高考物理新一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)專題 傳感器的簡單使用課件

實(shí)驗(yàn)十一傳感器的簡單使用實(shí)驗(yàn)十一傳感器的簡單使用第十章交變電流傳感器第十章交變電流傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?了解傳感器的工作過程，探究敏感元件的特性了解傳感器的工作過程，探究敏感元件的特性2學(xué)會(huì)傳感器的簡單使用學(xué)會(huì)傳感器的簡單使用實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理1傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹總鞲衅髂軌驅(qū)⒏惺艿降奈锢砹?力、熱、光、聲等力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成便于測量的量便于測量的量(一般是電學(xué)量一般是電學(xué)量)2其工作過程如圖所示：其工作過程如圖所示：實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺(tái)、溫度計(jì)、燒杯、熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺(tái)、溫度計(jì)、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學(xué)生電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開冷水、熱水、小燈泡、學(xué)生電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線等關(guān)、導(dǎo)線等實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟1研究熱敏電阻的熱敏特性研究熱敏電阻的熱敏特性(1)將熱敏電阻放入燒杯中的水中，測量水溫和熱敏電阻的阻將熱敏電阻放入燒杯中的水中，測量水溫和熱敏電阻的阻值值(如圖甲所示如圖甲所示)(2)準(zhǔn)備好記錄電阻與溫度關(guān)系的表格準(zhǔn)備好記錄電阻與溫度關(guān)系的表格(如下表如下表)次數(shù)次數(shù)待測量待測量123456溫度溫度()電阻電阻()(3)改變水的溫度，多次測量水的溫度和熱敏電阻的阻值，改變水的溫度，多次測量水的溫度和熱敏電阻的阻值，記錄在表格中，把記錄的數(shù)據(jù)畫在記錄在表格中，把記錄的數(shù)據(jù)畫在RT圖中，得圖線如圖中，得圖線如圖乙所示圖乙所示2研究光敏電阻的光敏特性研究光敏電阻的光敏特性(1)將光電傳感器、多用電表、燈泡、滑動(dòng)變阻器按如圖所示將光電傳感器、多用電表、燈泡、滑動(dòng)變阻器按如圖所示電路連接好，其中多用電表置于電路連接好，其中多用電表置于“100”擋；擋；(2)先測出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值，并記錄數(shù)先測出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值，并記錄數(shù)據(jù)；據(jù)；(3)打開電源，讓小燈泡發(fā)光，調(diào)節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變打開電源，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；亮，觀察表盤指針顯示電阻阻值的情況，并記錄；光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度弱弱中中強(qiáng)強(qiáng)無光照射無光照射阻值阻值()(4)用手掌用手掌(或黑紙或黑紙)遮光時(shí)電阻值又是多少？并記錄遮光時(shí)電阻值又是多少？并記錄把記錄的結(jié)果填入下表中，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電把記錄的結(jié)果填入下表中，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性阻的特性.結(jié)論：結(jié)論：光敏電阻的阻值被光照射時(shí)發(fā)生變化，光照增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，光照減弱電阻變大強(qiáng)電阻變小，光照減弱電阻變大誤差分析誤差分析本實(shí)驗(yàn)誤差主要來源于溫度計(jì)和歐姆表的讀數(shù)本實(shí)驗(yàn)誤差主要來源于溫度計(jì)和歐姆表的讀數(shù)注意事項(xiàng)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)兒再測其阻值，以使在做熱敏實(shí)驗(yàn)時(shí)，加開水后要等一會(huì)兒再測其阻值，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少3歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零改進(jìn)創(chuàng)新改進(jìn)創(chuàng)新對(duì)于熱敏電阻的特性，可用以下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行：對(duì)于熱敏電阻的特性，可用以下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行：如圖所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于如圖所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于“歐姆