高考物理十年试题分类解析 专题41 传感器的简单应用

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传感器的简单应用

传感器的简单应用

取一块电饭锅用的感温铁氧体,使它与一块小的永磁吸在一起。用功率较大 的电烙铁给铁氧体加热,经过一段时间后会发生什么现象
温度升高到一定数值时,感温铁氧体的磁性消失,
感温铁氧体与磁铁分离。
2、电饭锅的原理
(1)开始煮饭时,用手压下开关按钮,永磁 体与感温磁体相吸,手松开后,按钮不再恢 复到图示状态。 (2)水沸腾后,锅内大致保持100℃不变。 (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103℃”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. (4)如果用电饭锅烧水,水沸腾后,锅内保 持100℃不变,温度低于“居里点103℃”, 电饭锅不能自动断电。只有水烧干后,温度 升高到103℃才能自动断电。
C 膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变
D 膜片振动时,金属线圈中不会产生感应电动势
5.电容式传感器 电容器的电容C决定于极板的正对面积S、极板间距离d以及极 板间的电介质这几个因素。如果某一物理量(如角度、位移、深 度等)的变化能引起上述某个因素的变化,从而引起电容的变化, 则通过测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化,起这种 作用的电容器称为电容式传感器。 θ 图甲是测量 角度θ 的电容式传感器,原理是 由于C∝S,动片与定片间的角度θ发生 。 变化时,引起S的变化,通过测出C的 甲 定片 变化,测量动片与定片间的夹角θ
传感器的简单应用
一、传感器的含义
传感器是把非电学物理量(如位移、速度、压力、温度、湿度、 流量、声强、光照度等)转换成易于测量、传输、处理的电学量 (如电压、电流、电容等)的一种组件,起自动控制作用。一般由 敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成,如: 非电物理量 敏感元件 转换器件 转换电路 电学量

传感器的简单应用

传感器的简单应用
例题 : ( 新教材2 0 0 3 天 津 理 综) 如图, 当电键A断开 时 , 用 光
图乙是测量液面高度h 的电容式传感 器 , 原理是 由于c o c s , h 发 生变化 , 金 属芯线和导 电液体 组成的
电容发生变化 , 通过测定 C 的变化 , 可 以测量 液面高
度h 的变 化 。 固定 电极 丙 极板 E = = 黑
例 题 :如 图
长也为f , 电阻分布均匀 , 系统静止时P 在日 点, 当系统
以角速度∞转动 时, 试写出输 出电压 与∞的函数式 。
解: 设 弹簧伸长 , ¥ J l k x = Ⅳ z ( f 概)

・ = , n 2 2 / ( k - m z  ̄ 2 )
是一火警报警 的
生产 、 现代科技 中, 如安装在导弹 、 飞机 、 潜艇和宇宙 飞船上的惯性 导航 系统及A B S 防抱死制 动系统等 。 ( 1 ) 测物体加( 角) 速度 : 角速度计 例题 :可测量 飞机 、
航天器 、 潜 艇 的转 动 角 速
移传感器 的工作 原理如 右 图
示 ,物体 在导轨上平移 时 , 带动滑 动变阻器 的金 属滑竿 P , 通过电压表显示的数据 , 来 反映物体位移 的大小 。假设 电压 表是 理想 的 , 则下 列说法正确 的是 (B ) A. 物体们运动 时, 电源内的电流会发生变化
子 能量 为2 . 5 e V的一束 光 照射 阴
极P , 发现电流表读 数不 为零 。合 上 电键 , 调节滑线变阻器 , 发 现当


电压表读 数小 于0 . 6 0 V 时, 电流表 读数仍不为零 ;当电压表读数大于或等 于0 . 6 0 V 时,

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【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。

