高考物理总复习第十一章交变电流传感器实验十二传感器的简单使用

试验十二传感器简单使用1/34试验基础关键探究2/34试验基础解读试验·萃取精华一、研究热敏电阻热敏特征3/34二、研究光敏电阻光敏特征4/34●注意事项1.在做热敏电阻试验时,加热水后要等一会儿再测其阻值,以使电阻温度与水温度相同,并同时读出水温.2.在做光敏电阻试验时,假如效果不显著,可将电阻部分电路放入带盖纸盒中,并经过盖上小孔改变照射到光敏电阻上光强度.3.欧姆表每次换挡后都要重新调零.5/34关键探究通法悟道·拓宽思绪探究点一基础性试验【典例1】

(·福建龙岩模拟)某试验小组探究一个热敏电阻温度特征.现有器材:直流恒流电源(在正常工作状态下输出电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等.(1)若用上述器材测量热敏电阻阻值随温度改变特征,请你在如图(甲)所表示实物图上连线.6/34解析:(1)直流恒流电源在正常工作状态下输出电流恒定,故只需要将电压表与电阻并联测量出电压即可,实物图连线如图.答案:(1)看法析7/34(2)试验主要步骤:①正确连接电路,在保温容器中注入适量冷水,接通电源,调整并统计电源输出电流值;②在保温容器中添加少许热水,待温度稳定后,闭合开关,

,

,断开开关;

③重复第②步操作若干次,测得多组数据.解析:(2)本试验要测量电阻值和温度值关系.电阻要用欧姆定律计算,因为电流恒定且已知,故需测量电压和温度.答案:(2)统计电压表电压值温度计示数8/34(3)试验小组算得该热敏电阻在不一样温度下阻值,并据此绘得如图(乙)所表示R-t关系图线,请依据图线写出该热敏电阻R-t关系式R=

+

t(Ω).(保留三位有效数字)

解析:(3)从图中取相距较远两个特殊点,代入R=R0+kt计算,有120=R0+50k104=R0+10k解得R0=100Ω,k=0.400故该热敏电阻R-t关系式为R=100+0.400tΩ.答案:(3)100

0.4009/34方法技巧处理传感器试验主要方法(1)在高中阶段关于传感器试验主要侧重于试验电路设计与连接、试验数据处理或依据试验数据画图像.(2)试验电路普通采取滑动变阻器分压或限流,电流表内接或外接.(3)数据处理普通是图像法,要充分利用好试验得到数据取得试验结果.(4)连接实物图时,普通先将串联主体电路连接好,然后连接并联器材,最终一定要进行检验.10/34【针对训练】(·江苏南通模拟)(多项选择)如图所表示为光敏电阻自动计数器示意图,图中虚线表示激光,圆柱体表示随传送带运动货物,其中R1为光敏电阻,R2为定值电阻,此光电计数器基本工作原理是(

)A.当光照射R1时,信号处理系统取得高电压B.当光照射R1时,信号处理系统取得低电压C.信号处理系统每获一次低电压就计数一次D.信号处理系统每获一次高电压就计数一次BD解析:激光照在光敏电阻R1上,信号处理系统与R1并联,其电压就是R1两端电压,当货物挡光时R1阻值大,电压高,货物挡光一次,就计数(货物个数)一次,所以B,D正确,A,C错误.11/34【教师备用】(·湖北咸宁模拟)一些材料电阻随温度升高而改变.如图(甲)是由某金属材料制成电阻R随温度t改变图像,若用该电阻与电池(电动势E=1.5V,内阻不计)、电流表(量程为5mA,内阻不计)、电阻箱R′串联起来,连接成如图(乙)所表示电路,用该电阻做测温探头,把电流表电流刻度改为对应温度刻度,就得到了一个简单“金属电阻温度计”.12/34(1)电流刻度较大处对应温度刻度

(选填“较大”或“较小”);

(2)若电阻箱阻值R′=150Ω,当电流为5mA时对应温度数值为

℃.

解析:(1)由题图(甲)可知,温度升高,电阻阻值增大,电路中电流减小,所以电流刻度较大处对应温度刻度较小.(2)电流为5mA时,电路总电阻为300Ω,电阻箱阻值R′=150Ω,则R=150Ω,由题图(甲)得对应温度为50℃.答案:(1)较小(2)5013/34探究点二创新性试验高考创新试验例析【典例2】(·江苏卷,11)某同学经过试验制作一个简易温控装置,试验原理电路图如图(甲)所表示,继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端,当继电器电流超出15mA时,衔铁被吸合,加热器停顿加热,实现温控.继电器电阻约为20Ω,热敏电阻阻值Rt与温度t关系以下表所表示t/℃30.040.050.060.070.080.0Rt/Ω199.5145.4108.181.862.949.114/34(1)提供试验器材有:电源E1(3V,内阻不计)、电源E2(6V,内阻不计)、滑动变阻器R1(0～200Ω)、滑动变阻器R2(0～500Ω)、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0～999.9Ω)、开关S、导线若干.为使该装置实现对30～80℃之间任一温度控制,电源E应选取

(选填“E1”或“E2”),滑动变阻器R应选取

(选填“R1”或“R2”).

15/34答案:(1)E2

R2

16/34(2)试验发觉电路不工作.某同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间电压,则应将如图(乙)所表示选择开关旋至

(选填“A”“B”“C”或“D”).

