓為U約為18 V，內(nèi)阻不計(jì))；
滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω)；
滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為2 000 Ω)；
單刀雙擲開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干．
在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖如圖所示．
(1)電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器________(選填“R1”或“R2”)．
(2)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng)：
①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為________ Ω；滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于________(選填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是________．
②將開關(guān)向________(選填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至________．
(3)滑動(dòng)變阻器滑片的位置________(選填“不變”“向左滑動(dòng)”或“向右滑動(dòng)”)，將開關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用．
(4)若要將此系統(tǒng)改為光敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng)，要求當(dāng)光敏電阻的光照達(dá)到或超過某一特定值時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，且光敏電阻在這一特定值時(shí)的電阻為650 Ω，則需將上述電路中的________換成光敏電阻，并將電阻箱的阻值調(diào)到________Ω，然后重復(fù)上述操作即可．
隨堂演練·自主檢測——突出創(chuàng)新性　素養(yǎng)達(dá)標(biāo)　
1．如圖為火災(zāi)報(bào)警器，在會(huì)議室、賓館房間的天花板上均有安裝．當(dāng)有煙霧進(jìn)入這種有孔的罩內(nèi)時(shí)即會(huì)發(fā)出警報(bào)，則該報(bào)警器中裝有的傳感器是(　　)
A．光傳感器 B．壓力傳感器
C．聲音傳感器 D．溫度傳感器
2．(多選)某同學(xué)發(fā)現(xiàn)他居住的樓房中，樓梯上的過道燈在夜晚天黑時(shí)，用力拍掌燈就亮了；而白天怎樣用力拍掌，燈都不能亮．后來老師告訴他：過道燈是由聲傳感器和光傳感器同時(shí)來控制的，其原理圖如圖所示，下列關(guān)于聲傳感器和光傳感器的說法正確的是(　　)
A．白天有光照時(shí)，光傳感器自動(dòng)閉合
B．夜晚無光照時(shí)，光傳感器自動(dòng)閉合
C．有人走動(dòng)或發(fā)出聲音時(shí)，聲傳感器自動(dòng)閉合
D．無人走動(dòng)或沒有聲音時(shí)，聲傳感器自動(dòng)閉合
3．如圖所示為用熱敏電阻R和繼電器L等組成的一個(gè)簡單的恒溫控制電路，其中熱敏電阻的阻值會(huì)隨溫度的升高而減小．電源甲與繼電器、熱敏電阻等組成控制電路，電源乙與恒溫箱加熱器(圖中未畫出)相連接．則(　　)
A.當(dāng)溫度降低到某一數(shù)值，銜鐵P將會(huì)被吸下
B．當(dāng)溫度升高到某一數(shù)值，銜鐵P將會(huì)被吸下
C．工作時(shí)，應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在C、D端
D．工作時(shí)，應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、C端
4．(多選)如圖所示是電飯鍋的結(jié)構(gòu)圖，如果感溫磁體的“居里溫度”為103 ℃，下列說法中正確的是(　　)
A．常溫下感溫磁體具有較強(qiáng)的磁性
B．當(dāng)溫度超過103 ℃時(shí)，感溫磁體的磁性較強(qiáng)
C．飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會(huì)超過103 ℃，這時(shí)開關(guān)按鈕會(huì)自動(dòng)跳起
D．常壓下只要鍋內(nèi)有水，鍋內(nèi)的溫度就不可能達(dá)到103 ℃，開關(guān)按鈕就不會(huì)自動(dòng)跳起
3．傳感器的應(yīng)用舉例
4．自制簡單的控制電路
必備知識(shí)·自主學(xué)習(xí)
一、
1．(2)熱雙金屬片　(3)升降螺絲
2．(1)手動(dòng)開關(guān)　(2)感溫鐵氧體　(3)103
3．(2)散射　(3)受光元件
二、
1．小　小　大　大
2．熱敏
關(guān)鍵能力·合作探究
探究點(diǎn)一
【典例示范】
例1　解析：平常溫度低，雙金屬片膨脹幾乎相同，上下觸點(diǎn)接觸在一起；電熱絲通電加熱，雙金屬片溫度升高，雙金屬片膨脹系數(shù)上層大下層小，溫度升到一定時(shí)雙金屬片向下彎曲使觸點(diǎn)斷開，故A、B錯(cuò)誤，C正確．需要較高溫度熨燙時(shí)，要調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕，使升降螺絲下移并推動(dòng)彈性銅片下移，使雙金屬片稍向下彎曲，這時(shí)使觸點(diǎn)斷開雙金屬片向下彎曲程度要大一些，溫度要更高一些，故D正確．
答案：CD
素養(yǎng)訓(xùn)練1　解析：由于有彈性銅片的存在，必須手動(dòng)按下，磁鐵和感溫鐵氧體吸合后才能開始工作，A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)溫度升高到103 ℃，軟鐵內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，軟鐵無法被磁化，永久磁鐵對(duì)其不再有吸力，電路斷開，C正確；通過題圖示電路只能實(shí)現(xiàn)加熱和自動(dòng)斷開功能，沒有保溫功能，D錯(cuò)誤．
答案：AC
素養(yǎng)訓(xùn)練2　解析：火災(zāi)報(bào)警器當(dāng)有煙霧時(shí)，經(jīng)過漫反射，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而發(fā)出警報(bào)．所以該傳感器是用光傳感器實(shí)現(xiàn)報(bào)警的，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確．
答案：C
探究點(diǎn)二
【典例示范】
例2　解析：如圖所示．
原理：白天，光照強(qiáng)，光敏電阻A阻值小，控制電路中電流大，電磁鐵磁力強(qiáng)，將銜鐵吸合，兩觸點(diǎn)分離，路燈電路不通，燈不亮；傍晚，日落后光照弱，光敏電阻A阻值大，控制電路中電流小，電磁鐵磁力弱，銜鐵向上移使兩觸點(diǎn)接觸，路燈電路接通，燈亮．
答案：見解析
素養(yǎng)訓(xùn)練3　解析：(1)光敏電阻的阻值隨光照變化的曲線如圖所示．
特點(diǎn)：光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大非線性減小．
(2)電路原理圖如圖所示．
控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，給1、2兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗照度降低至1.0(lx)時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，即此時(shí)光敏電阻阻值為20 kΩ，兩端電壓為2 V，電源電動(dòng)勢為3 V，所以應(yīng)加上一個(gè)分壓電阻，分壓電阻阻值為10 kΩ，即選用R1.
