202X版高考物理总复习第十一章实验十二传感器的简单使用课件

1、实验十二传感器的简单使用实验十二传感器的简单使用实验基础实验基础命题研析命题研析实验基础实验基础 落实基础落实基础提炼精髓提炼精髓一、研究热敏电阻一、研究热敏电阻的热敏特性的热敏特性二、研究光敏电阻的光敏特性二、研究光敏电阻的光敏特性注意事项注意事项1.1.在做热敏实验时在做热敏实验时, ,加热水后要等一会儿再测其阻值加热水后要等一会儿再测其阻值, ,以使电阻温度与水的温以使电阻温度与水的温度相同度相同, ,并同时读出水温并同时读出水温. .2.2.光敏实验中光敏实验中, ,如果效果不明显如果效果不明显, ,可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中, ,并通过并通过盖上

2、小孔改变照射到光敏电阻上的光的多少盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的多少. .3.3.欧姆表每次换挡后都要重新调零欧姆表每次换挡后都要重新调零. .命题研析命题研析 突破常规突破常规注重创新注重创新命题点一常规实验命题点一常规实验【典例典例1 1】 (2019 (2019福建龙岩模拟福建龙岩模拟) )某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性. .现现有器材有器材: :直流恒流电源直流恒流电源( (在正常工作状态下输出的电流恒定在正常工作状态下输出的电流恒定) )、电压表、待测热、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等敏电阻、保温容器、温度计、开关和

3、导线等. .(1)(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性, ,请你在如图请你在如图( (甲甲) )所示所示的实物图上连线的实物图上连线. .解析解析: :(1)(1)直流恒流电源在正常工作状态下输出的电流恒定直流恒流电源在正常工作状态下输出的电流恒定, ,故只需要将电故只需要将电压表与电阻并联测量出电压即可压表与电阻并联测量出电压即可, ,实物图连线如图实物图连线如图. .答案答案: :(1)(1)见解析见解析(2)(2)实验的主要步骤实验的主要步骤: :正确连接电路正确连接电路, ,在保温容器中注入适量冷水在保温容器中注入适量冷水,

4、 ,接通电源接通电源, ,调节并记录电源输出调节并记录电源输出的电流值的电流值; ;在保温容器中添加少量热水在保温容器中添加少量热水, ,待温度稳定后待温度稳定后, ,闭合开关闭合开关, , , , ,断开开关断开开关; ; 重复第步操作若干次重复第步操作若干次, ,测得多组数据测得多组数据. .解析解析: :(2)(2)本实验要测量电阻值和温度值的关系本实验要测量电阻值和温度值的关系. .电阻要用欧姆定律计算电阻要用欧姆定律计算, ,由于电流恒定且已知由于电流恒定且已知, ,故需测量电压和温度故需测量电压和温度. .答案答案: :(2)(2)记录电压表电压值温度计示数记录电压表电压值温度计示

5、数(3)(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值, ,并据此绘出如图并据此绘出如图( (乙乙) )所示所示的的R R- -t t关系图线关系图线, ,请根据图线写出该热敏电阻的请根据图线写出该热敏电阻的R R- -t t关系式关系式R=R= + + t t ().().(保留三位有效数字保留三位有效数字) ) 解析解析: :(3)(3)从图中取相距较远的两个特殊点从图中取相距较远的两个特殊点, ,代入代入R=RR=R0 0+kt+kt计算计算, ,有有120=R120=R0 0+50k+50k104=R104=R0 0+10k+10k解得解得R R

6、0 0=100 ,k=0.400=100 ,k=0.400故该热敏电阻的故该热敏电阻的R R- -t t关系式为关系式为R=100+0.400t().R=100+0.400t().答案答案: :(3)100(3)1000.4000.400方法技巧方法技巧解决传感器实验的主要方法解决传感器实验的主要方法(1)(1)在高中阶段关于传感器的实验主要侧重于实验电路的设计与连接、实验在高中阶段关于传感器的实验主要侧重于实验电路的设计与连接、实验数据的处理或根据实验数据画图像数据的处理或根据实验数据画图像. .(2)(2)实验电路一般采用滑动变阻器的分压或限流实验电路一般采用滑动变阻器的分压或限流, ,电