高考物理新课标一轮复习课件实验传感器的简单应用

高考物理新课标一轮复习课件实验传感器的简单应用

原理
通过特定的物理效应(如 压电效应、压阻效应等) 将力学量转换为电信号。
分类
根据测量原理和应用范围 的不同,力学量传感器可 分为多种类型,如压力传 感器、加速度传感器等。
压力、重量测量原理及应用
压力测量原理
利用压电效应或压阻效应 ,将压力转换为电信号进 行测量。
重量测量原理
通过测量物体对支撑面的 压力来间接测量物体的重 量。
量。
02
电流测量原理
采用电流互感器或霍尔元件等,将大电流转换为小电流或电压信号进行
测量。
03
应用
在电力系统中,电压、电流的测量是实现电能计量、保护和控制的基础
。同时,在电子设备中,电压、电流的测量也是实现设备正常运行和故
障诊断的重要手段。
电阻、电容测量原理及应用
电阻测量原理
通过测量电阻两端的电压和流过的电流,利用欧姆定律计算出电阻值。
利用计算机软件对实验数据进行处理和分析,包括数据的滤波、放大、转换等操作,以得到所需的实验结果。
结果分析和讨论
结果分析
根据实验数据,分析传感器的性能特点 和工作原理,比较不同传感器之间的差 异和优缺点。
VS
结果讨论
针对实验结果,讨论传感器在实际应用中 的意义和作用,以及改进和提高传感器性 能的方法和途径。同时,可以探讨传感器 在其他领域的应用前景和发展趋势。
传感器分类
根据输入物理量可分为位移传感器、速度传感器、温度传感 器、压力传感器等;根据工作原理可分为电阻式、电容式、 电感式、压电式等。
工作原理及特点
工作原理
传感器的工作原理是将被测量(如位移、速度、温度等)转换为电信号。不同 类型的传感器采用不同的转换原理,如电阻式传感器利用电阻值随被测量变化 而变化,电容式传感器利用电容量随被测量变化而变化。

实验十一传感器的简单应用

实验十一传感器的简单应用
图5
(1)应该把恒温箱内旳加热器接在
(填“A、
B”端或“C、D”端).
(2)假如要使恒温箱内旳温度保持50℃,可变电阻R′旳
阻值应调整为
Ω.
解析 恒温箱内旳加热器应接在A、B端.当线圈中旳电 流较小时,继电器旳衔铁在上方,恒温箱旳加热器处于工 作状态,恒温箱内温度升高. 伴随恒温箱内温度升高,热敏电阻R旳阻值变小,则线圈 中旳电流变大,当线圈旳电流不小于或等于20 mA时,继 电器旳衔铁被吸到下方来,则恒温箱加热器与电源断开, 加热器停止工作,恒温箱内温度降低. 伴随恒温箱内温度降低,热敏电阻R旳阻值变大,则线圈 中旳电流变小,当线圈旳电流不不小于20 mA时,继电器 旳衔铁又被释放到上方,则恒温箱加热器又开始工作,这 么
图8 (1)若传感器a旳示数为14 N,b旳示数为6.0 N,求此时 汽车旳加速度大小和方向.
(2)当汽车以怎样旳加速度运动时,传感器a旳示数为零.
解析 传感器上所显示出力旳大小,即弹簧对传感器旳压
力,据牛顿第三定律知,此即为弹簧上旳弹力大小,亦即该
弹簧对滑块旳弹力大小.
(1)如右图所示,依题意:左侧弹簧对
3.传感器旳元件:制作传感器时经常使用旳元件有光敏 电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件等.
(1)光敏电阻:光敏电阻能把光照强弱这个光学量转换为
电阻这个电学量.
①特征:光敏电阻在被光照射时电阻发生变化.光照增
强,电阻变小;光照减弱,电阻增大.
②工作原理:光敏电阻是用半导体材料制成旳,硫化镉
在无光时,载流子(导电电荷)极少,导电性能不好;伴
3.霍尔元件: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.
①特征:霍尔电压UH= k
IB d

2021版高考物理大复习通用版:传感器的简单使用含答案

2021版高考物理大复习通用版:传感器的简单使用含答案
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
电阻/kΩ
75
40
28
23
20
18
(1)根据表中数据、请在图甲所示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)
[解析](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)电路如图所示
[答案](1)小 (2)右 (3)见解析
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999.9Ω;S为开关。已知RT在95℃时的阻值为150Ω、在20℃时的阻值约为550Ω。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。
[题组训练]
1.(多选)霍尔传感器测量转速的原理图如图所示、传感器固定在圆盘附近、圆盘上固定4个小磁体、在a、b间输入方向由a到b的恒定电流、圆盘转动时、每当磁体经过霍尔元件、传感器c、d端输出一个脉冲电压、检测单位时间内的脉冲数可得到圆盘的转速。关于该测速传感器、下列说法中正确的有( )
A.在图示位置时刻d点电势高于c点电势
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________(填“a”或“b”)端附近、不能置于另一端的原因是_____________________________________________。

