高考物理传感器的使用

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6.2传感器的应用

温度传感器应用---日光灯启动器
日光灯启动器
原因：双金属片
铜的膨胀系数大于铁
二、温度传感器的应用——电熨斗
实验：根据提供的实验器材，完成实验，观察实验现象，并尝试分析双金属片工作原理
现象：常温下两触点分离。温度升高，两触点接触。原因：两种金属膨胀性能不同，双金属片形状发生变化，使触点接触。
电熨斗中的双金属片工作原理
熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？
根据衣物的不同，调节调温旋钮，使升降螺丝上下移动，带动弹性铜片的升降，从而改变了两触点接触的难易程度，实现控制温度不同的目的。
三、温度传感器的应用——电饭锅
阅读教材第58页，回答问题:
1、传感器应用的一般模式 2、力传感器的应用——电子秤 3、温度传感器的应用——电熨斗 4、光传感器的应用——火灾报警器
答:(2)水沸腾后,由于锅内保持1000C不变,故感温磁体仍与永磁体相吸,继续加热.故锅内大致保持1000C不变.
电饭锅
工作原理:
(3) 饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？
答:(3)饭熟后,水分被大米吸收,锅底温度升高,当温度升至“居里点1030C”时,感温磁体失去铁磁性,在弹簧作用下,永磁体被弹开,触点分离,切断电源,从而停止加热．
理量转化为电学量的元件？
思考与讨论：
一、传感器应用的一般模式
自学教材前三段，画出传感器应用的一般模式示意图。
传感器应用实例
阅读力传感器的应用——电子秤部分，思考并回答问题：（1）电子秤用的测力装置是什么？它由什么元件组成？（2）简述力传感器的工作原理。（3）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？

(统考版)高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器实验十二传感器的简单应用学生用书

实验十二　传感器的简单应用必备知识·自主排查基本原理与操作装置图操作要领甲乙①测量：欧姆表每次换挡后都要重新调零，测电阻时读数存在误差．②步骤：改变水温、改变光的强度并记录．③结论：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小或增大，随温度的降低而增大或减小，半导体热敏电阻也可以用作温度传感器．光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小．●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欧姆调零．●误差分析1．温度计读数带来误差．2．多用电表读数带来误差．3．热敏电阻与水温不同带来误差．4．作R t 图象时的不规范易造成误差．关键能力·分层突破考点一　教材原型实验例1. 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材料制成的热敏电阻将热学量转换为电学量，热敏电阻随温度变化的图象如图甲所示，图乙是由热敏电阻R 1作为传感器制作的简单自动报警器线路图，问：(1)由图甲可知，热敏电阻R1的电阻随着温度的升高而________(选填“增大”或“减小”)．(2)图乙中左侧回路不通电或电流过小时，金属片与b接触；电流过大时，电磁铁吸引金属片与a接触，为了使热敏电阻R1的温度过高时报警器铃响，开关S应接在________(选填“a”或“b”)．(3)电源电动势E为18 V，内阻不计，电磁铁的线圈电阻R3为80 Ω，流过热敏电阻R1的电流大于或等于I c时就会报警，I c为10 mA，热敏电阻R1达到100 ℃时的电阻为600 Ω.若要求热敏电阻R1达到100 ℃时开始报警，则电阻箱R2的阻值应调为________Ω.若电源内阻不能忽略，调节电阻箱时未考虑电源内阻，当热敏电阻R1的温度缓慢升高到报警器开始报警时，热敏电阻R1的温度________100 ℃(选填“大于”或“小于”)．跟进训练1.[2022·云南昆明模拟]为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电阻控制，如图甲所示是某光敏电阻阻值随光照强度的变化曲线，照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为：勒克斯(lx)．(1)如图乙所示，电源电动势为3 V，内阻不计，当控制开关两端电压上升至2 V时控制开关自动启动照明系统．要求当天色渐暗照度降至1.0(lx)时控制开关接通照明系统，则R1＝________kΩ.(2)某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值，设计了如图戊所示的电路进行测量，电源(E＝3 V，内阻未知)，电阻箱(0～99 999 Ω)．实验时将电阻箱阻值置于最大，闭合S1，将S2与1相连，减小电阻箱阻值，使灵敏电流计的示数为I，图丙为实验时电阻箱的阻值，其读数为________kΩ；然后将S2与2相连，调节电阻箱的阻值如图丁所示，此时灵敏电流计的示数恰好为I，则光敏电阻的阻值R0＝________kΩ(结果保留三位有效数字)．2．(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，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变________(选填“大”或“小”)．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 ℃(如图甲所示)，则25 ℃的刻度应在20 ℃的刻度的________(选填“左”或“右”)侧．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，请在图乙中用图中的器材(可增加元器件)设计一个电路．(2)图丙为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定，内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图丁所示，试根据这一特性，由图丙中给定的器材设计一个自动光控电路．考点二　拓展创新实验例2. [2022·重庆市模拟]某些固体材料受到外力作用后，除了产生形变，其电阻率也会发生变化，这种现象称为“压阻效应”．已知R x的阻值变化范围为几十欧姆到几百欧姆，某实验小组在室温下用伏安法探究压敏电阻阻值R x随压力F变化的规律，实验室提供了如下器材可供选择：A．压敏电阻，无压力时阻值R0＝400 Ω；B．直流电源，电动势为6 V，内阻不计；C．电流表A，量程为0～100 mA，内阻不计；D．电压表V，量程为0～3 V，内阻为3 kΩ；E．定值电阻R1＝2 kΩ；F．滑动变阻器R，最大电阻值约50 Ω；G．开关S与导线若干．(1)甲同学设计了图甲实验电路原理图，请在图乙中将实物连线图补充完整．(2)某次压力测试，在电阻R x上施加力F，闭合开关S，测得两个电表的读数分别为U 和I，则压敏电阻的阻值R x＝________．(3)改变F的大小、测得不同的R x值，绘成图象如图丙所示，可得其斜率k＝________Ω/N(结果保留2位有效数字)．R x的阻值和压力F的关系式是R x＝________(用F和k等表示)．丙(4)按图甲实验电路进行实验，调节滑动变阻器使电压表保持满偏，在电阻R x上施加力F，当电流表满偏时，压力F为________N(结果保留3位有效数字)．跟进训练3.某实验小组利用传感器来探究弹力与弹簧伸长的关系．如图甲所示，先将轻弹簧上端通过力传感器固定在水平的长木板A上，下端自由下垂，将距离传感器轻轻靠近轻弹簧下端，当力传感器示数为零时，距离传感器的示数为x0；然后再将轻弹簧下端与距离传感器固定，下面连接轻质木板B，距离传感器可以测量出其到力传感器的距离x，木板B下面用轻细绳挂住一小桶C.(1)逐渐往小桶C 内添加细沙，记录相应的力传感器的示数F 和距离传感器的示数x ，作出Fx 图象如图乙所示．由图及相关信息可知，弹簧的劲度系数k ＝______ N/m ，弹簧原长L 0＝________ cm.(2)将该弹簧应用到电子秤上，如图丙所示(两根弹簧)．闭合开关S ，称不同物体的质量时，滑片P 上下滑动，通过电子显示器得到示数．弹簧处于自然伸长状态时，滑片P 位于R 的最上端，通过验证可知，电子显示器的示数I 与物体质量m 的关系为m ＝ak －bkI(a 、b 均为常数，k 为轻弹簧的劲度系数)，则滑动变阻器R 的长度L ＝__________，电源电动势E ＝__________．(保护电阻和滑动变阻器最大阻值均为R 0，电源内阻不计，已知当地重力加速度为g )实验十二　传感器的简单应用关键能力·分层突破例1　解析：(1)根据图甲的坐标系中曲线的趋势可以得出，电阻随温度的升高而减小，因此热敏电阻的阻值随温度的升高而减小．(2)为使温度过高时发送报警信息，则热敏电阻阻值最小，开关S 应该接在a 处．(3)热敏电阻R 1达到100 ℃时开始报警，此时流过热敏电阻R 1的电流恰好为I c ＝10mA ，根据闭合电路欧姆定律I c ＝E R 1+R 2+R 3，带入数据解得R 2＝1 120 Ω，若电源内阻可以忽略，则I c ＝E R 1+R 2+R 3，此时温度恰好为100 ℃；若电源内阻不能忽略，调节电阻箱时未考虑电源内阻，当热敏电阻R 1的温度缓慢升高到100 ℃时，电路中的实际电流为I 实＝E R 1+R 2+R 3+r <I c可知，报警器此时还未报警，故报警时热敏电阻R 1的温度大于100℃.答案：(1)减小　(2)a (3)1 120　大于1．解析：(1)电阻R 1和R 0串联，R 0R 1＝U 0U 1＝21，当照度为1.0(lx)时，电阻R 0＝20kΩ，则R 1＝10 kΩ.(2)由图可知，图丙的电阻为R 2＝62.5 kΩ，图丁的电阻R ′2＝22.5 kΩ，本题采用等效法测电阻，前后两次电路中的电流相等，则电路中的电阻相等，则有R 2＝R 0＋R ′2，所以R 0＝40.0 kΩ.答案：(1)10　(2)62.5　40.02．解析：(1)①因为温度降低时，负温度系数热敏电阻的阻值增大，故电路中电流会减小．②由①的分析知，温度越高，电流越大，25 ℃的刻度应对应较大电流，故在20 ℃的刻度的右侧．③电路如答图所示．(2)由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，流过光敏电阻的电流增大，光敏电阻的阻值减小．根据题意设计一个自动光控电路，如图所示：控制过程是：当有光照时，放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开；当无光照时，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，工作电路接通，电灯开始工作．答案：(1)①小　②右③(2)见解析例2　解析：(1)图甲中滑动变阻器采用的是分压式接法，电流表是内接法，根据电路图可得实物图如图所示．(2)由题可知R x 两端电压为U ′＝U R V (R V ＋R 1)＝5U 3，电流表测量流过R x 的电流，所以R x ＝U 'I ＝5U 3I .(3)根据题意，设R x 阻值和压力F 的关系式为R x ＝kF ＋b ，将图丙上的特殊点(0，400Ω)和(210 N ，0)代入可求得k ＝－1.9 Ω/N ，b ＝400 Ω.故R x ＝kF ＋400 Ω.(4)电压表、电流表均满偏时，R x ＝5U 3I ＝5×33×100×10−3Ω＝50 Ω，则F ＝R x −400Ωk ＝184 N.答案：(1)见解析图　(2)5U 3I　(3)－1.9(－1.9～－1.7均对)　kF ＋400 Ω　(4)184(184～205均对)3．解析：(1)由弹簧的弹力与其形变量的关系可得F＝k(L－L0)，由表达式结合图象可知图象斜率表示弹簧的劲度系数，而横截距表示弹簧的原长，故弹簧的劲度系数k＝ΔFΔx＝160.16N/m＝100 N/m；弹簧原长L0＝4 cm；(2)当所称的物体质量为零时，有ak＝bk I，此时由电路结构可得E＝2IR0，联立解得电源电动势：E＝2bRa；当所称的物体质量最大时，弹簧被压缩L，此时有：I′＝ER，mg＝2kL，联立解得：L＝14 ag.答案：(1)100　4　(2)14ag　2bRa。

