高考物理一轮总复习 实验 传感器的简单使用课件 新人教版.ppt

实验十一传感器的简单使用 实验目的 1 认识热敏电阻 光敏电阻等传感器中的敏感元件 2 了解传感器在技术上的简单应用 实验原理 1 传感器能够将感受到的物理量 力 热 光 声等 转换成便于测量的量 一般是电学量 2 工作过程如图 实验器材 热敏电阻 光敏电阻 多用电表 铁架台 烧杯 冷水 热水 小灯泡 学生电源 继电器 滑动变阻器 开关 导线等 实验过程 一 研究热敏电阻的热敏特性1 实验步骤 1 按图连接好电路 将热敏电阻绝缘处理 2 把多用电表置于 欧姆 挡 并选择合适的挡位测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值 并记下此时温度计的示数 3 向烧杯中注入少量的冷水 使热敏电阻浸没在冷水中 记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值 4 将热水分几次注入烧杯中 测出不同温度下热敏电阻的阻值 并记录 2 数据处理 1 根据记录数据 把测量到的温度值和电阻值填入表中 分析热敏电阻的特性 2 在坐标系中 粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线 3 根据实验数据和r t图线 得出结论 热敏电阻的阻值随温度的升高而减小 随温度的降低而增大 二 研究光敏电阻的光敏特性1 实验步骤 1 将光敏电阻 多用电表 小灯泡 滑动变阻器按如图所示电路连接好 并将多用电表置于 100 挡 2 先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值 并记录数据 3 打开电源 让小灯泡发光 调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮 观察表盘指针显示电阻阻值的情况 并记录 4 用手掌 或黑纸 遮光 观察表盘指针显示电阻阻值的情况 并记录 2 数据处理把记录的结果填入表中 根据记录数据分析光敏电阻的特性 结论 光敏电阻的阻值被光照射时发生变化 光照增强电阻变小 光照减弱电阻变大 误差分析 1 温度计读数带来的误差 可以选用精度高的温度计在较长时间内读数三次取平均值 2 欧姆表的读数带来的误差 可以对同一温度 同一光照强度下的电阻读数三次取平均值 注意事项 1 在做热敏电阻实验时 加开水后要等一会儿再测其阻值 以使电阻温度与水的温度相同 并同时读出水温和电阻值 2 光敏电阻实验中 如果效果不明显 可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中 并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的强度 3 欧姆表每次换挡后都要重新调零 热点1热敏电阻的实际应用 典例1 用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻rt 在给定温度范围内 其阻值随温度的变化是非线性的 某同学将rt和两个适当的固定电阻r1 r2连成如图甲虚线框内所示的电路 以使电路的等效电阻rl的阻值随rt所处环境温度的变化近似为线性的 且具有合适的阻值范围 为了验证这个设计 他采用伏安法测量在不同温度下rl的阻值 测量电路如图乙所示 图中的电压表内阻很大 rl的测量结果如表所示 回答下列问题 1 根据图甲所示的电路 在图乙所示的实物图上连线 2 为了检验rl与t之间近似为线性关系 在坐标纸上作rl t关系图线 3 在某一温度下 电路中的电流表 电压表的示数如图丙 丁所示 电流表的读数为 电压表的读数为 此时等效电阻rl的阻值为 热敏电阻所处环境的温度约为 标准解答 1 根据电路图连接实物图 r1与rt并联 再与r2串联 滑动变阻器为限流接法 注意各电表的极性 开关控制整个电路 2 根据表中数据 在rl t图像中描点 作rl t图像为一条直线 3 读出电压u 5 00v 电流i 115ma 再由rl t关系图线找出rl 43 5 对应的温度t 64 0 答案 1 连线如图所示 2 rl t关系图线如图所示 3 115ma5 00v43 5 64 0 62 66 均正确 热点2光敏电阻传感器的应用 典例2 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表 1 根据表中数据 请在图甲给定的坐标系中描绘出光敏电阻阻值随照度变化的曲线 并说明阻值随照度变化的特点 2 如图乙所示 当1 2两端所加电压上升至2v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 0lx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 阻值见图表 直流电源e 电动势3v 内阻不计 定值电阻 r1 10k r2 20k r3 40k 限选其中之一并在图中标出 开关s及导线若干 标准解答 