2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)增分 專題12 傳感器的簡(jiǎn)單使用學(xué)案

實(shí)驗(yàn)十二傳感器的簡(jiǎn)單使用考綱要求考情分析命題趨勢(shì)知道什么是傳感器；知道光敏電阻和熱敏電阻的特性、作用；了解各種傳感器的工作原理.2017·江蘇卷，112016·北京卷，21(1)高考對(duì)本實(shí)驗(yàn)的考查主要側(cè)重于以下二個(gè)方面：1傳感器的性能的理解；2.涉及傳感器應(yīng)用的電路設(shè)計(jì)或?qū)σ种齐娐返睦斫鈶?yīng)用知識(shí)梳理·夯實(shí)基礎(chǔ)一、研究熱敏電阻的熱敏特性二、研究光敏電阻的光敏特性三、注意事項(xiàng)1在做熱敏實(shí)驗(yàn)時(shí)，加開水后要等一會(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2光敏實(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(diào)零核心考點(diǎn)·分層突破考點(diǎn)1溫度傳感器例1(2017·江蘇卷)某同學(xué)通過實(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20 ，熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關(guān)系如下表所示.t/°C30.040.050.060.070.080.0Rt/199.5145.4108.181.862.949.1(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 )、開關(guān)S、導(dǎo)線若干為使該裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)3080 °C之間任一溫度的控制，電源E應(yīng)選用_E2_(選填“E1”或“E2”)，滑動(dòng)變阻器R應(yīng)選用_R2_(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關(guān)旋至_C_(選填“A”“B”“C”或“D”)(3)合上并關(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_不偏轉(zhuǎn)_(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)，接入a、c時(shí)指針_偏轉(zhuǎn)_(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，下列操作步驟的正確順序是_(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開關(guān)，將電阻箱從電路中移除合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值斷開開關(guān)，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調(diào)至108.1 解析(1)因通過繼電器的電流超過15 mA時(shí)加熱器停止加熱，為使該裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)3080 之間任一溫度的控制，要求電路在3080 之間的任一溫度下的電流能通過調(diào)節(jié)達(dá)到15 mA當(dāng)控制到30 時(shí)，電路的最小阻值為Rmin199.5 20 219.5 ，要使電流達(dá)到15 mA，則所需電源的電動(dòng)勢(shì)至少為EminIRmin3.29 V，故電源只能選用電動(dòng)勢(shì)為6 V的E2.為使溫度控制在80 ，則在6 V電源下電路中的電流能達(dá)到15 mA，故此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為R(R1R繼) 49.1 20 330.9 ，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R2(2)由于是用多用電表測(cè)直流電壓，且電源電動(dòng)勢(shì)為6 V，故應(yīng)選擇直流電壓10 V擋(3)若只有b、c間斷路，電路中無電流，a、b間電壓為0，a、c間電壓等于電源電壓，故表筆接入a、b時(shí)指針不偏轉(zhuǎn)，接入a、c時(shí)指針偏轉(zhuǎn)，且示數(shù)等于電源電動(dòng)勢(shì)(4)欲使銜鐵在50 時(shí)被吸合，則要求溫度達(dá)到50 時(shí)電路中電流達(dá)到15 mA，而此時(shí)熱敏電阻的阻值為108.1 .為確定滑動(dòng)變阻器應(yīng)接入電路中的阻值，先將電阻箱調(diào)到108.1 并替代熱敏電阻接入電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使銜鐵恰好被吸合，然后再保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不動(dòng)，將熱敏電阻再替換回電阻箱即可，故合理的順序應(yīng)為考點(diǎn)2光電傳感器例2為了研究光敏電阻在室內(nèi)正常光照射和室外強(qiáng)光照射時(shí)電阻的大小關(guān)系，某同學(xué)用如圖甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出兩種UI圖線，如圖乙所示(1)根據(jù)UI圖線可知正常光照射時(shí)光敏電阻的阻值為_3_000_，強(qiáng)光照射時(shí)電阻為_200_；(2)若實(shí)驗(yàn)中所用電壓表的內(nèi)阻約為5 k，毫安表的內(nèi)阻約為100 ，考慮到電表內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，此實(shí)驗(yàn)中_強(qiáng)光照射時(shí)_(選填“正常光照射時(shí)”或“強(qiáng)光照射時(shí)”)測(cè)得的電阻誤差較大若測(cè)量這種光照下的電阻，則需將實(shí)物圖中毫安表的連接方式采用_外接_(選填“內(nèi)接”或“外接”)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確解析(1)光敏電阻的阻值隨光照的增強(qiáng)而減小，結(jié)合圖乙知正常光照射時(shí)R13 000 ，強(qiáng)光射時(shí)R2200 ；(2)實(shí)驗(yàn)電路采用的是毫安表內(nèi)接法，測(cè)得的結(jié)果比真實(shí)值偏大，當(dāng)待測(cè)電阻遠(yuǎn)大于毫安表電阻時(shí)實(shí)驗(yàn)誤差較小，所以強(qiáng)光照射時(shí)誤差較大；強(qiáng)光照射時(shí)采用毫安表外接法實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確考點(diǎn)3力傳感器例3傳感器是把非電學(xué)量(如速度、溫度、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變化的一種元件，在自動(dòng)控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用有一種測(cè)量人的體重的電子秤，其測(cè)量部分的原理圖如圖中的虛線框所示，它主要由壓力傳感器R(電阻值會(huì)隨所受壓力大小發(fā)生變化的可變電阻)和顯示體重大小的儀表A(實(shí)質(zhì)是理想電流表)組成壓力傳感器表面能承受的最大壓強(qiáng)為1×107 