物理實(shí)驗(yàn)十二 傳感器的簡(jiǎn)單使用

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1、實(shí)驗(yàn)十二傳感器的簡(jiǎn)單使用【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.認(rèn)識(shí)熱敏電阻、光敏電阻等傳感器中的敏感元件。2.了解傳感器在技術(shù)上的簡(jiǎn)單應(yīng)用。【實(shí)驗(yàn)原理】1.傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量(一般是電學(xué)量)。2.工作過(guò)程如圖:【實(shí)驗(yàn)器材】熱敏電阻、光敏電阻、電壓表、電流表、鐵架臺(tái)、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學(xué)生電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線等?！緦?shí)驗(yàn)過(guò)程】一、研究熱敏電阻的熱敏特性1.實(shí)驗(yàn)步驟:(1)按圖示連接好電路,將熱敏電阻絕緣處理。(2)將熱水和冷水分n次注入燒杯中,記錄每一次溫度值和兩電表讀數(shù)。(3)利用R=計(jì)算出每一次熱敏電阻的阻值。UI2.數(shù)據(jù)處理:(1)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)

2、,把測(cè)量到的溫度值和電阻值填入表中,分析熱敏電阻的特性。次數(shù)次數(shù)待測(cè)量待測(cè)量溫度溫度/電阻電阻/(2)在坐標(biāo)系中,粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線。(3)根據(jù)R-t圖線,得出結(jié)論(熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小)。二、研究光敏電阻的光敏特性1.實(shí)驗(yàn)步驟:(1)將光敏電阻、多用電表、小燈泡、滑動(dòng)變阻器按如圖所示電路連接好,并將多用電表置于“100”擋。(2)先測(cè)出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值,并記錄數(shù)據(jù)。(3)打開(kāi)電源,讓小燈泡發(fā)光,調(diào)節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮,觀察表盤指針顯示電阻阻值的情況,并記錄。(4)用手掌(或黑紙)遮光,觀察表盤指針顯示電阻阻值的情況,并記錄。2.數(shù)據(jù)處理

3、:把記錄的結(jié)果填入表中,根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性。結(jié)論:光敏電阻的阻值被光照射時(shí)發(fā)生變化,光照增強(qiáng)電阻變小,光照減弱電阻變大。光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度 弱弱 中中 強(qiáng)強(qiáng) 無(wú)光照射無(wú)光照射阻值阻值/【注意事項(xiàng)】1.在做熱敏電阻實(shí)驗(yàn)時(shí),加開(kāi)水后要等一會(huì)兒再測(cè)其阻值,以使電阻溫度與水的溫度相同,并同時(shí)讀出水溫、電壓和電流值。2.光敏電阻實(shí)驗(yàn)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(guò)蓋上小孔改變照射到光敏電阻上的光的強(qiáng)度。3.歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零。熱點(diǎn)一對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)處理的考查【典例1】(2018洛陽(yáng)模擬)如圖所示,圖甲為熱敏電阻的R-t圖象,圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成

4、的一個(gè)簡(jiǎn)單恒溫箱溫控電路,繼電器線圈的電阻為150。當(dāng)線圈中的電流大于或等于20 mA時(shí),繼電器的銜鐵被吸合。為繼電器線圈供電的電池的電動(dòng)勢(shì)E=6 V,內(nèi)阻可以不計(jì)。圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源。導(dǎo)學(xué)號(hào)04450247(1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在_(選填“A、B端”或“C、D端”)。(2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持100,可變電阻R的值應(yīng)調(diào)節(jié)為_(kāi)。(3)為使恒溫箱內(nèi)的溫度保持在更高的數(shù)值,可變電阻R的值應(yīng)_(選填“增大”或“減小”)?！窘忸}指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)弄懂實(shí)驗(yàn)原理:加熱器應(yīng)接在A、B端還是C、D端需從其原理出發(fā),當(dāng)溫度低的時(shí)候,加熱器要工作進(jìn)行加熱,加熱器電路

