2020版高考物理一轮复习第十章交变电流传感器实验十二传感器的简单使用

实 验 十 二 传感器的简单使用

突破点(一) 热敏电阻的原理及应用

[典例1] 某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现有器材：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值随温度变化的特性，请你在实物图上连线。

(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。

(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得R ­t 关系图线，请根据图线写出该热敏

电阻的R ­t 关系式：R ＝________＋________t (Ω)。

[解析] 根据R ＝U

I

就可求出不同温度下热敏电阻的阻值，并据此绘得R ­t 图线。在图线上取两点，当

t 1＝10 ℃时，R 1＝104 Ω，当t 2＝60 ℃时，R 2＝124 Ω，R ­t 图线的斜率为

R2－R1

t2－t1

＝0.4；将图线延长，

图线交于原点，说明t ＝0 ℃时的电阻为100 Ω，故R ­t 关系式为R ＝100＋0.4t (Ω)。

[答案] (1)如图所示 (2)②读取温度计示数 读取电压表示数 (3)100 0.4

[由题引知·要点谨记]

1.考查实验原理及连线[对应第

题]

根据实验要求进行连线。电压表应直接并联在待测热敏电阻两侧。

连线时注意电流的流向。

2. 考查实验步骤[对应第

题]

实验过程中应逐步升温，待温度稳定后再读数。实验时应测多组数据，以减小实验误差。

3.考查识图能力和数据处理方法[对应第

题]

根据R ＝U

I 求出不同温度下热敏电阻的阻值。

由R­t关系图线找出R 与t 的函数关系式。

本实验的主要误差来源于温度计和电压表的读数。

[集训冲关]

1．(2016·全国乙卷)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R 1(最大阻值为1 000 Ω)，

滑动变阻器R 2(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“R 1”或“R 2”)。

(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________(填“a ”或“b ”)端附近，不能置于另一端的原因是

________________________________________________________________________。

②将开关向________(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。(3)①在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻

的阻值，即为650.0 Ω。滑动变阻器在电路中为限流接法，滑片应置于b端附近，若置于另一端a时，闭

合开关，则电路中的电流I＝

18

650.0

A≈27.7 mA，超过报警器最大电流20 mA，报警器可能损坏。②开关应先向c端闭合，移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警为止。

答案：(1)连线见解析图(2)R2(3)①650.0 b接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报

警器可能损坏②c报警器开始报警2．(2016·北京高考)热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。如图

热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图。由图可知，这种热敏为某种温度上升时导电能力________(选填“增强”或“减弱”)；相对金属热电阻电阻在敏电阻对温度变化的响应更______(选填“敏感”或“不敏感”)。而言，热解析：由R­t图像可知，热敏电阻在温度上升时电阻减小，则导电能力增强。相对金属热电阻，热敏

电阻在相同的温度变化情况下电阻变化大，则热敏电阻对温度变化的响应更敏感。

答案：增强敏感3．(2016·洛阳一模)某同学要研究一质地均匀，圆柱形的热敏电阻电阻率随温度的变化规律，其部分

步骤如下：

(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图所示，由图可知其长度为________mm；

(2)用螺旋测微器测量其直径如图，由图可知其直径为________mm；

(3)该同学利用以下实验器材设计实验研究热敏电阻阻值随温度的变化规律：

A．热敏电阻(常温下约300 Ω)

B．温度计