高考物理必考实验专题突破十二传感器的简单使用含解析
高考物理一轮复习 实验增分 专题12 传感器的简单使用
实验十二 传感器的简单使用知识梳理·夯实基础一、研究热敏电阻的热敏特性二、研究光敏电阻的光敏特性三、注意事项1．在做热敏实验时，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．2．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．核心考点·分层突破考点1 温度传感器[例1](2017·江苏卷)某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图甲所示，继电器与热敏电阻R t、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15 mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控．继电器的电阻约20 Ω，热敏电阻的阻值R t与温度t的关系如下表所示.(1)12)、滑动变阻器R1(0～200 Ω)、滑动变阻器R2(0～500 Ω)、热敏电阻R t、继电器、电阻箱(0～999.9 Ω)、开关S、导线若干．为使该装置实现对30～80 °C之间任一温度的控制，电源E应选用__E2__(选填“E1”或“E2”)，滑动变阻器R应选用__R2__(选填“R1”或“R2”)．(2)实验发现电路不工作，某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图乙所示的选择开关旋至__C __(选填“A ”“B ”“C ”或“D ”)．(3)合上并关S ，用调节好的多用电表进行排查．在图甲中，若只有b 、c 间断路，则应发现表笔接入a 、b 时指针__不偏转__(选填“偏转”或“不偏转”)，接入a 、c 时指针__偏转__(选填“偏转”或“不偏转)．(4)排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是__⑤④②③①__(填写各步骤前的序号)．①将热敏电阻接入电路 ②观察到继电器的衔铁被吸合 ③断开开关，将电阻箱从电路中移除 ④合上开关，调节滑动变阻器的阻值⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1 Ω解析 (1)因通过继电器的电流超过15 mA 时加热器停止加热，为使该装置实现对30～80 ℃之间任一温度的控制，要求电路在30～80 ℃之间的任一温度下的电流能通过调节达到15 mA ．当控制到30 ℃时，电路的最小阻值为R min ＝199.5 Ω＋20 Ω＝219.5 Ω，要使电流达到15 mA ，则所需电源的电动势至少为E min ＝IR min ＝3.29 V ，故电源只能选用电动势为6 V 的E 2.为使温度控制在80 ℃，则在6 V 电源下电路中的电流能达到15 mA ，故此时滑动变阻器接入电路中的阻值为R ＝E 2I －(R 1＋R 继)＝60.015Ω－49.1 Ω－20 Ω＝330.9 Ω，故滑动变阻器应选用R 2．(2)由于是用多用电表测直流电压，且电源电动势为6 V ，故应选择直流电压10 V 挡． (3)若只有b 、c 间断路，电路中无电流，a 、b 间电压为0，a 、c 间电压等于电源电压，故表笔接入a 、b 时指针不偏转，接入a 、c 时指针偏转，且示数等于电源电动势．(4)欲使衔铁在50 ℃时被吸合，则要求温度达到50 ℃时电路中电流达到15 mA ，而此时热敏电阻的阻值为108.1 Ω.为确定滑动变阻器应接入电路中的阻值，先将电阻箱调到108.1 Ω并替代热敏电阻接入电路，调节滑动变阻器使衔铁恰好被吸合，然后再保持滑动变阻器滑片位置不动，将热敏电阻再替换回电阻箱即可，故合理的顺序应为⑤④②③①．考点2 光电传感器[例2]为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，某同学用如图甲所示的电路进行实验，得出两种U －I 图线，如图乙所示．(1)根据U －I 图线可知正常光照射时光敏电阻的阻值为__3_000__Ω，强光照射时电阻为__200__Ω；(2)若实验中所用电压表的内阻约为5 k Ω，毫安表的内阻约为100 Ω，考虑到电表内阻对实验结果的影响，此实验中__强光照射时__(选填“正常光照射时”或“强光照射时”)测得的电阻误差较大．若测量这种光照下的电阻，则需将实物图中毫安表的连接方式采用__外接__(选填“内接”或“外接”)法进行实验，实验结果较为准确．解析 (1)光敏电阻的阻值随光照的增强而减小，结合图乙知正常光照射时R 1＝U 1I 1＝2.4 V 0.8×10－3A ＝3 000 Ω，强光射时R 2＝U 2I 2＝0.8 V4.0×10－3 A ＝200 Ω；(2)实验电路采用的是毫安表内接法，测得的结果比真实值偏大，当待测电阻远大于毫安表电阻时实验误差较小，所以强光照射时误差较大；强光照射时采用毫安表外接法实验结果较为准确．考点3 力传感器[例3]传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用．有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R (电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)和显示体重大小的仪表A(实质是理想电流表)组成．压力传感器表面能承受的最大压强为1×107Pa ，且已知压力传感器R 的电阻与所受压力的关系如表所示．设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8 V ，取g ＝10 m/s 2．请作答：__1.6×10__A (2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA ，这个人的质量是__50__kg ．解析 (1)由题表格知，踏板空载时，压力传感器的电阻R ＝300 Ω，此时Ⓐ中电流I＝U R ＝4.8300A ＝1.6×10－2 A ．(2)当电流I ′＝20 mA ＝2×10－2A 时，压力传感器的电阻R ′＝U I ′＝ 4.82×10－2Ω＝240 Ω，由表格可知，这个人受到的重力为500 N ，此人质量为50 kg ． 考点4 电容式传感器[例4]如图所示为一测定液面高低的传感器示意图，A 为固定的导体芯，B 为导体芯外面的一层绝缘物质，C 为导电液体，把传感器接到图示电路中，已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同．如果发现指针正向右偏转，则导电液体的深度h 的变化情况为( B )A ．h 正在增大B ．h 正在减小C ．h 不变D ．无法确定解析 由电源极性及电流方向可知，A 、B 构成的电容器上的电荷量减小，据C ＝Q U，电容C 在减小，可知正对面积S 减小，即h 在减小．故选项B 正确．对应演练·迁移运用1．(多选)如图所示，R 1、R 2为定值电阻，L 为小灯泡，R 3为光敏电阻，当照射光强度增大时( ABC )A ．电压表的示数增大B ．R 2中电流减小C ．小灯泡的功率增大D ．电路的路端电压增大解析 当照射光强度增大时，R 3阻值减小，外电路电阻随R 3的减小而减小，R 1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，电压表的示数增大，选项A 正确，D 错误；由路端电压减小、R 1两端电压增大知，R 2两端电压减小，则R 2中电流减小，故选项B 正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，故选项C 正确．2．(多选)利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况，如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器B 能接收到发光元件A 发出的光，每当工件挡住A 发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示．若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.2 m ，则下列说法正确的是( BC )A ．传送带运动的速度是0.1 m/sB ．传送带运动的速度是0.2 m/sC ．该传送带每小时输送3 600个工件D ．该传送带每小时输送7 200个工件解析 从乙图可以知道，每间隔1秒的时间光传感器就输出一个电信号，而在这一段时间内传送带运动了两个工件之间的距离，所以传送带运动的速度是v ＝0.21 m/s ＝0.2 m/s ，故选项A 错误，B 正确；传送带每小时传送的距离为s ＝vt ＝0.2×3 600 m，工件个数为n ＝s L＝3 600个，选项C 正确，D 错误．3．温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的．如图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E ＝9.0 V ，内阻不计，G 为灵敏电流表，其内阻R g 保持不变；R 为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示，闭合开关S ，当R 的温度等于20 ℃时，电流表示数I 1＝2 mA ；当电流表的示数I 2＝3.6 mA 时，热敏电阻的温度是( D )A ．60 ℃B ．80 ℃C ．100 ℃D ．120 ℃解析 由题中图乙知，温度为20℃时，R 的阻值R 1＝4 k Ω.由欧姆定律知E ＝I 1(R 1＋R g )，E ＝I 2(R 2＋R g )，两式联立，解得R 2＝2 k Ω，由图乙中查得此时温度为120℃，选项D 正确．4．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是( D )A．从t1到t2时间内，小车一定做匀速直线运动B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动解析在0～t1内，I恒定，压敏电阻阻值不变，由重球的受力不变可知，小车可能做匀速或匀加速直线运动，在t1～t2内，I变大，阻值变小，压力变大，小车做变加速直线运动，选项A、B均错误．在t2～t3内，I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，选项C错误，D正确．。
