【步步高】高三物理一轮复习实验专题（11）传感器的简单使用导学案 新人教版.doc

实验十一传感器的简单使用一、实验目的1认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的特性2了解传感器的简单应用二、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其工作过程如图1所示：图1三、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、导线等四、实验过程1研究热敏电阻的热敏特性(1)实验步骤按图2所示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；把多用电表置于“欧姆”挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有热水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数；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；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， 图2并记录(2)数据处理根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入下表中，分析热敏电阻的特性. 次数待测量温度()电阻() 在图3坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线根据实验数据和rt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 图32研究光敏电阻的光敏特性(1)实验步骤 将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如图4所示电路连接好，其中多用电表置于“100”挡；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； 图4接通电源，让小灯泡发光，调节滑动变阻器使小灯泡的亮度逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录；用手掌(或黑纸)遮住光，观察光敏电阻的阻值又是多少，并记录(2)数据处理把记录的结果填入下表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性光照强度弱中强无光照射阻值()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.五、注意事项1在做热敏实验时，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2光敏实验中，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射到光敏电阻上的光的多少3欧姆表每次换挡后都要重新调零六、实验改进对于热敏电阻的特性，可用以下实验进行：如图5所示，将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻rt的两端相连，这时表针指在某一刻度，观察下 图5述操作过程中指针的偏转情况：操作一：往rt上擦一些酒精操作二：用吹风机将热风吹向电阻根据指针偏转方向判定热敏电阻的特性实验分析：1操作一中指针左偏，说明rt的阻值增大；酒精蒸发吸热，温度降低，所以热敏电阻的阻值随温度的降低而增大2操作二中指针右偏，rt的阻值减小，而电阻rt温度升高，故热敏电阻的阻值随温度的升高而减小优点：改进后的实验简单易操作，同学们能很快得出结论.考点一热敏电阻的实际应用例1(2010新课标全国23)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连成图6虚 图6线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻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6所示，图中的电压表内阻很大rl的测量结果如表格所示.温度t/30.040.050.060.070.080.090.0rl阻值/54.351.548.344.741.437.934.7回答下列问题：(1)根据图6所示的电路，在图7所示的实物图上连线图7(2)为了检验rl与温度t之间近似为线性关系，在图8所示的坐标纸上作rlt关系图线图8(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图9、10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_图9图10考点二光敏电阻传感器例2青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为0，照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大利用光敏电阻作为传感器，借助电 图11磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开电磁开关的内部结构如图11所示.1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接当励磁线圈中电流大于50 ma时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50 ma时，3、4接通励磁线圈中允许通过的最大电流为100 ma.(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图光敏电阻r1，符号；灯泡l，额定功率40 w，额定电压36 v，符号；保护电阻r2，符号；电磁开关，符号；蓄电池e，电压36 v，内阻很小；开关s，导线若干(2)回答下列问题：如果励磁线圈的电阻为200 ,励磁线圈允许加的最大电压为_v，保护电阻r2的阻值范围为_.在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明答：_.任意举出一个其它的电磁铁应用的例子答：_.1在街旁的路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的 ()a压敏性 b光敏性c热敏性 d三种特性都利用2如图12所示，r1、r2为定值电阻，l为小灯泡，r3为光敏电阻，当照射光强度增大时 ()a电压表的示数增大br2中电流减小 图12c小灯泡的功率增大d电路的路端电压增大3酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁 酒后作业人员的现场检测它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化在如图13所示的电路中，酒精气体的不同浓度对应着传感器的不同电阻 图13这样，电压表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系如果二氧化锡半导体型酒精 体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数u与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是 ()au越大，表示c越大， c与u成正比bu越大，表示c越大， 但是c与u不成正比cu越大，表示c越小，c与u成正比du越大，表示c越小，但是c与u 不成反比4一台臭氧发生器p的电阻为10 k，当供电电压等于24 v时能正常工作，否则不产生臭氧现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置，要求它在有光照时能产生臭氧，在黑暗时不产生臭氧，拟用一个光敏电阻r1对它进行控制，r1的阻值在有光照时为100 ，黑暗时为1 000 ，允许通过的最大电流为3 ma；电源e的电压为36 v，内阻不计；另有一个滑动变阻器r2，阻值为0100 ，允许通过的最大电流为0.4 a；一个开关s和导线若干臭氧发生器p和光敏电阻r1的符号如图14图14所示设计一个满足上述要求的电路图，图中各元件要标上字母代 号，其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母a、b.(电路图画在虚线框内)5(2010大纲全国理综23)如图15所示，一热敏电阻rt放在控温容器m内；为毫安表，量程6 ma，内阻为数十欧姆；e为直流电源，电动势约为3 v，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 ， 图15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温度为95 .c将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 t195 )；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. 答案 例1(1)、 (2)根据数据描出点，作出直线；(3)115 ma5.00 v435 64.0 c例2(1)电路原理图见解析(2)20160320把触点从