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1、传感器的简单应用传感器的简单应用吕叔湘中学吕叔湘中学庞留根庞留根20042004年年9 9月月 传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、温度、湿度、传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等）转换成易于测量、传输、处理的电学量流量、声强、光照度等）转换成易于测量、传输、处理的电学量（如电压、电流、电容等）的一种组件，起自动控制作用。一般由（如电压、电流、电容等）的一种组件，起自动控制作用。一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成，如：敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成，如：一、传感器的含义一、传感器的含义非电物理量非电物理量转换器件转换器件敏感
2、元件敏感元件转换电路转换电路电学量电学量二、传感器的分类二、传感器的分类1.力电传感器力电传感器 力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号（位移、力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号（位移、速度、加速度等）转化为电学信号（电压、电流等）的仪器。力电速度、加速度等）转化为电学信号（电压、电流等）的仪器。力电传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中，如安装在导弹、飞机、传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中，如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS防抱死制动系统等。防抱死制动系统等。（1）测物体的质量）测物体的质量EPASBR0APA
3、SBR0VEPASBR0VE（2）测物体加（角）速度）测物体加（角）速度 例例题题：加加速速度度计计是是测测定定物物体体加加速速度度的的仪仪器器，它它已已成成为为导导弹弹、飞飞机机、潜潜艇艇后后宇宇宙宙飞飞船船制制导导系系统统的的信信息息源源。如如图图为为应应变变式式加加速速度度计计示示意意图图，当当系系统统加加速速时时，加加速速度度计计中中的的敏敏感感元元件件也也处处于于加加速速状状态态，敏敏感感元元件件由由弹弹簧簧连连接接并并架架在在光光滑滑支支架架上上，支支架架与与待待测测系系统统固固定定在在一一起起，敏敏感感元元件件下下端端的的滑滑动动臂臂可可在在滑滑动动变变阻阻器器R上上自自由由滑滑
4、动动，当当系系统统加加速速运运动动时时，敏敏感感元元件件发发生生位位移移，并并转转化化为为电电信信号号输输出出，已已知知：敏敏感感元元件件的的质质量量为为m，两两弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数为为k，电电源源的的电电动动势势为为E，内内电电阻阻不不计计，滑滑动动变变阻阻器器的的总总电电阻阻为为R，有有效效长长度度为为L，静静态态时时输输出出电电压压为为U0。试求加速度试求加速度a与输出电压与输出电压U的关系式。的关系式。敏感敏感元件元件输出输出信号信号ER滑动触头左右移动过程中，电路滑动触头左右移动过程中，电路中电流如何变化？中电流如何变化？若若车的车的加速度大小为加速度大小为a，则两弹则两弹簧
5、的形变量是多少？簧的形变量是多少？求加速度求加速度a与输出电压与输出电压U的关系式的关系式角速度计角速度计（2）测物体加（角）速度）测物体加（角）速度 可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度度,其结构如图所示。当系统绕轴其结构如图所示。当系统绕轴OO转动时，元件转动时，元件A发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知的制导系统的信息源。已知A的质量为的质量为m，弹簧的劲度弹簧的劲度系数为系数为k、自然长度为自然长度为l，电源的电动势为电源的电动势为E、内阻不计。内阻不计。滑动变阻器总长也为