高中物理 专题12 传感器的简单使用(解析版)
专题12 传感器的简单使用【2023高考课标解读】1.知道什么是传感器，知道光敏电阻和热敏电阻的作用.2.能够通过实验探究光敏电阻和热敏电阻的特性.3.了解常见的各种传感器的工作原理、元件特性及设计方案．【2023高考热点解读】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。
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总结：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。
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总结：光照增强光敏电阻阻值变小，光照减弱光敏电阻阻值变大。
例1.如图所示，一热敏电阻R T放在控温容器M内；为毫安表，量程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R T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R T的阻值。
(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R T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________。
2021届高考物理必考实验十二：传感器的简单使用【含答案】
2021届高考物理必考实验十二：传感器的简单使用1.实验原理(1)传感器的作用传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。
(2)传感器的工作过程通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定的规律转换成便于测量的信号。
例如,光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号;热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温度信号转换成电信号。
转换后的信号经过电子电路的处理就可达到方便检测、自动控制、遥控等各种目的。
传感器工作的原理可用下图表示:2.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、滑动变阻器、开关、导线等。
3.实验步骤及数据处理(1)研究热敏电阻的热敏特性①实验步骤a.按图所示连接好电路,将热敏电阻绝缘处理。
b.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水时热敏电阻的阻值,并记下温度计的示数。
c.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出的热敏电阻的阻值。
d.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a.根据记录数据,把测量到的温度、电阻阻值填入下表中,分析热敏电阻的特性。
次数123456待测量温度/℃电阻/Ωb.在坐标系中,粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。
c.根据实验数据和R-t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。
(2)研究光敏电阻的光敏特性①实验步骤a.将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图所示电路连接好,其中多用电表置于“×100”的欧姆挡。
b.先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值,并记录数据。
c.打开电源,让小灯泡发光,调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录。
d.观察用手掌(或黑纸)遮光时电阻的阻值,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。
高考物理实验传感器的简单使用
高考物理实验传感器的简单使用(一)实验目的了解传感器的简单应用.(二)实验原理传感器是将它感受到的物理量(如力\,热\,光\,声等)转换成便于测量的量(一般是电学量).其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于利用的信号.例如,光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号,热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温度信号转换成电信号,转换后的信号经过电子电路的处理就可以达到方便检测\,自动控制\,遥控等各种目的了.(三)实验器材热敏电阻、多用电表、温度计、水杯、铁架台、光敏电阻、小灯泡(或门铃)、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线若干.(四)实验步骤1.热敏特性实验按如图所示将一热敏电阻连入电路中,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,再将电表的两支表笔分别与热敏电阻两端相连.将热敏电阻放入有少量冷水并插有温度计的烧杯中,在欧姆挡上选择适当的倍率,观察表盘所示热敏电阻的阻值;再分几次向烧杯中倒入开水,观察不同温度下热敏电阻的阻值,看看这个热敏电阻的阻值是如何随温度变化的.2.光敏特性实验按如图所示将一光敏电阻连入电路中,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,再将电表的两支表笔分别与光敏电阻两端相连.在欧姆挡上选择适当的倍率,观察表盘所示光敏电阻的阻值;将手张开放在光敏电阻上方,挡住部分光线,观察表盘所示光敏电阻的阻值;上下移动手掌,观察表盘所示光敏电阻的阻值,总结一下光敏电阻的阻值随光线发生怎样的变化.3.光电计数的基本原理下图是利用光敏电阻自动计数的示意图,其中A是发光仪器,B是接收光信号的仪器,B 中的主要元件是光电传感器——光敏电阻.当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变小,供给信号处理系统的电压变高,这种高低交替变化的信号经过信号处理系统的处理,就会自动将其转化相应的数字,实现自动计数的功能.。
高考物理一轮 实验12 传感器的简单使用(含解析)
实验(十二) [实验12 传感器的简单使用]基础热身1．在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作．传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图象，则图S12－1所示的图象中可能正确的是( )A B C D图S12－12．当前，传感器被广泛应用于各种电器、电子产品之中，下述关于常用的几种家用电子器件所采用传感器说法中，不正确的是( )A．电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了光电传感器B．电子体温计中主要是采用了温度传感器C．电脑所用的光电鼠标主要是采用声波传感器D．电子秤中主要是采用了力电传感器3．(双选)如图S12－2甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光敏电阻R1能接收到发光元件A发出的光，每当工件挡住A发出的光，光传感器B就输出一个电信号，并经信号处理器处理后在屏幕显示出电信号与时间的关系，如图乙所示．若传送带保持匀加速运动，每个工件均相对传送带静止，且相邻工件间距依次为5、10、15、20……(单位：cm)则以下说法正确的是(不计工件挡住光的时间)( )图S12－2A．工件加速度为0.1 m/s2B．工件加速度为0.2 m/s2C．当无光照射R1时，光传感器就输出一次高电压D．当无光照射R1时，光传感器就输出一次低电压4. 2012·镇江模拟(双选)如图S12－3所示的电路中，当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明( )A．