1、反复使光敏电阻遮光或见光，直到可以实现发光二极管在光敏电阻有光照时熄灭，无光照时发光为止。此时发光二极管就相当于一个由环境明暗变化而自动控制的灯。2温控电熨斗图332利用热敏电阻作控制元件，从而使电熨斗的温度在低于指定值时，电热器供电加热，否则将电源关闭。室温下，如果发光二极管不亮，则调节电位器R1，直到发光二极管发光为止。然后将电烤灯通电并靠近热敏电阻加热，看它是否熄灭，如果此时发光二极管不熄灭，则再调节电位器。反复将电烤灯靠近或远离热敏电阻，直到可以实现发光二极管在热敏电阻温度升高时熄灭，正常室温时发光为止。1自主思考判一判（1）通常的传感器可以直接用来进行自动控制。（）（2）传感器可以用
2、来采集信息。（）（3）传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量。（4）洗衣机的脱水传感器是根据温度变化控制脱水动作的。（5）电冰箱是利用温度传感器自动控温的。2合作探究议一议（1）家庭中电视机、空调等的遥控器应用了什么传感器？提示：红外线遥控传感器。（2）夜晚，楼梯上漆黑一片，但随着我们的脚步声响，楼梯的灯亮了；我们登上一层楼，灯光照亮一层楼，而身后的灯则依次熄灭，这种楼梯灯控制装置好像能“听到”我们的到来，开灯迎接；又好像能“看见”我们的离去，关灯节能。这种“人性化”的功能是靠什么实现的呢？靠电路中安装的一种能将声、光信号转换为电学量的传感器声光控延时开关实现的。（3）电熨斗在达到设定的温度
3、后就不再升温，当温度降低时又会继续加热，使它总与设定的温度相差不多。你知道电熨斗是靠什么来自动控制温度的吗？图333利用双金属片温度传感器来控制电路的通断。 力传感器的应用1传感器问题的分析思路物理传感器是将所感受的物理量（如力、热、光等）转换为便于测量的电学量的器件。我们可以把传感器的应用过程分为三个步骤：2分析传感器问题的四点注意感受量分析要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等输出信号分析明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律电路结构分析认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点的基础上，分析电路输出信号与输入信号间的
4、规律执行机构工作分析传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程，还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程典例 （多选）压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图334所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0，电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别如图335甲、乙、丙、丁所示，下列判断中正确的是（）图334图335A甲图表示电梯一定处于静止状态B乙图表示电梯可能做匀加速上升运动C丙图表示电梯可能做匀加速上升运动D丁图表示电梯可能做变减速下降运动思路点拨解答本题时应注意
5、以下两点：（1）电流表示数与物体对压敏电阻的压力大小的关系。（2）根据It图像只能分析电梯加速度的大小和方向，无法确定电梯速度的方向。解析根据欧姆定律可知电流表示数为I，而R的阻值又取决于其与受压面的压力，即取决于运动状态。若为甲图，电流恒定且等于电梯静止时电流表示数I0，故可判断此时电梯处于平衡状态，即有可能静止，也有可能做匀速直线运动，故A错；若电梯做匀加速上升运动，物体所受支持力恒定，压敏电阻阻值恒定，故电流恒定，且大于I0，故B错，C对；根据牛顿第二定律可知物体加速度a，若a恒定，则N恒定，R恒定，电流恒定，若a变化N变化R变化电流I变化，故D正确。答案CD力传感器感受到力的信息（如大
6、小、方向是否变化等）后将其转化为电压、电流、电阻等电学量，所以这类问题要用到力学知识（牛顿定律、运动学公式等）和电学知识（欧姆定律、电阻定律等）综合解决。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336（a）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（b）所示，下列判断正确的是（）图336A从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动解析：选D由题意知，
7、压敏电阻中的电流随所受压力而变化，压力不变时，电流一定，压力变化时，电流变化，由牛顿第三定律，压敏电阻对重球也产生大小相同的压力。由题图（b）可知，在t2t3时间内电流不变，表示压力不变，小车做匀加速运动，在t1t2时间内电流增大，压力增大，小车做加速度增大的运动，故A、B、C均错误，D正确。2.用如图337所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度。该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器。用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块，滑块可无摩擦滑动。两弹簧的另一端分别接在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出。现将装置沿
8、运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后。汽车静止时，传感器a、b的示数均为10 N（取g10 m/s2）。图337（1）若传感器a的示数为14 N，b的示数为6.0 N，求此时汽车的加速度大小和方向。（2）当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零？（1）如图所示，依题意，左侧弹簧对滑块向右的推力F114 N，右侧弹簧对滑块向左的推力F26.0 N。滑块所受合力产生加速度a1，根据牛顿第二定律有F1F2ma1，得a1 m/s24.0 m/s2。a1与F1同方向，即向前（向右）。（2）a传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力F10，因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以