6、滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，系统静止时电阻分布均匀，系统静止时P在在B点，当系统以角速度点，当系统以角速度转动时，试写出输出电压转动时，试写出输出电压U与与的函数式。的函数式。A S PCBOO输出电压输出电压U解解：设弹簧伸长：设弹簧伸长x,则则 kx=m 2(l+x)x=m 2 l (k-m 2)设滑动变阻器单位长度设滑动变阻器单位长度 的电阻为的电阻为r1 U=IRx=Exr1/l r1=Ex/l U=Em 2(k-m 2)返回返回 例例1.惯惯性性制制导导系系统统已已广广泛泛应应用用于于导导弹弹工工程程中中，这这个个系系统统的的重重要要元元件件是是加加速速度度计计。加加速速度度
7、计计的的构构造造和和原原理理的的示示意意图图如如图图示示，沿沿导导弹弹长长度度方方向向按按装装的的固固定定光光滑滑杆杆上上套套一一个个质质量量为为m的的滑滑块块，滑滑块块的的两两侧侧分分别别与与劲劲度度系系数数均均为为k的的弹弹簧簧相相连连，两两弹弹簧簧的的另另一一端端与与固固定定壁壁相相连连。滑滑块块原原来来静静止止，弹弹簧簧处处于于自自然然长长度度。滑滑块块上上有有指指针针，可可通通过过标标尺尺测测出出滑滑块块的的位位移移，然然后后通通过过控控制制系系统统进进行行制制导导。1.设设某某段段时时间间内内导导弹弹沿沿水水平平方方向向运运动动，指指针针向向左左偏偏离离O点点的的距距离离为为S，则
8、则这这段段时时间间内内导导弹弹的的加加速度速度 （）A.方向向左，大小为方向向左，大小为 k S/m B方向向右，大小为方向向右，大小为 k S/m C方向向左，大小为方向向左，大小为 2k S/m D.方向向右，大小为方向向右，大小为 2k S/mD01010UP2.若若电电位位器器（可可变变电电阻阻）总总长长度度为为L，其其电电阻阻均均匀匀，两两端端接接在在稳稳压压电电源源U0上上，当当导导弹弹以以加加速速度度a沿沿水水平平方方向向运运动动时时，与与滑滑块块连连接接的的滑滑动动片片P产产生生位位移移，此此时时可可输输出出一一个个电电信信号号U，作作为为导导弹弹惯惯性性制制导导系系统统的的信
9、信息息源源，为为控控制导弹运动状态输入信息，试写出制导弹运动状态输入信息，试写出U与与a 的函数关系式。的函数关系式。01010UPU0解解：a=2kS/m S=ma/2kU=U0 Rx/R=U0 S/L=maU0/2kL=mU0 a/2kLa（3）测）测 力力 例题：（风力测定仪）如图所示为一种测定风作用力的仪器原例题：（风力测定仪）如图所示为一种测定风作用力的仪器原理图，图中理图，图中P为金属球，悬挂在一细长裸金属丝下面，为金属球，悬挂在一细长裸金属丝下面，O是悬挂点，是悬挂点，R0是保护电阻，是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与悬挂小球的细金属是水平放置的光滑电阻丝，与悬挂小球的细
10、金属丝始终保持良好接触，无风时细金属丝与电阻丝在丝始终保持良好接触，无风时细金属丝与电阻丝在C点接触，此时点接触，此时电路中的电流为电路中的电流为I，有风时细金属丝将偏转一角度有风时细金属丝将偏转一角度（与风力大小与风力大小有关），细金属丝与电阻丝在有关），细金属丝与电阻丝在C/点接触，已知风力方向水平向左，点接触，已知风力方向水平向左，OC=h，CD=L，球的质量为球的质量为M，电阻丝单位长度的电阻为电阻丝单位长度的电阻为k，电源电源内电阻和细金属丝电阻均不计，金属丝偏转内电阻和细金属丝电阻均不计，金属丝偏转角时，电流表的示数角时，电流表的示数为为I/，此时风力大小为此时风力大小为F，试写出
11、：试写出：风力大小风力大小F与与的关系式；的关系式；风力大小风力大小F与电流表示数与电流表示数I/的关系式。的关系式。此此装置所测定的最大风力是多少？装置所测定的最大风力是多少？R0OPDC/CA电电源源（4）测）测 位位 移移 例例题题：（2003上上海海考考题题）演演示示位位移移传传感感器器的的工工作作原原理理如如右右图图示示，物物体体M在在导导轨轨上上平平移移时时，带带动动滑滑动动变变阻阻器器的的金金属属滑滑杆杆p，通通过过电电压压表表显显示示的的数数据据，来来反反映映物物体体位位移移的的大大小小x。假假设设电电压表是理想的，则下列说法正确的是压表是理想的，则下列说法正确的是 ()A.物