热敏电阻在温度越高时，电阻越大B．热敏电阻在温度越高时，电阻越小C．半导体材料温度升高时，导电性能变差D．半导体材料温度升高时，导电性能变好图S12－35．图S12－4是电熨斗的结构图，下列说法不正确的是( )图S12－4A．双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属B．常温下，上、下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲使上、下触点分离C．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移D．双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断技能强化图S12－56．(双选)一中学生为发射的“神舟八号”载人飞船设计了一个可测定竖直方向加速度的装置，其原理可简化为如图S12－5所示．连接在竖直弹簧上的重物与滑动变阻器的滑动触头连接，该装置在地面上静止时其电压表的指针指在表盘中央的零刻度处，在零刻度的两侧分别标上对应的正、负加速度值．关于这个装置在“神舟七号”载人飞船发射、运行和回收过程中示数的判断正确的是( )A．飞船在竖直加速升空的过程中，如果电压表的示数为正，则飞船在竖直减速返回地面的过程中，电压表的示数仍为正B．飞船在竖直加速升空的过程中，如果电压表的示数为正，则飞船在竖直减速返回地面的过程中，电压表的示数为负C．飞船在圆轨道上运行时，电压表的示数为零D．飞船在圆轨道上运行时，电压表示数所对应的加速度大小应约为9.8 m/s27．(双选)如图S12－6所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场．在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容)，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置．由以上信息可知( )图S12－6A．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指B．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大C．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小D．如果用戴了手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作图S12－78．2012·泰安模拟酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测．它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图S12－7所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻．这样，电压表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系．如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是( )A．U越大，表示c越大，c与U成正比B．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比C．U越大，表示c越小，c与U成反比D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比9．2012·枣庄模拟某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k)．如图S12－8所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压．现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个，开关及导线若干，待测物体(可置于力电转换器的受压面上)．(1)设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，画出完整的测量电路图；(2)简要说明测量步骤，求出物体的质量与输出电压的比例系数k，并测出待测物体的质量m.图S12－8挑战自我10．热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．已知常温下待测热敏电阻的阻值约4～5 Ω.将热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 Ω)、直流电压表(内阻约5 kΩ)、滑动变阻器(0～20 Ω)、开关、导线若干．(1)画出实验电路图；(2)根据电路图，在如图S12－10所示的实物图上连线；图S12－10(3)简要写出完成接线后的主要实验步骤．实验(十二)1．D [解析] 该同学站在压力传感器上完成一次下蹲动作过程中，先向下加速，后向下减速，其加速度先向下后向上，即先失重后超重，D 正确．2. C [解析] 电视机对无线遥控信号的接收主要是接收红外线，选项A 正确；电子体温计最核心的元件就是感知温度的NTC 温度传感器，电子体温计是利用温度传感器输出电信号，再将电流信号转换成液晶数字显示温度，选项B 正确；电脑所用的光电鼠标主要是采用光电传感器，选项C 错误；电子秤中主要是采用了应变片，属于力电传感器，选项D 正确.3．BD [解析] a ＝Δs T 2＝5×10－20.52 m/s 2＝0.2 m/s 2.有光照射R 1时，R 1的阻值变小，R 2两端电压变大，光传感器就输出一次高电压．无光照射R 1时，R 1的阻值变大，R 2两端电压变小，光传感器就输出一次低电压．4．BD [解析] 由于电流增大，说明热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，即导电性能变好，选项B 、D 正确．5．A [解析] 双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，当温度过高时，双金属片向下弯曲，断开电路，选项A 错误，选项D 正确；常温下，上下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离，选项B 正确；调节调温旋钮，使升降螺丝下压弹性铜片时，可使触点的分离温度升高，选项C 正确．6．AD [解析] 该装置在地面上静止时，kx ＝mg ，指针指在表盘中央的零刻度处；飞船在加速上升的过程中，kx >mg ，滑动头下移，此时电压表的示数为正；飞船在竖直减速返回地面的过程中，加速度方向向上，此时电压表示数仍为正，选项A 正确，选项B 错误；飞船在圆轨道上运行时，飞船中的重物处于完全失重状态，a ＝g ，弹簧恢复原长，电压表示数不为零，选项C 错误，选项D 正确．7．AB [解析] 电容触摸屏在原理上手指是一个电容器元件的一个极板，导体层是另一个极板，A 正确；手指与屏的接触面积越大，即两个极板的正对面积越大，故电容越大，B 正确，C 错误；如果戴了手套或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为手与导体层距离较大，不能引起导体层电场明显的变化，D 错误．8. B [解析] 设酒精气体传感器的可变电阻为R x ，电压表示数U ＝IR 0＝ER 0r ＋R 0＋R ＋R x ，R x 越小，U 越大，但U 与1R x 不成正比，而酒精浓度c 与1R x成正比，所以U 与c 不成正比．综上所述，只有选项B 正确．9．(1)设计电路如图所示．(2)测量步骤如下：①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；②将质量为m 0的砝码放在转换器的受压面上，记下输出电压U 0；③将待测物体放在转换器的受压面上，记下输出电压U 1；④因为U0＝km0g、U1＝kmg，所以可求得k＝U0mg，m＝m0U1U0.10. (1)如图甲所示(2)如图乙所示(3)略甲乙[解析] 常温下待测热敏电阻的阻值(约4～5 Ω)较小，电流表应选用外接法．热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，热敏电阻两端的电压由零逐渐增大，滑动变阻器选用分压式．完成接线后的主要实验步骤：①往保温杯里加一些热水，待温度计稳定时读出温度计值；②调节滑动变阻器，快速测出几组电压表和电流表的值；③重复①和②，测量不同温度下的数据；④绘出各测量温度下的热敏电阻的伏安特性曲线．。
2022高考物理一轮复习第十一章实验12传感器的简单使用课件
2.热敏陶瓷是一类电阻率随温度发生明显变化的新型材料,可用于测温。某同学
利用实验室提供的一种电阻阻值随温度呈线性变化(关系式为:Rt=kt+b,其中
k>0,b<0,t为摄氏温度)的热敏电阻,把一灵敏电流计改装为温度计。除热敏电阻
和灵敏电流计外,还用到如下器材:1.直流电源(电动势为E,内阻不计);2.滑动变阻
量,故选③;
(2)为了安全,在闭合S1前,分压电路的电压应该为0,所以图甲中R1的滑片应
移动到左端;
(3)在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并作出R2-t的曲线,如图所
示
(4)将RT握于手心,手心温度下R2的相应
