高考物理復(fù)習(xí) 高效學(xué)習(xí)方略 實(shí)驗(yàn)11 傳感器的簡(jiǎn)單使用課件

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解傳感器的工作過程，掌握敏感元件的特性2學(xué)會(huì)傳感器的簡(jiǎn)單使用二、實(shí)驗(yàn)原理傳感器是將它感受到的物理量(如力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量(一般是電學(xué)量)，其工作過程是通過對(duì)某一物理量敏感的元件將感受到的信號(hào)按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于利用的信號(hào)例如，光電傳感器是利用光敏電阻將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，熱電傳感器是利用熱敏電阻或熱金屬電阻將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)經(jīng)過電子電路的處理就可以達(dá)到自動(dòng)控制、遙控等各種目的了三、實(shí)驗(yàn)器材熱敏電阻、光敏電阻、燒杯、溫度計(jì)、熱水、多用電表、小燈泡、學(xué)生電源、開關(guān)與導(dǎo)線、滑動(dòng)變阻器、鐵架臺(tái)、光電計(jì)數(shù)器要點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)過程一、研究熱敏電阻的熱敏特性一、研究熱敏電阻的熱敏特性1實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟(1)按如圖所示連接好電路，將熱敏電阻按如圖所示連接好電路，將熱敏電阻絕緣處理；絕緣處理；(2)把多用電表置于把多用電表置于“歐姆歐姆”擋，并選擇擋，并選擇適當(dāng)?shù)牧砍虦y(cè)出燒杯中沒有水時(shí)熱敏電阻的適當(dāng)?shù)牧砍虦y(cè)出燒杯中沒有水時(shí)熱敏電阻的阻值，并記下溫度計(jì)的示數(shù)；阻值，并記下溫度計(jì)的示數(shù)； (3)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(jì)的示數(shù)和多用電表測(cè)量的熱敏電阻的阻值； (4)將熱水分幾次注入燒杯中，測(cè)出不同溫度下熱敏電阻的阻值，并記錄下來 2數(shù)據(jù)處理 (1)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，把測(cè)量到的溫度、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)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和Rt圖線，得出結(jié)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，其中多用電表置于“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)遮光時(shí)電阻值又是多少，并記錄 2數(shù)據(jù)處理：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. 3.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)無光照射無光照射阻值阻值()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)零四、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)1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“歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT的兩端相連，這時(shí)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RT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)方向判定熱敏電阻的特性 2實(shí)驗(yàn)分析 (1)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)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(diǎn)：改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易操作，同學(xué)們能很快得出結(jié)論【例1】(2010全國新課標(biāo)理綜)如圖，一熱敏電阻RT，放在控溫容器M內(nèi).為毫安表，量程6 mA，內(nèi)阻為數(shù)十歐姆；E為直流電源，電動(dòng)勢(shì)約為3 V，內(nèi)阻很?。籖為電阻箱，最大阻值為999.9 ；S為開關(guān)已知已知RT在在95 時(shí)的阻值為時(shí)的阻值為150 ，在，在20 時(shí)的阻值約為時(shí)的阻值約為550 .現(xiàn)要求在降溫過程中測(cè)量在現(xiàn)要求在降溫過程中測(cè)量在95 20 之間的多個(gè)溫之間的多個(gè)溫度下度下RT的阻值的阻值 (1)在圖中畫出連線，完成實(shí)驗(yàn)原理電路圖 (2)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空： 依照實(shí)驗(yàn)原理電路圖連線 調(diào)節(jié)控溫容器M內(nèi)的溫度，使得RT的溫度為95 . 將電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)某踔?