物理实验中常用的声音传感器及其使用方法

物理实验中常用的声音传感器及其使用方法导语：声音传感器是一种常见的物理实验设备，在科学研究和实验教学中发挥着重要的作用。

本文将介绍几种常见的声音传感器及其使用方法，希望能够为读者提供一些参考和帮助。

一、声波传感器声波传感器是一种能够检测和测量环境中声音强度的传感器。

它通常由麦克风和信号处理电路组成。

在物理实验中，声波传感器广泛应用于声学研究、声音分析和振动研究等领域。

使用声波传感器进行实验时，需要将其连接到数据采集设备，并通过合适的软件进行数据处理和分析。

二、麦克风麦克风是声音传感器中最常见的一种。

它能够将环境中的声音转化为电信号，并输出给其他设备进行进一步处理。

在物理实验中，麦克风通常被用来测量声音的频率、振幅和时域特性等。

使用麦克风进行实验时，需要注意保持实验环境安静，避免噪音对实验结果的影响。

三、压电传感器压电传感器利用压电效应将声音的机械能转化为电能。

在物理实验中，压电传感器常用于测量声音的强度和压力。

使用压电传感器进行实验时，需要将其固定在被测物体表面，以确保传感器能够准确感知声音的传播和变化。

四、光电传感器光电传感器是一种通过光电效应进行声音传感的器件。

它利用光敏材料对入射光的反应产生电信号，从而实现声音的捕捉和测量。

在物理实验中，光电传感器常用于测量声音的频率和强度，并可与其他仪器进行联动使用。

使用光电传感器进行实验时，需要注意保持传感器和光源的稳定，并进行适当的校准。

五、声频分析仪声频分析仪是一种专门用于分析声音频率和振幅的设备。

它通常由声音传感器、信号处理电路和显示屏等组成。

在物理实验中，声频分析仪广泛应用于噪音控制、声学研究和声音检测等领域。

使用声频分析仪进行实验时，需要将传感器正确连接，并进行相应的设置和调整。

六、使用声音传感器的注意事项1. 实验环境的选择：选择相对安静的实验环境，减少噪音对实验结果的干扰。

2. 传感器的放置：将传感器放置在合适的位置，保证其能够准确感知声音的传播和变化。

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。

物理实验技术中的传感器选择与使用方法

物理实验技术中的传感器选择与使用方法引言在物理实验中，传感器起着至关重要的作用。

它们可以将各种物理量转化为电信号，为科学家和研究人员提供数据收集的重要工具。

然而，传感器的选择与使用方法并不是一项简单的任务。

本文将探讨物理实验技术中的传感器选择与使用方法，以帮助读者更好地应用传感器于实验研究中。

一、传感器的选择1.1 了解传感器种类在选择传感器之前，我们需要了解不同种类的传感器及其用途。

常见的物理量传感器包括温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光传感器、电流传感器等等。

每种传感器都有其特定的功能和应用领域，了解这些差异有助于我们有针对性地选择最适合实验需求的传感器。

1.2 考虑实验需求和条件在选择传感器时，我们也需要考虑实验的具体需求和条件。

例如，如果需要在高温环境下进行实验，我们需要选择具有高温稳定性的传感器；如果需要长时间监测变化趋势，我们需要选择具有较高采样率和稳定性的传感器。

因此，在选择传感器之前，我们需要明确实验目标和实验环境，以便更好地选择和应用传感器。

二、传感器的使用方法2.1 前期准备工作在使用传感器之前，我们需要进行一些前期准备工作。

首先，确保传感器与数据采集设备的兼容性，以确保数据的准确性和稳定性。

其次，根据传感器的要求和实验的需要，进行合适的电源和信号连接设置。

最后，对传感器进行校准和调试，以保证其测量结果的准确性。

2.2 数据采集与分析传感器的使用并不仅限于数据的采集，我们也需要对采集到的数据进行合理的分析。

在进行数据采集时，我们需要注意采样频率和数据精度的设置，以获得准确和可靠的数据。

在数据分析方面，我们可以利用统计学方法和数据处理软件来处理和解读采集到的数据，从而得出结论和发现。

2.3 传感器的维护与保养传感器作为实验中不可或缺的组成部分，需要注意其维护和保养工作。

首先，定期检查传感器的工作状态和性能，确保其正常运行。

其次，避免传感器过度振动或受到剧烈冲击，以免影响其精度和稳定性。

高中物理实验课程【高中物理实验课程】实验11 传感器的简单使用含解析

实验十一传感器的简单使用考纲解读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．基本实验要求Ⅰ研究热敏电阻的特性1．实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察．2．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)按实验原理图甲连接好电路,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．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．图15．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其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温．基本实验要求Ⅱ研究光敏电阻的光敏特性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．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乙所示电路连接好，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．考点一温度传感器的应用例1 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R1、R2连成图2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2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。

