【步步高】高考物理一轮 (基础实验要求 规律方法总结)实验十一 传感器的简单使用课件 新人教版

图9
解析 当照射光强度增大时，R3 阻值减小，外电路总电阻随 R3 的减小而减小，R1 两端电压 因干路电流增大而增大，电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小， A 项正确，D 项错误； 由路端电压减小， R1 两端电压增大知， R2 两端电压必减小，则 R2 中电流减小，故 B 项 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 C 项正确．
B．I 变大，U 变小 D．I 变小，U 变大
解析 当传感器 R3 所在处出现火情时，温度升高，R3 阻值变小，电路的总电阻变小，电路 的总电流变大．
r 两端的电压变大，所以路端电压(即报警器两端的电压 U)变小；
又 R1 两端的电压变大，R2 与 R3 的并联电压变小，所以流过 R2 的电流(即显示器的电流 I) 变小．
图 10 关 S 和导线若干．臭氧发生器 P 和光敏电阻 R1 的符号如图 10 所示． 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)
光敏电阻阻值为20 kΩ
图3 提供的器材如下： 光敏电阻 ROS(符号 ，阻值见上表)
分压电阻阻值为10 kΩ
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．
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(1)根据表中数据，请在图 3 给定的坐标系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．
图3 由图可知阻值随照度变化的特点：光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小．
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(2)如图 4 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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6． 如图 9 所示， R1、 R2 为定值电阻， L 为小灯泡， R3 为光敏电阻， 当照射光强度增大时( A．电压表的示数增大 B．R2 中电流减小 C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大
图9
)
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6． 如图 9 所示， R1、 R2 为定值电阻， L 为小灯泡， R3 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．R2 中电流减小 C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大
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考点二 光敏电阻传感器
【 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 ROS 在不同照度下的阻值如下表所示： 照度(lx) 电阻(kΩ) 0.2 75 0.4 40 0.6 28 0.8 23 1.0 20 1.2 18
图7
解析 光敏电阻阻值随光照的增强而减小，根据题图乙知 R2 两端的电压随之同频率地 先减小后增大，但不会是零，所以选 B.
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5. 如图 8 所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中 R3 为用半 导体热敏材料制成的传感器．值班室的显示器为电路中的电流 表，a、 b 之间接报警器．当传感器 R3 所在处出现火情时，显 示器的电流 I、报警器两端的电压 U 的变化情况是 A． I 变大， U 变大 C． I 变小， U 变小 ( ) 图8
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考点一 热敏电阻的实际应用
内的温度变化，反应快，而且精确度高． (1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、 电流表和其他元件串联成一个电路， 其他因素不变，
【 例 1】 利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围
小 只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变 ________( 填“大”或“小” )．
B． I 变大， U 变小 D． I 变小， U 变大
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5. 如图 8 所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中 R3 为用半 导体热敏材料制成的传感器．值班室的显示器为电路中的电流 表，a、b 之间接报警器．当传感器 R3 所在处出现火情时，显 示器的电流 I、报警器两端的电压 U 的变化情况是 A．I 变大，U 变大 C．I 变小，U 变小 ( C ) 图8
闭合电路的欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察． 研究光敏电阻的光敏特性
2． 实验器材
光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线．
3． 实验步骤
(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器如实验原理图所示电路连接好， 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)遮光时，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录．
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4． 数据处理
在图1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．
图1
6． 注意事项
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．
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基本实验要求Ⅱ
1． 实验原理
考点三
【例 3】
力电传感器的实际应用
图 5 所示装置可以用来测量硬弹簧(即劲度系数较大的弹簧 )的劲度系数 k.电源的
电动势为 E， 内阻可忽略不计； 滑动变阻器全长为 L， 重力加速度为 g. 为理想电压表． 当 木板上没有放重物时，滑动变阻器的触头位于图中 a 点，此时电压表示数为零．在木板 上放置质量为 m 的重物，滑动变阻器的触头随木板一起下移．由电压表的示数 U 及其 他给定条件，可计算出弹簧的劲度系数 k.
