高考物理 实验22传感器的简单应用课件 新人教版

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2.光敏电阻特性 (1)按照以以下图将光敏电阻连入电路中，多
用电表的两只表笔分别与光敏电阻的两端相 连．
(2)将多用电表的选择开关置于欧姆挡，选择 适宜的倍率，并进行欧姆调零．
(3)在正常光照下，把测得的电阻值填入下表
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(4)将手张开，放在光敏电阻的上方，通过上 下移动手掌，分别把挡住大局部光线和少局 部光线时，测得的电阻值填入下表中.
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[思路点拨] 假设用热敏电阻来控制一个小灯 泡的发光和熄灭．电池组的输出电压如果等 于继电器的工作电压，但是高于小灯泡的额 定电压，可以用一个滑动变阻器和小灯泡串 联来调节．
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[解析] 工作原理如以下图，这样可以共用 一个电池组．所选取的器材有电磁继电器、 热敏电阻、开关、电池组、滑动变阻器、小 灯泡和连接导线等．其工作过程是：闭合开 关S，把继电器、热敏电阻和电池组接通， 由于热敏电阻的温度较低，它的阻值较大， 使通过继电器的电流较小，缺乏以把铁片吸 下来，所以小灯泡中没有电流通过，是熄灭 的；当热敏电阻的温度升高到某一特定值后，
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(1)实验时先将开关S接1，经过一段时间后， 当电流表示数为__________μA时表示电容 器极板间电压最大．
(2)由i—t图象可知，图象与两坐标所围的面 积就是电容器放出的电荷量．试根据i—t图象， 求该电容器所放出的电荷量Q＝ __________C；该电容器的电容C＝ __________μF(保存两位有效数字)．
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(3)在最低报警温度时不能报警，说明此时电 路中产生的电流不能让竖直片与a接触，这可 能由多种原因造成，如：①电源提供的电流 太小，导致磁铁的磁性太弱；②弹簧的劲度 系数太大，电磁铁的吸引力小于弹力等．
答案：(1)a (2)左 (3)见解析
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解析：温度降低时R2增加，干路电流减小， R1两端电压、电流表示数都减小，灯泡两端 电压变大、亮度变强．
答案：C
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【例1】 用热敏电阻作为传感器，设计一个 简单的自动控制装置，可供选择的器材如下： 热敏电阻、小灯泡(或门铃)、电池组、继电 器、滑动变阻器、开关、导线等．要求：温 度高时，灯泡亮或门铃报警．请选出需要的 器材，画出原理图，并作简要说明．
阻值填入表中．
(4)分几次向烧杯中倒入少量热水，测得几组 温度、电阻值填入表中．
(5)在坐标纸上，描绘出热敏电阻的阻值R随 温度t变化的R－t图线．
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(6)结论：该热敏电阻的阻值随温度的升高而 _减_小________.
测量次数 t/℃ R/Ω 1 2 3 4 5 6
(2)由于研究热敏电阻的伏安特性曲线，要求 测量数据范围大，所以应采用分压接法．热 敏电阻为小电阻，应采用外接法，如图甲所 示．
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(3)连线图如图乙所示
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【例2】 (2021·安徽十校测试)某同学用如 图甲所示的电路测量一个电容器的电容．图 中R为20kΩ的电阻，电源电动势为6.0V.将传 感器连接在计算机上，经处理后，画出电容 器i—t图象如图乙所示
(1)如以下图的a、b、c三条图线中，能反映 出热敏电阻伏安特性曲线的是__________．
(2)画出实验电路图，要求得到的特性曲线尽 可能完整，测量误差尽可能小．
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(3)根据电路图，在图中进行实物连线．
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解析：(1)随着U的增加，热敏电阻的温度升 高，电阻减小，I—U图象中对应各点的斜率 应增大，所以热敏电阻的I—U图线对应c.