9、右弹簧的弹力变为F220 N，滑块所受合力产生加速度，由牛顿第二定律得F合F2ma2。解得a210 m/s2。负号表示方向向后（向左）。答案：见解析简单的光控电路设计典例为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx）。某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表：照度（lx）0.20.40.60.81.01.2电阻（k）754028232018（1）根据表中数据，请在图338中的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。图338 图339（2）
10、如图339所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统。请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。（不考虑控制开关对所设计电路的影响）提供的器材如下：光敏电阻RP（符号，阻值见上表）；直流电源E（电动势3 V，内阻不计）；定值电阻：R110 k，R220 k，R340 k（限选其中之一并在图中标出）；开关S及导线若干。解析（1）如图甲所示，光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小。（2）电路原理图如图乙所示，根据串联电阻的正比分压关系，E3 V，当照度降低至1.0 lx时，由图线知，此
11、时光敏电阻RP20 k，URP2 V，串联电阻分压UR1 V，由2得R10 k，故选定值电阻R1。答案见解析求解传感器控制电路类问题的一般思路（1）首先明确控制电路的工作原理；（2）然后分清所应用的传感器及其特性；（3）最后结合电路知识完成设计。1光电管在各种自动化装置中有很多应用，街道的路灯自动控制开关就是其应用之一，如图3310所示为其模拟电路，其中A为光电管，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯。试简述其工作原理。图3310开关合上后，白天，光电管在可见光照射下有电子逸出，从光电管阴极逸出的电子被加速到达阳极，使电路接通，电磁铁中的强电流将衔铁吸下，照明电路断开，灯泡不亮；夜晚，光电管
12、无电子逸出，电路断开，弹簧将衔铁拉上，照明电路接通，这样就达到日出路灯熄，日落路灯亮的效果。2.在城市街道的路灯用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制。光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强（如白天）时电阻几乎为0；照射光较弱（如黑天）时电阻接近于无穷大。利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开。电磁开关的内部结构如图3311所示。1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接。当励磁线圈中电流大于50 mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50 mA时，3、4接通。
13、励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA。图3311（1）利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图。光敏电阻R1，符号灯泡L，额定功率40 W，额定电压36 V，符号保护电阻R2，符号电磁开关，符号蓄电池E，电压36 V，内阻很小；开关S，导线若干。（2）回答下列问题：如果励磁线圈的电阻为200 ，励磁线圈允许加的最大电压为_V，保护电阻R2的阻值范围是_。在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通。为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明。（1）电路原理如图所示。（2）由题意知，最大电流Im100
14、 mA，则UmImR100103200 V20 V又EI（R2R）因50 mAI100 mA代入数据解得160 R20时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在（）图3313A10 B20 C30 D45 选C由题可知Uab0是一个电压的临界点，对应着开关S的动作，而开关的动作对应着温度的上升或下降。由电路图可知，在R1、R2、R3给定的条件下，热敏电阻RT的阻值决定了Uab的正负。设电源负极的电势为零，则aU，bU，其中U为电源的路端电压，令ab，即Uab0，则可得，代入数据得RT20 k，由题图乙得对应的温度为30 ，C正确。2现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要
15、求当热敏电阻的温度达到或超过60 时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器（内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警），电阻箱（最大阻值为999.9 ），直流电源（输出电压为U，内阻不计），滑动变阻器R1（最大阻值为1 000 ），滑动变阻器R2（最大阻值为2 000 ），单刀双掷开关一个，导线若干。在室温下对系统进行调节。已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 时阻值为650.0 。（1）完成待调节的报警系统原理电路图的连线。图3314（2）电路中应选用滑动变阻器_（填“R1”或“R2”）。（3）按
16、照下列步骤调节此报警系统：电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为_；滑动变阻器的滑片应置于_（填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是_。将开关向_（填“c”或“d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至_。（4）保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。（1）电路图连接如图。（2）报警器开始报警时，对整个回路有UIc（R滑R热）代入数据可得R滑1 150.0 ，因此滑动变阻器应选择R2。（3）在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻的阻值，即为650.0 。滑动变阻器在电路中为限流接