7、流表的内接或外接电流表的内接或外接. .(3)(3)数据的处理一般是图像法数据的处理一般是图像法, ,要充分利用好实验得到的数据获得实验结果要充分利用好实验得到的数据获得实验结果. .(4)(4)连接实物图时连接实物图时, ,一般先将串联的主体电路连接好一般先将串联的主体电路连接好, ,然后连接并联的器材然后连接并联的器材, ,最最后一定要进行检查后一定要进行检查. .题组训练题组训练1.1.(2019(2019江苏南通模拟江苏南通模拟)()(多选多选) )如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图, ,图图中虚线表示激光中虚线表示激光, ,圆柱体表示随传送带运动

8、的货物圆柱体表示随传送带运动的货物, ,其中其中R R1 1为光敏电阻为光敏电阻,R,R2 2为定为定值电阻值电阻, ,此光电计数器的基本工作原理是此光电计数器的基本工作原理是( ( ) )A.A.当光照射当光照射R R1 1时时, ,信号处理系统获得高电压信号处理系统获得高电压B.B.当光照射当光照射R R1 1时时, ,信号处理系统获得低电压信号处理系统获得低电压C.C.信号处理系统每获得一次低电压就计数一次信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D.D.信号处理系统每获得一次高电压就计数一次信号处理系统每获得一次高电压就计数一次BDBD解析解析: :激光照在光敏电阻激光照在光敏电阻R R1

9、 1上上, ,信号处理系统与信号处理系统与R R1 1并联并联, ,其电压就是其电压就是R R1 1两两端的电压端的电压, ,当货物挡光时当货物挡光时R R1 1阻值大阻值大, ,电压高电压高, ,货物挡光一次货物挡光一次, ,就计数就计数( (货物货物的个数的个数) )一次一次, ,所以所以B,DB,D正确正确,A,C,A,C错误错误. .2.2.(2019(2019湖北咸宁模拟湖北咸宁模拟) )一些材料的电阻随温度的升高而变化一些材料的电阻随温度的升高而变化. .如图如图( (甲甲) )是是由某金属材料制成的电阻由某金属材料制成的电阻R R随温度随温度t t变化的图像变化的图像, ,若用该

10、电阻与电池若用该电阻与电池( (电动势电动势E=1.5 V,E=1.5 V,内阻不计内阻不计) )、电流表、电流表( (量程为量程为5 mA,5 mA,内阻不计内阻不计) )、电阻箱、电阻箱RR串联起串联起来来, ,连接成如图连接成如图( (乙乙) )所示的电路所示的电路, ,用该电阻做测温探头用该电阻做测温探头, ,把电流表的电流刻把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度度改为相应的温度刻度, ,就得到了一个简单的就得到了一个简单的“金属电阻温度计金属电阻温度计”. .(1)(1)电流刻度较大处对应的温度刻度电流刻度较大处对应的温度刻度( (选填选填“较大较大”或或“较小较小”);); (2)(

11、2)若电阻箱阻值若电阻箱阻值R=150 ,R=150 ,当电流为当电流为5 mA5 mA时对应的温度数值为时对应的温度数值为 . . 解析解析: :(1)(1)由题图由题图( (甲甲) )可知可知, ,温度升高温度升高, ,电阻阻值增大电阻阻值增大, ,电路中电流减小电路中电流减小, ,因因此电流刻度较大处对应的温度刻度较小此电流刻度较大处对应的温度刻度较小. .(2)(2)电流为电流为5 mA5 mA时时, ,电路总电阻为电路总电阻为300 ,300 ,电阻箱阻值电阻箱阻值R=150 ,R=150 ,则则R= R= 150 ,150 ,由题图由题图( (甲甲) )得对应的温度为得对应的温度为