读数如图丙所示,该读数为
R=(5×100+8×10+0×1+0×0.1)Ω
=580.0 Ω
给继电器供电的电源电压U1=4 V,内阻不计,继电器线圈用漆包线绕成,其
电阻R0为30 Ω。当线圈中的电流大于等于40 mA时,继电器的衔铁将被吸
合,警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。
甲
乙
(1)图甲中警铃的接线柱C应与接线柱
应与接线柱
相连(均选填“A”或“B”);
相连,指示灯的接线柱D
(2)光控开关实验中,二极管连入电路的极性不能反接。
(3)如果实验现象不明显,可用手电筒加强光照,或遮盖光敏电阻,再进行观
察。
关键能力 学案突破
传感器问题一般有两大类问题:一是通过实验探究传感器特性,比如研究某
元件的光敏特性或热敏特性或磁敏特性等;二是用传感器控制电路。不管
哪类问题,明确考查角度,搞清其工作原理是求解问题的关键。
记下此时R2的读数,逐步降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度
新高考物理人教版一轮复习课件专题11实验12传感器的简单使用
• (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)3将.0热敏m电A阻，从温则控此室取时出置热于敏室温电下阻，测得达到热平衡后热敏电 阻的的阻阻值为值2.2为kΩ._由_图_甲__求_得_，_k此Ω时( 室保温留为_2_______℃(保留3位有效数 字)位． 有效数字)．实验中得到的
kg.
• 深化理解 (1)根据表格可以得到空载时 (即F＝0)压力传感器的阻值，然后根据欧姆定 律得到闭合回路的电流；(2)根据闭合电路欧 姆定律可以得到电流为20 mA时整个电路的电 阻，从而得到压力传感器的电阻，再根据表 格得到人的质量．
• 变式1 (2021年武汉期末)传感器担负着信
息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作 用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、 光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学 量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体
【解析】(1)由图表知，当踏板空载时，压力传感器电阻 R＝300 Ω，
此时 A 中电流 I＝UR＝340.80 A＝1.6×10－2 A.
(2)当电流 I′＝20 mA＝20×10－3 A 时，压力传感器的电阻 R＝IU′＝
4.8 20×10－3
Ω＝240
Ω，对应表格中，F＝500 N，则这个人的质量为 50
线．回答下列问题：
乙
(1)实验中，为保证流过二极管的电流为 50.0 μA，应调节滑动变阻器 R，使电压表 V1 的示数为 U1＝______mV；根据图乙可知，当控温炉内 的温度 t 升高时，硅二极管正向电阻________(填“变大”或“变小”)， 电压表 V1 示数______(填“增大”或“减小”)，此时应将 R 的滑片向 ______(填“A”或“B”)端移动，以使 V1 示数仍为 U1.
备考2019年高考物理一轮复习文档：第十一章 实验十二 传感器的简单使用 Word版含解析
实验十二传感器的简单使用板块一主干梳理·夯实基础1研究热敏电阻的热敏特性◆实验步骤1．按下图连接好电路，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水时热敏电阻的阻值，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。
◆数据处理1．根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入表中，分析热敏电阻的特性。
2．在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线，如图所示。
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。
2研究光敏电阻的光敏特性◆实验步骤1．将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器按如图所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡。
2．先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，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，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。
◆数据处理把记录的结果填入表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性。
光照减弱电阻变大。
◆误差分析1．温度计读数带来的误差，可以选用精度高的温度计读数三次取平均值。
2．欧姆表的读数带来的误差，可以对同一温度、同一光照强度下的电阻读数三次取平均值。
◆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，并同时读出水温和电阻值。
2．光敏电阻实验中，如果效果不明显，可将光敏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。
板块二考点细研·悟法培优考点1热敏电阻的应用例1 热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整。
传感器的简单使用实验测试题及解析
传感器的简单使用实验测试题及解析1．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，报警器(内阻很小，流过的电流超过I c时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 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。
在室温下对系统进行调节。
已知U约为18 V，I c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________________________________________________________________________。
(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＝I c(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。
(全国通用版)2019版高考物理一轮复习实验十二传感器的简单使用课件
答案:(1)正
(2)见解析
3.(2018· 大庆模拟)如图所示为一种加速度仪的示意图。质量为m的振子两端连有劲度 系数均为k的轻弹簧,电源的电动势为E,不计内阻,滑动变阻器的总阻值为R,有效长度为 L,系统静止时,滑动触头位于滑动变阻器正中,这时电压表指针恰好在刻度盘正中。
A.电路中电流随角速度的增大而增大 B.电路中电流随角速度的减小而减小 C.弹簧的伸长量为x= D.输出电压U与ω的函数式为U=
ml 2 k m
Em k m2
2
【解析】选D。系统在水平面内以角速度ω转动时,无 论角速度增大还是减小,BC的电阻不变,根据闭合电路 欧姆定律得知,电路中电流保持不变,与角速度无关,故 A、B项错误;设系统在水平面内以角速度ω转动时,弹 簧伸长的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ度为x,则对元件A,根据牛顿第二定律得:
(2)当温度达到100 ℃时,加热电路就要断开,此时继电 器的衔铁要被吸合,即控制电路的电流要到达20 mA,根 据闭合电路欧姆定律可得,I= ,解得 R′= 100 Ω。 (3)由上可知,若恒温箱内的温度保持在更高的数值,则 可变电阻R′的值应增大,会导致R电阻变小,从而实现 目标。 E
R R R 0
(1)应该把恒温箱内的加热器接在__________(选填“A、B端”或“C、D端”)。 (2)如果要使恒温箱内的温度保持100 ℃,可变电阻R′的值应调节为__________Ω。 (3)为使恒温箱内的温度保持在更高的数值,可变电阻R′的值应__________(选填“增大” 或“减小”)。
【解题指导】解答本题应注意以下两点: (1)弄懂实验原理:加热器应接在A、B端还是C、D端需从其原理出发,当温度低的时候, 加热器要工作进行加热,加热器电路应接通。
高考物理一轮复习课件：选修32 第十一章 实验十二 传感器的简单使用
热点一 温度传感器的应用 [典例 1] (2016·高考全国卷Ⅰ)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，报警器(内阻很小，流过的电流超过 Ic 时
跟踪训练 就会报警)，电阻箱(最大阻值为 999.9 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． 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.