1 根据表中的数据 在坐标纸上描点连线 得到如图所示的变化曲线 阻值随照度变化的特点 光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小 2 因天色渐暗照度降低至1 0lx时启动照明系统 此时光敏电阻阻值为20k 两端电压为2v 电源电动势为3v 故应加上一个分压电阻 分压电阻阻值为10k 即选用r1 此电路的原理图如图所示 答案 1 光敏电阻的阻值随光照变化的曲线见标准解答光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小 2 电路原理图见标准解答图 1 嫦娥二号 卫星上携带7件探测仪器 其中可能有 a 味觉传感器b 气体传感器c 听觉传感器d 视觉传感器 解析 选d 嫦娥二号 卫星是为探测月球而发射的在轨卫星 而月球上无气体 所以不需要气体传感器和听觉传感器 当然也用不到味觉传感器 但需要的是为月球 照相 的视觉传感器 ccd立体相机 2 2012 浙江高考改编 为了测量储罐中不导电液体的高度 将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器c置于储罐中 电容器可通过开关s与线圈l或电源相连 如图所示 当开关从a拨到b时 由l与c构成的回路中产生周期的振荡电流 当罐中的液面上升时 a 电容器的电容减小b 电容器的电容增大c lc回路的振荡周期减小d lc回路的振荡频率增大 解析 选b 液面上升时 两板间的电介质变多 根据电容的决定式知 电容器的电容c增大 选项b正确 a错误 根据振荡电流的周期可知 周期变大 由可知 频率变小 选项c d错误 3 美国科学家willards boyle与georgee smith因电荷耦合器件 ccd 的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖 ccd是将光学量转变成电学量的传感器 下列器件可作为传感器的有 a 发光二极管b 滑动变阻器c 霍尔元件d 干电池 解析 选c 霍尔元件可以把磁场的磁感应强度转化为电学量 所以霍尔元件可以作为传感器 c正确 发光二极管具有单向导电性 a错 滑动变阻器可以改变接入电路的电阻 b错 干电池可作为电源 d错 4 如图所示 一热敏电阻rt放在控温容器m内 为毫安表 量程6ma 内阻为数十欧姆 e为直流电源 电动势约为3v 内阻很小 r为电阻箱 最大阻值为999 9 s为开关 已知rt在95 时的阻值为150 在20 时的阻值约为550 现要求在降温过程中测量在95 20 之间的多个温度下rt的阻值 1 在图中画出连线 完成实验原理电路图 2 完成下列实验步骤中的填空 a 依照实验原理电路图连线 b 调节控温容器m内的温度 使得rt的温度为95 c 把电阻箱调到适当的初值 以保证仪器安全 d 闭合开关 调节电阻箱 记录电流表的示数i0 并记录 e 将rt的温度降为t1 20 t1 95 调节电阻箱 使得电流表的读数 记录 f 温度为t1时热敏电阻的电阻值rt1 g 逐步降低t1的数值 直至20 为止 在每一温度下重复步骤e f 解析 1 电阻箱的最大阻值与热敏电阻的最大阻值相差不大 因此电阻箱应与热敏电阻串联 2 本实验原理是当电路的电流相等时 外电路的总电阻相等 所以95 和t1时电路的总电阻相等 有150 r0 rt1 r1 即rt1 r0 r1 150 答案 1 实验原理电路图如图所示 2 d 电阻箱的读数r0e 仍为i0电阻箱的读数r1f r0 r1 150 5 2014 福州模拟 某实验小组进行 探究热敏电阻的温度特性 实验 实验室提供如下器材 热敏电阻rt 常温下约8k 温度计 电流表ma 量程1ma 内阻约200 电压表v 量程3v 内阻约10k 电池组e 4 5v 内阻约1 滑动变阻器r 最大阻值为20 开关s 导线若干 烧杯和水 1 根据提供器材的参数将图甲所示的实物图中所缺的导线补接完整 2 实验开始前滑动变阻器的滑动触头p应置于 选填 a 或 b 端 3 利用补接完整的实验装置测量出不同温度下的电阻值 画出该热敏电阻rt t图像如图乙中的实测曲线 与图中理论曲线相比二者有一定的差异 除了偶然误差外 下列关于产生系统误差的原因或减小系统误差的方法叙述正确的是 填选项前的字母 a 电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大b 电压表的分流造成电阻的测量值总比真实值小c 温度升高到一定值后 电流表应改为内接法 4 将本实验所用的热敏电阻接到一个电流较大的恒流电源中使用 当电流通过电阻产生的热量与电阻向周围环境散热达到平衡时 满足关系式i2r k t t0 其中k是散热系数 t是电阻的温度 t0是周围环境温度 i为电流强度 电阻的温度稳定在某一值 若通过它的电流恒为50ma t0 20 k 0 25w 由实测曲线可知该电阻的温度稳定在 解析 1 正确连线如图所示 2 实验开始前应将滑动触头p置于a端 3 因实验采用电流表内接法 故实验的系统