第9.3节 传感器的应用-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海选择性必修第二册）

第九章·传感器 第3节 传感器的应用 ◎目标导航 知识要点 难易度 1．传感器在轨道交通中的应用：无人驾驶 2．传感器在汽车上的应用：无人驾驶，导航 3．传感器在手机上的应用：重力传感器，陀螺仪 4．传感器综合应用 ★ ★ ★★ ★★★ ◎知识精讲 1．传感器在轨道交通中的应用 全自动“无人驾驶”地铁列车，可通过感知系统实现自主识别障碍物、道路、交通信号，承担着状态监视、故障报警、车载设备控制等功能，感知系统是关键。 2．传感器在汽车上的应用 无人驾驶汽车上方向盘、油门、刹车踏板等配件都不再需要，全由软件和传感器取代。可自动识别交通指示牌和行车信息，在行驶过程中，汽车会通过传感设备上传路况信息，在大量数据基础上进行实时定位分析，从而判断行驶方向和速度。 3．传感器在手机上的应用 加速度传感器(重力感应器 )：可以监测手机的加速度的大小和方向，用于实现手机横竖屏智能切换。 光敏传感器：用于调节屏幕自动背光的亮度，白天提高屏幕亮度，夜晚降低屏幕亮度。 距离传感器：用于检测手机通话时是否正贴在用户的耳朵上，以便自动熄灭屏幕达到省电的目的。 陀螺仪：又称角速度传感器，检测手机的旋转和倾斜，在游戏、导航、拍照中都有应用。 4．电容式话筒 原理：如图所示，是绝缘支架，薄金属膜和固定电极形成一个电容器，被直流电源充电。当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流，于是电阻两端就输出了与声音变化规律相同的电压。 5．动圈式话筒的工作原理 如图所示是动圈式话筒的构造原理图，它是利用电磁感应现象制成的。当声波使金属膜片振动时，连接在膜片上的线圈（叫做音圈）随着一起振动。音圈在永磁铁的磁场里振动，其中就产生感应电流（电信号）。感应电流的大小和方向都变化，振幅和频率的变化由声波决定，这个电信号经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音。 ◎例题讲解 例1. 如图(a)所示是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图。S为激光源，R1为光敏电阻(有光照时阻值减小)，R2为定值电阻，a、b之间接示波器。水平传送带匀速前进，产品通过时会挡住激光源发出的光线。示波器显示的电压随时间变化图像如图(b)所示。若计数器电路中的电源电压恒为 6V，电源内阻忽略不计，定值电阻 R2=1kΩ，求 (1)无光照时光敏电阻 R1的阻值。 (2)有光照时光敏电阻 R1的阻值 (3)每小时通过的产品个数 ◎巩固练习 1. 唱卡拉OK用的话筒内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面黏接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。下列说法中正确的是（ ） A．该传感器是根据电流的磁效应工作的 B．该传感器是根据电磁感应原理工作的 C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变 D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势 2. 动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象，图甲所示是动圈式话筒原理图，图乙所示是磁带录音机的录音、放音原理图，由图可知： ①话筒工作时磁铁不动，线圈振动而产生感应电流 ②录音机放音时变化的磁场在静止的线圈里产生感应电流 ③录音机放音时线圈中变化了的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场 ④录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场 其中正确的是（ ） A．②③④ B．①②③ C．①②④ D．①③④ 3.（单选）如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图。门打开时,红外光敏电阻R3受到红外线照射,电阻减小;门关闭时会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)。经实际试验,可知灯的亮灭情况能反映门的开关状态。门打开时两灯的发光情况及R2两端电压U2与门关闭时相比(　　) A.红灯亮,U2变大 B.绿灯亮,U2变大 C.绿灯亮,U2变小 D.红灯亮,U2变小 4．(多选)如图为握力器原理示意图，握力器把手上的连杆与弹簧一起上下移动，握力的大小可通过一定的换算关系由电流表的示数获得．当人紧握握力器时如果握力越大，下列判断正确的有(　　) A．电路中电阻越大　 B．电路中电阻越小 C．电路中电流越小 D．电路中电流越大 5. 在奥运会上，运动员参加蹦床项目的比赛。假设表演时运动员仅在竖直方向上运动，通过传感器将弹簧床面与运动员间的弹力随时间变化的规律在计算机上绘出如下图所示的曲线，当地的重力加速度g取10 m/s2，依据图象给出的信息，回答下列物理量能否求出，如能求出，写出必要的运算过程和最后结果。 （1）运动员的重力； （2）运动员的最