传感器的简单应用实验原理

传感器的简单应用实验原理

传感器的简单应用实验原理引言传感器是现代科技中不可或缺的一部分,它们能够将物理量或化学量转换为可测量的电信号。

在各个领域的应用中,传感器发挥着重要的作用。

本文将介绍一些传感器的简单应用实验原理。

1. 光敏传感器的应用实验原理光敏传感器是一种常见的传感器,它可以测量光的强度。

光敏传感器的原理是基于光敏材料的光电效应。

光敏材料能够吸收光能,并将其转化为电信号。

在应用实验中,我们可以通过以下步骤来实现光敏传感器的简单应用:•步骤1: 准备光敏传感器和一个光源。

•步骤2: 将光敏传感器与电路连接,确保传感器能够产生电信号。

•步骤3: 将光敏传感器放置在光源附近,记录传感器输出的电信号。

•步骤4: 改变光源的距离或亮度,再次记录传感器的输出电信号。

•步骤5: 通过比较记录的数据,分析光源的强度与传感器的电信号之间的关系。

2. 温度传感器的应用实验原理温度传感器是常用的传感器之一,它可以测量环境的温度。

温度传感器的原理是基于温度敏感元件的物理特性。

在应用实验中,我们可以按照以下步骤来实现温度传感器的基本应用:•步骤1: 准备一个温度传感器和一个温度计。

•步骤2: 将温度传感器与电路连接,以确保传感器能够读取温度。

•步骤3: 将温度传感器放置在待测量的环境中,记录传感器的温度读数。

•步骤4: 使用温度计测量同一环境的温度,并将其与传感器的读数进行比较。

•步骤5: 根据比较的结果,分析温度传感器的准确性和可靠性。

3. 声音传感器的应用实验原理声音传感器是一种能够测量声音强度的传感器。

它的工作原理是基于声波的压力变化。

在应用实验中,我们可以按照以下步骤来实现声音传感器的基本应用:•步骤1: 准备一个声音传感器和一个声音播放设备。

•步骤2: 将声音传感器与电路连接,以确保传感器能够读取声音信号。

•步骤3: 将声音传感器放置在声音播放设备附近,记录传感器的输出电信号。

•步骤4: 改变声音播放设备的音量或距离,再次记录传感器的输出电信号。

高二【实验:传感器的简单应用】习题带解析

高二【实验:传感器的简单应用】习题带解析

【实验传感器的简单应用】习题随堂训练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解析:传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件.故选项A、B、C对、选项D错.答案:ABC2.下面哪些技术涉及到传感器的应用()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.声控开关解析:宾馆的自动门采用了光电传感器,故选项A对;家用电饭煲的跳闸和保温采用了热电传感器,故选项C对;声控开关采用了声电传感器,故选项D对.答案:ACD3.在街旁的路灯,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.三种特性都利用解析:街旁的路灯和江海里的航标,都是利用了半导体的光敏性,夜晚电阻大,白天电阻小,控制了电路的通断.答案:B4.图10-3-6如图10-3-6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解析:当光强度增大时,R3阻值减小,外电路电阻随R3的减小而减小,R1两端电压因干路电流增大而增大,同时内电压增大,故电路路端电压减小,而电压表的示数增大,A项正确,D项错误;由路端电压减小,而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.答案:ABC5.图10-3-7逻辑电路在电子线路中有着重要的应用.某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动控制门电路.天黑了,让路灯自动接通;天亮了,让路灯自动熄灭.图10-3-7中R G是一个光敏电阻,当有光线照射时,光敏电阻的阻值会显著减小.R是可调电阻,起分压作用.“非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号,或将低压信号转变为高压信号,J 为路灯总开关控制继电器,它在获得高电压时才启动(图中未画路灯电路).(1)当天黑时,R G变________“非”门电路获得________电压,J得到________电压.(填“大”“小”或“高”“低”)(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮,现要调节自动控制装置,使得它在天色较黑时才会自动接通开关,应将R调________(填“大”或“小”)一些.解析:(1)天黑时,光线减弱,光敏电阻R G变大,A端输入低电压,Y端输出高压信号,J 得到高压,开始控制路灯工作.(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮,应将R调大,A 端输入电压较高,当天色较黑时,R G的电阻变大,A端的电压降低,Y端的电压升高,J得到高压,开始控制路灯工作.答案:(1)大低高(2)大。