图5 (1)写出 m、 U 与 k 之间所满足的关系式．
设放置质量 m 的物体时弹簧压缩量为 x，
mg＝kx
x U＝LE
Lk m＝EgU.
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(2)已知 E＝1.50 V， L＝12.0 cm，g＝9.80 m/s2.测量结果如下表： m(kg) U(V) 1.00 0.108 1.50 0.154 3.00 0.290 4.50 0.446 6.00 0.608 7.50 0.740
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3． 为了保护电脑元件不受损害， 在电脑内部有很多传感器， 其中最重要的就是温度传感器， 常用的温度传感器有两种：一种是用金属做的热电阻；另一种是用半导体做的热敏电 阻．关于这两种温度传感器的特点，下列说法正确的是 A．金属做的热电阻随着温度的升高电阻变大 B．金属做的热电阻随着温度的升高电阻变小 C．用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变大 D．用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变小 ( )
①在图 6 中给出的坐标纸上利用表中数据描出 m－ U 直线．
Lk m＝EgU
Lk Δm Eg＝ΔU
图6 ② m－ U 直线的斜率为 ________kg/V ； 10.0
Δm Eg k＝ ·L ＝1.23×103 N/m. ΔU
③弹簧的劲度系数 k＝ ___________N/m( 结果均保留三位有效数字 )． 1.23×103
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7． 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 R1 对它进行控制，R1 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 的电压为 36 V，内阻不计； 另有一个滑动变阻器 R2，阻值为 0～ 100 Ω，允许通过的最大电流为 0.4 A；一个开
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2． (2011· 江苏· 6)美国科学家 Willard S. Boyle 与 George E. Smith 因电荷耦合器件 (CCD)的 重要发明荣获 2009 年度诺贝尔物理学奖．CCD 是将光学量转变成电学量的传感器．下 列器件可作为传感器的有 A．发光二极管 C．霍尔元件 B．热敏电阻 D．干电池 ( BC )
(2)上述电路中， 我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度， 就能直接显示出热敏电 阻附近的温度．如果刻度盘正中的温度为 20° C(如图 2 甲所示)，则 25° C 的刻度应在 20° C
右 的刻度的 ________( 填“左”或“右”)侧．
甲 图2
乙
(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙中的器材 (可增加 元器件 )设计一个电路．
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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调零.
物理
人教版
第十章
实验十一
交变电流 传感器
传感器的简单使用
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基本实验要求Ⅰ
1． 实验原理
闭合电路的欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察．
研究热敏电阻的特性
2． 实验器材
半导体热敏电阻、多用电表、温度计、烧杯、凉水和热水．
3． 实验步骤
(1)按实验原理图连接好电路，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热水时热敏电 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．
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解析 传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然 后通过转换元件转换成电信号， 再通过转换电路将此信号转换成 易于传输或测量的电学量，因此 A、B、D 错，C 对．
答案
C
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4(2011· 江苏· 6)美国科学家 Willard S. Boyle 与 George E. Smith 因电荷耦合器件 (CCD)的 重要发明荣获 2009 年度诺贝尔物理学奖．CCD 是将光学量转变成电学量的传感器．下 列器件可作为传感器的有 A．发光二极管 C．霍尔元件 B．热敏电阻 D．干电池 ( )
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1． 关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是 A．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件 B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量 C．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量 D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量
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3． 为了保护电脑元件不受损害，在电脑内部有很多传感器，其中最重要的就是温度传感器， 常用的温度传感器有两种：一种是用金属做的热电阻；另一种是用半导体做的热敏电 阻．关于这两种温度传感器的特点，下列说法正确的是 A．金属做的热电阻随着温度的升高电阻变大 B．金属做的热电阻随着温度的升高电阻变小 C．用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变大 D．用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变小 ( AD )
解析 金属的电阻率随着温度的升高而变大，半导体在温度升高时电阻会变小，故选 A、D.
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4． 如图 7(a)所示，光敏电阻 R2 上加上如图 (b)所示的光照，那么 R2 两端的电压变化是下列 图中的 ( )
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4． 如图 7(a)所示，光敏电阻 R2 上加上如图 (b)所示的光照，那么 R2 两端的电压变化是下列 图中的 (B )