热点三
(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电，电流与磁场方
跟踪训练
向如图甲所示，该同学用电压表测量 UH 时，应将电压表的“＋”接 线柱与________(选填“M”或“N”)端通过导线相连． (2)已知薄片厚度 d＝0.40 mm，该同学保持磁感应强度 B＝0.10 T 不
变，改变电流 I 的大小，测量相应的 UH 值，记录数据如下表所示. I(×10－3 A) 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0
传感器工作的原理可用下图表示：
[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、滑动变阻器、开关、导线等．
[实验步骤及数据处理] 一、研究热敏电阻的热敏特性 1．实验步骤 (1)按图所示连接好电路，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 杯中没有水时热敏电阻的阻值，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出的热敏电阻的阻值． (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．
高考物理一轮复习考点全攻关专题(76)实验十二 传感器的简单使用(解析版)
2021年高考物理一轮复习考点全攻关专题（76）实验十二传感器的简单使用（解析版）一、热敏电阻的特性1．实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察．图12．实验器材半导体热敏电阻、多用电表、温度计、铁架台、烧杯、凉水和热水．3．实验步骤(1)按图1连接好电路；(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水时热敏电阻的阻值，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．4.数据处理图2在图2坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线．5．实验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．6．注意事项实验时，加热水后要等一会儿再测热敏电阻阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温．二、光敏电阻的特性1．实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察．2．实验器材光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线、电源．图33．实验步骤(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图3所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡；(2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，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光敏电阻阻值的情况，并记录；(4)用手掌(或黑纸)遮光时，观察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录．4．数据处理根据记录数据分析光敏电阻的特性．5．实验结论(1)光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小；(2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．6．注意事项(1)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多少来达到实验目的；(2)欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零．命题热点一：温度传感器的应用例1 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，报警器(内阻很小，流过的电流超过I c时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 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．在室温下对系统进行调节，已知U约为18 V，I c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)在图4中完成待调节的报警系统原理电路图的连线．图4(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：℃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；滑动变阻器的滑片置于______(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是________．℃将开关向______(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________．(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．【答案】(1)见解析图(2)R2(3)℃650.0b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℃c报警器开始报警【解析】(1)先用电阻箱替代热敏电阻，连接成闭合回路进行调试．电路图连接如图所示．(2)当电路中电流I c＝10 mA时，根据闭合电路欧姆定律有I c＝UR总，解得R总＝1 800 Ω，此时热敏电阻的阻值为650.0 Ω，则滑动变阻器的阻值为1 150 Ω，所以滑动变阻器选R2.(3)℃当热敏电阻阻值达到650.0 Ω时，报警器就会报警，用电阻箱替代热敏电阻进行调节，应把电阻箱的阻值调到650.0 Ω.若接通电源后电路中的电流过大(超过20 mA)，报警器就会损坏，电流越小越安全，所以为了电路安全，闭合开关前滑片应置于b端．℃用电阻箱替代热敏电阻进行调试，应将开关向c端闭合，开关闭合后要减小电路中的电阻直至报警器开始报警．变式1某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性．现有器材：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、开关和导线等．(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在实物图5上连线．图5(2)实验的主要步骤：℃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；℃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；℃重复第℃步操作若干次，测得多组数据．(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得图6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)．图6【答案】(1)如图所示(2)℃读取温度计示数读取电压表示数(3)1000.4【解析】(3)由R－t图线可知，当t1＝10 ℃时，R1＝104 Ω，当t2＝60 ℃时，R2＝124 Ω，R－t图线的斜率为R2－R1t2－t1＝0.4 Ω/℃；将图线延长，图线过原点，说明t＝0 ℃时的电阻为100 Ω，故R－t关系式为R＝100＋0.4t (Ω)．命题热点二：光电传感器的应用例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R P在不同照度下的阻值如下表：(1)根据表中数据，请在图7甲所示的坐标系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)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统．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R P(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：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限选其中之一，并在图中标出)；开关S 及导线若干．