5、應(yīng)接通。(2)挖掘隱含條件:要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持 100,也就是當(dāng)溫度達(dá)到100 時(shí),電路要斷開(kāi),此時(shí)流過(guò)線圈的電流要達(dá)到20 mA,結(jié)合熱敏電阻的R-t圖象,根據(jù)閉合電路歐姆定律即可求得電阻的大小?！疽?guī)范解答】(1)當(dāng)溫度較低的時(shí)候,熱敏電阻的電阻較大,電路中的電流較小,此時(shí)繼電器的銜鐵與AB部分連接,此時(shí)是需要加熱的,恒溫箱內(nèi)的加熱器要工作,所以該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、B 端。(2)當(dāng)溫度達(dá)到100 時(shí),加熱電路就要斷開(kāi),此時(shí)繼電器的銜鐵要被吸合,即控制電路的電流要到達(dá)20 mA,根據(jù)閉合電路歐姆定律可得,I=,解得 R=100。(3)由上可知,若恒溫箱內(nèi)的溫度保持在更高的數(shù)值,則可

6、變電阻R的值應(yīng)增大,會(huì)導(dǎo)致R電阻變小,從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。0ER RR 答案:(1)A、B端(2)100(3)增大【強(qiáng)化訓(xùn)練】1.(2018運(yùn)城模擬)角速度計(jì)可測(cè)量飛機(jī)、航天器、潛艇的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度,其結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)系統(tǒng)繞軸OO轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),元件A發(fā)生位移并輸出相應(yīng)的電壓信號(hào),成為飛機(jī)、衛(wèi)星等的制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源。已知A的質(zhì)量為m,彈簧的勁度系數(shù)為k、自然長(zhǎng)度為l,電源的電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻不計(jì)?；瑒?dòng)變阻器總長(zhǎng)也為l,電阻分布均勻,系統(tǒng)靜止時(shí)P在B點(diǎn),當(dāng)系統(tǒng)以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),則()A.電路中電流隨角速度的增大而增大B.電路中電流隨角速度的減小而減小C.彈簧的伸長(zhǎng)量為x=D.輸出電壓U與的函數(shù)式為U=2mk m l2

7、2Emk m【解析】選D。系統(tǒng)在水平面內(nèi)以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),無(wú)論角速度增大還是減小,BC的電阻不變,根據(jù)閉合電路歐姆定律得知,電路中電流保持不變,與角速度無(wú)關(guān),故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;設(shè)系統(tǒng)在水平面內(nèi)以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度為x,則對(duì)元件A,根據(jù)牛頓第二定律得:kx=m2(l+x),x=,又輸出電壓U=E,聯(lián)立兩式得U=,故C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。22mk m lBPBCRxERl22m Ek m 2.(2018三明模擬)如圖所示是工業(yè)生產(chǎn)中大部分光電控制設(shè)備用到的光控繼電器的示意圖,它由電源、光電管、放大器、電磁繼電器等幾部分組成。(1)示意圖中,a端就是電源_極。(2)光控繼電器的原理是:當(dāng)光照射光

8、電管時(shí),_?！窘馕觥?1)示意圖中,a端就是電源正極。(2)光控繼電器的原理是:當(dāng)光照射光電管時(shí),陰極K發(fā)射電子,電路中產(chǎn)生電流,經(jīng)放大器放大后的電流使電磁鐵M磁化,將銜鐵N吸住;無(wú)光照射光電管時(shí),電路中無(wú)電流,N自動(dòng)離開(kāi)M。答案:(1)正(2)見(jiàn)解析3.(2018大慶模擬)如圖所示為一種加速度儀的示意圖。質(zhì)量為m的振子兩端連有勁度系數(shù)均為k的輕彈簧,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,不計(jì)內(nèi)阻,滑動(dòng)變阻器的總阻值為R,有效長(zhǎng)度為L(zhǎng),系統(tǒng)靜止時(shí),滑動(dòng)觸頭位于滑動(dòng)變阻器正中,這時(shí)電壓表指針恰好在刻度盤正中。(1)系統(tǒng)的加速度a(以向右為正)和電壓表讀數(shù)U的函數(shù)關(guān)系式為_(kāi)。(2)若電壓表指針指在滿刻度的 位置,此時(shí)