歐姆”擋，再將電擋，再將電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻Rt的兩端相連，這時(shí)的兩端相連，這時(shí)表針指在某一刻度，觀察下述操作下的指針偏轉(zhuǎn)情況：表針指在某一刻度，觀察下述操作下的指針偏轉(zhuǎn)情況：(1)往往Rt上擦一些酒精上擦一些酒精(2)用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)方向判定熱敏電用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)方向判定熱敏電阻的特性阻的特性實(shí)驗(yàn)分析：實(shí)驗(yàn)分析：(1)中指針左偏，說明中指針左偏，說明Rt的阻值增大；酒精蒸發(fā)吸的阻值增大；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熱，溫度降低，所以熱敏電阻的阻值隨溫度的降低而增大(2)中指針右偏，中指針右偏，Rt的阻值減小，而電阻的阻值減小，而電阻Rt溫度升高，故熱敏溫度升高，故熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小電阻的阻值隨溫度的升高而減小優(yōu)點(diǎn)：改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)簡單易操作，學(xué)生很快得出結(jié)論優(yōu)點(diǎn)：改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)簡單易操作，學(xué)生很快得出結(jié)論熱敏電阻的原理及應(yīng)用熱敏電阻的原理及應(yīng)用 用對(duì)溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成的某熱敏電阻用對(duì)溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成的某熱敏電阻RT，在，在給定溫度范圍內(nèi)，其阻值隨溫度的變化是非線性的某同學(xué)給定溫度范圍內(nèi)，其阻值隨溫度的變化是非線性的某同學(xué)將將RT和兩個(gè)適當(dāng)?shù)墓潭娮韬蛢蓚€(gè)適當(dāng)?shù)墓潭娮鑂1、R2連成如圖甲虛線框內(nèi)所示連成如圖甲虛線框內(nèi)所示的電路，以使電路的等效電阻的電路，以使電路的等效電阻RL的阻值隨的阻值隨RT所處環(huán)境溫度的所處環(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(yàn)證這個(gè)變化近似為線性的，且具有合適的阻值范圍為了驗(yàn)證這個(gè)設(shè)計(jì)，他采用伏安法測量在不同溫度下設(shè)計(jì)，他采用伏安法測量在不同溫度下RL的阻值，測量電路的阻值，測量電路如圖乙所示，圖中的電壓表內(nèi)阻很大如圖乙所示，圖中的電壓表內(nèi)阻很大RL的測量結(jié)果如下表的測量結(jié)果如下表所示所示溫度溫度t()30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0RL阻值阻值() 54.3 51.5 48.3 44.7 41.4 37.9 34.7回答下列問題：回答下列問題：(1)根據(jù)圖甲所示的電路，在圖乙所示的實(shí)物圖上連線根據(jù)圖甲所示的電路，在圖乙所示的實(shí)物圖上連線乙乙(1)連線如圖所示連線如圖所示(2)為了檢驗(yàn)為了檢驗(yàn)RL與與t之間近似為線性關(guān)系，在坐標(biāo)紙上作之間近似為線性關(guān)系，在坐標(biāo)紙上作RLt關(guān)系圖線關(guān)系圖線(2)RLt關(guān)系圖線如圖所示關(guān)系圖線如圖所示(3)在某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖丙、在某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖丙、丁所示電流表的讀數(shù)為丁所示電流表的讀數(shù)為_，電壓表的讀數(shù)為，電壓表的讀數(shù)為_此時(shí)等效電阻此時(shí)等效電阻RL的阻值為的阻值為_；熱敏電阻所；熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為處環(huán)境的溫度約為_115 mA5.00 V43.5 64.0 (62.066.0 均正確均正確)光敏電阻的特性和應(yīng)用光敏電阻的特性和應(yīng)用 為了節(jié)能和環(huán)保為了節(jié)能和環(huán)保,一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值系統(tǒng)光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱，照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大，照度單位為光越強(qiáng)照度越大，照度單位為lx)某光敏電阻某光敏電阻RP在不同照在不同照度下的阻值如下表：度下的阻值如下表：照度照度(lx)0.20.40.60.81.01.2電阻電阻(k)754028232018(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，并說明阻值隨照度變化的特點(diǎn)化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點(diǎn)(2)如圖所示如圖所示,當(dāng)當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至兩端所加電壓上升至2 