12、体物体M运动时，电源内的电流会发生变化运动时，电源内的电流会发生变化B.物体物体M运动时，电压表的示数会发生变化运动时，电压表的示数会发生变化C.物体物体M不动时，电路中没有电流不动时，电路中没有电流D.物体物体M不动时，电压表没有示数不动时，电压表没有示数B2。热电传感器热电传感器 热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化的热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化的原理制成的，如各种家用电器（空调、冰箱、热水器、饮水机、电原理制成的，如各种家用电器（空调、冰箱、热水器、饮水机、电饭煲等）的温度控制、火警报警器、恒温箱等。饭煲等）的温度控制、火警报警器、恒温箱等。例例题题：
13、如如图图是是一一火火警警报报警警的的一一部部分分电电路路示示意意图图。其其中中R2 为为用用半半导导体体热热敏敏材材料料制制成成的的传传感感器器，电电流流表表为为值值班班室室的的显显示示器器，a、b之之间间接接报报警警器器。当当传传感感器器 R2 所所在在处处出出现现火火情情时时，显显示示器器的的电电流流I、报警器两端的电压报警器两端的电压U 的变化情况是（的变化情况是（）A.I 变大，变大，U 变大变大 B.I 变小，变小，U 变小变小 C.I 变小，变小，U 变大变大 D.I 变大，变大，U 变小变小 R1R2R3AabEr 解：解：出现火情时温度升高，出现火情时温度升高，R2 减小，减小
14、，R总总减小，减小，I总总增大，增大，Uab减小，减小，U并并减小，减小，IA减小，减小，B.光电传感器光电传感器 光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电管。如果是光敏电光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电管。如果是光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化的原理制成的。如自动冲水机、阻的阻值随光照强度的变化而变化的原理制成的。如自动冲水机、路灯的控制、光电计数器、烟雾报警器等都是利用了光电传感器的路灯的控制、光电计数器、烟雾报警器等都是利用了光电传感器的原理。原理。例例题题：（新新教教材材 2003天天津津理理综综）如如图图，当当电电键键K断断开开时时，用用光光子子能能量量为为2.5eV的的一一
15、束束光光照照射射阴阴极极P，发发现现电电流流表表读读数数不不为为零零。合合上上电电键键，调调节节滑滑线线变变阻阻器器，发发现现当当电电压压表表读读数数小小于于0.60V时时，电电流流表表读读数数仍仍不不为为零零；当当电电压压表表读读数数大大于于或或等等于于0.60V时时，电电流流表表读读数数为为零零。由此可知阴极材料的逸出功为由此可知阴极材料的逸出功为 ()A.1.9eV B.0.6eV C.2.5eV D.3.1eV 解：解：反向截止电压为反向截止电压为0.60V，EKm=0.60 eV W=h-EKm=2.5-0.6=1.9 eVA4.声电传感器声电传感器 例例题题：（2003上上海海试试
16、题题）唱唱卡卡拉拉OK用用的的话话筒筒，内内有有传传感感器器。其其中中有有一一种种是是动动圈圈式式的的，它它的的工工作作原原理理是是在在弹弹性性膜膜片片后后面面粘粘接接一一个个轻轻小小的的金金属属线线圈圈，线线圈圈处处于于永永磁磁体体的的磁磁场场中中，当当声声波波使使膜膜片片前前后后振振动动时时，就就将将声声音音信信号号转转变变为为电电信信号号。下下列列说说法法正正确确的的是是 ()A 该传感器是根据电流的磁效应工作的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膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D
17、 膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势B5.电容式传感器电容式传感器 电电容容器器的的电电容容C决决定定于于极极板板的的正正对对面面积积S、极极板板间间距距离离d以以及及极极板板间间的的电电介介质质这这几几个个因因素素。如如果果某某一一物物理理量量（如如角角度度、位位移移、深深度度等等）的的变变化化能能引引起起上上述述某某个个因因素素的的变变化化，从从而而引引起起电电容容的的变变化化，则则通通过过测测定定电电容容器器的的电电容容就就可可以以确确定定上上述述物物理理量量的的变变化化，起起这这种种作用的电容器称为电容式传感器。作用的电容器称为电容式传感器