9、系統(tǒng)的加速度大小為_(kāi)和方向向_(選填“左”或“右”)。34【解析】(1)當(dāng)振子向左偏離變阻器中間位置x距離時(shí),對(duì)振子,根據(jù)牛頓第二定律得:2kx=ma,根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路分壓特點(diǎn)得:U=E,聯(lián)立得:a=(E-2U)。Lx2LkLmE(2)由加速度的表達(dá)式可知,a與U是線性關(guān)系,所以加速度儀的刻度盤是均勻的,當(dāng)變阻器觸片滑到最右端時(shí)電壓表的讀數(shù)等于電源的電動(dòng)勢(shì)E,得到電壓表指針指在滿刻度的 位置時(shí)電壓值為U=E。代入到加速度a的表達(dá)式得:a=-,負(fù)號(hào)表示方向向左。3434kL2m答案:(1)a=(E-2U)(2)左kLmEkL2m【反思?xì)w納】1.熱敏、光敏電阻的特點(diǎn)和應(yīng)用:(1)熱敏電阻的特

10、點(diǎn):相對(duì)金屬熱電阻,對(duì)溫度變化更敏感。分為正溫度系數(shù)和負(fù)溫度系數(shù)兩種熱敏電阻,正溫度系數(shù)的熱敏電阻,溫度越高,電阻越大;負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,溫度越高,電阻越小。(2)光敏電阻的特點(diǎn):光敏電阻的電阻大小隨光照的增強(qiáng)而減小。(3)熱敏、光敏電阻的應(yīng)用:熱敏、光敏電阻一般用來(lái)控制電流、電壓,所以可以根據(jù)電壓或電流計(jì)算熱敏、光敏電阻的阻值,結(jié)合熱敏、光敏電阻的阻值隨溫度、光強(qiáng)變化的曲線分析溫度、光強(qiáng)。2.作圖及圖象的分析:(1)描繪圖象時(shí),若規(guī)律不明確,應(yīng)描繪平滑的曲線;若確定為線性關(guān)系的圖象,應(yīng)描繪直線,讓直線過(guò)盡量多的點(diǎn),不在直線上的點(diǎn)均勻分布直線兩側(cè)。(2)利用圖象時(shí),可利用圖象上某點(diǎn)的坐標(biāo)分

11、析問(wèn)題,也可應(yīng)用線性圖象的斜率、截距分析問(wèn)題。熱點(diǎn)二對(duì)電路圖和實(shí)物圖連接的考查【典例2】(2018濟(jì)南模擬)光控開(kāi)關(guān)可采用光敏電阻來(lái)控制,光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱,光越強(qiáng)照度越大,照度單位為lx)。某光敏電阻RP在不同照度下的阻值如表:導(dǎo)學(xué)號(hào)04450248照度照度/lx x0.0.2 20.40.4 0.60.6 0.80.8 1.01.0 1.21.2電阻電阻/k/k757540402828232320201818(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),請(qǐng)?jiān)诮o定的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的曲線。(2)光敏電阻隨照度變化的特點(diǎn)是_。(3)如圖所示,當(dāng)1、2兩端所加電壓

12、上升至2 V時(shí),控制開(kāi)關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)。直流電源電動(dòng)勢(shì)E=3 V,內(nèi)阻不計(jì);光敏電阻RP(符號(hào) ,阻值見(jiàn)表格);定值電阻R1=10 k。求當(dāng)天色漸暗照度降低至_lx時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)。并將電路圖補(bǔ)充完整。(不考慮控制開(kāi)關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響)【規(guī)范解答】(1)根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn),然后根據(jù)描出的點(diǎn)作出圖象,圖象如圖所示。(2)由(1)圖可以看出,光敏電阻的電阻阻值隨照度變化的特點(diǎn)是:光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大非線性減小。(3)由題意,啟動(dòng)照明系統(tǒng)時(shí),電源電動(dòng)勢(shì)為3 V,分壓電阻兩端的電壓是1 V,分壓電阻阻值為10 k,所以此時(shí)光敏電阻兩端電壓為2 V,由串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)得:

