【步步高】2020年高考物理大一輪 實驗十一 傳感器的簡單使用 新人教版選修3-1

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1、實驗十一傳感器的簡單使用 一、實驗目的1認識熱敏電阻、光敏電阻等傳感器的特性2了解傳感器的簡單應用二、實驗原理1傳感器能夠將感受到的物理量(力、熱、光、聲等)轉換成便于測量的量(一般是電學量)2其工作過程如圖1所示：圖1三、實驗器材熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學生電源、繼電器、滑動變阻器、開關、導線等四、實驗過程1研究熱敏電阻的熱敏特性(1)實驗步驟按圖2所示連接好電路，將熱敏電阻絕緣處理；把多用電表置于“歐姆”擋，并選擇適當?shù)牧砍虦y出燒杯中沒有熱水時熱敏電阻的阻值，并記下溫度計的示數(shù)；向燒杯中注入少量的冷水，使熱敏電阻浸沒在冷水中，記下溫度計的示數(shù)和多用電

2、表測量的熱敏電阻的阻值；將熱水分幾次注入燒杯中，測出不同溫度下熱敏電阻的阻值， 圖2并記錄(2)數(shù)據(jù)處理根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，把測量到的溫度、電阻值填入下表中，分析熱敏電阻的特性. 次數(shù)待測量溫度()電阻() 在圖3坐標系中，粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和Rt圖線，得出結論：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，隨溫度的降低而增大 圖32研究光敏電阻的光敏特性(1)實驗步驟 將光敏電阻、多用電表、燈泡、滑動變阻器按如圖4所示電路連接好，其中多用電表置于“100”擋；先測出在室內自然光的照射下光敏電阻的阻值，并記錄數(shù)據(jù)； 圖4接通電源，讓小燈泡發(fā)光，調節(jié)滑動變阻器使小燈泡的亮度逐漸變亮

3、，觀察表盤指針顯示電阻阻值的情況，并記錄；用手掌(或黑紙)遮住光，觀察光敏電阻的阻值又是多少，并記錄(2)數(shù)據(jù)處理把記錄的結果填入下表中，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性光照強度弱中強無光照射阻值()結論：光敏電阻的阻值被光照射時發(fā)生變化,光照增強電阻變小,光照減弱電阻變大.五、注意事項1在做熱敏實驗時，加開水后要等一會兒再測其阻值，以使電阻溫度與水的溫度相同，并同時讀出水溫2光敏實驗中，如果效果不明顯，可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中，并通過蓋上小孔改變射到光敏電阻上的光的多少3歐姆表每次換擋后都要重新調零六、實驗改進對于熱敏電阻的特性，可用以下實驗進行：如圖5所示，將多用電表的選擇開關置于“

4、歐姆”擋，再將多用電表的兩支表筆與負溫度系數(shù)的熱敏電阻RT的兩端相連，這時表針指在某一刻度，觀察下 圖5述操作過程中指針的偏轉情況：操作一：往RT上擦一些酒精操作二：用吹風機將熱風吹向電阻根據(jù)指針偏轉方向判定熱敏電阻的特性實驗分析：1操作一中指針左偏，說明RT的阻值增大；酒精蒸發(fā)吸熱，溫度降低，所以熱敏電阻的阻值隨溫度的降低而增大2操作二中指針右偏，RT的阻值減小，而電阻RT溫度升高，故熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小優(yōu)點：改進后的實驗簡單易操作，同學們能很快得出結論.考點一熱敏電阻的實際應用例1(2020新課標全國23)用對溫度敏感的半導體材料制成的某熱敏電阻RT，在給定溫度范圍內，其阻值隨

5、溫度的變化是非線性的某同學將RT和兩個適當?shù)墓潭娮鑂1、R2連成圖6虛 圖6線框內所示的電路，以使該電路的等效電阻RL的阻值隨RT所處環(huán)境溫度的變化近似為線性的，且具有合適的阻值范圍為了驗證這個設計，他采用伏安法測量在不同溫度下RL的阻值，測量電路如圖6所示，圖中的電壓表內阻很大RL的測量結果如表格所示.溫度t/30.040.050.060.070.080.090.0RL阻值/54.351.548.344.741.437.934.7回答下列問題：(1)根據(jù)圖6所示的電路，在圖7所示的實物圖上連線圖7(2)為了檢驗RL與溫度t之間近似為線性關系，在圖8所示的坐標紙上作RLt關系圖線圖8(3)在

6、某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖9、10所示電流表的讀數(shù)為_，電壓表的讀數(shù)為_此時等效電阻RL 的阻值為_熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為_圖9圖10考點二光敏電阻傳感器例2青島奧運會帆船賽場采用風力發(fā)電給蓄電池充電，為路燈提供電能用光敏電阻作為傳感器控制路燈電路的開關，實現(xiàn)自動控制光敏電阻的阻值隨照射光的強弱而變化，作為簡化模型，可以近似認為，照射光較強(如白天)時電阻幾乎為0，照射光較弱(如黑天)時電阻接近于無窮大利用光敏電阻作為傳感器，借助電 圖11磁開關，可以實現(xiàn)路燈自動在白天關閉，黑天打開電磁開關的內部結構如圖11所示.1、2兩接線柱之間是勵磁線圈，3、4兩接線柱分別與彈簧片和

