2022届高考物理一轮复习第11章交变电流传感器实验12传感器的简单使用课件新人教版

(1)当光照强度为 4 坎德拉(cd)时光敏电阻 Rx 的大小为______Ω。 (2)其原理是光照增强，光敏电阻 Rx 阻值变小，施加于玻璃两端的 电压降低，玻璃透明度下降，反之则玻璃透明度上升。若电源电压不变， R0 是定值电阻，则下列电路图中符合要求的是________(填序号)。
A
B
C
D
[解析] (1)由表格数据可知，光敏电阻 Rx 与光强 E 的乘积均为 18 Ω·cd 不变，则当 E＝4 cd 时，光敏电阻的阻值：Rx＝184Ωcd·cd＝4.5 Ω。
度的升高 R2 两端的输出电压应增大，又由串联电路的特点可知，R1 的阻值应减小或 R2 的阻值应增大，而热敏电阻的阻值随温度的升高 而减小，因此 R1 应为热敏电阻；当环境温度为 50 ℃时，热敏电阻的 阻值为 0.8 kΩ，则由串联电路的特点有R1＋E R2＝UR22，解得 R2＝1.2 kΩ。
[答案] (1)见解析图 (2)D．电阻箱的读数 R0 e．仍为 I0 电 阻箱的读数 R1 f．R0－R1＋150 Ω
3．电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度，将光 敏电阻 Rx 和定值电阻 R0 接在 9 V 的电源上，光敏电阻阻值随光强变 化关系如表所示：
光强 E/cd 1 2 3 4 5 电阻值/Ω 18 9 6 3.6 [“光强”是表示光强弱程度的物理量，符号为 E，单位坎德拉 (cd)]
[解析] (1)电阻箱的最大阻值与热敏电阻的最大阻值相差不大， 因此电阻箱应与热敏电阻串联，电路图如图所示。
(2)本实验原理是电路对应不同状态时，通过调节电阻箱，使电 路中的电流相等，外电路的总电阻相等。RT 的温度为 95 ℃和降为 T1 时对应的电路的电阻相等，有 150 Ω＋R0＝RT1＋R1，即 RT1＝R0 －R1＋150 Ω。
02 实验考向·多维突破
突破一 突破二
教材原型实验 1．某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现用直流恒流电 源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保 温容器、温度计、开关和导线连成如图甲所示的实物图。
甲
(1)实验的主要步骤： ①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调 节并记录电源输出的电流值；②在保温容器中添加少量热水，待温 度稳定后，闭合开关，________，________，断开开关。 ③重复第②步操作若干次，测得多组数据。
在室温下对系统进行调节。已知 U 约为 18 V，Ic 约为 10 mA； 流过报警器的电流超过 20 mA 时，报警器可能损坏；该热敏电阻的 阻值随温度升高而减小，在 60 ℃时阻值为 650.0 Ω。
(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。
(2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)。 (3)按照下列步骤调节此报警系统： ①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求， 这一阻值为________ Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(选填 “a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是________________ _____________________________________________________。 ②将开关向________(选填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动 变阻器的滑片，直至________________________________________。
③打开电源，让小灯泡发光，调节灯泡的亮度使之逐渐变亮， 观察光敏电阻的变化情况。
④用黑纸遮光时，观察光敏电阻的变化情况。 ⑤结论：光照增强光敏电阻阻值变小，光照减弱光敏电阻阻值 变大。
5．注意事项 (1)在做热敏电阻实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以 使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温、电压和电流值。 (2)光敏电阻实验中，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照射到光敏电阻上的光的强度。 (3)欧姆表每次换挡后都要重新调零。
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第十一章 交变电流 传感器
实验十二 传感器的简单使用
01 实验储备·自主回顾
1．实验目的 (1)了解常见传感器元件的作用。 (2)探究热敏电阻、光敏电阻的特性。 2．实验原理 传感器将感受到的非电学量(力、热、光、声等)，转换成便于 测量的电学量。 3．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。
2．如图所示，一热敏电阻 RT 放在控温容器 M 内； 为毫安表， 量程为 6 mA，内阻为数十欧姆；E 为直流电源，电动势约为 3 V， 内阻很小；R 为电阻箱，最大阻值为 999.9 Ω； S 为开关。已知 RT 在 95 ℃时的阻值为 150 Ω， 在 20 ℃时的阻值约为 550 Ω。现要求在降温过 程中测量在 20～95 ℃之间的多个温度下 RT 的 阻值。
(1)在虚线框中所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。
(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电 压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中 电压表和毫安表的示数分别为 5.5 V 和 3.0 mA，则此时热敏电阻的 阻值为________kΩ(保留 2 位有效数字)。实验中得到的该热敏电阻 阻值 R 随温度 t 变化的曲线如图(a)所示。
[答案] (1)4.5 (2)C
实验目的创新
拓展创新实验
[典例1] (2020·全国卷Ⅲ·T23)已知一热敏电阻当温度从 10 ℃升 至 60 ℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其 阻值随温度的变化关系。所用器材：电源 E、开关 S、滑动变阻器 R(最大阻值为 20 Ω)、电压表(可视为理想电表)和毫安表(内阻约为 100 Ω)。