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

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。

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

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。

传感器的简单应用

传感器的简单应用

§18~8 传感器的简单应用【实验目的】1、知道传感器的基本工作原理2、简单了解热敏电阻、光敏电阻的特点3、了解传感器的简单应用【教学重点】传感器的概念、一般传感器的构成、传感器工作的基本过程【教学难点】两种敏感元件的物理特性【实验器材】多用电表1块,热敏电阻1个,光敏电阻1个,J2482传感器应用实验器1个,学生电源与导线。

【知识讲座】1、传感器:传感器是把非电学物理量(如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等)转换成易于测量、传输、处理的电学量(如电压、电流、电容等)的一种组件。

传感器的主要作用是自动控制。

2、传感器的组成:敏感元件、转换器件、转换电路。

3、敏感元件:能将非力学量转变成电学量的元件。

已经接触的敏感元件——滑动变阻器(将位移变化的信息转化为电流或电压变化信息);碳膜电阻(将声强信息转化为电流变化信息)。

即将接触的敏感元件——热敏电阻(将温度变化的信息转化为电流或电压变化信息);光敏电阻(将光强变化的信息转化为电流变化信息)。

4、典型传感器的介绍图1展示了力学传感器;图2展示了光学传感器。

讲师讲解工作过程…学生找出“敏感元件”、“转换器件”、“转换电路”何在…5、明确今天实验的任务:①了解两种敏感元件;②体验光学传感器的功能。

【学生实验——步骤】一、了解敏感元件1、了解热敏电阻的性能:a、将热敏电阻和欧姆表相连,用手握、或沾水后吹气,观察电阻的变化;b、将热敏电阻和J2482传感器应用实验器相连,改变温度,听传感器声音的变化。

2、了解光敏电阻的性能:a、将光敏电阻和欧姆表相连,用自然光照、或用手遮光,观察电阻的变化;b、将光敏电阻和J2482传感器应用实验器相连,改变光照情况,听传感器声音的变化。

二、体验计数器的功能3、单独使用J2482传感器应用实验器,用手遮挡光电门,改变遮挡时间长短、遮挡次数,观察计数器上的数字变化情况(参照图3)。

【实验结论】热敏电阻随着温度的升高阻值;光敏电阻随着光强的增大阻值;【实验思考】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.下面哪些技术涉及到传感器的应用()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。

高考物理复习实验传感器的简单应用课件 新人教版

高考物理复习实验传感器的简单应用课件 新人教版
• (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.
• (3)连线图如图乙所示
• 【例2】 (2009·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
• (2)将多用电表的选择开关置于欧姆挡,
选倍率择合适的
,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.
• (6)结论:该热敏电阻的阻值随温度的升 高减小而__________.
线和少部分光线时,测得的电阻值填入
下表中.
光照强 度
中(挡住少 强(正常光) 部分光
线)
弱(挡住 大部 分光 线)
R/Ω
• (5)结论
• ●深化拓展
• 实验注意事项
• 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.
• C.小灯泡的亮度变强
• D.小灯泡的亮度变弱
• 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
• 【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

2004-十年高考物理大全分类解析 专题41 传感器的简单应用

2004-十年高考物理大全分类解析 专题41 传感器的简单应用

2004-2013十年高考物理大全分类解析 专题41 传感器的简单应用2013年高考题1(2013高考山东理综第21(2)题)(2)霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。

如图丙所示,在一矩形半导体薄片的P 、Q 间通入电流I ,同时外加与薄片垂直的磁场B ,在M 、N 间出现电压U H ,这个现象称为霍尔效应,U H 称为霍尔电压,且满足dIBKU H ,式中d 为薄片的厚度,k 为霍尔系数。

某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。

①若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图丙所示,该同学用电压表测量U H 时,应将电压表的“+”接线柱与_________(填“M”或“N”)端通过导线相连。

②已知薄片厚度d=0.40mm ,该同学保持磁感应强度B=0.10T 不变,改变电流I 的大小,测量相应的U H 值,记录数据如下表所示。

根据表中数据在给定区域内(见答题卡)画出U H —I 图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为_______________×10-3VA -1T -1(保留2位有效数字)。

