- 物理传感器高中
高中物理中常见的传感器有:温度传感器、光电传感器、压力传感器、力敏传感器、位移传感器等。
温度传感器:通过温度的变化来改变电阻,这个电阻我们称之为感温电阻,也称之为热敏电阻。它的工作原理和变阻器一样,都是通过改变电路中电流来达到控制电路的目的。
光电传感器:利用了光电效应,将光能转化为电能。它通常由半导体材料制作而成,最常见的应用是在照相机闪光灯上。
压力传感器:通过压力变化转换为电压输出,一般应用于对压力有严格控制的自动武器和机器人当中。
力敏传感器:能够感受被测力的大小,输出与被测力成一定关系的电信号。常见类型有应变片-电位器式力传感器。
位移传感器:能够把物体的位移量转换成电信号的一种装置。常见类型有光栅、磁栅、电涡流传感器。
请注意,这只是一些常见的例子,高中物理中可能还会涉及到其他类型的传感器。
相关例题:
题目:
在某中学的实验室里,有一个位移传感器,它是由一个金属杆和与之相连的电子计数器组成。当金属杆在光滑水平面上移动时,电子计数器上的数字会发生变化,表示金属杆的位移大小。现有一个质量为5kg的物体,放在光滑水平面上,用一水平拉力F作用于物体上,使物体由静止开始向右运动。位移传感器记录到物体移动的距离和时间的关系为:x = 2.5t²(m),其中t的单位为秒。
(1)求拉力F的大小;
(2)若在物体运动过程中,位移传感器记录到金属杆的最大位移为0.2m,求物体在运动过程中的最大速度;
(3)若在物体运动过程中,电子计数器显示金属杆从静止开始运动到最大位移处的时间为2s,求拉力F在最后1s内做的功。
答案:
(1)由匀变速直线运动的位移公式可得:$x = v_{0}t + frac{1}{2}at^{2}$,其中$x = 2.5t^{2}$,解得$v_{0} = 2.5m/s$。由于物体由静止开始运动,所以拉力F的大小等于物体的加速度大小,即$F = ma = 5 times 2.5 = 12.5N$。
(2)当物体运动到最大位移处时,金属杆的速度达到最大值,根据匀变速直线运动的规律可得:$v_{m} = 2ax = 2 times 2.5 times 0.2 = 1m/s$。
(3)电子计数器显示金属杆从静止开始运动到最大位移处的时间为$t = 2s$,则物体运动的时间为$t^{prime} = t - frac{t^{2}}{4} = 1s$。物体在最后1s内的位移为$x^{prime} = frac{v_{m}}{2} times t^{prime} = frac{1}{2} times 1 times 1 = 0.5m$。由于物体在水平方向上只受到拉力F的作用,所以拉力做的功等于物体动能的增加量,即$W = frac{1}{2}mv_{m}^{2} = frac{1}{2} times 5 times 1^{2} = 2.5J$。
解析:
本题主要考查了位移传感器在高中物理中的应用,以及匀变速直线运动规律的应用。通过位移传感器可以记录物体的位移和时间的关系,进而求得物体的运动情况。在解题过程中要注意匀变速直线运动的规律的应用。
知识点:
位移传感器:能够记录物体位移和时间的关系的装置。
匀变速直线运动:物体在一条直线上运动,如果它的加速度不变,并且速度随时间均匀变化,这种运动叫做匀变速直线运动。
通过以上例题的分析和解答,我们可以看到高中物理中传感器的重要应用之一。同时,我们也需要注意匀变速直线运动规律的应用。
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