实验11传感器的简单应用2020年高考物理

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1、实验十一传感器的简单应用目录课前预习基础落实课堂互动考点突破课前预习基础落实【实验目的】1认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件。2了解传感器在技术上的简单应用。【实验原理】(1)传感器是将它感受到的信号(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。(2)其工作过程如图实1所示：【实验器材】热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。【实验过程】一、研究热敏电阻的热敏特性1实验步骤(1)按图实2所示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理。 (2)把多用电表置于“欧姆挡”，并选择适当的量程测出烧杯中没有热水时热敏电阻的阻值，

2、并记下温度计的示数。(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值。(4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录。2数据处理(1)根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入下表中，分析热敏电阻的特性。(2)在图实3所示坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。 (3)根据实验数据和Rt图线，得出结论：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。二、研究光敏电阻的光敏特性1实验步骤(1)将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图实4所示电路连接好，其中多用电表置于欧姆“100”挡。(2)先测出在室内自然

3、光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据。(3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。(4)用手掌(或黑纸)遮光时电阻值又是多少？并记录。2数据处理把记录的结果填入下表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性。结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。【注意事项】1在做热敏实验时，加开水后要等一会再测其阻值，以使电阻温度与水温相同，并同时读出水温。2在光敏实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少。3欧姆表每次换挡后都要重新调零。【实验改进】对于热敏

4、电阻的特性，可用以下实验进行：如图实5所示，将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT的两端相连，这时表针指在某一刻度，观察下述操作下的指针偏转情况：1往RT上擦一些酒精。2用吹风机将热风吹向电阻RT。根据指针偏转方向判定热敏电阻的特性。【实验分析】11中指针左偏，说明RT的阻值增大。酒精蒸发吸热，温度降低，所以热敏电阻的阻值随温度的降低而增大。22中指针右偏，说明RT的阻值减小。电阻RT温度升高，故热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。优点：改进后的实验简单易操作，能很快得出结论。课堂互动考点突破考点一热敏电阻的原理及应用例1用对温度敏感的半导体材料制成的某

5、热敏电阻RT，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的。某同学将RT和两个适当的固定电阻R1、R2连成图实6虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围。为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下RL的阻值，测量电路如图实7所示，图中的电压表内阻很大。RL的测量结果如下表所示。回答下列问题：(1)根据图实6所示的电路，在图实7所示的实物图上连线。(2)为了检验RL与t之间近似为线性关系，在图实8上作RLt关系图线。(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图实9甲、乙所示。电流表的读数为_，电压表的读数为_。此时

6、等效电阻RL的阻值为_；热敏电阻所处环境的温度约为_。答案(1)连线如图所示(2)RLt关系图线如图所示(3)115 mA5.0 V43.5 64.0 (6266 均正确)考点二光敏电阻传感器的应用例2为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)。某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表：(1)根据表中数据，请在给定的坐标系(图实10)中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。(2)如图实11所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自

7、动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：光敏电阻RP(符号 ，阻值见上表)；直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；定值电阻：R110 k，R220 k，R340 k(限选其中之一并在图中标出)开关S及导线若干。解析(1)光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图所示。光敏电阻的阻值随光照度变化特点：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小。(2)根据串联电阻的分压关系，E3 V，当照度降低至1.0(lx)时，其电压升至2 V，由图线知，此时光

8、敏电阻RP20 k，URP2 V，串联电阻分压UR1 V，由2得：R10 k，故选定值电阻R1，电路原理图如图所示。答案见解析考点三传感器在实验中的应用例3利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等。图实12甲所示为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的UI关系图线。(1)实验室提供的器材有：电流传感器、电压传感器、滑动变阻器A(阻值范围010 )、滑动变阻器B(阻值范围0100 )、电动势为6 V的电源(不计内阻)、小灯泡、开关、导线若干。该同学做实验时，滑动变阻器选用的是_(选填“A”或“B”)；请在图乙的方框中画出该实验的电路图。(2)如果将该小灯泡接入丙图所示的电路中，已知电流传感器的示数为0.3 A，电源电动势为3 V。则此时小灯泡的电功率为_ W，电源的内阻为_ 。答案(1)A实验电路图如图所示(2)0.69(0.660.72均可)2.33(2.002.67均可)8