13、,則RP=2R1=210 k=20 k。PP11RU2RU1由表格中的數(shù)據(jù)可知,當(dāng)天色漸暗照度降低至1.0(lx)時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng),即此時(shí)光敏電阻阻值為20 k,兩端電壓為2 V,會(huì)啟動(dòng)照明系統(tǒng)。答案:(1)見(jiàn)規(guī)范解答圖(2)光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大非線性減小(3)1.0電路圖見(jiàn)規(guī)范解答【強(qiáng)化訓(xùn)練】1.(1)為了測(cè)定光敏電阻Rx的光敏特性,某同學(xué)使用多用表“100”的歐姆擋測(cè)其在正常光照下的大致電阻,示數(shù)如圖甲所示,則所測(cè)得的阻值Rx=_。(2)為了比較光敏電阻在正常光照射和強(qiáng)光照射時(shí)電阻的大小關(guān)系,采用伏安法測(cè)電阻得出兩種“U-I”圖線如圖乙所示,由此可知正常光照射時(shí)光敏電阻阻值為_(kāi),強(qiáng)

14、光照射時(shí)光敏電阻阻值為_(kāi)。(3)考慮到電表內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,圖丙電路中測(cè)量值_(選填“大于”“小于”或“等于”)真實(shí)值,請(qǐng)根據(jù)圖丙將圖丁中的儀器連接成完整實(shí)驗(yàn)電路?！窘馕觥?1)所測(cè)得的阻值Rx=32100=3 200。(2)正常光照射時(shí)光敏電阻阻值為R1=3 000;強(qiáng)光照射時(shí)光敏電阻阻值為R2=200。32.40.8 1030.84.0 10(3)根據(jù)R測(cè)=R真,圖丙電路中測(cè)量值小于真實(shí)值;實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。UUII測(cè)真測(cè)真答案:(1)3 200(2)3 000200(3)小于實(shí)物圖見(jiàn)解析圖2.(2018開(kāi)封模擬)如圖甲所示是一種常用的力傳感器,它是利用金屬電阻應(yīng)變片將力的大小轉(zhuǎn)換為電

15、阻大小變化的傳感器。常用的力傳感器由金屬梁和應(yīng)變片組成,且力F越大,應(yīng)變片彎曲程度越大,應(yīng)變片的電阻變化就越大,輸出的電壓差U=|U1-U2|也就越大。已知傳感器不受壓力時(shí)的電阻約為19,為了準(zhǔn)確地測(cè)量該阻值,設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)原理圖如圖乙所示。實(shí)驗(yàn)室提供以下器材:A.定值電阻R0(R0=5)B.滑動(dòng)變阻器(阻值為2,額定功率為50 W)C.電流表A1(0.6 A,內(nèi)阻r1=1)D.電流表A2(0.6 A,內(nèi)阻r2約為5)E.直流電源E1(電動(dòng)勢(shì)3 V,內(nèi)阻約為1)F.直流電源E2(電動(dòng)勢(shì)6 V,內(nèi)阻約為2)G.開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干(1)當(dāng)金屬梁沒(méi)有受到壓力時(shí),兩應(yīng)變片的電阻相等,通過(guò)兩應(yīng)變片的

16、電流相等,則輸出的電壓差U_(選填“大于零”“小于零”或“等于零”)。(2)圖乙中、為電流表,其中電流表選_(選填“A1”或“A2”),電源選_(選填“E1”或“E2”)。(3)在供電電路中滑動(dòng)變阻器有兩種連接方式:一種是限流式,另一種是分壓式,本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇的方式為_(kāi)。(4)在圖丙中,將原電路B、C間導(dǎo)線斷開(kāi),并將滑動(dòng)變阻器與原設(shè)計(jì)的電路A、B、C端的一些端點(diǎn)連接,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,測(cè)量多組數(shù)據(jù),從而使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確,請(qǐng)?jiān)趫D丙中正確連接電路。(5)結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟可以得出電阻的表達(dá)式為_(kāi)(兩電流表的電流分別用I1、I2表示)?！窘馕觥?1)當(dāng)金屬梁沒(méi)有受到壓力時(shí),兩應(yīng)變片的電阻相等,通過(guò)兩應(yīng)變片

