高考物理一轮总复习 第十章 交变电流 传感器 第3讲 实验 传感器的简单使用课件(选修3-2)

(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的 温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度．如果刻度 盘正中的温度为 20 ℃(如图甲所示)，则 25 ℃的刻度应在 20 ℃的刻度的________(填“左”或“右”)侧．
(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温 度变化，请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路．
(2)实物连线时，一般先将串联的主体电路连接好，然后 连接并联的器材．
[跟踪训练] 1．利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积 很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且 精确度高． (1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元 件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域 的温度降低，电路中电流将变________(填“大”或“小”)．
考点
互动探究
考点一 热敏电阻的原理及应用
如图，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 ℃时的阻值为 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．
毫安表的示数 I0，并记录电阻箱的读数 R0，根据欧姆定律有
I0＝R0＋E150
；将 Ω
RT
的温度降为
T1(20
℃<T1<95
℃)；调节
电阻箱，使得毫安表的读数仍为 I0，记录电阻箱的读数为 R1，
根据欧姆定律：
I0＝R1＋ERT1，则R0＋E150 Ω＝R1＋ERT1，解得 RT1＝R0－ R1＋150 Ω.
第 3 讲 实验： 1．认识热敏电阻、光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．
[循图实验导学] 一、研究热敏电阻的热敏特性
二、研究光敏电阻的光敏特性
[答案] ①多用电表 ②温度计 ③温度计的示数 ④ 温度计的示数 ⑤减少 ⑥增大 ⑦多用电表 ⑧多用电表 ⑨大 ⑩小
(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图．
(2)完成下列实验步骤中的填空： a．依照实验原理电路图连线． b．调节控温容器 M 内的温度，使得 RT 的温度为 95 ℃. c．把电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全． d．闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数 I0，并记 录________． e．将 RT 的温度降为 T1(20 ℃<T1<95 ℃)；调节电阻箱， 使得电流表的读数________，记录________． f．温度为 T1 时热敏电阻的电阻值 RT1＝________. g．逐步降低 T1 的数值，直至 20 ℃为止；在每一温度下 重复步骤 e、f.
[思维启迪] 实验只有一个可以用来测量或观察的电流 表，可以用“替代法”，用电流表观察．将 RT、R 和电流表 串联形成测量电路，因为 95 ℃和 20 ℃时的阻值是已知的， 如果实验初始温度是 95 ℃或 20 ℃，那么在任意温度下，通 过调节 R 均可使该温度下的电流和初始电路的电流相同，说 明两个状态下电路总电阻相同，那么可以根据初始电路的总 电阻和该状态下 R 的阻值求出 RT 的阻值．
温度 t(℃)
RL 阻值(Ω)
30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 54.3 51.5 48.3 44.7 41.4 37.9 34.7
回答下列问题： (1)根据图(甲)所示的电路，在图(乙)所示的实物图上连 线．
(2)为了验证 RL 与 t 之间近似为线性关系，在图(丙)的坐 标纸上作 RL－t 关系图线．
[解析] (1)因为负温度系数热敏电阻温度降低时，电阻 增大．故电路中电流会减小．
(2)由(1)的分析知，温度越高，电流越大，25 ℃的刻度应 对应较大电流，故在 20 ℃的刻度的右侧．
(3)如图所示． [答案] (1)小 (2)右 (3)见解析
2．用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻 RT， 在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的．某同 学将 RT 和两个适当的固定电阻 R1、R2 连成图(甲)虚线框内所 示的电路，以使该电路的等效电阻 RL 的阻值随 RT 所处环境 温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围．为了验 证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下 RL 的阻值，测 量电路如图(甲)所示，图中的电压表内阻很大．RL 的测量结 果如表所示．
[尝试解答] (1)根据所给器材，要测量在不同温度下 RT 的阻值，只能将电阻箱、热敏电阻、毫安表与电源串联形成 测量电路，如图所示．
(2)依照实验原理电路图连线；调节控温容器 M 内的温度，
使得 RT 温度为 95 ℃，此时 RT 阻值为 150 Ω，将电阻箱调到 适当的阻值，以保证仪器安全；闭合开关，调节电阻箱，记录
[答案] (1)见解析 (2)d.电阻箱的读数 R0 e．仍为 I0 电阻箱的读数 R1 f．R0－R1＋150 Ω
在高考中关于传感器的实验主要侧重于实验电路的设计 与连接，实验数据的图象处理，解决该类问题注意以下几点：
(1)依据题目要求或根据热敏电阻的估计阻值设计电路， 如分压、限流接法，电流表的内、外接．
(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图 (丁)、(戊)所示．电流表的读数为________，电压表的读数为 ________．此时等效电阻 RL 的阻值为________；热敏电阻所 处环境的温度约为________．
[解析] (1)根据电路图连接实物图．
(2)根据数据描出点，作出直线．
(3)电流表读数：I＝2330.0×150 mA＝115.0 mA. 电压表读数：U＝5600.0×6 V＝5.00 V， RL＝UI ＝115.05×.010－3Ω≈43.5 Ω， 对照图找出相应温度约为 64.0℃. [答案] (1)见解析图 (2)见解析图 (3)115.0 mA 5.00 V 43.5 Ω 64.0 ℃