物理实验中常见的力传感器使用方法

物理实验中常见的力传感器使用方法在物理实验中，力传感器被广泛应用于测量各种力的大小和方向。

它是一种基础实验仪器，常用于力学、动力学、静力学等领域的研究。

下面将介绍一些常见的力传感器使用方法，帮助大家更好地进行实验。

一、力传感器的原理力传感器是一种用于测量力的装置，基于霍尔效应、电容效应、应变片、壳体等原理进行测量。

其中，霍尔效应传感器利用磁场对霍尔元件感应电位差进行测量，电容效应传感器通过电介质中的电容变化来测量力的大小，应变片传感器则是通过损伤材料的弹性形变来测量力的。

二、力传感器的选择在进行实验前，我们首先要选择适合实验需求的力传感器。

力传感器的选择应根据实验需要确定所需的量程、灵敏度、精度、形状等参数。

如果需要测量的力比较小，一般选择灵敏度较高、量程较小的力传感器；如果需要测量的力比较大，应选择量程较大的力传感器。

此外，还应注意传感器的响应时间、安装方式、输出信号类型等因素。

三、力传感器的安装力传感器的安装十分重要，它直接影响到实验的准确性和可靠性。

首先，我们要确保力传感器与被测对象的接触面完好无损，并采用合适的连接方式固定传感器，避免传感器的移动或摆动。

其次，要确保力的作用轴线与传感器的检测轴线保持一致，以免造成力传感器的失真或损坏。

最后，要确保力传感器处于水平位置，以保证测量数据的准确性。

四、力传感器的校准为了保证实验数据的准确性，我们需要对力传感器进行校准。

校准的目的是建立传感器输出信号与实际力值之间的对应关系。

校准可以通过设定标准质量与力传感器的组合进行，根据所施加的标准质量所得到的传感器输出信号，建立校准曲线。

校准后的力传感器可以更准确地测量力的大小和方向。

五、力传感器的使用注意事项在使用力传感器进行实验时，我们还需要注意以下几点。

首先，力传感器应避免受到冲击、振动或过载等不良条件的影响，以免损坏传感器。

其次，在连接和操作传感器时要遵循相关安全规定，确保实验的安全进行。

最后，使用过程中要定期检查力传感器的性能并进行维护，如检查传感器的灵敏度、响应时间、信噪比等参数，清洁传感器的接触面等。

认识传感器常见传感器的工作原理及应用-高中物理选择性必修二

科学漫步机器人
1920 年，捷克斯洛伐克作家卡佩克在一部科幻小说中构思了一个机器人，名字叫Robot。它可以不吃饭，却能不知疲倦地工作，展现了人类持续多年的一种愿望。
1947 年，世界上第一个机器人在美国诞生。这是一台为反应堆搬运核燃料的简单机器，代替人来从事危险的工作。此后，由于现代制造业的需求，有关机器人的研究迅速发展起来。图是几个机器人的实例。
我们知道，传感器可以感受光强、温度、力、磁等非电学量，并把它们转换为常见的传感器是怎样感知非电学量，并将其转换为电学量的呢？利用不同的敏感元件制成的各种传感器又有哪些应用呢？
பைடு நூலகம்
1、光敏电阻能够将什么量转化为什么量？ 2、热敏电阻和金属热电阻有何异同？ 3、电饭锅——感温铁氧体的应用？
四、光敏电阻硫化镉的电阻率与所受光照的强度有关。把硫化镉涂敷在绝缘板上，在其表面再用银浆涂敷两个互不相
典例精析下列关于传感器说法中不正确的是（ B ） A．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它将压力大小转化为可变电阻，进而转化为电压信号 B．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号 C．电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片，这种双金属片的作用是控制电路的通断 D．光敏电阻能够把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量
连的梳状电极。硫化镉表面受到的光照强度不同时两个电极间的电阻不一样。
实验：观察光敏电阻的特性用多用电表测量 1.光敏电阻在自然光照射下的电阻. 2.光敏电阻在手掌遮住时的电阻大小
光敏电阻的应用产品在流水线上，常需要对产品计数。如图所示，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中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器。

例析高考物理中的新热点——传感器

例析高考物理中的新热点——传感器作者：吴拥军来源：《物理教学探讨》2007年第10期近几年传感器成为高考的一个新热点。

传感器是现代检测和控制装置的重要组成部分，在现代科学技术领域中的地位越来越重要。

从近年高考命题来看，试题越来越贴近物理知识的实际应用。

传感器作用信息采集的重要元件，在自动控制、信息处理等技术中发挥着重要的作用，而近几年关于传感器的高考题也越来越多。

传感器应该成为07年高考复习的一个重点。

传感器是指能将所感受到的物理量（如力、热、光、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量）的一类元件，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。

传感器可以根据其利用的元件进行分类（如电容传感器、电阻传感器等），也可以按其转换的信号来分类（如光电、热电传感器等），本文收集了一些传感器方面的高考题及与高中物理知识贴近的常见传感器的相关习题，并进行分类，供大家参考。

1热电传感器热电传感器是指将温度信号转换成电信号的一类传感器，一般有两类：一类是随温度变化引起传感器中某个组件形状的变化（如热胀冷缩）达到转换信号的目的；还有一类是随温度变化引起电阻的变化（如半导体材料中热敏电阻随温度升高电阻减小）达到转换信号的目的。

例1（06上海物理高考第16题）为了测试某种安全阀在外界环境为一个大气压时，所能承受的最大内部压强，某同学自行设计制作了一个简易的测试装置。

该装置是一个装有电加热器和温度传感器的可密闭容器。

测试过程可分为如下操作步骤：a.记录密闭容器内空气的初始温度t1;b.当安全阀开始漏气时，记录容器内空气的温度t2；c.用电加热器加热容器内的空气；d.将待测安全阀安装在容器盖上；e.盖紧装有安全阀的容器盖，将一定量空气密闭在容器内。

（1）将每一步骤前的字母按正确的操作顺序填写：_____________；（2）若测得的温度分别为t1=27℃，t2=87℃，已知大气压强为1.0×105pa，则测试结果是：这个安全阀能承受的最大内部压强是。