17、的電流相等,U1、U2相等,則輸出的電壓差等于零。(2)圖中要當(dāng)電壓表使用,因此內(nèi)阻已知,選用電流表A1;壓力傳感器與A1并聯(lián)后總電阻約為1。除電源內(nèi)阻,回路總電阻約為R0+r2+1=11,電流表的滿偏電流都為0.6 A,因此電源電壓需要接近于6.6 V,選電源E2。(3)滑動(dòng)變阻器的總阻值約為待測(cè)電阻的 ,用限流式時(shí),電流變化范圍太小,因此滑動(dòng)變阻器接成分壓式。(4)將原電路B、C間導(dǎo)線斷開(kāi),A、B兩端接全阻值,C端接在變阻器的滑動(dòng)端,如圖所示:110(5)由電路圖知,通過(guò)待測(cè)電阻的電流為I2-I1,加在待測(cè)電阻兩端的電壓為I1r,故待測(cè)電阻為 。1 121IrII答案:(1)等于零(2)A

18、1E2(3)分壓式(4)電路見(jiàn)解析圖(5)1 121IrII【反思?xì)w納】畫電路圖、連實(shí)物圖注意事項(xiàng)(1)畫電路圖時(shí)要用直尺畫,畫成長(zhǎng)方形,元件不畫在拐角上,盡量畫成標(biāo)準(zhǔn)的串聯(lián)或并聯(lián)電路,除開(kāi)關(guān)外其余部分應(yīng)是封閉的。(2)連實(shí)物圖時(shí)按電路圖的順序,從電源開(kāi)始;連線不交叉,不連在導(dǎo)線中間,應(yīng)連在接線柱上;注意電表的正、負(fù)接線柱及量程的選取;滑動(dòng)變阻器的接線應(yīng)合理選用,使其處于有效的控制狀態(tài)。熱點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新【典例3】(2016全國(guó)卷)現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng),要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過(guò)60 時(shí),系統(tǒng)報(bào)警。提供的器材有:熱敏電阻,報(bào)警器(內(nèi)阻很小,流過(guò)的電流超過(guò)Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警),

19、電阻箱(最大阻值為999.9),直流電源(輸出電壓為U,內(nèi)阻不計(jì)),滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為1 000),滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為2 000),單刀雙擲開(kāi)關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干。在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié),已知U約為18 V,Ic約為10 mA;流過(guò)報(bào)警器的電流超過(guò)20 mA時(shí),報(bào)警器可能損壞;該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小,在60 時(shí)阻值為650.0。導(dǎo)學(xué)號(hào)04450249(1)完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線。(2)電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器_(選填“R1”或“R2”)。(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng):電路接通前,需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值,根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求,這一阻值為_(kāi);滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于

20、_(選填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是_。將開(kāi)關(guān)向_(選填“c”或“d”)端閉合,緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,直至_。(4)保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變,將開(kāi)關(guān)向另一端閉合,報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用?！緞?chuàng)新方向分析】(1)利用熱敏電阻控制電路,使之成為溫度報(bào)警系統(tǒng)。在設(shè)置報(bào)警溫度時(shí),借助于電阻箱進(jìn)行電阻設(shè)置,使之達(dá)到報(bào)警的溫度。(2)可以設(shè)計(jì)成可調(diào)溫度的報(bào)警器?！疽?guī)范解答】(1)電路連接如圖所示(2)據(jù)R=-Rt=1 800-650=1 150,可知電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器R2。(3)調(diào)試時(shí)將電阻箱調(diào)到熱敏電阻在60 時(shí)的阻值,即650.0,滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于阻值最大處,即b端附近

21、,若置于另一端,則流過(guò)報(bào)警器的電流超過(guò)20 mA,報(bào)警器可能損壞。開(kāi)關(guān)向c端閉合,緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,直至報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警,調(diào)試完成。cUI答案:(1)見(jiàn)規(guī)范解答(2)R2(3)650.0b若置于另一端則流過(guò)報(bào)警器的電流超過(guò)20 mA,報(bào)警器可能損壞c報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警【強(qiáng)化訓(xùn)練】1.(2017江蘇高考)某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)制作一個(gè)簡(jiǎn)易的溫控裝置,實(shí)驗(yàn)原理電路圖如圖甲所示,繼電器與熱敏電阻Rt、滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)接在電源E兩端,當(dāng)繼電器的電流超過(guò)15 mA時(shí),銜鐵被吸合,加熱器停止加熱,實(shí)現(xiàn)溫控。繼電器的電阻約為20,熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關(guān)系如表所示。t/t/30.030.0 40.040.0