(3)合上开关S,用调整好多用电表进行排查,在图(甲)中,若只有b,c间断路,则应发觉表笔接入a,b时指针

(选填“偏转”或“不偏转”),接入a,c时指针

(选填“偏转”或“不偏转”).

解析:(2)要用多用电表直流电压挡检测故障,应将选择开关旋至C.(3)假如只有b,c间断路,说明b点与电源负极间没有形成通路,a,b间电压为零,电表接在a,b间时,指针不偏转;c点与电源负极间形成通路,a与电源正极相通,a,c间有电压,所以两表接入a,c间时指针发生偏转.答案:(2)C(3)不偏转偏转17/34(4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50℃时被吸合,以下操作步骤正确次序是

.(填写各步骤前序号)

①将热敏电阻接入电路②观察到继电器衔铁被吸合③断开开关,将电阻箱从电路中移除④合上开关,调整滑动变阻器阻值⑤断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至108.1Ω解析:(4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50℃时被吸合,应先断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,并将阻值调至108.1Ω,合上开关,调整滑动变阻器阻值,直至观察到继电器衔铁被吸合,这时断开开关,将电阻箱从电路中移除,将热敏电阻接入电路.所以操作步骤正确次序是⑤④②③①.解析:(4)⑤④②③①18/34【创新/改进点分析】1.考查方式创新:不再研究热敏电阻特征,而是利用热敏电阻特征将热敏电阻与继电器组成温度控制装置,来考查传感器原理、多用电表使用等.2.设问方式创新:利用多用电表电压挡,进行电路故障排查.19/34【典例3】

(·全国Ⅰ卷,23)现要组装一个由热敏电阻控制报警系统,要求当热敏电阻温度到达或超出60℃时,系统报警.提供器材有:热敏电阻、报警器(内阻很小,流过电流超出Ic时就会报警),电阻箱(最大阻值为999.9Ω),直流电源(输出电压为U,内阻不计),滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω),单刀双掷开关一个,导线若干.在室温下对系统进行调整,已知U约为18V,Ic约为10mA;流过报警器电流超出20mA时,报警器可能损坏;该热敏电阻阻值随温度升高而减小,在60℃时阻值为650.0Ω.(1)完成待调整报警系统原理电路图连线.20/34解析:(1)报警系统电路连线如图所表示.答案:(1)看法析21/34(2)电路中应选取滑动变阻器

(填“R1”或“R2”).

答案:(2)R2

22/34(3)按照以下步骤调整此报警系统:①电路接通前,需将电阻箱调到一固定阻值,依据试验要求,这一阻值为

Ω;滑动变阻器滑片应置于

(填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端原因是

.

②将开关向

(填“c”或“d”)端闭合,迟缓移动滑动变阻器滑片,直至

.

(4)保持滑动变阻器滑片位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用.解析:(3)①电路接通前,电阻箱电阻应与热敏电阻临界阻值一致,即为650.0Ω,滑动变阻器滑片应置于b端附近,若滑片置于a端,电路接通后电流会超出20mA,报警器可能损坏.②将开关向c端闭合,迟缓移动滑动变阻器滑片,使报警器开始报警.答案:(3)①650.0

b接通电源后,流过报警器电流会超出20mA,报警器可能损坏②c报警器开始报警23/34【创新/改进点分析】1.考查方式创新:利用热敏电阻特征,组成由热敏电阻控制报警系统,考查实物电路图连接、器材选取、试验步骤等.2.试验原理改进:用电阻箱来等效替换详细温度下热敏电阻.24/34模拟创新试验冲关1.为了节能和环境保护,一些公共场所使用光控开关控制照明系统.光控开关可采取光敏电阻来控制,光敏电阻是阻值伴随光照度而发生改变元件(照度能够反应光强弱,光越强照度越大,照度单位为lx).某光敏电阻Ros在不一样照度下阻值如表:照度(lx)0.20.40.60.81.01.2光敏电阻(kΩ)75402823201825/34(1)依据表中数据,请在图(甲)坐标系中描绘出光敏电阻阻值随照度改变曲线,并说明阻值随照度改变特点.思绪点拨:(1)当照度降低到1.0lx时,光敏电阻阻值为20kΩ.26/34解析:(1)描绘图像应注意:图线应用平滑曲线,而不能画成各点连线,光敏电阻阻值随光照度改变曲线如图(a)所表示,光敏电阻阻值随光照度增大非线性减小.答案:看法析27/34(2)如图(乙)所表示,当1,2两端所加电压上升至2V时,控制开关自动开启照明系统.请利用以下器材设计一个简单电路,给1,2两端提供电压,要求当日色渐暗照度降低至1.0lx时开启照明系统,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影响)提供器材以下:光敏电阻Ros(符号,阻值见上表);直流电源E(电动势3V,内阻不计);定值电阻:R1=10kΩ,R2=20kΩ,R3=40kΩ(限选其中之一并在图中标出);开关S及导线若干.28/34思绪点拨:(2)依据串联电路分压原理,串联一个适当分压电阻使光敏电阻两端电压到达2V.答案:看法析29/34【创新/改进点分析】1.数据处理改进:利用给定光敏电阻阻值随照度改变图表描绘出曲线进行数据分析.2.设问方式创新:依据研究光敏电阻阻值随光照强度改变情况设计怎样利用光敏电阻控制电路.30/342.(·湖北黄石模拟)利用传感器能够探测、感受外界信号、物理条件等.如图(甲)所表示为某同学用传感器做试验得到小灯泡U-I