18、。图甲是测量图甲是测量 的电容式传感器，原理是的电容式传感器，原理是 。定片定片甲甲角度角度由于由于CS，动片与定片间的角度动片与定片间的角度发生发生变化时，引起变化时，引起S的变化，通过测出的变化，通过测出C的的变化，测量动片与定片间的夹角变化，测量动片与定片间的夹角图乙是测量图乙是测量 的电容式传感器，原理是的电容式传感器，原理是 。金属芯线金属芯线电介质电介质导电液体导电液体乙乙h液面高度液面高度h由于由于CS，h发生变化，金属芯线和发生变化，金属芯线和导电液体组成的电容发生变化，通过导电液体组成的电容发生变化，通过测定测定C的变化，可以测量液面高度的变化，可以测量液面高度h 的变化的变
19、化。图丙是测量图丙是测量 的电容式传感器，原理是的电容式传感器，原理是 。固定电极固定电极可动电极可动电极F丙丙压力压力F由于由于C1/d，压力压力F 作用在可动电极上，引起极板间距作用在可动电极上，引起极板间距d 的变化，通过测出的变化，通过测出C的变化，测量压力的变化，测量压力F的变化。的变化。图丁是测量图丁是测量 的电容式传感器，原理是的电容式传感器，原理是 。极板极板电介质电介质丁丁x位移位移x由于由于C 随着电介质进入极板间的长度发生变化，通过随着电介质进入极板间的长度发生变化，通过测出测出C的变化，测量位移的变化，测量位移x的变化。的变化。题题目目：随随着着生生活活质质量量的的提提
20、高高，自自动动干干手手机机已已进进入入家家庭庭，洗洗手手后后，将将湿湿手手靠靠近近自自动动干干手手机机，机机内内的的传传感感器器便便驱驱动动电电热热器器加加热热，有有热热空空气气从从机机内内喷喷出出，将将湿湿手手烘烘干干。手手靠靠近近干干手手机机能能使使传传感感器器工工作作，是是因为因为 （）A.改变了湿度改变了湿度 B.改变了温度改变了温度C.改变了磁场改变了磁场 D.改变了电容改变了电容 D6.电感传感器电感传感器 电感式传感器是利用线圈的自感或互感的变化来电感式传感器是利用线圈的自感或互感的变化来实现测量或控制的一种装置，一般要利用磁场作为媒实现测量或控制的一种装置，一般要利用磁场作为媒
21、介或利用磁体的某些现象。介或利用磁体的某些现象。实例：磁性物质探测报警器实例：磁性物质探测报警器 录音机录音机NS 为了测量列车运行的速度和加速度的大小，可采为了测量列车运行的速度和加速度的大小，可采用如图所示的装置，它是由一块安装在列车头底部的用如图所示的装置，它是由一块安装在列车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量仪组强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量仪组成的（测量仪未画出）。当列车经过线圈上方时，线成的（测量仪未画出）。当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，就能求出列车在各位置圈中产生的电流被记录下来，就能求出列车在各位置的速度和加速度。假设磁体端部磁感
22、强度为的速度和加速度。假设磁体端部磁感强度为B=0.004T，且全部集中在端面范围内，与端面垂直，磁体宽度且全部集中在端面范围内，与端面垂直，磁体宽度与线圈宽度相同，且都很小，线圈匝数与线圈宽度相同，且都很小，线圈匝数n=5，长长L=0.2m，电阻电阻0.4（包括引线电阻），测试记录下来包括引线电阻），测试记录下来的电流的电流位移如图所示。试求：位移如图所示。试求：在离在离O（原点）原点）30m，130m处列车的速度处列车的速度v1和和v2的大的大小小假设列车是匀变速运动，求列车加速度的大小假设列车是匀变速运动，求列车加速度的大小i/A100501500.150.100.05-0.05-0.1
23、0-0.15S/m0SOB解：解：I=E/R=nBLv/Rv=IR/nBL=0.4I50.0040.2=100I在在30m处，处，I1=0.12A v1=12m/s在在130m处，处，I2=0.15A v2=15 m/s a =（v22-v12）/2S =0.405 m/s2例例、用如图示的电磁继电器设计一个高温报警器，要用如图示的电磁继电器设计一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警。可供选择求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警。可供选择的器材如下：热敏电阻、绿灯泡、小电铃、学生用电源、的器材如下：热敏电阻、绿灯泡、小电铃、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。继电器