V時(shí)，控制開關(guān)自時(shí)，控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)請(qǐng)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡單電路，給動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)請(qǐng)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡單電路，給1、2兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗照度降低至兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗照度降低至1.0(lx)時(shí)啟動(dòng)照時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖(不考慮控制開關(guān)對(duì)所不考慮控制開關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響設(shè)計(jì)電路的影響)提供的器材如下：提供的器材如下：光敏電阻光敏電阻RP(符號(hào)，阻值見上表符號(hào)，阻值見上表)直流電源直流電源E(電動(dòng)勢電動(dòng)勢3 V，內(nèi)阻不計(jì)，內(nèi)阻不計(jì))；定值電阻：定值電阻：R110 k，R220 k，R340 k(限選其中限選其中之一并在圖中標(biāo)出之一并在圖中標(biāo)出)；開關(guān)；開關(guān)S及導(dǎo)線若干及導(dǎo)線若干解析解析(1)光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如圖甲所光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如圖甲所示特點(diǎn)：光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性減小示特點(diǎn)：光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性減小甲乙甲乙(2)控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，給控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，給1、2兩端提供電壓，要求兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗照度降低至當(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)光敏時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，即此時(shí)光敏電阻阻值為電阻阻值為20 k，兩端電壓為，兩端電壓為2 V，電源電動(dòng)勢為，電源電動(dòng)勢為3 V，所，所以應(yīng)加上一個(gè)分壓電阻，分壓電阻阻值為以應(yīng)加上一個(gè)分壓電阻，分壓電阻阻值為10 k，即選用，即選用R1，電路原理圖如圖乙所示電路原理圖如圖乙所示答案答案見解析見解析范例范例如圖所示裝置可以用來測量硬彈簧如圖所示裝置可以用來測量硬彈簧(即勁度系數(shù)較即勁度系數(shù)較大的彈簧大的彈簧)的勁度系數(shù)的勁度系數(shù)k.電源的電動(dòng)勢為電源的電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻可忽略，內(nèi)阻可忽略不計(jì)；滑動(dòng)變阻器全長為不計(jì)；滑動(dòng)變阻器全長為L，重力加速度為，重力加速度為g，V為理想為理想電壓表當(dāng)木板上沒有放重物時(shí)，滑動(dòng)變阻器的觸頭位電壓表當(dāng)木板上沒有放重物時(shí)，滑動(dòng)變阻器的觸頭位于圖中于圖中a點(diǎn)，此時(shí)電壓表示數(shù)為零在木板上放置質(zhì)量為點(diǎn)，此時(shí)電壓表示數(shù)為零在木板上放置質(zhì)量為m的重物，滑動(dòng)變阻器的觸頭隨木板一起下移由電壓的重物，滑動(dòng)變阻器的觸頭隨木板一起下移由電壓表的示數(shù)表的示數(shù)U及其他給定條件，可計(jì)算出彈簧的勁度系數(shù)及其他給定條件，可計(jì)算出彈簧的勁度系數(shù)k.(1)寫出寫出m、U與與k之間所滿足的關(guān)系式之間所滿足的關(guān)系式(2)已知已知E1.50 V,L12.0 cm,g9.80 m/s2.測量結(jié)果如下測量結(jié)果如下表：表：m(kg)1.001.503.004.506.007.50U(V)0.1080.1540.2900.4460.6080.740在圖中給出的坐標(biāo)紙上利用表中數(shù)據(jù)描出在圖中給出的坐標(biāo)紙上利用表中數(shù)據(jù)描出mU直線；直線；mU直線的斜率為直線的斜率為_kg/V；彈簧的勁度系數(shù)彈簧的勁度系數(shù)k_N/m(結(jié)果均保留三位有效結(jié)果均保留三位有效數(shù)字?jǐn)?shù)字)見解析圖見解析圖10.01.23103點(diǎn)評(píng)點(diǎn)評(píng)本實(shí)驗(yàn)通過機(jī)械裝置和電壓表將力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)本實(shí)驗(yàn)通過機(jī)械裝置和電壓表將力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量量,設(shè)備簡單、設(shè)計(jì)巧妙、原理明了，屬于力電綜合實(shí)驗(yàn)題，設(shè)備簡單、設(shè)計(jì)巧妙、原理明了，屬于力電綜合實(shí)驗(yàn)題，重點(diǎn)考查數(shù)據(jù)處理能力重點(diǎn)考查數(shù)據(jù)處理能力