2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章 交變電流 傳感器 實(shí)驗(yàn)十二 傳感器的簡單使用課件.ppt

實(shí)驗(yàn)十二傳感器的簡單使用 第十一章交變電流傳感器 內(nèi)容索引 過好雙基關(guān) 命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn) 命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新 1 過好雙基關(guān) 研究熱敏電阻的特性1 實(shí)驗(yàn)原理閉合電路歐姆定律 用表進(jìn)行測量和觀察 2 實(shí)驗(yàn)器材半導(dǎo)體熱敏電阻 多用電表 鐵架臺(tái) 燒杯 涼水和熱水 歐姆 溫度計(jì) 3 實(shí)驗(yàn)步驟 1 按圖連接好電路 將熱敏電阻絕緣處理 2 把多用電表置于擋 并選擇適當(dāng)?shù)牧砍虦y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) 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 和多用電表測量的熱敏電阻的阻值 4 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 并記錄 歐姆 溫度計(jì) 的示數(shù) 4 數(shù)據(jù)處理在圖坐標(biāo)系中 粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線 5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而 隨溫度的降低而 6 注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí) 加熱水后要等一會(huì)兒再測熱敏電阻阻值 以使電阻溫度與水的溫度相同 并同時(shí)讀出水溫 減小 增大 研究光敏電阻的光敏特性1 實(shí)驗(yàn)原理閉合電路歐姆定律 用表進(jìn)行測量和觀察 2 實(shí)驗(yàn)器材光敏電阻 多用電表 滑動(dòng)變阻器 導(dǎo)線 電源 歐姆 小燈泡 3 實(shí)驗(yàn)步驟 1 將光敏電阻 多用電表 燈泡 滑動(dòng)變阻器如圖所示電路連接好 其中多用電表置于 100 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)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 觀察多用電表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) 觀察多用電表表盤指針顯示電阻阻值的情況 并記錄 4 數(shù)據(jù)處理根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性 5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 1 光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大 強(qiáng)光照射下電阻值 2 光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為這個(gè)電學(xué)量 6 注意事項(xiàng) 1 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來達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2 歐姆表每次換擋后都要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零 很小 電阻 2 命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn) 例1 熱電傳感器利用了熱敏電阻對溫度變化響應(yīng)很敏感的特性 某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)擬探究某種類型的熱敏電阻的阻值如何隨溫度變化 從室溫升到80 時(shí) 所提供的熱敏電阻Rt的阻值變化范圍可能是由5 變到1 或由5 變到45 除熱敏電阻外 可供選用的器材如下 溫度計(jì) 測溫范圍 10 100 電流表A1 量程3A 內(nèi)阻rA 0 1 電流表A2 量程0 6A 內(nèi)阻約為0 2 電壓表V1 量程6V 內(nèi)阻rV 1 5k 電壓表V2 量程3V 內(nèi)阻約為1k 標(biāo)準(zhǔn)電阻 阻值R1 100 滑動(dòng)變阻器R2 阻值范圍0 5 電源E 電動(dòng)勢3V 內(nèi)阻不計(jì) 開關(guān)及導(dǎo)線若干 1 甲同學(xué)利用如圖所示的電路測量室溫下熱敏電阻的阻值 要使測量效果最好 應(yīng)選下列 組器材 A A1和V1B A2和V2C A1和V2 答案 解析 電源的電動(dòng)勢為3V 故電壓表選V2 電阻為幾十歐姆 故電流較小 故電流表選A2 