2024年高考物理一轮复习第13章第4讲传感器实验：利用传感器制作简单的自动控制装置

第4讲传感器实验：利用传感器制作简单的自动控制装置目标要求 1.掌握制作传感器常用元件：光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、电阻应变片、霍尔元件的基本特性及工作原理.2.探究传感器的工作原理及传感器应用的一般模式.3.能利用传感器制作简单的自动控制装置．考点一常见的传感器一、传感器及其工作原理1．传感器的工作原理：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出．通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断．把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制．传感器应用的一般模式如图所示：2．传感器的核心元件(1)敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分．(2)转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分．(3)信号调整与转换电路：能把输出的微弱的电信号放大的部分．3．传感器的分类工作原理举例物理传感器利用物质的物理特性或物理效应感知并检测出待测对象信息力传感器、磁传感器、声传感器等化学传感器利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度转换为电信号离子传感器、气体传感器等生物传感器利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等二、常见敏感元件1．光敏电阻(1)特点：光照越强，电阻越小．(2)原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好．(3)作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．2．热敏电阻和金属热电阻(1)热敏电阻热敏电阻一般由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图甲所示为某一热敏电阻的阻值随温度变化的特性曲线．(2)金属热电阻有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线．(3)作用：热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．注意：在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器．3．电阻应变片(1)电阻应变片的作用：电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量．(2)电子秤的组成及敏感元件：由金属梁和电阻应变片组成，敏感元件是应变片．(3)电子秤的工作原理金属梁自由端受力F⇒金属梁发生弯曲⇒应变片的电阻变化⇒两应变片上电压的差值变化1．传感器是把非电学量转换为电学量的元件．(√)2．传感器只能感受温度和光两个物理量．(×)3．随着光照的增强，光敏电阻的电阻值逐渐增大．(×)4．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转换为电压信号．(√)霍尔元件的应用霍尔元件是根据霍尔效应原理制成的一种磁敏元件．一般用于电机中测定转子的转速，如录像机的磁鼓、电脑中的散热风扇等．(1)霍尔元件的工作原理：E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B时，薄片中的载流子就在洛伦兹力作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N间出现电压(如图所示)．(2)霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受静电力和洛伦兹力二力平衡．(d为薄片的厚度，k为霍尔系数)．其中U H与B成正比，所以霍尔元(3)霍尔电压：U H＝k IBd件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量．例1(2022·重庆卷·11)某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时，其阻值随温度的变化关系．实验电路如图所示，实验设定恒定电流为50.0μA，主要实验器材有：恒压直流电源E、加热器、测温仪、热敏电阻R T、可变电阻R1、电流表A、电压表V.(1)用加热器调节R T的温度后，为使电流表的示数仍为50.0μA，须调节________________(选填一种给定的实验器材)．当R T两端未连接电压表时，电流表示数为50.0μA；连接电压表后，电流表示数显著增大，须将原电压表更换为内阻____________(选填“远大于”“接近”或“远小于”)R T阻值的电压表．(2)测得R T两端的电压随温度的变化如图所示，由图可得温度从35.0℃变化到40.0℃的过程中，R T的阻值随温度的平均变化率是____________kΩ·℃－1(保留2位有效数字)．答案(1)可变电阻R 1远大于(2)－1.2解析(1)由题知恒压直流电源E 的电动势不变，而用加热器调节R T 的温度后，导致整个回路的总电阻改变．而要确保电流表的示数仍为50.0μA ，则需控制整个回路的总电阻不变，故须调节可变电阻R 1.连接电压表后，电流表示数显著增大，则说明电压表与R T 并联后R 总减小，则根据并联电阻的关系有R 总＝R T R V R T ＋R V ＝R T R T R V＋1，则要保证R 总不变，须将原电压表更换为内阻远大于R T 阻值的电压表．(2)实验设定恒定电流为50.0μA ，由题图可得温度为35.0℃时电压表的电压为1.6V ，则根据欧姆定律可知此时热敏电阻R T1＝32kΩ；温度为40.0℃时电压表的电压为1.3V ，则根据欧姆定律可知此时热敏电阻R T2＝26kΩ，则温度从35.0℃变化到40.0℃的过程中，R T 的阻值随温度的平均变化率是k ＝ΔR T Δt＝－1.2kΩ·℃－1，负号表示随着温度升高R T 的阻值减小．例2为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电阻控制，如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度变化曲线，照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为：勒克斯(lx)．(1)如图乙所示，电源电动势为3V ，内阻不计，当控制开关两端电压上升至2V 时，控制开关自动启动照明系统．要求当天色渐暗照度降至1.0lx 时控制开关接通照明系统，则R 1＝________kΩ.(2)某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值，设计了如图丙所示的电路进行测量，电源(E ＝3V ，内阻未知)，电阻箱(0～99999Ω)．实验时将电阻箱阻值置于最大，闭合S 1，将S 2与1相连，减小电阻箱阻值，使灵敏电流计的示数为I ，图丁为实验时电阻箱的阻值，其读数为________kΩ；然后将S 2与2相连，调节电阻箱的阻值如图戊所示，此时电流表的示数恰好为I ，则光敏电阻的阻值为________kΩ(结果均保留3位有效数字)．答案(1)10(2)62.540.0解析(1)电阻R1和R0串联，有U1R1＝U0R0，U0＝2V，U1＝3V－2V＝1V，当照度为1.0lx时，电阻R0＝20kΩ，则R1＝10kΩ.(2)题图丁所示电阻箱读数为R2＝62.5kΩ，题图戊所示电阻箱读数R2′＝22.5kΩ，本题采用等效替代法测电阻，前后两次电路中的电流相等，则电路中的总电阻相等，则有R2＝R0′＋R2′，所以R0′＝40.0kΩ.例3(多选)如图是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持I恒定，则可以验证U H随B的变化情况．以下说法正确的是(工作面是指较大的平面)()A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，U H将变大B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，U H将发生变化答案ABD解析将永磁体的磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，B增大，I恒定，由公式U H＝kIB d知U H将变大，选项A正确；地球两极的磁场方向在竖直方向上，所以霍尔元件的工作面应保持水平，使B与工作面垂直，选项B正确；地球赤道上的磁场沿水平方向，只有霍尔元件的工作面在竖直方向且垂直于南北方向时，B才与工作面垂直，选项C错误；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，B垂直工作面分量的大小发生变化，U H将发生变化，选项D正确．考点二实验：利用传感器制作简单的自动控制装置一、门窗防盗报警装置1．实验目的：了解门窗防盗报警装置，会组装门窗防盗报警装置．2．电路如图所示．3．工作原理：闭合电路开关S，系统处于防盗状态．当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K，使继电器工作．继电器的动触点c与常开触点a接通，发光二极管LED发光，显示电路处于正常工作状态．当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电．继电器的动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H 发声报警．干簧管在电路中起传感器和控制开关的作用，继电器则相当于一个自动的双向开关．4．实验器材干簧管SA、继电器、发光二极管LED、蜂鸣器H、电源、导线若干、开关、电阻R、小磁体．5．实验步骤(1)连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作．用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常工作．(2)确定各元件可以正常工作后，按照电路图连接电路．(3)接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象．二、光控开关1．实验目的：了解光控开关电路及控制原理，会组装光控开关．2．电路如图所示．3．工作原理：当环境光比较强时，光敏电阻R G的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L不亮．当环境光比较弱时，光敏电阻R G的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L.4．实验器材发光二极管LED、晶体三极管VT、可调电阻R1、限流电阻R2、光敏电阻R G、集成电路实验板、直流电源、导线若干、黑纸、小灯泡L.5．实验步骤(1)按照电路图连接电路，检查无误后，接通电源．(2)让光敏电阻R G受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L 刚好不发光．(3)遮挡R G，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光．(4)让光照加强，当光照强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L熄灭．6．注意事项(1)安装前，对实验器材进行测试，确保各元件性能良好后，再进行安装．(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．例4在实际应用中有多种自动控温装置，以下是其中两种控温装置：(1)图(a)为某自动恒温箱原理图，箱内的电阻R1＝2kΩ，R2＝1.5kΩ，R3＝4kΩ，R t为热敏电阻，其电阻随温度变化的图像如图(b)所示．当a、b两点电势φa<φb时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当φa≥φb时，电压鉴别器会使S断开，停止加热，则恒温箱内的稳定温度为______℃，恒温箱内的电热丝加热时R t的取值范围为______．(2)有一种由PTC元件做成的加热器，它产生的焦耳热功率P R随温度t变化的图像如图(c)所示．该加热器向周围散热的功率为P Q＝k(t－t0)，其中t为加热器的温度，t0为室温(本题中取20℃)，k＝0.1W/℃.当P R＝P Q时加热器的温度即可保持稳定，则该加热器工作的稳定温度为________℃；某次工作中，该加热器从室温升高至稳定温度的过程中，下列温度变化过程用时最短的是________(填选项前的字母序号)．A．20～24℃B．32～36℃C．48～52℃D．