【新人教版】2012高三物理《中原首辅》一轮复习课件第10单元第3讲

【解析】本题主要考查基本物理常 识．热敏电阻的原理是通过已知某电阻的阻 值与温度的函数关系，测得该热敏电阻的阻 值即可获取温度，从而应用于温度测控装置 中，选项 A 正确；光敏电阻是将光信号与电 信号进行转换的传感器，选项 B 正确；电阻 丝通过电流会产生热效应，可应用于电热设 备中，选项 C 正确；电阻对直流和交流均起 到阻碍的作用，选项D错误． 【答案】D
【名师点金】传感器是新课程标准教科 书增加的内容．传感器实验是新课程高考大 纲在原高考大纲增加的实验，传感器在科学 技术和现代生活中也很常见．从近几年的高 考试题可以看出，有关传感器的高考题，可 以是实验题，也可以是计算题；可以是考查 传感器本身的，也可以是用它作题目来源的 工具．
【规范全解】(1)要使光敏电阻能够对电路进行控制，且 有光照时路灯熄灭，光敏电阻应与 1、2 串联，3、4 与路灯 串联；则电路图如图乙所示．
【变式训练】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 1000 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 R2，阻值范围为 0～100 Ω， 允许通过的最大电流为 0.4 A；一个开关 S 和导线若干.
2．光敏电阻特性实验：如图所示．
(1)将多用电表的选择开关置于欧姆挡，选择合适的倍 率，将两支表笔短接后调零． (2)把多用电表的两支表笔接到光敏电阻的两个输出端， 读出表盘指示的光敏电阻的阻值，并记录下来． (3)将手张开放在光敏电阻的上方， 挡住照到光敏电阻上 的部分光线，观察表盘所示光敏电阻阻值的变化，并记录下 来．
甲 (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 R1，符号
灯泡 L，额定功率 40 W，额定电压 36 V，符号 保护电阻 R2，符号
电磁开关，符号 蓄电池 E，电压 36 V，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 200 Ω，励磁线圈允许加的最 大电压为______ V，保护电阻 R2 的阻值范围为______ Ω.
第3讲 实验：传感器的简单应用
1．本讲主要复习传感器的工作原理及应 用，要让学生掌握常用传感器元件的特性． 2．本讲的难点是分析传感器的简单控制 电路及运用传感器设计简单的控制电路．
1．掌握传感器的概念，知道传感器的作 用． 2．掌握光敏电阻、热敏电阻、金属热电 阻和霍尔元件的工作原理与特性．
一、实验目的 1．知道传感器的作用． 2．观察热敏电阻和光敏电阻的阻值是如 何随热信号和光信号而变化的． 二、实验原理 传感器是将它所感受到的物理量 (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．例如：热电传感器是利 用热敏电阻将热信号转换成电信号；光电传 感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信 号．转换后的信号经过相应的仪器进行处理，
(4)可变电阻R′可在380 Ω到470 Ω范围内调 节，由闭合电路欧姆定律可知E＝I(100＋R1＋ 380)和E＝I(100＋R2＋470)，解得热敏电阻的 阻值分别为R1＝120 Ω，R2＝30 Ω，由甲图可 知对应的温度分别是t1＝40 ℃，t2＝150 ℃， 此恒温箱可控制的恒温范围是40 ℃～150 ℃. 【答案】(1)A、B (2)400 (3)450 (4)40 ℃～150 ℃
②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧， 保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通； 不吸合时，3、4之间断开． ③电磁起重机． 【答案】(1)电路原理如图乙所示 (2)①20 160～520
②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧， 保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通； 不吸合时，3、4之间断开 ③电磁起重机
1．2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国 和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨 磁电阻效应”．基于巨磁电阻效应开发的用 于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术 的第一次真正应用．在下列有关其他电阻应 用的说法中，错误的是( ) A．热敏电阻可应用于温度测控装置中 B．光敏电阻是一种光电传感器 C．电阻丝可应用于电热设备中 D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻 碍交流的作用
(4) 上下移动手掌，观察光敏电阻阻值的 变化． (5) 将多用电表的选择开关置于交流电压 最高挡或“OFF”挡，拆开装置，将器材按原 样整理好． 3．光电计数的基本原理 将钩码放在纸带上，如图所示．拖动纸 带向前运动，观察光电计数器上的 ①数字变 化．
4．简单自动控制实验
请同学们自己设计一个由热敏电阻或光 敏电阻作为传感器的简单自动控制实验． 五、实验注意事项 1．在做热敏电阻特性实验时，加开水后 ②要等一会 再测其阻值，以使电阻温度与水 的温度③相同，并同时读出水温． 2．可用图象描出电阻随温度变化的图线 来分析其规律．
2．(2010 年重庆一中月考)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驾驶人员的现场检测，它 利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器．这种酒精 气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，在如图 所示的电路中， 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 【解析】 题中给出传感器电阻 r′的倒数与浓度 c 是正 D．U越大，表示 c越小，但是 c与U不成反