故選B 2 在測量過程中 隨著倒入燒杯中的開水增多 熱敏電阻的溫度升高到80 時(shí) 甲同學(xué)發(fā)現(xiàn)電流表 電壓表的示數(shù)幾乎都不隨滑動(dòng)變阻器R2的阻值的變化而改變 電路保持安全完好 這說明熱敏電阻的阻值隨溫度升高而 選填 增大 或 減小 增大 答案 解析 由題意知 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器起不到改變電流的作用 說明待測電阻較大 故熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而增大 3 學(xué)習(xí)小組的同學(xué)根據(jù)甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn) 建議他在測量較高溫度熱敏電阻的阻值時(shí)重新設(shè)計(jì)電路 更換器材 請你在如圖所示的虛線框內(nèi)完成測量溫度80 時(shí)熱敏電阻阻值的實(shí)驗(yàn)電路圖 見解析圖 答案 解析 因80 時(shí)熱敏電阻阻值較大 而滑動(dòng)變阻器阻值較小 故滑動(dòng)變阻器采用分壓接法 又因電阻阻值較大 故電流表不能準(zhǔn)確測量電流 故采用電壓表V1與定值電阻R1并聯(lián)后充當(dāng)電流表來測量電流 故電路圖如圖所示 1 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 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下表 答案 解析 見解析 特點(diǎn) 光敏電阻的阻值隨照度的增大呈非線性減小 1 根據(jù)表中數(shù)據(jù) 請?jiān)趫D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) 2 如圖所示當(dāng)1 2兩端所加電壓上升至2V時(shí) 控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng) 請利用下列器材設(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1 0lx時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng) 在虛線框內(nèi)完成電路原理圖 不考慮控制開關(guān)對所設(shè)計(jì)電路的影響 提供的器材如下 光敏電阻RP 符號(hào) 直流電源E 電動(dòng)勢3V 內(nèi)阻不計(jì) 定值電阻 R1 10k R2 20k R3 40k 限選其中之一并在圖中標(biāo)出 開關(guān)S及導(dǎo)線若干 答案 解析 見解析 U 解得R1 10k 實(shí)驗(yàn)電路如圖所示 2 利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻制作的熱傳感器 一般體積很小 可以用來測量很小范圍內(nèi)的溫度變化 反應(yīng)快 而且精確度高 1 如果將負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻與電源 電流表和其他元件串聯(lián)成一個(gè)電路 其他因素不變 只要熱敏電阻所處區(qū)域的溫度降低 電路中電流將變 填 大 或 小 答案 小 因?yàn)樨?fù)溫度系數(shù)熱敏電阻溫度降低時(shí) 電阻增大 故電路中電流會(huì)減小 解析 2 上述電路中 我們將電流表中的電流刻度換成相應(yīng)的溫度刻度 就能直接顯示出熱敏電阻附近的溫度 如果刻度盤正中的溫度為20 如圖甲所示 則25 的刻度應(yīng)在20 的刻度的 填 左 或 右 側(cè) 右 答案 由 1 的分析知 溫度越高 電流越大 25 的刻度應(yīng)對應(yīng)較大電流 故在20 的刻度的右側(cè) 解析 3 為了將熱敏電阻放置在某蔬菜大棚內(nèi)檢測大棚內(nèi)溫度變化 請用圖乙中的器材 可增加元器件 設(shè)計(jì)一個(gè)電路 見解析圖 答案 解析 如圖所示 3 命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新 例2 2016 全國 卷 23 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 流過的電流超過Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警 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1000 滑動(dòng)變阻器R2 最大阻值為2000 單刀雙擲開關(guān)一個(gè) 導(dǎo)線若干 在室溫下對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié) 已知U約為18V Ic約為10mA 流過報(bào)警器的電流超過20mA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 1 