60～64℃答案(1)25R t>3kΩ(2)70(68～72均可)B解析(1)由电路图可知，当满足R1R3＝R2R t时，即R t＝3kΩ时φa＝φb，此时由题图(b)可知温度为25℃，即恒温箱内的稳定温度为25℃；恒温箱内的电热丝加热时，R t的取值范围为R t>3kΩ；(2)P Q＝0.1(t－t0)(W)，P Q与温度t之间关系的图像如图；由图可知，当温度为70℃左右时，发热功率和散热功率相等，即此时物体的温度不再变化；由图可知，四个选项中，32～36℃时P R－P Q最大，即该过程用时最短，故选B.例5为了建设安全校园，某校物理教师带领兴趣小组的学生，利用光敏电阻和电磁继电器，为学校教学楼内所有楼梯口的照明灯安装了亮度自动控制装置．如图甲所示为他们设计的原理图，R0为光敏电阻(阻值随亮度的增加而减小)，R1为滑动变阻器，电磁继电器的衔铁由软铁(容易磁化和消磁)制成，R2为电磁铁的线圈电阻，K为单刀双掷开关．(1)为使楼内亮度降低到一定程度照明灯自动点亮，亮度升高到一定程度照明灯自动熄灭，单刀双掷开关应置于________(选填“a”或“b”)．(2)为了提升校园安全系数，使照明灯在不太暗的时候就点亮，滑动变阻器接入电路的电阻应____________(选填“调大”或“调小”)．(3)已知直流电路中的电流达到10mA时电磁继电器的衔铁正好会被吸下，R0从正午最亮到夜晚最暗的阻值变化范围为50～200Ω，R2约为5Ω，直流电源电动势E＝3V，内阻r约为1Ω，现有三个最大电阻阻值分别为100Ω、300Ω、3000Ω的滑动变阻器，为实现调控目标R1最好应选择最大阻值为________Ω的滑动变阻器．(4)兴趣小组同学想要对原设计进行改进，使亮度降低到一定程度触发衔铁吸下，请你在图乙的虚线框中用笔画线代替导线重新连接直流电路中c、d、e、f、g、h各点，以实现这一改进目标．答案(1)b(2)调大(3)300(4)见解析图解析(1)亮度降低R0变大，电流减小，电磁继电器力减小，衔铁被放开，此时照明灯应被点亮，所以单刀双掷开关应接b.(2)电磁继电器的衔铁被吸下或放开有一个电流的临界值，对应一个总电阻的临界值，所以滑动变阻器调得越大，对应R0的触发值越小，能使照明灯在不太暗的时候就点亮．(3)电动势为3V，触发电流为10mA，可得对应总电阻为300Ω.滑动变阻器选100Ω，R0可触发的阻值范围约为194～200Ω，范围太小，对应亮度太低；300Ω的阻值足够调控，对应R0触发值范围足够大；3000Ω阻值太大，对于某一亮度对应阻值的调节不精准．(4)为了实现“亮度降低到一定程度触发衔铁吸下”可让R0与电磁继电器并联，这样亮度降低时R0增大，电磁继电器中的电流增大，可触发衔铁被吸下，电路图如图．课时精练1.(多选)在如图所示的电路中，当用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 ．在温度越高时，热敏电阻阻值越小B ．在温度越高时，热敏电阻阻值越大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，导电性能变好答案AD 解析由电流表的变化判断半导体的电阻的变化，温度升高时，电路中总电流增大，由闭合电路欧姆定律可知，总电阻减小，则温度升高，热敏电阻阻值减小，半导体材料导电性能变好，故A 、D 正确．2.(多选)霍尔元件的示意图如图所示，一块通电的铜板放在磁场中，铜板的前、后板面垂直于磁场，板内通有如图方向的电流，a 、b 是铜板上、下边缘的两点，则()A ．电势φa ＞φbB ．电势φb ＞φaC ．电流增大时，|φa －φb |增大D ．其他条件不变，将铜板改为NaCl 溶液时，电势结果仍然一样答案AC 解析铜板中的自由电荷是电子，电子定向移动的方向与电流的方向相反，由左手定则可判断出电子因受洛伦兹力作用向b 侧偏转，所以φa ＞φb ，故A 正确，B 错误；设前后板面间距为d ，因|φa －φb |＝U H ＝k IB d，所以电流增大时，|φa －φb |增大，故C 正确；若将铜板改为NaCl 溶液，溶液中的正、负离子均向b 侧偏转，|φa －φb |＝0，即不产生霍尔效应，故D 错误．3．如图是利用太阳能给LED 路灯供电的自动控制电路的示意图．R 是光敏电阻，R 0是保护定值电阻，日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，GH 接入电路，太阳能电池板给蓄电池充电，光线不足时，衔铁被弹簧拉起，与EF 接入电路，蓄电池给LED 路灯供电，路灯亮起，下列关于该电路分析正确的是()A．该光敏电阻阻值随光照强度增大而增大B．增加电源电动势可以增加路灯照明时间C．增大保护电阻R0阻值可延长每天路灯照明时间D．并联更多的LED路灯可延长每天路灯照明时间答案C解析日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，根据闭合电路欧姆定律，控制电路中电阻变小，电流变大，衔铁被吸下，则当日光充足时光敏电阻R阻值减小，故A错误；电动势增大，电阻不变情况下，电流增大，电磁继电器把衔铁吸下，减少了路灯照明时间，故B错误；增大保护电阻R0，减小了电流，延长了照明时间，故C正确；LED灯的盏数不影响控制电路，考虑蓄电池容量一定，可能减少照明时间，故D错误．4．(2022·河北卷·12)某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲，设计电路如图甲所示．选用的器材有：限温开关S1(手动将其按下，开始持续加热煮饭，当锅内温度高于103℃时自动断开，之后不能自动闭合)；保温开关S2(当锅内温度高于80℃时自动断开，温度低于70℃时自动闭合)；电饭煲的框架(结构如图乙所示)．自备元件有：加热电阻丝R(阻值为60Ω，用于加热煮饭)；限流电阻R1和R2(阻值均为1kΩ)；指示灯L1和L2(2.5V,0.6W，当电流低于30mA时可视为熄灭)；保险丝T.(1)按照兴趣小组设计的电路，下列说法正确的是________(多选)．A．按下S1，L1和L2均发光B．当锅内温度高于103℃时，S1自动断开，L1和L2均发光C．保温过程中，S2自动在闭合、断开状态之间交替切换D．当锅内温度低于70℃时，S2自动闭合，L1发光，L2熄灭(2)简易电饭煲制作完成后，试用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常．在不增加元件的前提下，断开电源，使用多用电表判断发生故障的元件．下列操作步骤的正确顺序是__________(填写各步骤前的字母)．A ．将选择开关旋转到“×100”位置B ．将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点C ．调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度D ．测量指示灯L 1两端的阻值E ．将选择开关置于OFF 位置或交流电压最高挡操作时，将多用电表两表笔与L 1两端接触，若指针如图丙所示，可判断是________断路损坏；若指针如图丁所示，可判断是________断路损坏．(用电路中的元件符号表示)答案(1)CD (2)CABDE L 1R 1解析(1)按下S 1后L 2支路被短路，则L 2不会发光，A 错误；当锅内温度高于103℃时，S 1断开，而要温度降到70℃以下时S 2才会闭合，则此时L 2可能发光，此时电路中R 与R 1和L 1的串联部分并联，并联的整体再和L 2、R 2串联，R L ≈10.42Ω，则回路中并联部分的电阻R 并≈56.64Ω则回路总电阻R 总＝1067.06Ω则回路总电流I 总＝220V R 总≈0.21A 则L 2一定发光，此时并联的整体的电压为U 并＝I 总R 并≈11.89V则流过L 1的电流为I L1＝U 并R L ＋R 1＝11.891000＋10.42A ≈0.012A 流过L 1的电流小于30mA ，则L 1熄灭，B 错误；由题知，S 2在锅内温度高于80℃时自动断开，锅内温度降到70℃以下时S 2自动闭合，C 正确；当锅内温度低于70℃时，S 2自动闭合，L 2支路被短路，则L 2不会发光，此时电路中R 与R 1和L 1的串联部分并联，则此时流过L 1的电流为I L1′＝E R L1＋R 1＝2201000＋10.42A ≈0.218A ，此时流过L 1的电流大于30mA ，则L 1发光，D 正确．(2)多用电表的操作步骤为：调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度——机械调零；将选择开关旋转到“×100”位置——选挡；将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指计指向欧姆零点——欧姆调零；测量指示灯L1两端的阻值——测量；将选择开关置于OFF 位置或交流电压最高挡——关闭多用电表．故正确顺序为CABDE.由于使用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常，则说明R、L2、R2、T均正常，若指针如题图丙所示，可看出L1两端有1100Ω左右的电阻，则说明L1始终不亮的原因是L1断路损坏；若指针如题图丁所示，可看出欧姆表的示数几乎为零，但由于R L＝10.42Ω，此时选用的是“×100”挡，则说明灯泡L1正常，则说明L1始终不亮的原因是R1断路损坏．5．(2023·四川遂宁市模拟)高速路入口都安装有称量汽车重量的地磅．如图甲所示是某工厂生产的小型地磅结构图和电路图，其中R是压敏电阻，质量m0＝500kg的秤台平放在压敏电阻上，被称汽车停放在秤台上．已知电路中电源电动势为26V、内电阻r＝10Ω，电流表量程为0.3A、内阻R A＝10Ω，滑动变阻器R′的最大阻值为500Ω.如图乙是压敏电阻的阻值R 随压力F变化曲线．某设计人员对电流表上刻度重新赋值，使之能够从表盘上直接读出秤台上汽车的质量，他先后进行了以下操作．重力加速度g＝10m/s2.(1)断开开关S，撤去秤台上的汽车，把多用电表的旋钮旋到欧姆挡“×10挡”，通过正确调零后，用红、黑表笔接在压敏电阻两端，多用电表的表针指到如图丙所示位置，则压敏电阻R此时的电阻值为________Ω.(2)闭合开关S，设计人员通过调节滑动变阻器，使电流表读数为0.10A，并在此处标注为0kg，则此时滑动变阻器R′接入电路的电阻值为________Ω；2500kg处应标注在________A处．(3)设计人员按上述操作逐个刻度赋值后，经长时间使用，发现电池的电动势略有减小、内电阻有所增大．他重新调节滑动变阻器，使秤台空载时电流表读数仍为0.10A，然后再去测量汽车的重量．您认为现在的测量值相比汽车真实重量________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)答案(1)160(2)800.13(3)偏小解析(1)欧姆挡选择“×10挡”，则阻值为16.0×10Ω＝160Ω.(2)当仅有秤台时，压敏电阻的阻值为160Ω，根据闭合电路欧姆定律得E ＝I (R ＋R ′＋R A ＋r )，解得R ′＝80Ω，2500kg 的物体在秤台上时，此时压力为(2500＋500)×10N ＝3×104N ，压敏电阻的阻值约为100Ω，根据闭合电路欧姆定律得E ＝I 1(R 1＋R ′＋R A ＋r )，解得I 1＝0.13A.(3)根据E ＝I (R ＋R ′＋R A ＋r )，可得R ＝E I－R ′－R A －r ，电池的电动势偏小，则相同的电流下，R 的阻值偏小，结合题图乙可知汽车的质量的测量值偏小．6．(2023·上海市模拟)力传感器是高中物理实验中常见的一种传感器，它通过敏感元件把待测力这一物理量转化为相应的电信号来进行测量．(1)如图(a)所示，R 1、R 2、R 3、R 4为四个完全相同的应变片，弹性梁在外力的作用下产生形变时，应变片随之被拉伸或压缩，拉伸时电阻值变大，压缩时电阻值变小．现将R 2、R 3两个应变片粘贴在弹性梁的上表面，R 1、R 4两个应变片粘贴在弹性梁的下表面．当弹性梁右端受力向下弯曲时，R 2、R 3的电阻值________，R 1、R 4的电阻值________(均选填“变大”“变小”或“不变”)．采用如图(b)所示的电路图测量电路，已知电源电动势为E ，内阻不计．每片应变片的初始电阻为R 0.当弹性梁右端受到外力作用，四个应变片电阻变化量的绝对值均为Δx ，则A 、B 两端的电压U AB ＝______.(2)如图(c)所示为半导体薄膜压力传感器的电阻值R 随压力F 变化的图线．读图可知，压力为1N 时该图像的斜率为__________kΩ/N ，压力为5N 时该图像的斜率为________kΩ/N.要使传感器对力的变化测量较为灵敏，应选择在区间__________(选填“1N ”或“5N ”)附近．答案(1)变大变小Δx R 0E (2)24 1.751N 解析(1)当弹性梁右端受力向下弯曲时，R 2、R 3拉伸，电阻变大，R 1、R 4压缩，电阻变小．R 1两端电压U 1＝R 0－Δx 2R 0E ，R 3两端电压U 3＝R 0＋Δx 2R 0E ，所以U AB ＝|U 1－U 3|＝Δx R 0E .(2)压力为1N 时该图像的斜率为k ＝58－102kΩ/N ＝24kΩ/N ，压力为5N 时该图像的斜率为kΩ/N＝1.75kΩ/N，要使传感器对力的变化测量较为灵敏，则压力改变量相同的k′＝26－128情况下，电阻变化大，即斜率大的更灵敏，故在1N附近．。