答案：見解析
素養(yǎng)訓(xùn)練4　解析：(1)電壓為18 V，而報(bào)警時(shí)的電流為10 mA；此時(shí)電阻約為： R＝ Ω＝1 800 Ω； 而熱敏電阻的阻值為700 Ω，故滑動(dòng)變阻器接入電阻約為1 100 Ω，故應(yīng)選擇R2.(2)①因要求熱敏電阻達(dá)到120 ℃時(shí)報(bào)警，此時(shí)電阻為700 Ω，故應(yīng)將電阻箱調(diào)節(jié)至700 Ω，然后由最大開始調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，直至報(bào)警器報(bào)警，故開始時(shí)滑片應(yīng)在b端，目的是避免接通電源后，流過報(bào)警器的電流會(huì)超過20 mA，報(bào)警器可能損壞；②將開關(guān)接到c端與電阻箱連接，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器直至報(bào)警器開始報(bào)警即可，然后再接入熱敏電阻，電路即可正常工作．(3)滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用．(4)需將上述電路中的熱敏電阻換成光敏電阻，并將電阻箱的阻值調(diào)到650 Ω，然后重復(fù)上述操作即可．
答案：(1)R2　(2)①700.0　b　接通電源后，流過報(bào)警器的電流會(huì)超過20 mA，報(bào)警器可能損壞　②c　報(bào)警器開始報(bào)警　(3)不變　(4)熱敏電阻　650
隨堂演練·自主檢測
1．解析：火災(zāi)報(bào)警器當(dāng)有煙霧時(shí)，經(jīng)過漫反射，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而發(fā)出警報(bào)．所以該傳感器是用光傳感器實(shí)現(xiàn)報(bào)警的，故B、C、D錯(cuò)誤，A正確．
答案：A
2．解析：白天有光照時(shí)，光傳感器自動(dòng)斷開，故A錯(cuò)誤；夜晚無光照時(shí)，光傳感器自動(dòng)閉合，故B正確；有人走動(dòng)或發(fā)出聲音時(shí)，聲傳感器自動(dòng)閉合，故C正確；無人走動(dòng)或沒有聲音時(shí)，聲傳感器自動(dòng)斷開，故D錯(cuò)誤．
答案：BC
3．解析：當(dāng)溫度降低到某一數(shù)值，熱敏電阻R的阻值增大，電路中電流減小，繼電器L對(duì)銜鐵P吸引力減小，P將不會(huì)被吸下，故A錯(cuò)誤．當(dāng)溫度升高到某一數(shù)值，熱敏電阻R的阻值減小，電路中電流增大，繼電器L對(duì)銜鐵P吸引力增大，P將會(huì)被吸下，故B正確．恒溫箱內(nèi)溫度高到一定數(shù)值后，應(yīng)與電源斷開停止加熱，由以上分析可知，溫度升高后，A、B端斷開，所以工作時(shí)，應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、B端，故C、D錯(cuò)誤．
答案：B
4．解析：常溫下感溫磁體的磁性較強(qiáng)，當(dāng)按下開關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相互吸引而接通電路，而感溫磁體的居里溫度是103 ℃，常壓下只要鍋內(nèi)有水，鍋內(nèi)溫度就不可能達(dá)到103 ℃，開關(guān)就不會(huì)自動(dòng)斷開，飯熟后，水分被吸收，鍋底溫度就會(huì)達(dá)到103 ℃，感溫磁體磁性消失，在彈簧的作用下開關(guān)自動(dòng)跳起，A、C、D正確，B錯(cuò)誤．
答案：ACD

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