Pa，且已知壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關(guān)系如表所示設(shè)踏板和壓桿的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4.8 V，取g10 m/s2請(qǐng)作答：壓力F/N02505007501 0001 2501 500電壓R/300270240210180150120(1)該秤零點(diǎn)(即踏板空載時(shí))的刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤_1.6×102_A處；(2)如果某人站在該秤踏板上，電流表刻度盤的示數(shù)為20 mA，這個(gè)人的質(zhì)量是_50_kg解析(1)由題表格知，踏板空載時(shí)，壓力傳感器的電阻R300 ，此時(shí)中電流I A1.6×102 A(2)當(dāng)電流I20 mA2×102 A時(shí)，壓力傳感器的電阻R 240 ，由表格可知，這個(gè)人受到的重力為500 N，此人質(zhì)量為50 kg考點(diǎn)4電容式傳感器例4如圖所示為一測(cè)定液面高低的傳感器示意圖，A為固定的導(dǎo)體芯，B為導(dǎo)體芯外面的一層絕緣物質(zhì)，C為導(dǎo)電液體，把傳感器接到圖示電路中，已知靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向相同如果發(fā)現(xiàn)指針正向右偏轉(zhuǎn)，則導(dǎo)電液體的深度h的變化情況為(B)Ah正在增大Bh正在減小Ch不變 D無法確定解析由電源極性及電流方向可知，A、B構(gòu)成的電容器上的電荷量減小，據(jù)C，電容C在減小，可知正對(duì)面積S減小，即h在減小故選項(xiàng)B正確對(duì)應(yīng)演練·遷移運(yùn)用1(多選)如圖所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)(ABC)A電壓表的示數(shù)增大BR2中電流減小C小燈泡的功率增大D電路的路端電壓增大解析當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)，R3阻值減小，外電路電阻隨R3的減小而減小，R1兩端電壓因干路電流增大而增大，同時(shí)內(nèi)電壓增大，故電路路端電壓減小，電壓表的示數(shù)增大，選項(xiàng)A正確，D錯(cuò)誤；由路端電壓減小、R1兩端電壓增大知，R2兩端電壓減小，則R2中電流減小，故選項(xiàng)B正確；結(jié)合干路電流增大知流過小燈泡的電流必增大，則小燈泡的功率增大，故選項(xiàng)C正確2(多選)利用光敏電阻制作的光傳感器，記錄了傳送帶上工件的輸送情況，如圖甲所示為某工廠成品包裝車間的光傳感記錄器，光傳感器B能接收到發(fā)光元件A發(fā)出的光，每當(dāng)工件擋住A發(fā)出的光時(shí)，光傳感器就輸出一個(gè)電信號(hào)，并在屏幕上顯示出電信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系，如圖乙所示若傳送帶始終勻速運(yùn)動(dòng)，每?jī)蓚€(gè)工件間的距離為0.2 m，則下列說法正確的是(BC)A傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.1 m/sB傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.2 m/sC該傳送帶每小時(shí)輸送3 600個(gè)工件D該傳送帶每小時(shí)輸送7 200個(gè)工件解析從乙圖可以知道，每間隔1秒的時(shí)間光傳感器就輸出一個(gè)電信號(hào)，而在這一段時(shí)間內(nèi)傳送帶運(yùn)動(dòng)了兩個(gè)工件之間的距離，所以傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是v m/s0.2 m/s，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；傳送帶每小時(shí)傳送的距離為svt0.2×3 600 m，工件個(gè)數(shù)為n3 600個(gè)，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤3溫度傳感器廣泛應(yīng)用于家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性來工作的如圖甲所示為某裝置中的傳感器工作原理圖，已知電源的電動(dòng)勢(shì)E9.0 V，內(nèi)阻不計(jì)，G為靈敏電流表，其內(nèi)阻Rg保持不變；R為熱敏電阻，其阻值隨溫度的變化關(guān)系如圖乙所示，閉合開關(guān)S，當(dāng)R的溫度等于20 時(shí)，電流表示數(shù)I12 mA；當(dāng)電流表的示數(shù)I23.6 mA時(shí)，熱敏電阻的溫度是(D)A60 B80 C100 D120 解析由題中圖乙知，溫度為20時(shí)，R的阻值R14 k.由歐姆定律知EI1(R1Rg)，EI2(R2Rg)，兩式聯(lián)立，解得R22 k，由圖乙中查得此時(shí)溫度為120，選項(xiàng)D正確4壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖甲所示，將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間放置一個(gè)絕緣重球小車向右做直線運(yùn)動(dòng)過程中，電流表示數(shù)如圖乙所示，下列判斷正確的是(D)A從t1到t2時(shí)間內(nèi)，小車一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)B從t1到t2時(shí)間內(nèi)，小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C從t2到t3時(shí)間內(nèi)，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)D從t2到t3時(shí)間內(nèi)，小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)解析在0t1內(nèi)，I恒定，壓敏電阻阻值不變，由重球的受力不變可知，小車可能做勻速或勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在t1t2內(nèi)，I變大，阻值變小，壓力變大，小車做變加速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤在t2t3內(nèi)，I不變，壓力恒定，小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確7