人教版高中物理选修3-2课件高二：第6章第2节《传感器的应用》(选修3—2)

答案：见解析
四、温度传感器的应用——电饭锅 1．感温铁氧体 (1)组成：氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成． (2)特点：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，温
度达到约103℃，失去铁磁性． (3)居里点：又称居里温度，即指103℃. 2．电饭锅的结构如图所示．
3．电饭锅的工作原理开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，
工作原理；
(2)计算加热和保
温两种状态下，电饭
煲消耗的电功率之比；
(3)如果不闭合开
关S1，能将饭煮熟吗？
解析：(1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯被短路不亮，红灯亮，电饭煲处于加热状态．加热到80℃时，S2自动断开，S1仍闭合．水烧干后，温度升高至103℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态．由于散热，待温度降至70℃时，S2 自动闭合，电饭煲重新加热；温度达到80℃时，S2又自动断开，再次处于保温状态．
线照射到光电三极管上，
其电阻变小，与传感器连
接的电路检测出这种变化，
就会发出警报．
如图所示，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻， LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED距离不变，下列说法正确的是( )
A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大 B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小 C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变 D．无论怎样移动触头 P，L消耗的功率都不变
手松开后，按钮不再恢复到图示状态，则触点接通，电热板
通电加热，饭熟后，水分被吸收，当温度上升到居里温度时，感温磁体失去磁性，开关便会自动断开．
下图是电饭煲的电路图，S1是一个磁钢限温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(103℃)时，会自动断开，且不能自动闭合．S2是一个双金属片自动控温开关，当温度低于70℃时，会自动闭合；温度高于80℃时，会自动断开．红灯是加热指示灯，黄灯是保温指示灯，分流电阻R1＝R2＝500Ω，加热电阻丝R3＝50Ω，两灯电阻不计． (1)分析电饭煲的

高考物理实验11 传感器的简单应用素材

实验11 传感器的简单应用【考纲链接】1.本实验在新课标物理《高考大纲》中是必考内容实验之十一.传感器的简单应用。

2. 本实验见普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3-2（人民教育出版社课程教材研究所物理课程教材研究开发中心编著，人民教育出版社出版）的第6章传感器第4节传感器的应用实验（第70~72页）。

由于本实验是历来的教科书所没有的，许多教师没有做过，不太熟悉，有些学校实验室没有所需器材（如施密特触发器等）,所以要特别重视。

以型号HEF40106B 施密特触发器为例图6-2-1图6-2-1是型号HEF40106B 触发器的引脚示意图，由图可以看出，在同一块集成片上分别做了6块独立的施密特触发器，如果使用第1块，只需要在1i 接输入电压，在1o 接输出电压，然后分别把DD V 接到稳压电源，SS V 接地，就可以工作了。

实验原理：图6-2-2将电路按图6-2-2连接，G R 为光敏电阻，1R ，2R 为电阻箱，LED 为发光二极管，A 点为施密特触发器的输入端，Y 点为施密特触发器的输出端。

适当选择1R ，2R 的阻值后，R上的电阻相对比较小，A点的电压小于Vp，Y点输出高电位，发光当外界光线很强时，GR上的电阻显著增大， A 二极管两端的电势差很小，因此不能发光；当外界光线变弱时，G点的电压也显著增大，当增大到Vp=3.0V时，Y点输出低电位，发光二极管两端有大约R上的电阻减5V的电势差，发光二极管开始正常发光，如果光线强度又进一步开始回升，G小，A点的电压也开始减小，当A点的电压小于Vn=2.2V时，Y点又输出高电位，发光二极管熄灭。

为了更直观地了解整个电路工作过程，也可以分别用两个电压表对A点和Y点的电压进行测量。

实验一：光控开关实验目的：了解光控开关，对自动控制有初步理解。

实验电路：见图6-2-3图6-2-3实验电路实验步骤：1. 当光弱时，光敏电阻阻值大，电流小，A端输入高电位（1），Y端输出低电位（0），发光二极管亮，如图6-2-4.图6-2-42. 当光强时，光敏电阻阻值小，电流大，A 端输入低电位（0），Y 端输出高电位（1），发光二极管不亮，如图6-2-5。

