2016高考物理大一轮复习第十章第3讲实验十一传感器(精)

如图 10－3－5 所示，将万用表的选择开关置于 “欧姆挡”，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻 Rt 的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若往 Rt 上擦 一些酒精，表针将向__________(填“左”或“右”)移动；若 用吹风机将热风吹向电阻，表针将向 ________( 填“左”或 “右”)移动．
的；电阻率减小，电阻值在其他条件不变时减小，导电性能变
好，故选项B、D正确．
热电传感器(温度传感器) 热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化 的原理制成的 ， 它能把温度这个热学量转换为电压等电学 量．热电传感器广泛地应用于各种家用电器 ( 空调、冰箱、热 水器、饮水机等)的温度控制、火警报警器、恒温箱等．
【答案】见解析 【解析】为了能控制臭氧发生器，应该使用滑动变阻器的
分压式连接，如图所示．有光照时P能正常工作，无光照时P
不工作．
五、注意事项 1．在做热敏电阻实验时，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．光敏电阻实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电
路放入带盖的纸盒中，并通过改变盖上小孔的数量改变射到光 敏电阻上的光的多少．
3．欧姆表每次换挡后都要重新调零．
【跟踪训练】
(多选)如图10－3－4所示的电路中，当半导体材料做成的
(多选)如图 10－3－7 所示为光敏电阻自动计数器 的示意图，其中 R1 为光敏电阻，R2 为定值电阻．此光电计数 器的基本工作原理是( )
图 10－3－7
A．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压 B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压 C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次 D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
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接通电源，让小灯泡发光，调节滑动变阻器使小灯泡的
亮度逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录数
据； ④用手掌(或黑纸)遮住光，观察光敏电阻的阻值又是多
少，并记录数据．
(2)数据处理 把记录的结果填入下表中，根据记录的数据分析光敏电阻 的特性. 光照强度 弱 中 强 无光照射 阻值/Ω 结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电 阻变小，光照减弱电阻变大．
解析 当光照射到光敏电阻 R1 上时，R1 电阻减小，电路中 电流增大．R2 两端电压升高，信号处理系统得到高电压，计数 器每由高电压转到低电压，就计一个数，从而达到自动计数目 的，由以上分析知选项 A、C 正确．
答案 AC
一题一得 光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小．
一台臭氧发生器P的电阻为10
(单选)如图10－3－6所示，是一火警报警的一部
分电路示意图．其中R2为用半导体热敏材料(其阻值随温度的
升高而迅速减小)制成的传感器，电流表为值班室的显示器， a、b之间接报警器．当传感器R2所在处出现火情时，显示器的
Байду номын сангаас
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 B．I变小，U变小 C．I变小，U变大 D．I变大，U变小
三、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． 四、实验过程 1．研究热敏电阻的特性 (1)实验步骤 ①按如图10－3－1所示连接好电路，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；
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
图 10－3－1
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，并记录数据．
(2)数据处理
①根据记录的数据，把测量到的温度、电阻值填入下表
中，分析热敏电阻的特性；
次 数 待测量 温度/℃ 电阻/Ω
)
图 10－3－6
【答案】B
【解析】半导体热敏电阻随温度升高而减小，当传感器R2
所在处出现火情时，R2变小，这样外电阻就变小，所以外电压 U减小，总电流增大，R1上的电压增大，这样并联电路部分的 电压就减小，所以I变小．
光电传感器 光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电管．光敏电阻 的材料是一种半导体，无光照时，载流子极少，导电性能不 好；随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好，光敏电阻 的阻值随光照强度的增大而减小．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．路灯的控制、鼠标器、光电 计数器、烟雾报警器等都是利用了光电传感器的原理．
热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明( )
图10－3－4 A．热敏电阻在温度越高时，电阻越大 B．热敏电阻在温度越高时，电阻越小
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
【答案】BD
【解析】电流表的示数增大，说明电路中的电流增大，电 阻减小，所以这个热敏电阻的电阻率是随温度的升高而降低
②在如图 10－3－2 所示的坐标系中，粗略画出热敏电阻 的阻值随温度变化的图线；
图 10－3－2 ③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
图 10－3－3 ①将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如图 10 －3－3 所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡；
第十章 交变电流 传感器
第3讲
实验十一：传感器的简单使用
一、实验目的 1．认识光敏电阻、热敏电阻等传感器的特性．
2．了解传感器在技术上的简单应用．
二、实验原理 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)，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电 信号，转换后的电信号经过相应的仪器进行处理，就可以达到 自动控制的目的．
图 10－3－5
解析 若往 Rt 上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电 阻 Rt 温度降低， 电阻值增大， 所以电流减少， 指针应该向左偏； 用吹风机将热风吹向电阻，电阻 Rt 温度升高，电阻值减少，电 流增大，指针向右偏．
答案 左 右
一题一得 (1)热敏电阻的阻值随温度的变化而变化．阻值 随温度的升高而增大的我们称之为正温度系数热敏电阻 (PTC)；阻值随温度的升高而减小的我们称之为负温度系数热 敏电阻(NTC)． (2)欧姆表的表盘刻度最右侧为 0，最左侧为最大值．
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；一个开关S和导线若干．
图10－3－8
臭氧发生器 P 和光敏电阻 R1 的符号如图 10－3－8 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)．