7、觸點連接當勵磁線圈中電流大于50 mA時，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點分離，3、4斷開；電流小于50 mA時，3、4接通勵磁線圈中允許通過的最大電流為100 mA.(1)利用以下器材設計一個自動控制路燈的電路，畫出電路原理圖光敏電阻R1，符號；燈泡L，額定功率40 W，額定電壓36 V，符號；保護電阻R2，符號；電磁開關，符號；蓄電池E，電壓36 V，內阻很?。婚_關S，導線若干(2)回答下列問題：如果勵磁線圈的電阻為200 ,勵磁線圈允許加的最大電壓為_V，保護電阻R2的阻值范圍為_.在有些應用電磁開關的場合，為了安全，往往需要在電磁鐵吸合鐵片時，接線柱3、4之間從斷開變?yōu)榻油榇耍姶砰_關內

8、部結構應如何改造？請結合本題中電磁開關內部結構圖說明答：_.任意舉出一個其它的電磁鐵應用的例子答：_.1在街旁的路燈，江海里的航標都要求在夜晚亮，白天熄，利用半導體的電學特性制成了自動點亮、熄滅的裝置，實現(xiàn)了自動控制，這是利用半導體的 ()A壓敏性 B光敏性C熱敏性 D三種特性都利用2如圖12所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當照射光強度增大時 ()A電壓表的示數(shù)增大BR2中電流減小 圖12C小燈泡的功率增大D電路的路端電壓增大3酒精測試儀用于機動車駕駛人員是否酗酒及其他嚴禁 酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測它利用的是一種二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器，酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣

9、體濃度的變化而變化在如圖13所示的電路中，酒精氣體的不同濃度對應著傳感器的不同電阻 圖13這樣，電壓表的指針就與酒精氣體濃度有了對應關系如果二氧化錫半導體型酒精 體傳感器電阻的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，那么，電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度C之間的對應關系正確的是 ()AU越大，表示C越大， C與U成正比BU越大，表示C越大， 但是C與U不成正比CU越大，表示C越小，C與U成正比DU越大，表示C越小，但是C與U 不成反比4一臺臭氧發(fā)生器P的電阻為10 k，當供電電壓等于24 V時能正常工作，否則不產生臭氧現(xiàn)要用這種臭氧發(fā)生器制成自動消毒裝置，要求它在有光照時能產生臭氧，在黑暗時不產生臭氧，擬用一個

10、光敏電阻R1對它進行控制，R1的阻值在有光照時為100 ，黑暗時為1 000 ，允許通過的最大電流為3 mA；電源E的電壓為36 V，內阻不計；另有一個滑動變阻器R2，阻值為0100 ，允許通過的最大電流為0.4 A；一個開關S和導線若干臭氧發(fā)生器P和光敏電阻R1的符號如圖14圖14所示設計一個滿足上述要求的電路圖，圖中各元件要標上字母代 號，其中滑動變阻器兩固定接線柱端分別標上字母A、B.(電路圖畫在虛線框內)5(2020大綱全國理綜23)如圖15所示，一熱敏電阻RT放在控溫容器M內；為毫安表，量程6 mA，內阻為數(shù)十歐姆；E為直流電源，電動勢約為3 V，內阻很小；R為電阻箱，最大阻值為99

11、9.9 ；S為開關已知RT在95 時的阻值為150 ， 圖15在20 時的阻值約為550 .現(xiàn)要求在降溫過程中測量在95 20 之間的多個溫度下RT的阻值(1)在圖中畫出連線，完成實驗原理電路圖(2)完成下列實驗步驟中的填空：a依照實驗原理電路圖連線b調節(jié)控溫容器M內的溫度，使得RT溫度為95 .c將電阻箱調到適當?shù)某踔?，以保證儀器安全d閉合開關，調節(jié)電阻箱，記錄電流表的示數(shù)I0，并記錄_e將RT的溫度降為T1(20 T195 )；調節(jié)電阻箱，使得電流表的讀數(shù)_，記錄_f溫度為T1時熱敏電阻的電阻值RT1_.g逐步降低T1的數(shù)值，直至20 為止；在每一溫度下重復步驟e、f. 答案 例1(1)、 (2)根據(jù)數(shù)據(jù)描出點，作出直線；(3)115 mA5.00 V435 64.0 C例2(1)電路原理圖見解析(2)20160320把觸點從彈簧片右側移到彈簧片左側，保證當電磁鐵吸合鐵片時，3、4之間接通；不吸合時，3、4之間斷開電磁起重機隨堂訓練1B2ABC3B4為了能控制臭氧發(fā)生器，應該使用滑動變阻器的分壓式連接，有光照時P能正常工作，無光照時P不工作電路圖如下：5(1)實驗原理電路圖，如圖所示 (2)d.電阻箱的讀數(shù)R0e仍為I0 電阻箱的讀數(shù)R1fR0R1150