22、 50.050.0 60.060.0 70.070.0 80.080.0R Rt t/199.199.5 5145.145.4 4108.108.1 181.881.8 62.962.9 49.149.1(1)提供的實(shí)驗(yàn)器材有:電源E1(3 V,內(nèi)阻不計(jì))、電源E2(6 V,內(nèi)阻不計(jì))、滑動(dòng)變阻器R1(0200)、滑動(dòng)變阻器R2(0500)、熱敏電阻Rt、繼電器、電阻箱(0999.9)、開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線若干。為使該裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)3080 之間任一溫度的控制,電源E應(yīng)選用_(選填“E1”或“E2”),滑動(dòng)變阻器R應(yīng)選用_(選填“R1”或“R2”)。(2)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電路不工作。某同學(xué)為排查電路故障,用多用電

23、表測(cè)量各接點(diǎn)間的電壓,則應(yīng)將如圖乙所示的選擇開(kāi)關(guān)旋至_(選填“A”“B”“C”或“D”)。(3)合上開(kāi)關(guān)S,用調(diào)節(jié)好的多用電表進(jìn)行排查,在圖甲中,若只有b、c間斷路,則應(yīng)發(fā)現(xiàn)表筆接入a、b時(shí)指針_(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”),接入a、c時(shí)指針_(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)。(4)排除故障后,欲使銜鐵在熱敏電阻為50 時(shí)被吸合,下列操作步驟正確順序是_。(填寫各步驟前的序號(hào))將熱敏電阻接入電路觀察到繼電器的銜鐵被吸合斷開(kāi)開(kāi)關(guān),將電阻箱從電路中移除合上開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值斷開(kāi)開(kāi)關(guān),用電阻箱替換熱敏電阻,將阻值調(diào)至108.1【解析】(1)要想控制30 時(shí)的情況,此時(shí)熱敏電阻的阻值約為200,需

24、要的最小電動(dòng)勢(shì)E=0.015(200+20)V=3.3 V;因?yàn)檫€要考慮滑動(dòng)變阻器的阻值,因此3 V的電源電動(dòng)勢(shì)太小,應(yīng)選擇6 V的電源E2;要想控制80 時(shí)的情況,電路中最小電阻Rmin=400,滑動(dòng)變阻器接入電阻R滑=400-49.1-20=6 V0.015 A330.9,故應(yīng)選擇滑動(dòng)變阻器R2。(2)要想測(cè)量電壓,應(yīng)將旋鈕旋至直流電壓擋位上,因電動(dòng)勢(shì)為6 V,故應(yīng)選擇10 V量程,故旋至C點(diǎn)。(3)若只有b、c間斷路,則應(yīng)發(fā)現(xiàn)表筆接入a、b時(shí)電表與電源不連接,因此指針不偏轉(zhuǎn);而接入a、c時(shí),電表與電源直接連接,故指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(4)要使50 時(shí)銜鐵被吸合,由表格數(shù)據(jù)可以知道,電阻為108

25、.1;應(yīng)先用電阻箱替換熱敏電阻,將阻值調(diào)至108.1;再合上開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值,直到觀察到繼電器的銜鐵被吸合;此時(shí)再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)將電阻箱取下,接入熱敏電阻即可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?故步驟為。答案:(1)E2R2(2)C(3)不偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)(4)2.小明在觀看了賓館等處的光電煙霧探測(cè)器(如圖甲所示)后,自己設(shè)計(jì)了一只“火災(zāi)報(bào)警器”。該報(bào)警器由“控制電路”和“工作電路”所組成,其中“控制電路”由光敏電阻R、電磁鐵(線圈阻值R0=15)、電源U=6 V、開(kāi)關(guān)等組成;“工作電路”由工作電源、電鈴、導(dǎo)線等組成,其中工作電壓為220 V,報(bào)警器工作時(shí)電路中的電流為0.3 A。小明的設(shè)計(jì)思想:當(dāng)光敏電阻接收到的光照