③该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图丁所示的测量电路,S 1、S 2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出)。

为使电流从Q 端流入,P 端流出,应将S 1掷向_______(填“a”或“b”), S 2掷向_______(填“c”或“d”)。

为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串联在电路中。

在保持其它连接不变的情况下,该定值电阻应串联在相邻器件____________和__________(填器件代号)之间。

2003~2012年高考题1:(2010新课标卷)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连成图1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1所示,图中的电压表内阻很大. R L的测量结果如表l所示.回答下列问题(1)根据图1所示的电路,在图2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。

2004-十年高考物理大全分类解析 专题41 传感器的简单应用

2004-十年高考物理大全分类解析 专题41 传感器的简单应用

2004-2013十年高考物理大全分类解析 专题41 传感器的简单应用2013年高考题1(2013高考山东理综第21(2)题)(2)霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。

如图丙所示,在一矩形半导体薄片的P 、Q 间通入电流I ,同时外加与薄片垂直的磁场B ,在M 、N 间出现电压U H ,这个现象称为霍尔效应,U H 称为霍尔电压,且满足dIBKU H ,式中d 为薄片的厚度,k 为霍尔系数。

某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。

①若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图丙所示,该同学用电压表测量U H 时,应将电压表的“+”接线柱与_________(填“M”或“N”)端通过导线相连。

②已知薄片厚度d=0.40mm ,该同学保持磁感应强度B=0.10T 不变,改变电流I 的大小,测量相应的U H 值,记录数据如下表所示。

根据表中数据在给定区域内(见答题卡)画出U H —I 图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为_______________×10-3VA -1T -1(保留2位有效数字)。

③该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图丁所示的测量电路,S 1、S 2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出)。

为使电流从Q 端流入,P 端流出,应将S 1掷向_______(填“a”或“b”), S 2掷向_______(填“c”或“d”)。

为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串联在电路中。

在保持其它连接不变的情况下,该定值电阻应串联在相邻器件____________和__________(填器件代号)之间。

2003~2012年高考题1:(2010新课标卷)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连成图1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1所示,图中的电压表内阻很大. R L的测量结果如表l所示.回答下列问题(1)根据图1所示的电路,在图2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。

高考物理传感器的简单应用

高考物理传感器的简单应用

号。下列说法正确的是
(
)
A 该传B感器是根据电流的磁效应工作的
B 该传感器是根据电磁感应原理工作的
C 膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变
D 膜片振动时,金属线圈中不会产生感应电动势
5.电容式传感器
电容器的电容C决定于极板的正对面积S、极板间距离d以及极 板间的电介质这几个因素。如果某一物理量(如角度、位移、深
度等)的变化能引起上述某个因素的变化,从而引起电容的变化,
则通过测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化,起这种 作用的电容器称为电容式传感器。
θ 图甲是测量 角度θ 的电容式传感器,原理是
由于C∝S,动片与定片间的角度θ发生 。
变化时,引起S的变化,通过测出C的

变化,测量动片与定片间的夹角θ
定片
解:a=2kS/m
10
0
10
∴ S=ma/2k
U=U0 Rx / R = U0 S / L =maU0 / 2kL =mU0 a / 2kL∝a
P U
U0
(3)测 力
例题:(风力测定仪)如图所示为一种测定风作用力的仪器原
理图,图中P为金属球,悬挂在一细长裸金属丝下面,O是悬挂点, R0是保护电阻,CD是水平放置的光滑电阻丝,与悬挂小球的细金 属丝始终保持良好接触,无风时细金属丝与电阻丝在C点接触,此 时电路中的电流为I,有风时细金属丝将偏转一角度θ(θ与风力大 小有关),细金属丝与电阻丝在C/点接触,已知风力方向水平向左, OC=h,CD=L,球的质量为M,电阻丝单位长度的电阻为k,电源 内电阻和细金属丝电阻均不计,金属丝偏转θ角时,电流表的示数
A. 改变了湿度 B. 改变了温度
C. 改变了磁场 D. 改变了电容

高考物理专题复习 第七讲 传感器的简单应用

高考物理专题复习 第七讲 传感器的简单应用

2008高考物理专题复习第七讲传感器的简单应用【实验目的】了解传感器的简单应用。

【重点难点解析】传感器知识简介传感器是将物理中的非电学量(力、热、光、声等)转化为便于测量的电学量的一类元件,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。

