必考部分选修实验传感器的简单使用

1、1会计学必考部分选修实验传感器的简单使用必考部分选修实验传感器的简单使用一、实验目的一、实验目的1认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的特性认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的特性2了解传感器在技术上的简单应用了解传感器在技术上的简单应用二、实验原理二、实验原理 传感器能将它感受到的物理量传感器能将它感受到的物理量(如力、热、光、声等如力、热、光、声等)转转换成便于测量的量换成便于测量的量(一般是电学量一般是电学量)其工作过程是通过对某其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于利用的信号例如，光电传感器是利用光敏电阻将光信

2、号转利用的信号例如，光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号，热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温换成电信号，热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温度信号转换成电信号，转换后的信号经过电子电路的处理就度信号转换成电信号，转换后的信号经过电子电路的处理就可达到方便检测、自动控制、遥控等各种目的可达到方便检测、自动控制、遥控等各种目的传感器工作的原理可用下面框图表示：传感器工作的原理可用下面框图表示：三、实验器材三、实验器材 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷热敏电阻、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、水、热水、小灯泡、

3、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等导线等四、研究热敏电阻的热敏特性四、研究热敏电阻的热敏特性1实验步骤实验步骤 (1)按图按图10 31所示连接好电路，所示连接好电路， 将热敏电阻绝缘处理将热敏电阻绝缘处理 (2)把多用电表置于把多用电表置于“欧姆档欧姆档”， 并选择适当的量程测出烧杯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，中没有热水时热敏电阻的阻值， 并记下温度计的示数；并记下温度计的示数；图图10 31(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记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；下温度计的示数和

4、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，并记录值，并记录2数据处理数据处理(1)根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入下表中，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分析热敏电阻的特性.次数次数待测量待测量温度温度()电阻电阻()(2)在图在图10 32所示的坐标系中，所示的坐标系中，粗略地画出热敏电阻的阻值随温粗略地画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线度变化的图线(3)根据实验数据和根据实验数据和Rt图线，得出结论：热敏电阻的阻值图线，得出结论：热敏电阻的阻值随温度

5、的升高而减小，随温度的降低而增大随温度的升高而减小，随温度的降低而增大图图10 32五、研究光敏电阻的光敏特性五、研究光敏电阻的光敏特性1实验步骤实验步骤 (1)将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器如图将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器如图 10 33 所示电路连接好，其中多用电表置于欧姆所示电路连接好，其中多用电表置于欧姆 “100”100”档；档； (2)先测出在室内自然光的照射下光敏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；电阻的阻值，并记录数据； (3)打开电源，让小灯泡发光，调节小打开电源，让小灯泡发光，调节小 灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表灯泡的亮度使之逐渐

6、变亮，观察表 盘指针显示电阻阻值的情况，并记录；盘指针显示电阻阻值的情况，并记录；图图10 33 (4)用手掌用手掌(或黑纸或黑纸)遮光时电阻值又是多少？并记录遮光时电阻值又是多少？并记录2数据处理数据处理 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 的特性的特性.光照强度光照强度弱弱中中强强无光照射无光照射阻值阻值结论：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，光照减弱电阻变大阻变小，光照减弱电阻变大六、注意事项六、注意事项1在热敏实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电在热

7、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，并同时读出水温阻温度与水的温度相同，并同时读出水温2在光敏实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入在光敏实验中，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 的多少的多少3欧姆表每次换档后都要重新调零欧姆表每次换档后都要重新调零七、误差分析七、误差分析 此实验的误差主要来源于温度计和欧姆表的读数此实验的误差主要来源于温度计和欧姆表的读数八、实验改进八、实验改进 对于热敏电阻的特性，可用以下实验进行：对于热敏电阻的特性，可用以下实

