高考物理一轮复习第十一单元交变电流传感器实验十二传感器的简单应用学案新人教版

实验十二传感器的简单应用

[实验目的]

1．认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件．

2．了解传感器在科学技术上的简单应用．

[实验原理]

1．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．工作过程如图：

[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．

[实验过程]

1．研究热敏电阻的特性：

(1)如图所示连接好电路,将热敏电阻绝缘处理．

(2)把多用电表置于“欧姆”挡,并选择适当的倍率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．

(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、填表．

(5)画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线．

(6)根据实验数据和R­t图线,分析得到热敏电阻的特性．

2．研究光敏电阻的特性：

(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按所示电路连接,其中多用电表置于“欧姆”挡．

(2)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增强,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录．

(4)用黑纸遮住光,观察并记录光敏电阻的阻值.

光照强度弱中强无光照射

阻值/Ω

(5),光照增强时电阻减小,光照减弱时电阻增大．

[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、热敏电阻的阻值．

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,并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的强度．

3．欧姆表每次换挡后都要重新调零．

命题点1 热敏电阻的性质

某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25 ℃～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性．所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻R T,其标称值(25 ℃

时的阻值)为900.0 Ω；电源E(6 V,内阻可忽略)；电压表(量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～999.9 Ω)；单刀

开关S1,单刀双掷开关S2.

实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0 ℃.将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0；断开S1,记下此时R2的读数．逐步降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0 ℃.实验得到的R2­t数据见下表.

t/℃25.030.040.050.060.070.080.0

R2/Ω900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0

(1)在闭合S1前,图(a)中R1的滑片应移动到________(填“a”或“b”)端；

(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并做出R2­t曲线；

(3)由图(b)可得到R T在25～80 ℃范围内的温度特性．当t＝44.0 ℃时,可得R T＝________Ω；

(4)将R T握于手心,手心温度下R2的相应读数如图(c)所示,该读数为________Ω,则手心

温度为________℃.

【解析】(1)滑动变阻器采用限流式接法,在闭合开关前,从保护电路的角度考虑,滑动变阻器接入电路的阻值应调到最大值,故R1的滑片应移动到b端．

(2)先描点,之后在坐标纸上用平滑的曲线连接各点,如图所示．

(3)由图可知,当t＝44.0 ℃时,R T＝R2＝450 Ω.(数据合理即正确)

(4)由图(c)可知,电阻箱示数为R2＝6×100 Ω＋2×10 Ω＋0×1 Ω＋0×0.1 Ω＝620.0 Ω,由图可得当R T＝R2＝620.0 Ω时,手心的温度t＝32.0 ℃.(数据合理即正确) 【答案】(1)b(2)见解析(3)450

(4)620.0 32.0

高分技法

热敏电阻的特点

1热敏电阻：热敏电阻的特点相对金属热电阻,对温度变化更敏感.

2热敏电阻分为正温度系数和负温度系数两种热敏电阻,正温度系数的热敏电阻,温度越高,电阻越大；负温度系数的热敏电阻,温度越高,电阻越小.

命题点2 光敏电阻的性质

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,设计了如图丙所示的电路进行测量,所用器材有电源(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,图丁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戊所示,此时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)．

【解析】 (1)当照度为1.0 lx 时,电阻R 0＝20 kΩ,电阻R 1和R 0串联,则有R 0R 1＝U 0U 1＝21

,则R 1＝10 kΩ. (2)图丁的电阻为R 2＝62.5 kΩ,图戊的电阻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,则电路总电阻相等,则有R 2＝R 0＋R 2′,所以R 0＝40.0 kΩ.

【答案】 (1)10 (2)62.5 40.0

高分技法

光敏电阻的特点

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.

命题点3 实验拓展创新

命题角度1：温度传感器的原理和应用

某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图1

所示,继电器与热敏电阻R t 、滑动变阻器R 串联接在电源E 两端,当继电器的电流超过15 mA 时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控．继电器的电阻约20 Ω,热敏电阻的阻值R T 与温度t 的关系如下表所示： t /℃

30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 R T /Ω 199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.1

(1)12、滑动变阻器