24、、滑动变阻器、开关、导线。aedcb解解：热敏电阻受到光照射时电阻变小：热敏电阻受到光照射时电阻变小，将热敏电，将热敏电阻、小灯泡、学生用电源、滑动变阻器、开关串联阻、小灯泡、学生用电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器的接入继电器的a、b端，如图示：端，如图示：将学生用电源与电铃分别接入将学生用电源与电铃分别接入c、d、e之间。之间。正常时热敏电阻值大，正常时热敏电阻值大，ab间电流小，磁性弱，间电流小，磁性弱，ce处于闭合，绿灯亮。处于闭合，绿灯亮。有险情时，光敏电阻有险情时，光敏电阻值小，值小，ab间电流大，磁间电流大，磁性强，吸住衔铁，性强，吸住衔铁，cd闭合，闭合，ce断开，绿灯灭，电
25、铃响。断开，绿灯灭，电铃响。练习练习、用如图示的电磁继电器设计一个由光敏电阻来用如图示的电磁继电器设计一个由光敏电阻来控制路灯的实验电路。要求是：光暗时灯亮，光亮时灯控制路灯的实验电路。要求是：光暗时灯亮，光亮时灯灭。可供选择的器材如下：光敏电阻、小灯泡、学生用灭。可供选择的器材如下：光敏电阻、小灯泡、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。ecab解解：光敏电阻受到光照射时电阻变小：光敏电阻受到光照射时电阻变小，将光敏电，将光敏电阻、小灯泡、学生用电源、滑动变阻器、开关串联阻、小灯泡、学生用电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器的接入继电器的a、b端，
26、如图示：端，如图示：将交流电源与路灯接入将交流电源与路灯接入c、e之间。之间。220V 光暗时光敏电阻值大，光暗时光敏电阻值大，ab间电流小，磁性弱，间电流小，磁性弱，ce处于闭合，灯亮。处于闭合，灯亮。光亮时，光敏电阻值光亮时，光敏电阻值小，小，ab间电流大，磁性间电流大，磁性强，吸住衔铁，电路强，吸住衔铁，电路ce处处断开，灯灭。断开，灯灭。03年上海高考年上海高考18、（7分分）图图1为为某某一一热热敏敏电电阻阻R(电电阻阻值值随随温温度度的改变而改变，且对温度很敏感的改变而改变，且对温度很敏感)的的I-U关系曲线图。关系曲线图。为为了了通通过过测测量量得得到到图图1所所示示I-U关关系
27、系的的完完整整曲曲线线，在在图图2和和图图3两两个电路中应选择的是图个电路中应选择的是图 ；简要说明理由：；简要说明理由：。（电电源源电电动动势势为为9V，内阻不计，滑线变阻器的阻值为内阻不计，滑线变阻器的阻值为0-100）在在图图4电电路路中中，电电源源电电压压恒恒为为9V，电电流流表表读读数数为为70mA，定定值值电电阻阻R1=250。由由热热敏敏电电阻阻的的I-U关关系系曲曲线线可可知知，热热敏敏电电阻阻两两端端的的电电压为压为_V；电阻电阻R2的阻值为的阻值为 。举出一个可以应用热敏电阻的例子：举出一个可以应用热敏电阻的例子：_。VA图图2VA图图3I/mAU/V1 2 3 4 5 6
28、 7500图图110203040AR1R2热热敏敏电电阻阻图图4R9V2电压可从电压可从0V调到所需电压，调节范围较大调到所需电压，调节范围较大 解解:I1=9/250=0.036A=36mA I2=34mA 由图由图1得得 UR=5.2V 5.2 R2=(9-5.2)/0.034=111.8 111.6112.0 热敏温度计热敏温度计 如图示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，如图示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于将多用电表的选择开关置于档，用光照射光敏电阻档，用光照射光敏电阻时表针的偏角为时表针的偏角为，现用现用手掌挡住部分光线，表针的手掌挡住部分光线，表针的偏
