人教版 高考总复习 物理10-4

(0～20 Ω)、开关、导线若干．
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(1)在图5(a)中画出实验电路图． (2)根据电路图，在图5(b)的实物图上连线．
(3)简要写出完成接线后的主要实验步骤．
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四、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．
图4
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1．往Rt上擦一些酒精． 2．用吹风机将热风吹向电阻，根据指针偏转方向判
定热敏电阻的特性．
实验分析：(1)中指针左偏，说明Rt的阻值增大；酒精 蒸发吸热，温度降低，所以热敏电阻的阻值随温度的降低 而增大．
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(2)中指针右偏，Rt的阻值减小，而电阻Rt温度升高， 故热敏电阻的阻值随温度的升高而减小．
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(3)完成接线后的主要实验步骤：①往保温杯里加一些 热水，待温度计稳定时读出温度计值；②调节滑动变阻器，
快速测出几组电压表和电流表的值；③重复①和②，测量
不同温度下的数据；④绘出各测量温度下的热敏电阻的伏 安特性曲线． 答案：见解析
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次数 待测量
温度(℃)
电阻(Ω)
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(2)在图2中坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温 度变化的图线．
(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．
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(二)研究光敏电阻的光敏特性 1．实验步骤
优点：改进后的实验简单易操作，学生很快得出结
论．
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典例剖析
【例1】
热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，
现用伏安法研究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 Ω～5 Ω.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，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的 热水瓶(图中未画出)、电源(3 V、内阻可忽略)、直流电流 表(内阻约1 Ω)、直流电压表(内阻约5 kΩ)、滑动变阻器
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(1)画出电路图(B、C、O均可接线)． (2)若小球平衡时，电压表读数为U，用m、l、h、E、 U表示水的作用力F，F＝________.(重力加速度为g)
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解析：(1)电路图如图 12 所示．
F (2)由平衡条件得mg＝tanθ， CD 而 tanθ＝ h 根据串联电路分压原理， E U 有 l ＝CD
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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.
光照强度
弱
中
强
无光照 射
阻值(Ω)
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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．
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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9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50 mA时，电磁铁吸合铁片， 弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50 mA时，3、4 接通．励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA.
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随着恒温箱内温度升高，热敏电阻R的阻值变小，则 线圈中的电流变大，当线圈的电流大于或等于20 mA时，
继电器的衔铁被吸到下方来，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． 随着恒温箱内温度降低，热敏电阻R的阻值变大，则 线圈中的电流变小，当线圈的电流小于20 mA时，继电器 的衔铁又被释放到上方，则恒温箱加热器又开始工作，这 样就可以使恒温箱内保持在某一温度．
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热金属 电阻将温度信号转换成电信号，转换后的信号经过电子电 路的处理就可以达到自动控制、遥控等各种目的了．
解析：常温下待测热敏电阻的阻值(约4 Ω～5 Ω)较小， 应该选用安培表外接法．热敏电阻的阻值随温度的升高而
减小，热敏电阻两端的电压由零逐渐增大，滑动变阻器选
用分压式． (1)实验电路如图6所示． (2)根据电路图，连接实物图如图7所示．
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图7
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答案：(1)电路原理如图10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
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高分通道 1.不理解电磁开关的作用及连线方式.2.没有想到利用
光敏电阻控制励磁线圈中的电流，从而达到控制灯泡的通
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【例2】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．
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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；
的装置．如图13所示，在轮子的边缘贴上小磁体，将小线
圈靠近轮边放置，接上数据采集器和电脑(即DIS实验器 材)．如果小线圈的面积为S，圈数为N匝，小磁体附近的 磁感应强度最大值为B，回路的总电阻为R，实验发现， 轮子转过θ角，小线圈的磁感应强度由最大值变为零．因 此，他说“只要测得此时感应电流的平均值I，就可以测 出转轮转速的大小”．请你运用所学的知识，通过计算对
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三、实验过程 (一)研究热敏电阻的热敏特性
1．实验步骤
(1)按图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；
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(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；
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2．数据处理 (1)根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入下表
中，分析热敏电阻的特性.
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要使恒温箱内的温度保持 50℃， 50℃时线圈内的 即 E 电流为 20 mA.由闭合电路欧姆定律 I＝ ，r 为 r＋R＋R′ 继电器的电阻．由图甲可知，50℃时热敏电阻的阻值为 E 90 Ω，所以 R′＝ I －R－r＝260 Ω.
答案：(1)A、B端 (2)260
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(1)将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器如图 3所示电路连接好，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)遮光时电阻值又是多少？并记录．
该同学的结论作出评价．
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解析：该同学的结论是正确的． 设转轮的角速度、转速分别为ω和n，轮子转过θ角所 需时间为Δt，通过线圈的磁通量的变化量为ΔΦ，线圈中
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mglU 联立上述三式得水流作用力 F＝ Eh ， F∝U， 因 故 从电压表读数的大小便知水流作用力的大小．
答案：(1)如图 12 所示
mglU (2) Eh
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【例3】
某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速
__________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．
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答：_______________________. ③任意举出一个其他的电磁铁应用的例子．
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(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．
蓄电池E，电压36 V，内阻很小；开关S，导线若干．
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(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
►变式1：如图8所示，图甲为热敏电阻的R－t图象， 图乙为用此热敏电阻R和继电器 Ω.当线圈的电流大于或等于
20 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＝9.0 V，内阻可以不计．图中的“电源”是 恒温箱加热器的电源．问：
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断．是易错点，应引起重视．
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►变式2：如图11所示的装置可测水的作用力，质量为 m的小铅球P系在细金属丝下，悬挂在O点，BC为在水平
方向固定的一根粗细均匀的电阻丝，C端在O点正下方，
且OC＝h，BC长为l，BC与金属丝接触良好，接触点为D， 不计接触点D处的摩擦和金属丝电阻．将小铅球P放入水 平流动的水中时，球向左摆起一定的角度θ时，水流速度 越大，θ越大．现取一电动势为E、内阻不计的电源和一只 电压表，用这些器材连成测量电路，使水不流动时，电压 表示数为零，水流速度增大时，电压表示数增大．
3．欧姆表每次换挡后都要重新调零．
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五、实验改进 对于热敏电阻的特性，可用以下实验进行：
如图4所示，将多用电表的选择开关置于“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，这时表针指在某一刻度，观察下述操作下的指针偏转 情况：
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(1)应该把恒温箱内的加热器接在________(填“A、B 端”或“C、D端”)．
(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. 解析：恒温箱内的加热器应接在A、B端．当线圈中 的电流较小时，继电器的衔铁在上方，恒温箱的加热器处 于工作状态，恒温箱内温度升高．
答：________________________.
解析：(1)解析过程略． (2)①Um＝ImR＝100×10－3×200 V＝20 V；E＝I(R2 ＋R)其中50 mA<I≤100 mA，故R2在160Ω～520 Ω之间． ②解析见答案 ③解析见答案
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第四单元
实验：传感器的简单使用
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考点聚焦 一、实验目的
1．了解传感器的工作过程，掌握敏感元件的特性． 2．学会传感器的简单使用．
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二、实验原理 传感器将它感受到的物理量(如力、热、光、声等)转