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[解析] (1)当电流表示数为0μA时，表示充 电结束，此时电容器极板间电压最大．
(2)据i—t图象中面积表示电荷量，然后数出 i—t图线所围面积即可知电荷量Q.(注意缺乏 半个格的舍去，大于半个格的按一个计算)据 C＝ 可得电容C的大小．
[答案] (1)0 (2)8.7×10－9～9.2×10－9 (3)1.5×10－3
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三、实验步骤 1．热敏电阻特性 (1)按照以以下图将热敏电阻连入电路中，多
用电表的两只表笔分别与热敏电阻的两端相 连，烧杯中倒入少量冷水．
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(2)将多用电表的选择开关置于欧姆挡，选择
适倍宜率 的
，并进行欧姆调零．
(3)待温度计示数稳定后，把测得的温度、电
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解析：(1)温度过高时，热敏电阻阻值很小， 左边电路电流很大，螺线管中产生的强磁场 使竖直金属片与a接触，此时报警器工作，那 么c应接触a才能使电路接通．
(2)使启动报警的温度提高些，即要求温度更 高时竖直金属片与a接触，而温度更高时热敏 电阻更小，要电流不至于过早变大而报警， 那么应提高滑动变阻器的电阻，故滑动变阻 器滑片P应向左移动．
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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 图象如以下图，图乙是由热敏电阻R1作为传 感器制作的简单自动报警器线路图．问：
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(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在 __________(填“a〞或“b〞)．
(2)假设使启动报警的温度提高些，应将滑动 变阻器滑片P点向__________移动(填“左〞 或“右〞)．
(3)如果在调试报警器到达最低报警温度时， 无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报 警器工作，且电路连接完好，各电路元件都 能处于工作状态，那么造成工作电路实际不 能工作的原因可能是 ________________________．
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它的阻值迅速减小，使通过继电器的电流迅 速增大，电磁铁产生较强的磁场将铁片吸下 来与触点P连接，将小灯泡与电池大，使通过继 电器的电流减小，铁片被弹簧拉动而离开触 点P，小灯泡熄灭，这样，由热敏电阻的温度 变化可引起继电器回路的电流变化，从而到 达控制小灯泡亮、灭的目的．
光照强度 强(正常光)
弱(挡住 中(挡住少 大部
部分光线) 分光 线)
(5)R结/Ω论___________________________．
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●深化拓展
实验本卷须知
1．在做热敏实验时，加热水后要等一会再测 其阻值，以使电阻温度与水温相同，并同时 读出水温．
2．可用图象法研究电阻随温度变化的规律． 3．光敏实验中，如果效果不明显，可将局部
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[答案] 见解析 [总结提升] 此题属于设计性实验，要求思
维灵活、敏捷，有一定的探究能力．
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热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，其 阻值随温度升高而减小．现用伏安法研究热 敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，备用 的实验器材和器具有：
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．
4．光电计数器是比较精密的仪器，使用过程 中应轻拿轻放，严格按操作要求进行．
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●针对训练 如以下图，R1为定值电阻，R2为负温度系
数的热敏电阻(负温度系数热敏电阻是指阻值 随温度的升高而减小的热敏电阻)，L为小灯 泡，当温度降低时 ( ) A．R1两端的电压增大 B．电流表的示数增大 C．小灯泡的亮度变强 D．小灯泡的亮度变弱
利用光敏电阻将光信号转换成
；热电
电传信感号器是利用热敏电阻将热信号转换
成
；霍尔元件能够把磁感应强度这个
磁学量转换为电压这个电学量．转移后的信
号经过相应的仪器进行处理，就可以到达自 第三页，编辑于星期五：点 三分。
二、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．
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●自主学习
一、实验原理
传感器是能将所感受到的不便于测量的物理 量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的电学
量物理量(一般是
)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
换电成信便号于利用的信号．例如，光电传感器是
插入带塞的保温杯中(杯内有一定的冷水)的 待测热敏电阻R1(常温下的阻值约40～50Ω) 和温度计；盛有热水的暖水瓶(图中未画出)； 电源E(3V、内阻可忽略)；直流电流表A(内阻 约1Ω)；直流电压表V(内阻约5kΩ)；滑动变 阻器R(0～10Ω)；开关S；导线假设干．
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