12、50 .50 .答案答案: :(1)(1)较小较小(2)50(2)50命题点二创新实验命题点二创新实验实验装置图示实验装置图示创新角度分析创新角度分析20182018全国全国卷卷,23,23(1)(1)利用电阻箱根据等效法测量利用电阻箱根据等效法测量热敏电阻的阻值热敏电阻的阻值. .(2)(2)描点连线画图像描点连线画图像, ,利用图像数利用图像数据根据欧姆定律求解据根据欧姆定律求解. .(3)(3)读出电阻箱阻值读出电阻箱阻值, ,根据图像得根据图像得出手心温度出手心温度. . 【典例【典例2 2】(2018(2018全国全国卷卷,23),23)某实验小组利用如图某实验小组利用如图(a)(a

13、)所示的电路探究在所示的电路探究在252580 80 范围内某热敏电阻的温度特性范围内某热敏电阻的温度特性. .所用器材有所用器材有: :置于温控室置于温控室( (图中图中虚线区域虚线区域) )中的热敏电阻中的热敏电阻R RT T, ,其标称值其标称值(25 (25 时的阻值时的阻值) )为为900.0 ;900.0 ;电源电源E E (6 V,(6 V,内阻可忽略内阻可忽略););电压表电压表V(V(量程量程 150 mV); 150 mV);定值电阻定值电阻R R0 0( (阻值阻值20.0 ),20.0 ),滑滑动变阻器动变阻器R R1 1 ( (最大阻值为最大阻值为1 000 );1

14、000 );电阻箱电阻箱R R2 2( (阻值范围阻值范围0 0999.9 );999.9 );单刀单刀开关开关S S1 1, ,单刀双掷开关单刀双掷开关S S2 2. .实验时实验时, ,先按图先按图(a)(a)连接好电路连接好电路, ,再将温控室的温度再将温控室的温度t t升至升至 80.0 . 80.0 .将将S S2 2与与1 1端接通端接通, ,闭合闭合S S1 1, ,调节调节R R1 1的滑片位置的滑片位置, ,使电压表读数为使电压表读数为某一值某一值U U0 0; ;保持保持R R1 1的滑片位置不变的滑片位置不变, ,将将R R2 2置于最大值置于最大值, ,将将S S2 2

15、与与2 2端接通端接通, ,调节调节R R2 2, ,使电压表读数仍为使电压表读数仍为U U0 0; ;断开断开S S1 1, ,记下此时记下此时R R2 2的读数的读数. .逐步降低温控室的温度逐步降低温控室的温度t,t,得到相应温度下得到相应温度下R R2 2的阻值的阻值, ,直至温度降到直至温度降到25.0 25.0 . .实验得到的实验得到的R R2 2- -t t数据见下表数据见下表. .t/t/25.025.030.030.040.040.050.050.060.060.070.070.080.080.0R R2 2/900.0900.0680.0680.0500.0500.039

16、0.0390.0320.0320.0270.0270.0240.0240.0回答下列问题回答下列问题: :(1)(1)在闭合在闭合S S1 1前前, ,图图(a)(a)中中R R1 1的滑片应移动到的滑片应移动到 ( (填填“a a”或或“b b”) )端端; ; (2)(2)在图在图(b)(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点的坐标纸上补齐数据表中所给数据点, ,并作出并作出R R2 2- -t t曲线曲线; ;(3)(3)由图由图(b)(b)可得到可得到R RT T在在25 25 80 80 范围内的温度特性范围内的温度特性. .当当t=44.0 t=44.0 时时, ,可得可得R RT