29、角变为偏角变为，则可判断则可判断 （）A.=B.D.不能确定不能确定和和 的关系的关系B 五、传感器可将非电学量转化为电学量，起自动控制作用。五、传感器可将非电学量转化为电学量，起自动控制作用。如计算机鼠标中有位移传感器，电熨斗、电饭煲中有温度传如计算机鼠标中有位移传感器，电熨斗、电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光电传感器感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光电传感器10演示位移传感器的工作原理如右图示，物体演示位移传感器的工作原理如右图示，物体M在导轨上在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数通过电压表显示的数
30、据，来反映物体位移的大小据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列假设电压表是理想的，则下列说法正确的是说法正确的是 （）A物体物体M运动时，电源内的电流会发生变化运动时，电源内的电流会发生变化B物体物体M运动时，电压表的示数会发生变化运动时，电压表的示数会发生变化C物体物体M不动时，电路中没有电流不动时，电路中没有电流D物体物体M不动时，电压表没有示数不动时，电压表没有示数03年上海理综年上海理综10B 11唱唱卡卡拉拉OK用用的的话话筒筒，内内有有传传感感器器。其其中中有有一一种种是是动动圈圈式式的的，它它的的工工作作原原理理是是在在弹弹性性膜膜片片后后面面粘粘接接一一个个轻轻
31、小小的的金金属属线线圈圈，线线圈圈处处于于永永磁磁体体的的磁磁场场中中，当当声声波波使使膜膜片片前前后后振振动动时时，就就将将声声音音信信号转变为电信号。下列说法正确的是号转变为电信号。下列说法正确的是（）A该传感器是根据电流的磁效应工作的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该传感器是根据电磁感应原理工作的C膜膜片片振振动动时时，穿穿过过金金属属线线圈圈的的磁磁通通量量不不变变D膜膜片片振振动动时时，金金属属线线圈圈中中不不会会产产生生感感应应电动势电动势03年上海理综年上海理综11B 12用用遥遥控控器器调调换换电电视视机机频频道道的的过过程程，实实际际上上就
32、就是是传传感感器器把把光光信信号号转转化化为为电电信信号号的的过过程程。下下列列属属于于这类传感器的是这类传感器的是（）A红外报警装置红外报警装置 B走廊照明灯的声控开关走廊照明灯的声控开关C自动洗衣机中的压力传感装置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电饭煲中控制加热和保温的温控器03年上海理综年上海理综12A 将将金金属属块块m用用压压缩缩的的轻轻弹弹簧簧卡卡在在一一个个矩矩形形的的箱箱中中，如如图图所所示示，在在箱箱的的上上顶顶板板和和下下底底板板装装有有压压力力传传感感器器，箱箱可可以以沿沿竖竖直直轨轨道道运运动动。当当箱箱以以a=2.0 m/s2的的加加速速度
33、度竖竖直直向向上上做做匀匀减减速速运运动动时时，上上顶顶板板的的传传感感器器显显示示的的压压力力为为6.0N，下下底底板板的的传传感感器器显显示示的的压压力力为为10.0N。(取取g=10 m/s2)(1)若上顶板传感器的示数是下底板若上顶板传感器的示数是下底板传感器的示数的一半，传感器的示数的一半，试判断箱的运试判断箱的运动情况。动情况。(2)要使上顶板传感器的示数为零要使上顶板传感器的示数为零,箱箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？m原来原来（1）（2）解：解：m向上做匀减速向上做匀减速运动运动a向下向下a=2m/s2F=10NF1=6Nmgamg+F1-
34、F=mam=0.5kg上顶板示数是下上顶板示数是下底板示数的底板示数的1/2弹簧长度不变弹簧长度不变F=10N F2=5NFmgF2a2mg+F2-F=ma2a2=0静止或匀速运动静止或匀速运动上顶板示数为零，上顶板示数为零，则弹簧变短，则弹簧变短，F10N F3=0Fmga3F mg=ma3a3 10m/s2向上加速或向向上加速或向下减速，加速下减速，加速度度a 10m/s2。m原来原来（1）（2）解：解：上顶板示数为零，上顶板示数为零，则弹簧变短，则弹簧变短，F10N F3=0Fmga3F mg=ma3a3 10m/s2向上加速或向向上加速或向下减速，加速下减速，加速度度a 10m/s2。向上做匀减速向上做匀减速运动运动a=2m/s2F=10NmgF1=6Namg+F1-F=mam=0.5kg上顶板示数是下上顶板示数是下底板示数的底板示数的1/2弹簧长度不变弹簧长度不变F=10N F2=5NFmgF2a2mg+F2-F=ma2a2=0静止或匀速运动静止或匀速运动