比 比关系，即
1 ＝kc r′
R0E kR0E 电压表示数 U＝ ＝ 1 r′＋R＋R0＋r kR＋R0＋r＋ c 可以看出电压与浓度的关系不是正比关系，但随浓度的 增加而增加． 【答案】B
三、实验器材 铁架台、温度计、欧姆表、烧杯、热敏电阻、光敏电阻、 导线、纸带、光电计数器、钩码． 四、实验步骤 1．热敏特性实验：如图所示．
(1) 在烧杯内倒入少量冷水，放在铁架台 上，将悬挂在铁架台上的温度计放入水中． (2) 将多用电表的选择开关置于“欧姆” 挡，将两表笔短接，调零后再将两支表笔分 别与热敏电阻的两个接触端相连． (3) 将热敏电阻放入烧杯内的水中，在欧 姆挡上选择合适的倍率，再调零，把两支表 笔接到热敏电阻的两输出端，读出多用电表 指示的热敏电阻的阻值，填入表格内．
【规范全解】(1) 温度低于要求时，电路 加热设备应工作，此时热敏电阻的阻值大， 由闭合电路的欧姆定律可知，电路中电流小， 弹簧将衔铁向上拉起，故加热器应接A、B两 端． (2)恒温箱内的温度保持50 ℃，由甲图可 知热敏电阻在此温度时的阻值为100 Ω，由闭 合电路欧姆定律可知 E＝I(100＋R′＋100)，得 R′＝400 Ω，所以可变电阻R′的值应调为400 Ω. (3) 恒温箱内的温度保持 100 ℃ ，由甲图 可知热敏电阻在此温度时的阻值为 50 Ω，由 闭合电路欧姆定律可知 E ＝ I(100 ＋ R′ ＋ 50) ， 得R′＝450 Ω，所以可变电阻R′的值应调为450
【例 2】(2009 年高考 · 宁夏理综卷 ) 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
甲
乙
(1) 应该把恒温箱内的加热器接在 __________ 两端 ( 填 “A、B”或“C、D”)；
(2)如果要使恒温箱内的温度保持50 ℃， 可变电阻R′的阻值应调节为________Ω； (3) 如果要使恒温箱内的温度保持 100 ℃， 可变电阻R′的阻值应调节为________Ω； (4)若可变电阻R′可在380 Ω到470 Ω范围内 调节，则此恒温箱可控制的恒温范围是 __________℃. 【名师点金】 热敏电阻和光敏电阻是常 用的传感器元器件，分析电阻如何变化是解 决此类问题的关键，然后再分析电阻的变化 对电路中其他物理量的影响是问题的核心．
4．(2010 年高考· 全国理综卷Ⅱ)如图所示，一热敏电阻 RT 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 RT 在 95 ℃ 时阻值为 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 RT 的阻值．
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任意举出一个其他的电磁铁应用的例 子． 答： _____________________.
乙 (2)①由 U＝IR 得励磁线圈允许加的最大电压 U＝ImR＝ 0.1× 200 V＝20 V； 依据允许通过励磁线圈的电流最大值和最 36－IminR 16 小值计算得 R2min＝ Ω＝160 Ω， R2max＝ Ω＝520 0.1 0.05 Ω，因此保护电阻 R2 的阻值范围为 160～520 Ω.
3．(2009 年东莞市调研)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，电流表示数的变化图线如图乙所示．由图线 可以判断，下列说法正确的是( )
甲
乙
动
A ．从 t1 到 t2 时间内，小车做匀速直线运
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，电流I恒定，压敏电 阻阻值不变，由小球的受力不变可知，小车 可能做匀速运动或匀加速直线运动．在t1～t2 内，电流I变大，阻值变小，压力变大，小车
甲
臭氧发生器P和光敏电阻R1的符号如图甲 所示．
设计一个满足上述要求的实验电路，并 画在虚线框内，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.
【规范全解】 由于 RP≫R2， 故需将滑动变阻器在电路中 采用分压连接，如图乙所示．
乙 设滑片应置于适当位置，使其左侧阻值为 R 左，并且有 U左 24 光照 R1 时 RP 上的电压为 24 V，则有： ＝ RP RP＋100
3．在做光敏电阻特性的实验中，如果效 果不明显，可将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 ④光 的多少． 4．光电计数器是比较精密的仪器，使用 过程中注意轻拿轻放．
一、热敏电阻、光敏电阻的特性 【例 1】如图所示，图甲为热敏电阻的 R － t图象，图乙为此热敏电阻 R 和继电器组成 的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈电 阻为100 Ω.当线圈电流大于或等于10 mA时， 继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的 电池的电动势 E ＝ 6 V ，内阻不计．图中的 “电源”是恒温箱加热器的电源．
RP＋100×R左 ∶(100－R 左)＝U 左∶(36－U 左) RP＋100＋R左 解得：U 左＝24.24 V R 左≈66.7 Ω 当处于黑暗时，有： UP＋UR1＝24.24 UP∶UR1≈10∶1 此时 UP≈21.816 V 发生器不产生臭氧．
【模拟试解】 【答案】如图乙所示
二、涉及传感器的高考综合题

实验记录：
实验次数 温度/℃ 电阻/Ω 1 2 3 4 5 6
(4) 分几次向烧杯内倒入开水，观察不同 温度时热敏电阻的阻值，记录在表格内． (5) 通过比较这些测得的数据，看看热敏 电阻是怎样随温度的变化而变化的． (6) 将多用电表的选择开关置于交流电压 最高挡或“OFF”挡，拆除装置，将器材按原 样整理好．