(2)设热敏电阻 R＝R0＋kt，k＝12008－－11004＝0.400。由图线知，温 度 为 10 ℃ 时 ， 热 敏 电 阻 R ＝ 104 Ω ， 则 R0 ＝ R － kt ＝ (104 － 0.400×10)Ω＝100 Ω，
所以 R＝100＋0.400t(Ω)。
[答案] (1)记录温度计的示数 记录电压表的示数 (2)100 0.400
4．实验过程 (1)研究热敏电阻的特性 ①按如图所示连接好实物。 ②将热水分几次注入烧杯中，测量每次水的温 度、热敏电阻的阻值。 ③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。
(2)研究光敏电阻的特性 ①将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如图所示正确 连接，多用电表置于“×100”挡。 ②先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值。
2022届高考物理一轮复习第11章交变电 流传感器实验12传感器的简单使用课件 新人教版
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(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图。 (2)完成下列实验步骤中的填空： a．依照实验原理电路图连线。 b．调节控温容器 M 内的温度，使得 RT 的温度为 95 ℃。 c．将电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全。 d．闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数 I0，并记录 ________。
(2)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得 如图乙所示的 R-t 关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的 R-t 关系 式：R＝________＋________t(Ω)(保留 3 位有效数字)。
乙
[解析] (1)因本实验是探究热敏电阻的阻值随温度变化的特性， 所以实验需要测出热敏电阻的阻值及相应的温度，热敏电阻的阻值 用 R＝UI 间接测量，故需要记录的数据是温度计的示数和电压表的示 数。
[答案] (1)如图所示 (2)1.8 (3)25.5 (4)R1 1.2
创新点解读：1本实验采用滑动变阻器分压式接法测量小阻值 的热敏电阻的阻值。
2采用热敏电阻控制电路，使之成为一种温控报警器。
实验原理的创新
[典例2] 现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热 敏电阻的温度达到或超过 60 ℃时，系统报警。提供的器材有：热敏 电阻，报9.9 Ω)，直流电源(输出电压为 U，内阻不计)，滑动变阻 器 R1(最大阻值为 1 000 Ω)，滑动变阻器 R2(最大阻值为 2 000 Ω)，单 刀双掷开关一个，导线若干。
(2)由题意可知，光敏电阻 Rx 与定值电阻 R0 串联连接，光照增强时， 光敏电阻 Rx 阻值减小，电路中的总电阻减小，由 I＝UR可知，电路中的电 流增大，由 U＝IR 可知，R0 两端的电压增大，因串联电路中总电压等于 各分电压之和，所以 Rx 两端的电压减小，反之，光照减弱时，光敏电阻 Rx 阻值增大，R0 两端的电压减小，Rx 两端的电压增大，则玻璃并联在 R0 两端时不符合，玻璃并联在 Rx 两端时符合，故 A 项错误，C 项正确；若 玻璃与电源并联，光照变化时，玻璃两端的电压不变，故 B、D 项错误。
(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏 电阻的阻值为 2.2 kΩ。由图(a)求得，此时室温为________ ℃(保留 3 位有效数字)。
图(a)
图(b)
(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部 分如图(b)所示。图中，E 为直流电源(电动势为 10 V，内阻可忽略)； 当图中的输出电压达到或超过 6.0 V 时，便触发报警器(图中未画出) 报警。若要求开始报警时环境温度为 50 ℃，则图中________(填 “R1” 或 “R2”) 应 使 用 热 敏 电 阻 ， 另 一 固 定 电 阻 的 阻 值 应 为 ________kΩ(保留 2 位有效数字)。
e．将 RT 的温度降为 T1(20 ℃<T1<95 ℃)；调节电阻箱，使得电 流表的读数________，记录___________________________________
_____________________________________________________。 f．温度为 T1 时热敏电阻的电阻值 RT1＝________。 g．逐步降低 T1 的数值，直到 20 ℃为止；在每一温度下重复步 骤 e、f。
[解析] (1)由于滑动变阻器的最大阻值比待测电阻的阻值小得 多，因此滑动变阻器应用分压式接法，由于电压表可视为理想电表，
则电流表应用外接法，电路图如答图所示。(2)由欧姆定律得 R＝UI ＝
5.5 3.0×10－3
Ω＝1.8×103
Ω(或 1.8
kΩ)。(3)由题图(a)可直接读出热敏
电阻的阻值为 2.2 kΩ 时，室温为 25.5 ℃。(4)由题意可知随温
[答案] (1)连线见解析图 (2)R2 (3)①650.0 b 接通电源后，流过报警器的电流会超过 20 mA， 报警器可能损坏 ②c 报警器开始报警
创新点解读：在设置报警温度时，借助于电阻箱等效替代热敏 电阻进行电阻设置，使之达到报警的温度。
(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报 警系统即可正常使用。
[解析] (1)电路图连接如图。
(2)报警器开始报警时， 对整个回路有 U＝Ic(R 滑＋R 热)， 代入数据可得 R 滑＝1 150.0 Ω， 因此滑动变阻器应选择 R2。
(3)①在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电 阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻的阻值，即为 650.0 Ω。滑动 变阻器在电路中为限流接法，滑片应置于 b 端附近，若置于另一端 a 时，闭合开关，则电路中的电流 I＝65108.0 A≈27.7 mA，超过报警器 最大电流 20 mA，报警器可能损坏。②开关应先向 c 端闭合，移动 滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警为止。