在圖中完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線 答案 解析 先用電阻箱替代熱敏電阻 連接成閉合回路進(jìn)行調(diào)試 電路圖連接如圖所示 見解析圖 2 電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器 填 R1 或 R2 答案 R2 解析 當(dāng)電路中電流Ic 10mA時(shí) 根據(jù)閉合電路歐姆定律有Ic 解得R總 1800 此時(shí)熱敏電阻的阻值為650 則滑動(dòng)變阻器的阻值為1150 所以滑動(dòng)變阻器選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 滑動(dòng)變阻器的滑片位置于 填 a 或 b 端附近 不能置于另一端的原因是 答案 解析 650 0 b 接通電源后 流過報(bào)警器的電流會(huì) 超過20mA 報(bào)警器可能損壞 當(dāng)熱敏電阻阻值小于650 時(shí) 報(bào)警器就會(huì)報(bào)警 用電阻箱替代熱敏電阻進(jìn)行調(diào)節(jié) 應(yīng)把電阻箱的阻值調(diào)到650 若接通電源后電路中的電流過大 超過20mA 報(bào)警器就會(huì)損壞 電流越小越安全 所以為了電路安全 閉合開關(guān)前滑片應(yīng)置于b端 將開關(guān)向 填 c 或 d 端閉合 緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片 直至 答案 解析 c 報(bào)警器開始報(bào)警 4 保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變 將開關(guān)向另一端閉合 報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用 用電阻箱替代熱敏電阻進(jìn)行調(diào)試 應(yīng)將開關(guān)向c端閉合 開關(guān)閉合后要減小電路中的電阻直至報(bào)警器報(bào)警 3 如圖所示裝置可以用來測量硬彈簧 即勁度系數(shù)較大的彈簧 的勁度系數(shù)k 電源的電動(dòng)勢為E 內(nèi)阻可忽略不計(jì) 滑動(dòng)變阻器全長為L 重力加速度為g 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m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)U及其他給定條件 可計(jì)算出彈簧的勁度系數(shù)k 1 寫出m U與k之間所滿足的關(guān)系式 答案 解析 設(shè)放置質(zhì)量為m的重物時(shí)彈簧的壓縮量為x 則有mg kx又U E解得m 2 已知E 1 50V L 12 0cm g取9 80m s2 測量結(jié)果如下表 答案 在圖中給出的坐標(biāo)紙上利用表中數(shù)據(jù)描出m U直線 m U直線的斜率為 kg V 結(jié)果保留三位有效數(shù)字 答案 解析 10 0 選取 0 0 0 90 9 兩點(diǎn) 則斜率為 10 0kg V 彈簧的勁度系數(shù)k N m 結(jié)果保留三位有效數(shù)字 答案 解析 1 23 103 4 某些固體材料受到外力后除了產(chǎn)生形變 其電阻率也要發(fā)生變化 這種由于外力的作用而使材料電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為 壓阻效應(yīng) 現(xiàn)用如圖所示的電路研究某長薄板電阻Rx的壓阻效應(yīng) 已知Rx的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐 實(shí)驗(yàn)室中有下列器材 A 電源E 3V 內(nèi)阻約為1 B 電流表A1 0 0 6A 內(nèi)阻r1 5 C 電流表A2 0 0 6A 內(nèi)阻r2 1 D 開關(guān)S 定值電阻R0 5 1 為了比較準(zhǔn)確地測量電阻Rx的阻值 請完成虛線框內(nèi)電路圖的設(shè)計(jì) 答案 解析 見解析圖 利用伏安法測量電阻阻值 但所給器材缺少電壓表 可以用內(nèi)阻已知的電流表A1代替 另一個(gè)電流表A2測量電流 如圖所示 2 在電阻Rx上加一個(gè)豎直向下的力F 設(shè)豎直向下為正方向 閉合開關(guān)S 記下電表讀數(shù) A1的讀數(shù)為I1 A2的讀數(shù)為I2 得Rx 用字母表示 答案 解析 電阻兩端電壓為Ux I1r1 流經(jīng)的電流為Ix I2 I1 電阻Rx 3 改變力的大小 得到不同的Rx值 然后讓力反向從下向上擠壓電阻 并改變力的大小 得到不同的Rx值 最后繪成的圖象如圖所示 除觀察到電阻Rx的阻值隨壓力F的增大而均勻減小外 還可以得到的結(jié)論是 當(dāng)F豎直向下時(shí) 可得Fx與所受壓力F的數(shù)值關(guān)系是Rx 答案 解析 17 2F 壓力反向 由圖可知 圖象是一次函數(shù)圖線 即Rx kF b b 17 則有Rx 17 2F 從圖可知 由于圖線對稱 不管力F方向如何增加 Rx均線性減小 阻值不變