图7【答案】见解析【解析】 (1)光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图(a)所示，光敏电阻的阻值随照度的增大而减小．(2)根据串联电阻的正比分压关系，E ＝3 V ，当照度降低至1.0 lx 时，1、2两端电压升至2 V ，此时光敏电阻阻值R P ＝20 kΩ，U R P ＝2 V ，串联电阻分压U R ＝1 V ，由U R P U R ＝R P R ＝2，得R ＝R P2＝10 kΩ，故选定值电阻R 1，电路原理图如图(b)所示．变式2 一台臭氧发生器P 的电阻为10 kΩ，当供电电压等于24 V 时能正常工作，否则不产生臭氧．现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置，要求它在有光照时能产生臭氧，在黑暗时不产生臭氧，拟用一个光敏电阻R 1对它进行控制，R 1的阻值在有光照时为100 Ω，黑暗时为1 000 Ω，允许通过的最大电流为3 mA ；电源E 的电动势为36 V ，内阻不计；另有一个滑动变阻器R 2，阻值为0～100 Ω，允许通过的最大电流为0.4 A ；还有一个开关S 和导线若干．臭氧发生器P 和光敏电阻R 1的符号如图8所示．图8设计一个满足上述要求的电路图，图中各元件要标上字母代号，其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母A 、B (电路图画在虚线框内)． 【答案】如图所示【解析】因滑动变阻器最大阻值100 Ω远小于臭氧发生器P的电阻10 kΩ，应该采用滑动变阻器的分压式接法，有光照时P能正常工作，无光照时P不工作．命题热点三：应用传感器的自动控制电路例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R x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I/cd12345[“光强”是表示光强弱程度的物理量，符号为I，单位为坎德拉(cd)](1)当光照强度为4坎德拉(cd)时光敏电阻R x的大小为________ Ω.(2)其原理是光照增强，光敏电阻R x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)．(3)现已知定值电阻R0为12 Ω，用电压表测得光敏电阻两端的电压为3 V，则此时光照强度为________．【答案】(1)4.5(2)C(3)3 cd课时精练一、基础巩固练1. 酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测．它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化．在如图所示的电路中，酒精气体的不同浓度对应着传感器的不同电阻．这样，电压表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系．如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度C之间的对应关系正确的是()A ．U 越大，表示C 越大，C 与U 成正比B ．U 越大，表示C 越大，但是C 与U 不成正比 C ．U 越大，表示C 越小，C 与U 成反比D ．U 越大，表示C 越小，但是C 与U 不成反比 【答案】B【解析】设二氧化锡半导体型酒精气体传感器的电阻为R x ，由闭合电路欧姆定律得，干路的电流I ＝E r ＋R 0＋R ＋R x ，电压表示数U ＝IR 0＝ER 0r ＋R 0＋R ＋R x ，而R x C ＝k (定值)，由以上关系式可见U 越大，表示C越大，但是C 与U 不成正比，故B 项正确．2．在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示．M 是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻R M 发生变化，导致S 两端电压U 增大，装置发出警报，此时( )A ．R M 变大，且R 越大，U 增大越明显B ．R M 变大，且R 越小，U 增大越明显C ．R M 变小，且R 越大，U 增大越明显D ．R M 变小，且R 越小，U 增大越明显 【答案】C【解析】.当R M 变大时，回路的总电阻R 总变大，根据I 总＝ER 总，得干路中的电流变小，S 两端的电压U ＝I总R S 变小，故选项A 、B 错误；当R M 变小时，回路的总电阻R 总＝11R ＋1R M＋R S 变小，根据I 总＝ER 总，得干路中的电流变大，S 两端的电压U ＝I 总R S 变大，而且R 越大，R M 变小时，对回路的总电阻变化的影响越明显，故选项C 正确，选项D 错误．3．热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中．图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R 随温度t变化的示意图．由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力________(选填“增强”或“减弱”)；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更________(选填“敏感”或“不敏感”)．【答案】增强 敏感【解析】由题图可知，热敏电阻在温度上升时，阻值下降，故其导电能力增强；相对金属热电阻而言，热敏电阻在温度变化时，阻值变化明显，故对温度更敏感． 二、综合提升练4．对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻R T ，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R T 和两个适当的定值电阻R 1、R 2连成如图虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻R L 的阻值随R T 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R L 的阻值，测量电路如图所示，图中的电压表内阻很大．实验中的部分实验数据测量结果如表所示．回答下列问题：(1)根据图甲所示的电路，在如图乙所示的实物图上连线．(2)为了检验R L 与t 之间近似为线性关系，在坐标纸上作出R L －t 关系图线．(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图丙所示，电流表的读数为______________，电压表的读数为________．此时等效电阻R L 的阻值为________；热敏电阻所处环境的温度约为________．丙【答案】(1)连线如图所示(2)R L －t 关系图线如图所示(3)115 mA 5.00 V 43.5 Ω 62.5 ℃【解析】(3)因为电流表的最小刻度为5 mA ，故读数时只需要精确到1 mA ，所以电流表的读数为115 mA ，而电压表的最小刻度为0.1 V ，故读数时要估读到0.01 V ，所以电压表的读数为5.00 V ．等效电阻R L ＝UI ≈43.5Ω，结合R L －t 图象可知热敏电阻所处环境的温度约为62.5 ℃.5．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R x 和定值电阻R 0接在9 V 的电源上，电源内阻不计，光敏电阻阻值随光强变化关系如表所示：[“光强”表示光强弱程度的物理量，符号为E ，单位坎德拉(cd)](1)当光照强度为4坎德拉(cd)时光敏电阻R x 的大小为________Ω.(2)其原理是光照增强，光敏电阻R x 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，R 0是定值电阻，则下列电路图中符合要求的是________(填序号)．(3)现已知定值电阻R 0为12 Ω，用电压表测得光敏电阻两端的电压为3 V ，则此时光照强度为多少？ 【答案】(1)4.5 (2)C (3)3 cd【解析】(1)由表格数据可知，光敏电阻R x 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：R x ＝18 Ω·cd4 cd＝4.5 Ω.