高中物理实验传感器的简单使用

高中物理实验传感器的简单使用1．实验目的(1)了解传感器的工作过程，探究敏感元件的特性．(2)学会传感器的简单使用．2．实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察．3．实验器材热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、温度计、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．实验步骤(1)研究热敏电阻的热敏特性①将热敏电阻放入烧杯中的水中，测量水温和热敏电阻的阻值(如实验原理图甲所示)．②改变水的温度，多次测量水的温度和热敏电阻的阻值，记录在表格中．(2)研究光敏电阻的光敏特性①将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器连接好(如实验原理图乙所示)，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．1．数据处理(1)热敏电阻的热敏特性①画图象在如图坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线．②得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)光敏电阻的光敏特性①探规律根据记录数据定性分析光敏电阻的阻值与光照强度的关系．②得结论光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小；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．2．误差分析本实验误差主要来源于温度计和欧姆表的读数．3．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．热敏电阻的特性和应用用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和两个适当的固定电阻R1、R2连成如图甲虚线框内所示的电路，以使电路的等效电阻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，测量电路如图乙所示，图中的电压表内阻很大．R L 的测量结果如下表所示.回答下列问题：(1)根据图甲所示的电路，在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、丁所示．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____________．[解析](1)根据电路图连接实物图，R1与R T并联，再与R2串联，滑动变阻器为限流接法，注意各电表的极性，开关控制整个电路．(2)根据表中数据，在R L－t图象中描点，作出R L－t图象为一条直线．(3)读出电压U＝5.00 V，电流I＝115 mA.R L＝UI＝43.5 Ω，再由R L－t关系图线找出R L＝43.5 Ω对应的温度t ＝64.0 ℃.[答案](1)连线如图所示(2)作出R L—t图象为一条直线(3)115 mA 5.00 V43.5 Ω64.0 ℃(62～66 ℃均正确)1．(2016·吉林长春模拟)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I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是()A．60 ℃B．80 ℃C．100 ℃D．120 ℃解析：选D.由题图乙知，温度为20 ℃时，R的阻值R1＝4 kΩ.由欧姆定律知E＝I1(R1＋R g)，E＝I2(R2＋R g)，两式联立解得R2＝2 kΩ，由图乙中查得此时温度为120 ℃，D正确．2．(2016·山东淄博调研)暑假开学之后流感在各地爆发，山东半岛也出现病例．为了做好防范，需要购买大量的体温表，市场体温表出现供货不足的情况，某同学想到自己制作一个金属温度计，为此该同学从实验室找到一个热敏电阻，并通过查资料获得该热敏电阻的阻值R随温度t变化的图线，如图甲所示．该同学进行了如下设计：将一电动势E＝1.5 V(内阻不计)的电源、量程0～5 mA(内阻R g＝100 Ω)的电流表、电阻箱R′及用作测温探头的电阻R，串联成如图乙所示的电路，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”．(1)电流刻度较小处对应的温度刻度________(选填“较高”或“较低”)；(2)若电阻箱阻值R′＝70 Ω，图丙中5 mA刻度处对应的温度数值为________℃.解析：电流刻度较小时，电阻较大，温度较高；R′＝70 Ω时，5 mA电流对应的热敏电阻值为1.5100＋70＋R＝5×10－3 A，得R＝130 Ω，题图甲的函数方程为R＝100＋t，可知当热敏电阻为130 Ω时，温度为30 ℃.答案：(1)较高(2)303．如图，一热敏电阻R T放在控温容器M内；A为毫安表，量程6 mA，内阻R A为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻不计；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95～20 ℃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．①依照实验原理电路图连线．②调节控温容器M内的温度，使得R T的温度为95 ℃.③将电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全．④闭合开关．调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录________________．⑤将R T的温度降为T1(20 ℃<T1<95 ℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数__________，记录__________．⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值R T1＝__________．⑦逐步降低T1的数值，直至20 ℃为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥.解析：(1)根据所给器材，要测量在不同温度下R T的阻值，只能将电阻箱、热敏电阻、毫安表与电源串联形成测量电路，如图所示．(2)依照实验原理电路图连线；调节控温容器M内的温度，使得R T温度为95 ℃，此时R T阻值为150 Ω，将电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全；闭合开关，调节电阻箱，记录毫安表的示数I0，并记录电阻箱的读数R0，根据欧姆定律有：I0＝ER0＋150 Ω＋R A；将R T的温度降为T1(20 ℃<T1<95 ℃)；调节电阻箱，使得毫安表的读数仍为I0，记录电阻箱的读数为R1，根据欧姆定律：I0＝ER1＋R T1＋R A ，则：ER0＋150 Ω＋R A＝ER1＋R T1＋R A，解得：R T1＝R0－R1＋150 Ω.答案：(1)见解析(2)④电阻箱的读数R0⑤仍为I0电阻箱的读数为R1⑥R0－R1＋150 Ω光敏电阻的特性和应用为了节能和环保，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(1)根据表中数据，请在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．(2)如图所示，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．[解析](1)光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图甲所示．特点：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小．(2)控制开关自动启动照明系统，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，即此时光敏电阻阻值为20 kΩ，两端电压为2 V，电源电动势为3 V，所以应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为10 kΩ，即选用R1，电路原理图如图乙所示．[答案]见解析4．(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( )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：选BC.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A 错误、B 正确；传送带每小时运动的距离为s ＝v t ＝0.2×3 600 m ，工件个数为n ＝sL＝3 600个，C正确、D 错误． 5.A 、B 两块正对的金属板竖直放置，在金属板A 的内侧表面系一绝缘细线，细线下端系一带电小球，两块金属板接在如图所示的电路中，电路中的R 1为光敏电阻，R 2为滑动变阻器，R 3为定值电阻．当R 2的滑动触头P 在a 端时闭合开关S.此时电流表A 和电压表V 的示数分别为I 和U ，带电小球静止时绝缘细线与金属板A 的夹角为θ，电源电动势E 和内阻r 一定．则以下说法正确的是( )A ．若将R 2的滑动触头P 向b 端移动，则I 不变，U 增大B ．保持滑动触头P 不动，用更强的光线照射R 1，则I 增大，U 增大C ．保持滑动触头P 不动，用更强的光照射R 1，则小球重新达到稳定后θ变大D ．保持滑动触头P 不动，用更强的光照射R 1，则U 的变化量的绝对值与I 的变化量的绝对值的比值不变解析：选D.由题中电路图看出，电压表V 测量的是路端电压大小，电路稳定时R 2支路中无电流，R 2两端电压为零，将R 2的滑动触头向b 端移动不会影响电压表V 和电流表A 的读数，故选项A 错误；两极板A 、B 之间的电压等于光敏电阻R 1两端的电压，用更强的光照射R 1，R 1的阻值变小，电路电流I 变大，路端电压U 变小，R 3两端电压变大，R 1两端电压变小，则小球重新达到稳定后θ变小，故选项B 、C 均错误；设强光照射R 1前电压表V 和电流表A 的示数分别为U 1、I 1，强光照射R 1后电压表V 和电流表A 的示数分别为U 2、I 2，则E ＝U 1＋I 1r ，E ＝U 2＋I 2r ，解得r ＝U 2－U 1I 1－I 2＝ΔUΔI ，可见，选项D 正确． 6．图甲为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定，电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图所示，试根据这一特性，由图丙中给定的器材设计一个自动光控电路．解析：由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，流过光敏电阻的电流增大，光敏电阻的阻值减小．根据题意设计一个自动光控电路，如图所示．控制过程是：当有光照时，放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开；当无光照时，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，工作电路接通，电灯开始工作．答案：见解析力传感器的应用某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化，这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”．现用如图所示的电路研究某长薄板电阻R x的压阻效应，已知R x的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：A．电源E(3 V，内阻约为1 Ω)B．电流表A1(0～0.6 A，内阻r1＝5 Ω)C．电流表A2(0～0.6 A，内阻r2约为1 Ω)D．开关S，定值电阻R0＝5 Ω(1)为了比较准确地测量电阻R x的阻值，请完成虚线框内电路图的设计．(2)在电阻R x上加一个竖直向下的力F(设竖直向下为正方向)，闭合开关S，记下电表读数，A1的读数为I1，A2的读数为I2，得R x＝________(用字母表示)．(3)改变力的大小，得到不同的R x值，然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的R x值．最后绘成的图象如图所示，除观察到电阻R x的阻值随压力F的增大而均匀减小外，还可以得到的结论是________________________________________________________________________．当F 竖直向下时，可得R x 与所受压力F 的数值关系是R x ＝________________．[解析] (1)利用伏安法测量电阻阻值，但所给器材缺少电压表，可以用内阻已知的电流表A 1代替，另一个电流表A 2测量电流．(2)电阻两端电压为U x ＝I 1r 1，流经的电流为I x ＝I 2－I 1，电阻R x ＝I 1r 1I 2－I 1； (3)由题图可知，图象是一次函数图线，即R x ＝kF ＋b ， k ＝－ΔR x ΔF ＝－94.5＝－2，b ＝17，则有R x ＝17－2F . [答案] (1)如图所示(2)I 1r 1I 2－I 1(3)压力反向，阻值不变 17－2F7．如图所示为某种电子秤的原理示意图，AB 为一均匀的滑动变阻器，阻值为R ，长度为L ，两边分别有P 1、P 2两个滑动头，与P 1相连的金属细杆可在被固定的竖直光滑绝缘杆MN 上保持水平状态，金属细杆与托盘相连．金属细杆所受重力忽略不计，弹簧处于原长时P 1刚好指向A 端．若P 1、P 2间出现电压时，该电压经过放大通过信号转换器后在显示屏上显示出质量的大小．已知弹簧的劲度系数为k ，托盘自身质量为m 0，电源的电动势为E ，电源的内阻忽略不计，信号放大器、信号转换器和显示器的分流作用忽略不计．求：(1)托盘上未放物体时在托盘的自身重力作用下P 1距A 端的距离x 1；(2)在托盘上放有质量为m 的物体时P 1距A 端的距离x 2；(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是调节P 2，从而使P 1、P 2间的电压为零，校准零点后将被称物体放在托盘上．试推导出被称物体的质量m 与P 1、P 2间电压U 的函数关系式．解析：(1)由力的平衡知识知m 0g ＝kx 1，x 1＝m 0gk .(2)放上重物重新平衡后m 0g ＋mg ＝kx 2，x 2＝(m ＋m 0)gk.(3)设电路中的电流为I ，则E ＝IR ，设P 1、P 2间的电阻为R x ，距离为x ，则 U ＝IR x ，R x R ＝x L ，x ＝x 2－x 1，解得m ＝kLgE U .答案：(1)m 0g k (2)(m ＋m 0)g k (3)m ＝kLgEU8．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)，显示体重大小的仪表A(实质是理想的电流表)组成．压力传感器表面能承受的最大压强为1×107 Pa ，且已知压力传感器R 的电阻与所受压力的关系如下表所示．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 ，g 取10 m/s 2.请回答：(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘________A 处．(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA ，这个人的体重是________ kg.解析：(1)由图表知，踏板空载时，压力传感器电阻R ＝300 Ω，此时A 中电流I ＝U R ＝4.8300 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 ＝U I ＝ 4.820×10－3Ω＝240 Ω，对应表格中，这个人的质量为50 kg.答案：(1)1.6×10－2 (2)50。