8、验进行：如图如图1034所示，将多用电表所示，将多用电表的选择开关置于的选择开关置于“欧姆欧姆”档，再将档，再将电表的两支表笔与负温度系数的电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻热敏电阻Rt的两端相连，这时表的两端相连，这时表针指在某一刻度，观察下述操作下的指针偏转情况：针指在某一刻度，观察下述操作下的指针偏转情况：图图1034 (1)往往Rt上擦一些酒精；上擦一些酒精； (2)用吹风机将热风吹向电阻用吹风机将热风吹向电阻 实验分析：实验分析：(1)中指针左偏，说明中指针左偏，说明Rt的阻值增大；酒精蒸的阻值增大；酒精蒸发吸热，热敏电阻的温度降低，所以热敏电阻的阻值随温度发吸热，热敏电阻的温度降

9、低，所以热敏电阻的阻值随温度的降低而增大的降低而增大 (3)中指针右偏，说明中指针右偏，说明Rt的阻值减小，而热敏电阻的阻值减小，而热敏电阻Rt的的温度升高，故热敏电阻的阻值随温度的升高而减小温度升高，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，学生很快得出结论优点：改进后的实验简单易操作，学生很快得出结论 热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可安法研究电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整已知常温下待测热敏电阻的阻值约能完整已知常温下待测热敏电阻的阻值约

10、4 5 .将热敏电阻将热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出图中未画出)、电源、电源(3 V、内阻可忽略内阻可忽略)、直流电流表、直流电流表(内阻约内阻约1 )、直流电压表、直流电压表(内阻约内阻约5 k)、滑动变阻器滑动变阻器(020 )、开关、导线若干、开关、导线若干图图1035(1)在图在图1035(a)中画出实验电路图中画出实验电路图(2)根据电路图，在图根据电路图，在图1035 (b)所示的实物图上连线所示的实物图上连线(3)简

11、要写出完成接线后的主要实验步骤简要写出完成接线后的主要实验步骤 解题指导解题指导常温下待测热敏电阻的阻值常温下待测热敏电阻的阻值(约约4 5 )较小，应该选用安培表外接法热敏电阻的阻值随温度的升高较小，应该选用安培表外接法热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，热敏电阻两端的电压由零逐渐增大，滑动变阻器选用而减小，热敏电阻两端的电压由零逐渐增大，滑动变阻器选用分压式分压式 (1)实验电路如图实验电路如图10 36所示所示图图10 36(2)根据电路图，连接实物图如图根据电路图，连接实物图如图1037所示所示图图1037 (3)完成接线后的主要实验步骤：完成接线后的主要实验步骤：往保温杯里加一往保温杯

12、里加一些热水，待温度计稳定时读出温度计值；些热水，待温度计稳定时读出温度计值；调节滑动变阻器，调节滑动变阻器，快速测出几组电压表和电流表的值；快速测出几组电压表和电流表的值；重复重复和和，测量不，测量不同温度下的数据；同温度下的数据；绘出各测量温度下的热敏电阻的伏安特绘出各测量温度下的热敏电阻的伏安特性曲线性曲线答案答案见解题指导见解题指导 如图如图1038所示所示的装置可以测量汽车在水平路面上做的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度该装置是匀加速直线运动的加速度该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器用两由力敏电阻组成

13、的压力传感器用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块，滑块可无摩擦的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小上，其压力大小图图1038可直接从传感器的液晶显示屏上读出现将该装置沿运动方可直接从传感器的液晶显示屏上读出现将该装置沿运动方向固定在汽车上，传感器向固定在汽车上，传感器b在前，传感器在前，传感器a在后，汽车静止时，在后，汽车静止时，传感器传感器a、b的示数均为的示数均为10 N(g取取10 m/s2) (1)若传感器若传感器a的示数为的示数为14 N、b的示数为的示数为6.0 N，求

14、此时，求此时汽车的加速度大小和方向汽车的加速度大小和方向 (2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数恰的示数恰好为零好为零 解题指导解题指导(1)对滑块进行受力分析如图对滑块进行受力分析如图1039所所示，依题意：示，依题意： 左侧弹簧对滑块的向右的推力左侧弹簧对滑块的向右的推力 F114 N 右侧弹簧对滑块的向左的推力右侧弹簧对滑块的向左的推力 F26.0 N 滑块所受合力产生加速度滑块所受合力产生加速度a1，根据牛顿第二定律有：，根据牛顿第二定律有： F1F2ma1 解得：解得：a1 4.0 m/s2 a1与与F1同方向，即向前同方向，即向前(向右向