(2)由题意可知，光敏电阻R x 与定值电阻R 0串联连接，光照增强时，光敏电阻R x 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，R 0两端的电压增大，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以R x 两端的电压减小，反之光照减弱时，光敏电阻R x 阻值增大，R 0两端的电压减小，R x 两端的电压增大，则玻璃并联在R 0两端时不符合，玻璃并联在R x 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)当R 0＝12 Ω，光敏电阻两端的电压U x ＝3 V ，因串联电路中总电压等于各分电压之和，R 0两端的电压：U 0＝U －U x ＝9 V －3 V ＝6 V ，因串联电路中各处的电流相等，所以电路中的电流I ＝U 0R 0＝U x R ′x ，即6 V 12 Ω＝3 VR ′x ，解得R ′x ＝6 Ω，此时光照强度E ′＝18 Ω·cd6 Ω＝3 cd. 6．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，报警器(内阻很小，流过的电流超过I c 时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U ，内阻不计)，滑动变阻器R 1(最大阻值为1 000 Ω)，滑动变阻器R 2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干．在室温下对系统进行调节．已知U 约为18 V ，I c 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“R 1”或“R 2”)．(3)按照下列步骤调节此报警系统：℃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________(填“a ”或“b ”)端附近，不能置于另一端的原因是________________________________________________________________________．℃将开关向______(填“c ”或“d ”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________________________________________________________________________．(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)根据题述，应该采用滑动变阻器的限流接法，连接的电路如答案图所示．(2)根据题述，流过报警器的工作电流超过10 mA 时，报警器就会报警，可知滑动变阻器的最大阻值至少为R ＝U I c ＝1810×10－3Ω＝1 800 Ω，因此在电路中应选用最大阻值为2 000 Ω的滑动变阻器R 2. (3)℃电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为热敏电阻在60 ℃时的阻值650.0 Ω；滑动变阻器的滑片应置于接入电路的阻值最大处，即b 端附近，不能置于另一端的原因是：若置于a 端，则导致闭合开关后，报警器中电流大于20 mA ，报警器可能损坏．℃将开关向c 端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警．【答案】(1)连线如图所示(2)R 2 (3)℃650.0 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℃c 报警器开始报警。
高考物理课件第十一章 实验十二 传感器的简单使用
[集训冲关] 1．(2018·广东佛山一中模拟)如图甲表示某电阻R随摄氏温度t变化
的关系，图中R0表示0 ℃时的电阻，K表示图线的斜率。若用该电 阻与电池(E，r)、电流表Rg、变阻器R′串连起来，连接成如图乙 所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相 应的温度刻度，于是就得到了一个简单的“电阻测温计”。 (1)实际使用时要把电流表的刻度值改为相应的温度刻度值，若 温度t1＜t2，则t1的刻度应在t2的______侧(填“左”或“右”)。
(2)在标识“电阻测温计”的温度刻度时，需要弄清所测温度和电 流的对应关系。请用E、R0、K等物理量表示所测温度t与电流I的 关系式：t＝_____________________________。 (3)由(2)知，计算温度和电流的对应关系，需要测量电流表的内阻 (约为200 Ω)。已知实验室有下列器材：A. 电阻箱(0～99.99 Ω)； B. 电阻箱(0～999.9 Ω)；C. 滑动变阻器(0～20 Ω)；D. 滑动变阻 器(0～20 kΩ)。此外，还有电动势合适的电源、开关、导线等。 请在方框内设计一个用“半偏法”测电流表内阻Rg的电路； 在这个实验电路中，电阻箱应选________；滑动变阻器应选 ________。(只填代码)
(2)如图乙所示，当 1、2 两端所加电压上升至 2 V 时， 控制开关自动启动照明系统。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)
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2020-2021年高考物理必考实验十二：传感器的简单使用1.实验原理(1)传感器的作用传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。
(2)传感器的工作过程通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定的规律转换成便于测量的信号。
例如,光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号;热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温度信号转换成电信号。
转换后的信号经过电子电路的处理就可达到方便检测、自动控制、遥控等各种目的。
传感器工作的原理可用下图表示:2.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、滑动变阻器、开关、导线等。
3.实验步骤及数据处理(1)研究热敏电阻的热敏特性①实验步骤a.按图所示连接好电路,将热敏电阻绝缘处理。
b.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水时热敏电阻的阻值,并记下温度计的示数。
c.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出的热敏电阻的阻值。
d.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a.根据记录数据,把测量到的温度、电阻阻值填入下表中,分析热敏电阻的特性。
b.在坐标系中,粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。
c.根据实验数据和R-t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。
(2)研究光敏电阻的光敏特性①实验步骤a.将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图所示电路连接好,其中多用电表置于“×100”的欧姆挡。
b.先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值,并记录数据。
c.打开电源,让小灯泡发光,调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录。
d.观察用手掌(或黑纸)遮光时电阻的阻值,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。
4.注意事项(1)在做热敏实验时,加热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。
(2)在做光敏实验时,如果效果不明显,可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中,并通过盖上的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进行欧姆调零。
【典例1】如图所示,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,再将电表的两支表笔分别与光敏电阻R T的两端相连,这时表针恰好指在刻度盘的中央。