传感器技术在中学物理实验教学中的应用

传感器技术在中学物理实验教学中的应用
近年来，随着人们对物理实验教学的重视，传感器技术也逐渐得到了广泛的应用。

传感器
的出现，大大改善了物理实验中测量变量的准确性，简化了实验流程，提高了实验的可靠
性和及易用性。

首先，传感器技术使得测量变量的准确性得到了大大的提高，特别是测量极其微小的物理量，而传感器可以准确地获取变量，而不会降低测量精度。

其次，传感器能够改善物理实验中的流程，由于传感器可以自动收集实验数据，大大减少了实验时间，节省了学生的实验时间。

再次，传感器技术改进了实验的可靠性和及易用性，由于传感器技术正在发展，而且它们可以根据应用场合进行调整，所以实验组可以轻松调整参数，以有效地完成实验。

此外，传感器技术在物理实验中还可以分析和衡量实验中发生的现象，从而更好地理解这
些现象。

如重力，电场，热学等现象就是通过传感器技术来检测物理量的。

使用传感器，
学生可以以一种更加精确、方便地方式来理解物理实验。

总之，传感器技术在中学物理实验教学中的应用可以大大提高实验可靠性和测量精度，帮助学生更好地理解物理实验，掌握物理实验中的知识。

值得一提的是，使用传感器不仅可
以节省实验时间，而且可以全面提升物理实验教学水平。

基于数字化传感器实验的高中物理实验设计

基于数字化传感器实验的高中物理实验设计基于数字化传感器实验的高中物理实验设计引言：随着科学技术的发展，数字化传感器成为物理实验中不可或缺的工具。

数字化传感器具有快速、准确、可靠、多功能等特点，可以帮助学生更好地理解物理概念和实验原理。

本文将设计一系列基于数字化传感器的高中物理实验，通过实验指导学生进行观察、测量、分析和解释，培养学生对物理实验的探究精神和科学思维能力。

实验一：测量加速度的变化特性目的：通过数字化传感器测量物体在不同力作用下的加速度，探究加速度与力的关系。

实验装置：1. 数字化加速度计2. 弹簧3. 动力学实验小车实验步骤：1. 将弹簧固定在动力学实验小车的后部。

2. 在实验室中找到一个平坦的地面，放置实验小车。

3. 将数字化加速度计固定在实验小车上的合适位置。

4. 完成实验装置的搭建后，首先测量静止状态下的加速度。

5. 用手或其他合适的工具向实验小车施加不同大小的力，记录相应的加速度值。

6. 改变施加力的方向，再次记录加速度值。

7. 根据实验数据，绘制加速度与力大小的图表，并进行分析和讨论。

结果与分析：在实验过程中，我们发现无论力的大小还是方向如何变化，实验小车的加速度始终正比于施加力的大小，且方向与力的方向一致。

通过绘制图表和进行计算，可以进一步证明这一关系。

实验二：测量光电效应的特性目的：通过数字化传感器测量光电效应的特性，探究光电效应的影响因素。

实验装置：1. 数字化光电效应实验仪2. 不同波长的光源3. 光屏实验步骤：1. 将光电效应实验仪放置在实验室中，确保实验环境光线较暗。

2. 将不同波长的光源对准实验仪，并记录此时的光电流值。

3. 改变光源的强度，再次记录光电流值。

4. 在光屏上放置遮挡片，使光线通过不同厚度的遮挡片进行实验，并记录光电流值。

5. 根据实验数据，绘制图表，并讨论光电效应的特性和影响因素。

结果与分析：通过实验数据的分析可得出，光电流与光源强度成正比，与光源波长无关。

传感器测速度物理题

传感器测速度物理题假设我们有一个使用激光测距仪的传感器，用于测量车辆的速度。

激光从传感器发出，然后反射回传感器，传感器根据反射光的时间差来计算车辆的距离。

假设激光每秒发出100,000次，车辆与传感器的距离为100米。

我们可以根据传感器测量距离的变化速度来计算车辆的速度。

首先，我们可以计算出激光从传感器发出到反射回传感器的时间间隔。

由于激光每秒发出100,000次，所以两次发射之间的时间间隔为1/100,000秒。

假设传感器测量到的车辆距离连续减小了2米。

这意味着激光从传感器发出到反射回传感器的时间间隔减小了多少呢？由于光的速度非常快，约为每秒300,000,000米。

因此，光从传感器发出到车辆的时间间隔为100米/300,000,000米/秒，即0.000000333秒。

根据这个时间间隔，激光从传感器发出到反射回传感器的时间间隔减小了多少呢？可以通过下述计算得到：(0.000000333秒 - 1/100,000秒) = 0.000000333秒 - 0.00001秒 = 0.000000333秒 - 0.00001秒 = 0.000000323秒。

现在我们可以计算车辆的速度了。

速度可以定义为距离除以时间。

在这种情况下，我们可以将车辆的速度定义为两秒之间距离的变化除以时间间隔的变化。

在我们的例子中，车辆的距离变化为2米，时间间隔的变化为0.000000323秒。

因此，车辆的速度可以计算为：速度 = 2米 / 0.000000323秒≈ 619,271,948.81米/秒≈ 619,272千米/小时。

因此，根据传感器测量距离的变化速度，我们可以估计车辆的速度约为619,272千米/小时。

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课时作业(四十六)[第46讲传感器的简单使用]
基础热身
1．传感器担负着信息采集的任务，它常常是()
A．将力学量(如形变量)转变成电学量
B．将热学量转变成电学量
C．将光学量转变成电学量
D．将电学量转变成力学量
2．下列技术涉及传感器的应用的是()
A．宾馆的自动门
B．工厂、电站的静电除尘
C．家用电饭煲的跳闸和保温
D．声控开关
3．街旁的路灯、江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的()
A．压敏性B．光敏性
C．热敏性D．三种特性都利用
4．电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置．由于电容器的电容取决于极板正对面积、极板间距离以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的值．如图K46－1所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法不正确的是()
图K46－1
A．甲图的传感器可以用来测量角度
B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度
C．丙图的传感器可以用来测量压力
D．丁图的传感器可以用来测量速度
技能强化
5．2011·苏北模拟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变化的图象如图K46－2所示，其中可能正确的是()
A B C D
图K46－2
6．2011·甘肃模拟如图K46－3所示是一个火警报警器电路的示意图．其中R3为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而增大．值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器．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()
图K46－3
A．I变大，U变小
B．I变小，U变大
C．I变小，U变小
D．I变大，U变大
7．如图K46－4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()
图K46－4
A．在温度越高时，热敏电阻阻值越大
B．在温度越高时，热敏电阻阻值越小
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
8．2011·嘉定一模酒精测试仪的工作原理如图K46－5所示，其中P是半导体型酒精气体传感器，该传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比，R0为定值电阻．如图K46
－6所示关于电压表示数的倒数(1
U)与酒精气体浓度的倒数(
1
c)之间关系的图象正确的是
()
图K46－5
A B C D
图K46－6
9．如图K46－7所示是电熨斗的结构图，下列说法正确的是()
图K46－7
A．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
10．某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图K46－8甲所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件)．为了确定各元件种类，小华同学用电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将AB、BC、CD接入如图K46－8乙所示的电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图象分别
如图K46－9甲、乙、丙所示，则下列判断中正确的是()
甲乙
图K46－8
甲乙丙
图K46－9
A．AB间是电容器
B．BC间是电感线圈
C．CD间是电容器
D．CD间是定值电阻
挑战自我
11．在开展研究性学习的过程中，某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置，如图K46－10所示，在轮子的边缘贴上小磁体，将小线圈靠近轮边放置，接上数据采集器和电脑(即DIS实验器材)．如果小线圈的面积为S，圈数为N匝，小磁体附近的磁感应强度最大值为B，回路的总电阻为R，实验发现，轮子转过θ角，小线圈的磁感应强度由最大值变为零．因此，他说“只要测得此时感应电流的平均值I，就可以测出转轮转速的大小．”请你运用所学的知识，通过计算对该同学的结论作出评价．
图K46－10。