17、法，滑片应置于b端附近，若置于另一端a时，闭合开关，则电路中的电流I A27.7 mA，超过报警器最大电流20 mA，报警器可能损坏。开关应先向c端闭合，移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警为止。（1）连线如解析图所示。（2）R2（3）650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏c报警器开始报警1用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换为电信号的过程，下列属于这类传感器的是（）A红外报警装置B走廊照明灯的声控开关C自动洗衣机中的压力传感装置D电饭煲中控制加热和保温的温控器选A电视遥控器和红外报警装置工作时都是将光信号转换为电信号，则A选项正确；
18、而B选项是将声音信号转换为电信号，C选项是感知压力来传递信息，D选项是通过温度来控制电路。2（多选）如图1所示是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是（）图1A常温时上下触点是接触的B双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲C原来温度控制在80 断开电源，现要求60 断开电源，应使调温旋钮下调一些D由熨烫丝绸衣物状态转变为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些选ABD常温工作时，上下触点是接通的，当温度升高时，上层金属片形变大，向下弯曲，切断电源。切断温度要升高，则应使调温旋钮下移一些，A、B、D对，C错。3（多选）全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的，当进行排水的程序
19、时，控制铁芯1的线圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门排除污水（如图2所示）。以下说法中正确的是（）图2A若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为N极，B端为S极B若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为S极，B端为N极C若a、b处输入交变电流，则铁芯2不能被吸入线圈中D若a、b处输入交变电流，则铁芯2仍能被吸入线圈中选AD若输入的控制电流由a流入，由b流出，则螺线管左端为N极，右端为S极；铁芯被通电螺线管磁化，A端为N极，B端为S极。4如图3所示为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是（）图3A温度升高至74 时，L1亮灯
20、报警B温度升高至74 时，L2亮灯报警C温度升高至78 时，L1亮灯报警D温度升高至78 时，L2亮灯报警选D当温度低于78 时，线圈中没有电流，此时仅灯L1亮；当温度升高到78 时，线圈中有电流，磁铁吸引衔铁，灯L2被接通，所以灯L2亮报警；温度升高至74 时，线圈中没有电流，只是灯L1亮。5计算机键盘是由两片金属切片组成的小电容器。该电容器的电容可用公式C计算，式中91012 F/m，S为金属片的正对面积，d表示两金属片间距。当键被按下时，此电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出哪个键被按下了，从而给出相应的信号。设每个金属片的正对面积为50 mm2，键未按下时的金属片间距为0
21、.6 mm。如果电容变化了0.25 pF，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需要被按下（）A0.15 mm B0.25 mmC0.35 mm D0.45 mm选A根据题意d10.6 mm0.6103 m，C17.51013 F。按下金属片，间距变小，电容变大，变为：C2（C10.251012）F11012 F，根据公式C2得，d20.45dd1d20.15103 m。6小强用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制。经检查，恒温箱的控制器没有故障。参照图4，下列对故障判断正确的是（）图4A只可能是热敏电阻出现故障B只可能是温度设定装置出现故障C热敏电阻和温度设定装置都可能出
22、现故障D可能是加热器出现故障选C恒温箱内温度持续升高，说明加热器没有损坏，选项D错误。无法自动控制，而经检查控制器又没有故障，说明控制器没问题。热敏电阻或温度设定装置出现故障都能使温度持续升高，故应选C。7.惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计。加速度计构造原理示意图如图5所示，沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套有一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连；两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来静止，弹簧处于自然长度，滑块上有指针可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导。设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为s，则这
23、段时间内导弹的加速度（）图5A方向向左，大小为B方向向右，大小为C方向向左，大小为D方向向右，大小为选D当指针向左偏离O点的距离为s时，与滑块相连的左边弹簧被压缩s，右边弹簧被拉伸s，因而弹簧对滑块的弹力的大小均为ks，且方向均水平向右，即滑块受到的合力大小为2ks，方向水平向右。由牛顿第二定律可知选项D正确。8某种位移传感器的工作原理如图6（a）所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的滑片P一起平移，通过理想电压表的示数来反映物体M的位移x。已知电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器的总长为L，物体M以O为平衡位置做简谐运动（取向右为正方向），振幅为，物体经过O时P恰好位于滑动变阻器的中点。若电压表的示数U随时间t的变化关系如图（b）所示，则