若用不透光的黑纸将R T包裹起来,表针将向(选填“左”或“右”)转动;若用手电筒光照射R T,表针将向(选填“左”或“右”)转动。
【答案】左右【针对训练1】热敏电阻是传感电路中常用的电子元件。
现用伏安法测绘出热敏电阻分别在温度为t1=45 ℃和温度为t2=75 ℃时的伏安特性曲线,要求特性曲线尽可能完整。
先用欧姆表粗测出常温下待测热敏电阻的阻值大约为5 Ω,热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中,杯内有一定量的冷水,其他备用的仪表和器具有:A.电流表,量程为0~0.6 A,内阻约为2 ΩB.电流表,量程为0~3 A,内阻约为0.4 ΩC.电压表,量程为0~15 V,内阻约为50 kΩD.电压表,量程为0~3 V,内阻约为10 kΩE.滑动变阻器R1(0~100 Ω)F.滑动变阻器R2(0~20 Ω)G.电源E(3 V、内阻可忽略)H.盛有热水的热水杯(图中未画出)I.开关、导线若干(1)实验中应选用的电流表为(选填“”或“”),应选用的电压表为(选填“”或“”),应选用的滑动变阻器为(选填“R1”或“R2”)。
(2)将实物图甲连线补充成完整的测量电路(实线代表导线),要求测量误差尽可能小。
甲(3)实验过程主要有如下操作步骤,顺序合理的是。
(填写步骤前的字母)A.接通电路,调节滑动变阻器,多次记录电压表和电流表的示数B.往保温杯中缓慢加入热水,并同步搅动均匀,直到温度稳定在t1C.往保温杯中缓慢加入一定量的冷水,将热敏电阻和温度计插入保温杯中D.往保温杯中加入一些热水,待温度稳定在t2E.在同一个坐标系中绘出两个温度下热敏电阻的伏安特性曲线【答案】(1)R2(2)如图乙所示乙(3)CBADAE【典例2】某兴趣小组为了研制一台“电子秤”,找到一个力电转换传感器,该传感器的输出电压正比于受压面的正压力。
实验操作时,先调节传感器输入端的电压(要求从零开始调节),使力电转换传感器在空载时的输出电压为零;而后在其受压面上放一物体,即可测得与物体的质量成正比的输出电压。
(1)如图甲所示,E为直流电源,S为开关,R为滑动变阻器,为电压表,在图中用笔画线代替导线连接实验电路图。
甲(2)若将质量为m0的砝码放在力电转换传感器的受压面上,电压表的示数为U0;然后取下砝码,再将待测质量为m的物体放在力电转换传感器的受压面上,电压表的示数为U,则待测物体的质量m= 。
【解析】(1)要求传感器输入端的电压从零开始调节,故滑动变阻器采用分压式接法。
电路图如图乙所示。
乙(2)因为测得的输出电压和所放物体的质量成正比,故UU =U0U0,则待测物体的质量m=UU0m0。
【答案】(1)如图乙所示(2)UU0m0【针对训练2】实验室备有以下器材:电压传感器、电流传感器、滑动变阻器R1(阻值变化范围为0~20 Ω)、滑动变阻器R2(阻值变化范围为0~1000 Ω)、电动势适当的电源、小灯泡(4 V 2 W)、开关、导线若干。
(1)要完整地描绘小灯泡的U-I曲线,请在图甲中画出实验电路图,并标出所用滑动变阻器的符号。
甲乙(2)实验中描绘出的小灯泡U-I曲线如图乙所示,由图乙可知,小灯泡灯丝电阻随温度升高而。
(选填“增大”“减小”或“不变”)(3)如果用上述器材测量所给电源的电动势和内阻,实验电路如图丙所示,图中R 0是阻值为9.0 Ω的保护电阻,实验中测得多组数据记录在下表中,试在同一坐标系中画出等效电源的U-I 图象,由图象可求出电源自身内阻约为 Ω。
丙 丁(4)若将上述小灯泡直接与电源和保护电阻组成串联电路,如图丁所示,此时小灯泡消耗的电功率约为 W 。
(结果保留2位有效数字)【解析】(1)要描绘小灯泡的伏安特性曲线,电压与电流应从零开始变化,滑动变阻器要采用分压式接法,为便于操作应用电阻较小的R 1,由于小灯泡的阻值较小,电流传感器应用外接法,电路图如图戊所示。
戊 己(2)由图乙所示的U-I 图象可知,随电压与电流的增大,灯泡实际功率增大,灯丝温度升高,电压与电流的比值增大,灯丝电阻增大,由此可知,小灯泡灯丝电阻随温度升高而增大。
(3)根据表中实验数据作出等效电源的U-I 图象如图己所示,由图示图象可知,电源内阻r=ΔU ΔU -R 0=(60.6-9.0)Ω=1.0 Ω。
(4)由图示图象可知,两图线交点为灯泡实际工作状态点,灯泡两端电压为2.1 V,电流为0.39 A,灯泡的电功率P=UI=2.1×0.39 W≈0.82 W。
【答案】(1)电路图如图戊所示(2)增大(3)如图己所示1.0(4)0.82【典例3】某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图甲所示,继电器与热敏电阻R T、滑动变阻器R串联接在电源E两端,当继电器的电流超过15 mA时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控。
继电器的电阻约20 Ω,热敏电阻的阻值R T与温度t的关系如下表所示。
甲(1)提供的实验器材有:电源E1(3 V,内阻不计)、电源E2 (6 V,内阻不计)、滑动变阻器R1(0~200 Ω)、滑动变阻器R2(0~500 Ω)、热敏电阻R T、继电器、电阻箱(0~999.9 Ω)、开关S、导线若干。
为使该装置实现对30 ℃~80 ℃之间任一温度的控制,电源E应选用(选填“E1”或“E2”),滑动变阻器R应选用(选填“R1”或“R2”)。
(2)实验发现电路不工作。
某同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间的电压,则应将如图乙所示的选择开关旋至(选填“A”“B”“C”或“D”)。
乙(3)合上开关S,用调节好的多用电表进行排查。
在图甲中,若只有b、c间断路,则应发现表笔接入a、b时指针(选填“偏转”或“不偏转”),接入a、c时指针。
(选填“偏转”或“不偏转”)(4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合,下列操作步骤的正确顺序是(填写各步骤前的序号)。
①将热敏电阻接入电路 ②观察到继电器的衔铁被吸合 ③断开开关,将电阻箱从电路中移除 ④合上开关,调节滑动变阻器的阻值⑤断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至108.1 Ω【解析】 (1)由于继电器的电流超过15 mA 时,衔铁才能被吸合,当电源E 取E 1=3 V 时,由闭合电路欧姆定律得I 1=U1U 总=15 mA =0.015 A即R 总=U 1U 1=30.015Ω=200 Ω 而在30 ℃时,热敏电阻的阻值为199.5 Ω,再加上继电器的电阻20 Ω,总电阻为219.5 Ω,已超过200 Ω,则无法使温度控制在30 ℃,故E 1=3 V 不能选择,只能选择E 2,E 2=6 V,由闭合电路欧姆定律得I 2=U2U 总'=0.015 A则R 总'=400 Ω此时若要使温度能控制在80 ℃,热敏电阻R T 与继电器的总电阻为49.1 Ω+20 Ω=69.1 Ω<400 Ω,为使衔铁不至于在低于80 ℃时被吸合,需串联一个滑动变阻器,且最大阻值不能小于400 Ω-69.1 Ω=330.9 Ω,而R 1最大阻值为200 Ω,不符合要求,故选R 2。
(2)要测直流电压,选择开关只能旋至C 。
(3)测a 、b 间电压时,由于b 、c 间断路,电路中电流为0,故a 、b 间电压为0,因此多用电表指针不偏转;测a 、c 间电压就相当于测电源两极间电压,因此多用电表指针将会偏转。
(4)在设计电路时为了方便,这里用电阻箱临时代替热敏电阻。
查出50 ℃时热敏电阻的阻值,将电阻箱调至相同阻值,断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,合上开关,调节滑动变阻器,使衔铁刚好被吸合。
再断开开关,将电阻箱移除,换成热敏电阻。
因此其合理顺序为⑤④②③①。
【答案】(1)E 2 R 2 (2)C(3)不偏转 偏转 (4)⑤④②③①【针对训练3】某实验小组利用如图甲所示的电路探究在25 ℃~80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性。
所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻R T ,其标称值(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω;电源E (6 V,内阻可忽略);电压表(量程150 mV);定值电阻R0(阻值20.0 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω);电阻箱R2(阻值范围0~999.9 Ω);单刀开关S1,单刀双掷开关S2。