26、減弱到一定程度時(shí),工作電路接通,電鈴報(bào)警。已知該光敏電阻的阻值R與光強(qiáng)E之間的一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示:(“光強(qiáng)”表示光強(qiáng)弱的程度,符號(hào)為E,單位為cd。)光強(qiáng)光強(qiáng)E/cdE/cd1.01.0 2.02.0 3.03.04.4.0 05.5.0 06.6.0 0光敏電阻光敏電阻R/R/36.36.0 018.18.0 012.12.0 09.9.0 0_ _6.6.0 0(1)小明分析如表數(shù)據(jù)并歸納出光敏電阻的阻值R隨光強(qiáng)E變化的關(guān)系式為R=,試填寫表格空格處的數(shù)據(jù)為_(kāi)。(2)閉合開(kāi)關(guān)S,如果當(dāng)線圈中的電流大于或等于250 mA時(shí),繼電器的銜鐵被吸合,則光敏電阻接收到的光照強(qiáng)度需要在多少cd以上?

27、36E(3)按小明的設(shè)計(jì),當(dāng)室內(nèi)煙霧增大時(shí),光照減弱,光敏電阻的阻值增大到一定值時(shí),銜鐵與_(選填“上方”或“下方”)的M、N接觸,報(bào)警器工作報(bào)警。(4)報(bào)警器報(bào)警時(shí),工作電路的功率為多大?【解析】(1)表格中的數(shù)據(jù)R=7.2。(2)當(dāng)線圈中的電流I=250 mA=0.25 A時(shí),由I=可得,電路中的總電阻:R總=24,因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,所以,光敏電阻的阻值:R=R總-R0=24-15=9,查表可知,當(dāng)電阻R=9 時(shí),光強(qiáng)E=4.0 cd。3636E5.0URU6 VI0.25 A(3)讀圖可知,當(dāng)光照減弱時(shí),電阻增大,電磁鐵磁性減弱,所以銜鐵會(huì)在彈簧的作用下彈向上方,與上方

28、的M、N接觸,報(bào)警器工作報(bào)警。(4)報(bào)警器報(bào)警時(shí),工作電路的功率:P=UI=220 V0.3 A=66 W。答案:(1)7.2(2)4.0 cd(3)上方(4)66 W3.目前有些居民區(qū)內(nèi),樓道燈的控制使用的是一種延時(shí)開(kāi)關(guān)。該延時(shí)開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)化原理如圖所示。圖中D是紅色發(fā)光二極管(只要有很小的電流通過(guò)就能使其發(fā)出紅色亮光),R為限流電阻,K為按鈕式開(kāi)關(guān),虛線框內(nèi)S表示延時(shí)開(kāi)關(guān)電路,當(dāng)按下K接通電路瞬間,延時(shí)開(kāi)關(guān)觸發(fā),相當(dāng)于S閉合。這時(shí)釋放K后,延時(shí)開(kāi)關(guān)S約在1 min后斷開(kāi),電燈熄滅。根據(jù)上述信息和原理圖,我們可推斷:按鈕開(kāi)關(guān)K按下前,發(fā)光二極管是_(選填“發(fā)光的”或“熄滅的”),按鈕開(kāi)關(guān)K按下再釋放后,電燈L發(fā)光持續(xù)時(shí)間約_min。這一過(guò)程中發(fā)光二極管是_。限流電阻R的阻值和燈絲電阻RL相比,應(yīng)滿足R_RL的條件?！窘馕觥块_(kāi)關(guān)K按下前,S為斷開(kāi),有電流經(jīng)過(guò)發(fā)光二極管,故發(fā)光二極管是發(fā)光的。當(dāng)按下開(kāi)關(guān)K后,延時(shí)開(kāi)關(guān)S閉合,二極管和K被短路,二極管不發(fā)光,由于延時(shí)開(kāi)關(guān)S約1 min后斷開(kāi),故電燈L能持續(xù)發(fā)光1 min,由于R為限流電阻,且二極管只要有很小的電流通過(guò)就能發(fā)光,故應(yīng)滿足RRL。答案:發(fā)光的1熄滅的