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将热信号转换成电信号等。

热敏电阻是半导体材料制成的,常态时其阻值约为10kΩ,其电阻率随温度的变化而迅速变化,温度升高时,其电阻率显著减小;光敏电阻也是由半导体材料制成的,其电阻率在光照射下显著减小。

在无光照条件下其阻值可达几十MΩ,在一般室内光照条件下,电阻可降至几kΩ。

利用多用电表的欧姆档测量不同温度下的热敏电阻的阻值和不同光照条件下光敏电阻的阻值,就可以了解热敏电阻随温度的变化规律和光敏电阻随光照的变化规律。

【经典例题解析】例1.力电转换(01上海卷)某同学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U。

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)。

请完成对该物体质量的测量。

(1) 设计一个电路,要求力电转换器的输入电压可调,并且可使电压的调节范围尽可能大,在方框中画出完成的测量电路。

(2) 简要说明测量步骤,求出比例系数k,并测出待测物体质量m。

(3) 请设想实验中可能会出现的一个问题。

(2)测量步骤和结果:①调节滑动变阻器,使力电转换器的输出电压为零;②将砝码m0放在转换器上,记下输出电压U0;③将待测物体放在转换器上,记下输出电压U;由U0=km0g得:k=U0/m0g,则测得:U=kmg,有m=Um0/U0(3)可能出现的问题:如果电源电压不够而使输出电压调整不到零,或者待测物体的质量过大,超出转换器量程。

高中物理实验基础与实战:16.传感器的简单应用 Word版含答案

高中物理实验基础与实战:16.传感器的简单应用 Word版含答案

设计与创新能力:要求考生将教材中的实验原理、实验方法迁移到新的背景中,以完成新的实验要求的设计性实验,将逐步取代对原教材中实验的考查。

【实验目的】1.了解传感器的工作原理和一般应用。

2.研究传感器的主要元件(热敏电阻和光敏电阻)的电阻特性【实验原理】传感器是将它感受到的物理量(如光、热、力等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。

热电传感器主要利用热敏电阻将热信号转变成电信号,光电传感器则是利用光敏电阻将光信号转变成电信号。

热敏电阻是由半导体材料制成的,常态时其阻值约为10KΩ,其电阻率随温度的变化而迅速变化,温度升高时,其电阻率显著减小。

光敏电阻也是由半导体材料制成的,其电阻率在光照射下显著减小。

在没有光照射下其阻值可以达到几十兆欧,在一般室内光照射下,电阻可以降至几千欧。

利用多用电表的欧姆档测量不同温度下热敏电阻的阻值以及不同光照射条件下光敏电阻的阻值,就可以了解热敏电阻随温度的变化规律以及光敏电阻随光照的变化规律.【实验器材】铁架台(带铁夹)、温度计、烧杯、热敏电阻、光敏电阻、冷水、热水、多用电表、小灯泡、学生电源,导线、开关、滑动变阻器【实验步骤】1.研究热敏电阻的热敏特性。

①按图所示连接好电路,多用电表选择开关置于R×100档.②先用多用电表测出烧杯中没有水时,热敏电阻的阻值,并记下温度计示数.③向烧杯中注入少量冷水,记下温度计示数及万用电表显示的热敏电阻的阻值。

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。

⑤观察分析不同温度下热敏电阻的阻值,应看到随温度升高阻值减小。

2.研究光敏电阻的光敏特性①将光电传感器、万用电表、灯泡、滑动变阻器按图所示连接好电路。

其中万用电表置于“R×1K”档②先测出小灯泡不发光时光敏电阻的阻值。

③打开电源,让小灯泡发光,调节小灯泡的亮度由暗变亮,观察表盘指针所显示电阻阻值由大到小变化快慢及变化范围。

(由几MΩ到几kΩ)3.光电记数实验①将光电传感器、小灯泡、计数器、学生电源按图所示的电路连接好。

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十年高考试题分类解析-物理
1:(2010新课标卷)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连成图1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1所示,图中的电压表内阻很大. R L的测量结果如表l所示.
回答下列问题
(1)根据图1所示的电路,在图2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3、4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
____.
2.(2010·全国理综I)图1是利用激光测转速的原理示意图,图中圆盘可绕固定轴转动,盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料。