15、右)图图1039(2)传感器传感器a的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力F10.因两弹簧因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以右弹簧的相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以右弹簧的弹力变为弹力变为F220 N.滑块所受合力产生加速度滑块所受合力产生加速度a2，由牛顿第二定律得，由牛顿第二定律得F合合F2ma2解得：解得：a2 10 m/s2，负号表示方向向后，负号表示方向向后(向左向左)答案答案(1)4.0 m/s2，方向向右，方向向右(2)10 m/s2，方向向左，方向向左 (2009山东高考山东高考)为了节能和环保，一些公共场所为了节能和环保，一

16、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，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)某光敏电阻某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表：在不同照度下的阻值如下表：照度照度(lx)0.20.40.60.81.01.2电阻电阻(k)754028232018 (1)根据表中数据，请在图根据表中数据，请在图10310所示的坐标系中所示的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照

17、度变化的特描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点点图图10310 (2)如图如图10311所示，当所示，当1、2两端所加电压上升至两端所加电压上升至2 V时，控时，控制开关自动启动照明系统请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利用下列器材设计一个简单电路，给路，给1、2两端提供电压，要两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至求当天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图完成电路原理图(不考虑控制开关对所设计电路的影响不考虑控制开关对所设计电路的影响)图图10311提供的器材如下：提供的器材如下：光敏电阻光敏电阻R

18、P(符号符号 ，阻值见上表，阻值见上表)；直流电源直流电源E(电动势电动势3 V，内阻不计，内阻不计)；定值电阻：定值电阻：R110 k，R220 k，R340 k(限选其中限选其中之一并在图中标出之一并在图中标出)；开关开关S及导线若干及导线若干解析解析(1)描绘图象应注意：各点均匀分布在图线两侧，且描绘图象应注意：各点均匀分布在图线两侧，且图线应用平滑曲线，而不能成为各点的连线光敏电阻的阻图线应用平滑曲线，而不能成为各点的连线光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图值随光照度变化的曲线如图10312所示，电阻的阻值随光所示，电阻的阻值随光照度的增大而减小照度的增大而减小图图10312 (2)根

19、据串联电阻的正比分压关系，根据串联电阻的正比分压关系，E3 V，当照度降低至，当照度降低至1.0 lx时，其电压升至时，其电压升至2 V，由图线知，此时光敏电阻，由图线知，此时光敏电阻RP20 k，URP2 V，串联电阻分压，串联电阻分压UR1 V，由，由 2得：得：R 10 k，故选定值电阻，故选定值电阻R1，电路原理图如图，电路原理图如图10 313所示所示图图10 313答案答案见解题指导见解题指导二、实验原理二、实验原理 传感器能将它感受到的物理量传感器能将它感受到的物理量(如力、热、光、声等如力、热、光、声等)转转换成便于测量的量换成便于测量的量(一般是电学量一般是电学量)其工作过程

20、是通过对某其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于利用的信号例如，光电传感器是利用光敏电阻将光信号转利用的信号例如，光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号，热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温换成电信号，热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温度信号转换成电信号，转换后的信号经过电子电路的处理就度信号转换成电信号，转换后的信号经过电子电路的处理就可达到方便检测、自动控制、遥控等各种目的可达到方便检测、自动控制、遥控等各种目的2数据处理数据处理 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 的特性的特性.光照强度光照强度弱弱中中强强无光照射无光照射阻值阻值结论：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，光照减弱电阻变大阻变小，光照减弱电阻变大 (1)往往Rt上擦一些酒精；上擦一些酒精； (2)用吹风机将热风吹向电阻用吹风机将热风吹向电阻 实验分析：