，以保證儀器安全 閉合開關(guān)調(diào)節(jié)電阻箱，記錄電流表示數(shù)I0，并記錄_ 將RT的溫度降為T1(20 T195 )，調(diào)節(jié)電阻箱，使得電流表的讀數(shù)_，記錄_ 溫度為T1時(shí)熱敏電阻的電阻值RT1_. 逐步降低T1的數(shù)值，直至20 為止；在每一溫度下重復(fù)步驟.解析(1)已知熱敏電阻在20 和95 時(shí)的阻值，可將熱敏電阻、電阻箱、電源、電流表串聯(lián)成閉合電路(2)當(dāng)電路中電流不變時(shí)，電路中的總電阻保持不變，因而，熱敏電阻和電阻箱的阻值之和不變，由電阻箱的讀數(shù)即可求出不同溫度下RT的阻值【答案】(1)實(shí)驗(yàn)原理電路圖如圖所示(2)電阻箱的讀數(shù)R0仍為I0電阻箱的讀數(shù)R1R0R1150 【例2】(2010全國新課標(biāo)理綜)用對(duì)溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成的某熱敏電阻RT，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)將RT和兩個(gè)適當(dāng)?shù)墓潭娮鑂1、R2連成圖1虛線框內(nèi)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(yàn)證這個(gè)設(shè)計(jì)，他采用伏安法測(cè)量在不同溫度下RL的阻值，測(cè)量電路如圖1所示，圖中的電壓表內(nèi)阻很大，RL的測(cè)量結(jié)果如下表所示溫度溫度t/30.040.050.060.070.080.090.0RL阻值阻值/54.351.548.344.741.437.934.7 回答下列問題： (1)根據(jù)圖1所示的電路，在圖2所示的實(shí)物圖上連線 (2)為了檢驗(yàn)RL與t之間近似為線性關(guān)系，在坐標(biāo)紙上作RLt關(guān)系圖線 (3)在某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖3、4所示電流表的讀數(shù)為_，電壓表的讀數(shù)為_此時(shí)等效電阻RL的阻值為_；熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為_【答案】(1)連線如圖所示 (2)RLt關(guān)系曲線如圖所示 (3)115 mA5.00 V43.5 64.0 (62 66 ) 1.傳感器可將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，起自動(dòng)控制作用，如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)中有位移傳感器，電飯煲中有溫度傳感器，電視機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、空調(diào)機(jī)中有光電傳感器，演示位移傳感器的工作原理如圖所示，物體M在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭滑動(dòng)，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的大小，假設(shè)電壓表是理想的，則下列說法正確的是()A物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化B物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化C物體M不動(dòng)時(shí)，電路中沒有電流D物體M不動(dòng)時(shí)，電壓表沒有示數(shù)解析B由于電壓表是理想的，因此滑片P移動(dòng)時(shí)，不改變閉合電路的電阻、電源內(nèi)的電流不發(fā)生變化，即電流恒定，A、C錯(cuò)誤；物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表所測(cè)電壓是變化的，M不動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)恒定，B正確，D錯(cuò)誤2(2010上海理綜)各場(chǎng)館的機(jī)器人非常引人注目，在如圖設(shè)計(jì)的機(jī)器人模塊中，分別填入傳感器和邏輯門名稱，使該機(jī)器人能夠在明亮的條件下，聽到呼喚聲就來為你服務(wù)解析在明亮的條件下，聽到呼喚聲，這兩個(gè)條件必須同時(shí)滿足，是“與”門明亮光傳感器；呼喚聲聲傳感器【答案】光聲與 3在信息技術(shù)高速發(fā)展、電子計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的今天，擔(dān)負(fù)著信息采集任務(wù)的傳感器在自動(dòng)控制、信息處理技術(shù)中發(fā)揮著越來越重要的作用熱電傳感器是利用熱敏電阻將熱信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的元件某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在“用多用電表研究熱敏特性”實(shí)驗(yàn)中，安裝好如圖所示的裝置 (1)多用電表的選擇開關(guān)應(yīng)置于_擋 (2)向杯內(nèi)加入冷水，溫度計(jì)的示數(shù)為20 ，多用電表選擇適當(dāng)?shù)谋堵?，讀出熱敏電阻的阻值R1，然后向杯內(nèi)加入適量熱水，水溫均勻后溫度計(jì)的示數(shù)為60 ，發(fā)現(xiàn)多用電表的指針偏轉(zhuǎn)角度變大了為了較準(zhǔn)確地讀出此溫度下熱敏電阻的阻值R2，多用電表的倍率應(yīng)_(填“增大”或“減小”)解析實(shí)驗(yàn)要研究的是熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，因此應(yīng)使用多用電表的歐姆擋，測(cè)出不同溫度下的電阻值指針的偏轉(zhuǎn)角較大，則說明電阻減小了許多，減小倍率時(shí)，指針的偏轉(zhuǎn)角會(huì)減小為了減小測(cè)量誤差，歐姆表一般使用中值電阻附近注意，改變倍率后重新調(diào)零后才可繼續(xù)測(cè)量【答案】(1)歐姆(2)減小 4.