当盘转到某一位置时,接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束,并将所收到的光信号转变成电信号,在示波器显示屏上显示出来(如图2所示)。

(1)若图2中示波器显示屏横向的每大格(5小格)对应的时间为5.00×10-2 s ,则圆盘的转速为_______转/s。

(保留3位有效数字)
(2)若测得圆盘直径为10.20 cm,则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为 ________ cm。

(保留3位有效数字)
答案:(1)4.55 (2)1.46
解析:(1)由图2可知,横坐标所显示的22小格为圆盘转动的周期,根据题述每大格(5小格)对应的时间为5.00×10-2s ,每小格对应的时间为1.00×10-2s,由此可得圆盘转动的周期T=22×1.00×10-2 s=0.22s。

圆盘的转速为n=1/T=4.55转/s。

(2)由图2可知,电脉冲持续时间为△t =0.01s ,圆盘转动边缘的线速度
v=2πR/T =πd/T=3.14×0.102/0.22m/s=1.46m/s ;圆盘侧面反光涂层的长度为△L=v △t =1.46×10-2m=1.46cm 。

3. (2010·全国理综II)如图,一热敏电阻R T 放在控温容器M 内; ○A 为毫安表,量程6mA ,内阻为数十欧姆;E 为直流电源,电动势约为3V ,内阻很小;R 为电阻箱,最大阻值为999.9Ω;S 为开关。

已知R T 在95℃时的阻值为150Ω,在20℃时的阻值约为550Ω。

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 温度为95℃。

③将电阻箱调到适当的初值,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I 0 ,并记
录 。

⑤将R T 的温度降为T 1 (20℃<T 1<95℃);调节电阻箱,
使得电流表的读数 ,记录 。

⑥温度为T 1 时热敏电阻的电阻值R T1 = 。

⑦逐步降低T 1 的数值,直至20℃为止;在每一温度下重复步骤⑤⑥。

4.(2009·宁夏理综) 青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电,
为路灯提供电能。

用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关,实现自动控制。

光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化,作为简化模型,可以近似认为,照射光较强(如白天)时电阻几乎为0:照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大。

利用光敏电阻作为传感器,借助电磁开关,可以实现路灯自动在白天关闭,黑天打开。

电磁开关的内部结构如图所示。

1、2两接线柱之间是励磁线圈,
3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接。

当励磁线圈中电流大于
50mA 时,电磁铁吸合铁片,弹簧片和触点分离,3、4断开;电
流小于50mA 时,3、4接通。

励磁线圈中允许通过的最大电流为
100mA 。

(1) 利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路,画出电路
原理图。

光敏电阻1R ,符号
灯泡L ,额定功率40W ,额定电压36V ,符号 ○×
保护电阻2R ,符号
电磁开关,符号
蓄电池E ,电压36V ,内阻很小;开关S ,导线若干。

(2) 回答下列问题: ①如果励磁线圈的电阻为200Ω,励磁线圈允许加的最大电压为 V ,保护电阻R 2的阻值范围为 Ω。

②在有些应用电磁开关的场合,为了安全,往往需要在电磁铁吸合铁片时,接线柱3、4之间从断开变为接通。

为此,电磁开关内部结构应如何改造?请结合本题中电磁开关内部结构图说明。

答: 。

③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子。

答: 。

5.(2009山东理综卷)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。

光控开头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1x )。

某光敏电阻R P 在不同照度下的阻值如下表:
0.8
①根据表中数据,请在给定的坐标系(见答题卡)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2V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(1x)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3V,内阻不计);
定值电阻:R1=10kΩ,R2=20kΩ,R3=40kΩ
(限选其中之一并在图中标出);
开关S及导线若干。

6(2008`广东物理)某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性.现在器材: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的随温度变化的特性,请你在图的实物图上连线.
(2)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.
7.(2005·广东物理)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4~5Ω。

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,其它备用的仪表和器具有:盛有热水的热水杯(图中未画出)、电源(3V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1Ω)、直流电压表(内阻约5kΩ)、滑动变阻器(0~20Ω)、开关、导线若干。

⑴在图8(a)的方框中画出实验电路图,要求测量误差尽可能小。

⑵根据电路图,在图8(b)的实物图上连线。

⑶简要写出完成接线后的主要实验步骤______________________。

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