2024年高中物理第5章第3节大显身手传感器讲义含解析鲁科版选修3_2.docVIP

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大显身手传感器

1．洗衣机水位限制系统

全自动洗衣机的水位限制装置运用了压力传感器。当水位达到设定的高度时自动关闭进水电磁阀门，接通洗涤电动机电源。

2．自动门

(1)限制自动门开关的是一种红外线传感器。

(2)自动门工作流程

3．指纹识别器

指纹识别器是通过电容传感器来识别指纹的。手指皮肤与电容传感器表面构成了电容器，由于指纹的凹凸导致不同位置的电容差异。

4．传感器与机器人

(1)机器人中传感器的分类

机器人中传感器分为外部传感器和内部传感器。

(2)传感器用途

①外部传感器用于感知外部工作环境和外界事物对机器人的刺激，使机器人拥有类似人的视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等感觉，从而使机器人具有拟人化的特点；

②内部传感器(如角度传感器、关节传感器等)用于检测机器人自身的状态。

在机场、车站、码头等人员集散地都设有体温检测点，

为什么测体温时一般不用水银温度计，而用红外线测温仪？

解析：用水银温度计，测温时间长，同时又简洁引起交叉感染，用红外线测温仪测温速度快，也不须要与人体干脆接触，避开了交叉感染，因此用红外线测温仪较好。

1．洗衣机水位限制装置运用的压力传感器是一种开关型的传感器。当向内筒注水时，部分水进入气室，气室内压强增大，使传感器的膜片向上凸起，从而使动触点与下面的静触点分别，并与上面的静触点接触，从而接通限制电路，关闭进水电磁阀门，同时接通洗涤电动机电源，起先洗涤衣物。

2．自动门上的红外线传感器，也是一种开关型的传感器。人走近自动门传感器输出电压信号；信号经过处理后，使定时器工作；由定时器构成的电路使继电器通电，自动门电动机转动，门自动打开；当人通过自动门几秒钟后，自动门电动机反转，门自动关闭。

3．指纹识别器的电容传感器输出电容改变这一电信号，经过电路对电信号的比较，实现对指纹的识别。

[典例1]电饭锅是应用温度传感器工作的，它的敏感元件是感温铁氧体，由氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧制而成，其特点是常温下具有磁性，能够被磁铁吸引，温度达到103℃，失去磁性，这个温度叫居里温度，又称居里点。电饭锅的自动限制结构如图所示，依据以上信息回答：

(1)起先煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开这个按钮是否会复原到图示的状态？为什么？

(2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持肯定的温度？

(3)饭熟后，水分被大米汲取，锅底的温度会有什么改变？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？

(4)假如用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？

[解析](1)煮饭时压下开关按钮，感温铁氧体与永磁体相吸结合在一起，触点相接，电路接通，起先加热。手松开后，由于锅内的温度低，感温铁氧体与永磁体相互吸引而不能使按钮复原到图示的状态。

(2)煮饭时水沸腾后锅内的温度基本保持在水的沸点。

(3)饭熟后，水分被大米汲取，锅底的温度会上升，当温度上升到“居里温度”(约103℃)时，感温铁氧体失去磁性，永磁铁与之分别，开关自动断开，且不能自动复位。

(4)假如用电饭锅烧水，水沸腾后水温保持100℃，不会再上升，故不能自动断电。

[答案]见解析

1．在如图所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED间距离不变，下列说法正确的是()

A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大

B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小

C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变

D．无论怎样移动触头，P、L消耗的功率都不变

解析：选D由于二极管处于反向接法，无论怎样移动触头P，对电路的电阻影响不大，所以L消耗的功率不变，D正确。

1．机器人的构成

机器人主要包括三个部分：环境信息采集部分(相当于人的感觉器官)、环境识别和动作限制部分(相当于人的大脑)、动作部分(相当于人的手、脚等)。

2．传感器与机器人感觉对应表

感觉

所用传感器

效果

当前发展水平

视觉

视觉传感器(摄像机)

使机器人拥有人眼的视觉功能

离自然人的视觉水平相差甚远

听觉

超声波传感器、语音识别装置

使机器人拥有类似人耳的听觉功能

能理解一些简洁的语句，不能真正实现人机对话

嗅觉

气体传感器

使机器人拥有类似人鼻的功能

只能识别有限的几种气体，一般机器人没有嗅觉

触觉

压力传感器、温度传感器、位移传感器

使机器人拥有类似人的皮肤和手的功能

发展水平较高，虽不如人的感觉敏锐，但能完成大部分要求

[典例2]类人型机器人装有作为眼睛的“传感器”，如同大脑的“限制器”，以及可以行走的“执行器”，在它遇到障碍物前会自动避让并刚好转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是()

A．是力传感器B．是光传感器

C．是温度传感器D．是声音传感器

[解析]