17、T= = ; (4)(4)将将R RT T握于手心握于手心, ,手心温度下手心温度下R R2 2的相应读数如图的相应读数如图(c)(c)所示所示, ,该读数为该读数为,则手心温度为则手心温度为 . . 解析解析: :(1)(1)闭合开关闭合开关S S1 1前前, ,应让滑片移动到应让滑片移动到b b端端, ,使滑动变阻器连入电路的阻值使滑动变阻器连入电路的阻值最大最大. .(3)(3)由图像可知由图像可知t=44.0 t=44.0 时时, ,电阻的阻值为电阻的阻值为450 .450 .(4)(4)由图由图(c)(c)可得电阻箱阻值为可得电阻箱阻值为620.0 ,620.0 ,由图像可得温度约为

18、由图像可得温度约为33.0 .33.0 .答案答案: :(1)b(1)b(2)(2)如图所示如图所示(3)450(3)450(4)620.0(4)620.033.033.0题组训练题组训练1 1.(2016.(2016全国全国卷卷,23),23)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统, ,要求当热要求当热敏电阻的温度达到或超过敏电阻的温度达到或超过60 60 时时, ,系统报警系统报警. .提供的器材有提供的器材有: :热敏电阻、报警热敏电阻、报警器器( (内阻很小内阻很小, ,流过的电流超过流过的电流超过I Ic c时就会报警时就会报警),),电阻箱电阻箱(

19、 (最大阻值为最大阻值为999.9 ),999.9 ),直流电源直流电源( (输出电压为输出电压为U,U,内阻不计内阻不计),),滑动变阻器滑动变阻器R R1 1( (最大阻值为最大阻值为1 000 ),1 000 ),滑滑动变阻器动变阻器R R2 2( (最大阻值为最大阻值为2 000 ),2 000 ),单刀双掷开关一个单刀双掷开关一个, ,导线若干导线若干. .在室温下对系统进行调节在室温下对系统进行调节, ,已知已知U U约为约为18 V,I18 V,Ic c约为约为10 mA;10 mA;流过报警器的电流流过报警器的电流超过超过20 mA20 mA时时, ,报警器可能损坏报警器可能损

20、坏; ;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小该热敏电阻的阻值随温度升高而减小, ,在在 60 60 时阻值为时阻值为650.0 .650.0 .(1)(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线完成待调节的报警系统原理电路图的连线. .(2)(2)电路中应选用滑动变阻器电路中应选用滑动变阻器( (填填“R R1 1”或或“R R2 2”).). (3)(3)按照下列步骤调节此报警系统按照下列步骤调节此报警系统: :电路接通前电路接通前, ,需将电阻箱调到一固定的阻值需将电阻箱调到一固定的阻值, ,根据实验要求根据实验要求, ,这一阻值为这一阻值为;滑滑动变阻器的滑片应置于动变阻器的滑片应置于 ( (

21、填填“a a”或或“b b”) )端附近端附近, ,不能置于另一端的原因是不能置于另一端的原因是 . . 将开关向将开关向 ( (填填“c c”或或“d d”) )端闭合端闭合, ,缓慢移动滑动变阻器的滑缓慢移动滑动变阻器的滑片片, ,直至直至 . . (4)(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变保持滑动变阻器滑片的位置不变, ,将开关向另一端闭合将开关向另一端闭合, ,报警系统即可正常使用报警系统即可正常使用. .解析解析: :(1)(1)报警系统电路连线如图所示报警系统电路连线如图所示. .解析解析: :(3)(3)电路接通前电路接通前, ,电阻箱电阻应与热敏电阻的临界阻值一致电阻箱电阻应与热敏电阻的临界阻值一致, ,即为即为650.0 ,650.0 ,滑动变阻器滑片应置于滑动变阻器滑片应置于b b端附近端附近, ,若滑片置于若滑片置于a a端端, ,电路接通后电电路接通后电流会超过流会超过20 mA,20 mA,报警器可能损坏报警器可能损坏. .将开关向将开关向c c端闭合端闭合, ,缓慢移动滑动变阻器的滑片缓慢移动滑动变阻器的滑片, ,使报警器开始报警使报警器开始报警. .答案答案: :(1)(1)见解析见解析(2)R(2)R2 2 (3)(3)650.0650.0b b接通电源后接通电源