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)隨所受壓力大電阻值會(huì)隨所受壓力大小發(fā)生變化的可變電阻小發(fā)生變化的可變電阻)，顯示體重大小的儀表，顯示體重大小的儀表A(實(shí)質(zhì)是理想實(shí)質(zhì)是理想的電流表的電流表)組成壓力傳感器表面能承受的最大壓強(qiáng)為組成壓力傳感器表面能承受的最大壓強(qiáng)為1107 Pa，且已知壓力傳感器，且已知壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關(guān)系如下表所的電阻與所受壓力的關(guān)系如下表所示設(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感器兩端的電壓恒為4.8 V，取，取g10 m/s2. 請(qǐng)回答： (1)設(shè)秤零起點(diǎn)(即踏板空載時(shí))的刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤_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)人的體重是_kg.壓力壓力F/N0250 5007501 000 1 250 1 500 電阻電阻R/300 270 240210180150120 5光敏電阻在各種自動(dòng)化裝置中有很多應(yīng)用，比如用于街道路燈的自動(dòng)控制如圖為模擬電路，其中A為光敏電阻，B為電磁繼電器，C為照明電路，D為路燈，請(qǐng)連成正確的電路，達(dá)到日出燈熄，日落燈亮的效果解析本題考查光敏電阻的特性及在傳感器中的應(yīng)用，同時(shí)考查了電路的連接在能力方面重點(diǎn)考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)與探究能力當(dāng)天亮?xí)r，光線照射光敏電阻A.其阻值迅速減小，控制回路電流增大，繼電器B工作，吸住銜鐵使觸點(diǎn)斷開，路燈熄滅當(dāng)夜晚降臨，光線變暗，光敏電阻A的阻值增大，控制回路電流減小，彈簧將銜鐵拉起，觸點(diǎn)接通，路燈點(diǎn)亮【答案】如圖所示 6有一種角速度計(jì)可以測(cè)量航天器的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，其結(jié)構(gòu)如圖所示，角速度計(jì)固定在待測(cè)裝置上，元件A可在光滑桿上滑動(dòng)，靜止時(shí)，電壓輸出剛好為零當(dāng)裝置繞豎直軸OO轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，元件A在光滑桿上發(fā)生位移并輸出電壓信號(hào)，成為航天器制導(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l0，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，滑動(dòng)變阻器B總長(zhǎng)度為l，當(dāng)系統(tǒng)以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，求U與的函數(shù)關(guān)系 7青島奧運(yùn)會(huì)帆船賽場(chǎng)采用風(fēng)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(guān)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制光敏電阻的阻值隨照射光的強(qiáng)弱而變化，作為簡(jiǎn)化模型，可以近似認(rèn)為，照射光較強(qiáng)(如白天)時(shí)電阻幾乎為0；照射光較弱(如黑天)時(shí)電阻接近于無窮大利用光敏電阻作為傳感器，借助電磁開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)路燈自動(dòng)在白天關(guān)閉，黑天打開電磁開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示.1、2兩接線柱之間是勵(lì)磁線圈，3、4兩接線柱分別與彈簧片和觸點(diǎn)連接當(dāng)勵(lì)磁線圈中電流大于50 mA時(shí)，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點(diǎn)分離，3、4斷開；電流小于50 mA時(shí)，3、4接通勵(lì)磁線圈中允許通過的最大電流為100 mA. (2)回答下列問題： 如果勵(lì)磁線圈的電阻為200 ，勵(lì)磁線圈允許加的最大電壓為_V，保護(hù)電阻R2的阻值范圍為_. 在有些應(yīng)用電磁開關(guān)的場(chǎng)合，為了安全，往往需要在電磁鐵吸合鐵片時(shí)，接線柱3、4之間從斷開變?yōu)榻油榇?，電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)如何改造？請(qǐng)結(jié)合本題中電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說明 答：_.任意舉出一個(gè)其他的電磁鐵應(yīng)用的例子答：_.解析本題主要考查傳感器的應(yīng)用、電路設(shè)計(jì)，是一道開放式的好題，意在考查考生提取信息和運(yùn)用物理規(guī)律解決實(shí)際問題的能力電磁繼電器分為控制電路和工作電路兩部分根據(jù)光敏電阻的特性，可知光敏電阻應(yīng)串聯(lián)在控制電路中，為了保護(hù)勵(lì)磁線圈，保護(hù)電阻也應(yīng)該串聯(lián)在控制電路中