物理一輪復(fù)習(xí)第十一章交變電流傳感器實(shí)驗(yàn)11傳感器的簡(jiǎn)單使用學(xué)案

2021高考物理一輪復(fù)習(xí)第十一章交變電流傳感器實(shí)驗(yàn)11傳感器的簡(jiǎn)單使用學(xué)案新人教版2021高考物理一輪復(fù)習(xí)第十一章交變電流傳感器實(shí)驗(yàn)11傳感器的簡(jiǎn)單使用學(xué)案新人教版PAGEPAGE212021高考物理一輪復(fù)習(xí)第十一章交變電流傳感器實(shí)驗(yàn)11傳感器的簡(jiǎn)單使用學(xué)案新人教版實(shí)驗(yàn)11傳感器的簡(jiǎn)單使用eq\a\vs4\al(一、研究熱敏電阻的特性）1．實(shí)驗(yàn)原理閉合電路歐姆定律，用歐姆表進(jìn)行測(cè)量和觀察．2．實(shí)驗(yàn)器材半導(dǎo)體熱敏電阻、多用電表、溫度計(jì)、鐵架臺(tái)、燒杯、涼水和熱水．3．實(shí)驗(yàn)步驟（1)按圖連接好電路,將熱敏電阻絕緣處理；(2)把多用電表置于歐姆擋，并選擇適當(dāng)?shù)牧砍虦y(cè)出燒杯中沒有水時(shí)熱敏電阻的阻值，并記下溫度計(jì)的示數(shù)；（3）向燒杯中注入少量的冷水，使熱敏電阻浸沒在冷水中，記下溫度計(jì)的示數(shù)和多用電表測(cè)量的熱敏電阻的阻值；(4）將熱水分幾次注入燒杯中，測(cè)出不同溫度下熱敏電阻的阻值，并記錄．4。數(shù)據(jù)處理在圖坐標(biāo)系中,粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線．5．實(shí)驗(yàn)結(jié)論熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，隨溫度的降低而增大．6．注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，加熱水后要等一會(huì)兒再測(cè)熱敏電阻阻值，以使電阻溫度與水的溫度相同，并同時(shí)讀出水溫．eq\a\vs4\al（二、研究光敏電阻的光敏特性）1．實(shí)驗(yàn)原理閉合電路歐姆定律，用歐姆表進(jìn)行測(cè)量和觀察．2．實(shí)驗(yàn)器材光敏電阻、多用電表、小燈泡、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線、電源．3．實(shí)驗(yàn)步驟（1)將光敏電阻、多用電表、燈泡、滑動(dòng)變阻器按圖所示電路連接好,其中多用電表置于“×100"擋；(2)先測(cè)出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值,并記錄數(shù)據(jù);（3)打開電源，讓小燈泡發(fā)光，調(diào)節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮，觀察多用電表表盤指針顯示光敏電阻阻值的情況，并記錄；（4）用手掌（或黑紙)遮光時(shí)，觀察多用電表表盤指針顯示光敏電阻阻值的情況，并記錄．4．?dāng)?shù)據(jù)處理根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性．5．實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1）光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大，強(qiáng)光照射下電阻值很小；(2）光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量．6．注意事項(xiàng)（1)實(shí)驗(yàn)中，如果效果不明顯，可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中,并通過蓋上小孔改變照射到光敏電阻上的光的多少來達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(2)歐姆表每次換擋后都要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零．考點(diǎn)一常規(guī)實(shí)驗(yàn)eq\a\vs4\al（典例）（2019·福建龍巖模擬)某實(shí)驗(yàn)小組探究一種熱敏電阻的溫度特性．現(xiàn)有器材：直流恒流電源（在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定）、電壓表、待測(cè)熱敏電阻、保溫容器、溫度計(jì)、開關(guān)和導(dǎo)線等．（1）若用上述器材測(cè)量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性,請(qǐng)你在如圖甲所示的實(shí)物圖上連線．圖甲(2）實(shí)驗(yàn)的主要步驟：①正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水,接通電源,調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值；②在保溫容器中添加少量熱水,待溫度穩(wěn)定后，閉合開關(guān)，記錄______________、______________，斷開開關(guān)；③重復(fù)第②步操作若干次，測(cè)得多組數(shù)據(jù)．（3）實(shí)驗(yàn)小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值，并據(jù)此繪出如圖乙所示的Rt關(guān)系圖線,請(qǐng)根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的Rt關(guān)系式R＝______＋________t（Ω)．(保留三位有效數(shù)字)圖乙解析：(1）直流恒流電源在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定，故只需要將電壓表與電阻并聯(lián)測(cè)量出電壓即可，實(shí)物圖連線如圖．（2）本實(shí)驗(yàn)要測(cè)量電阻值和溫度值的關(guān)系．電阻要用歐姆定律計(jì)算,由于電流恒定且已知，故需測(cè)量電壓和溫度．(3)從題圖中取相距較遠(yuǎn)的兩個(gè)特殊點(diǎn)，代入R＝R0＋kt計(jì)算,有120＝R0＋50k，104＝R0＋10k,解得R0＝100Ω，k＝0.400，故該熱敏電阻的Rt關(guān)系式為R＝100＋0.400t（Ω).答案:（1）見解析(2)電壓表電壓值溫度計(jì)示數(shù)(3)1000。400解決傳感器實(shí)驗(yàn)的主要方法1．在高中階段關(guān)于傳感器的實(shí)驗(yàn)主要側(cè)重于實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)與連接、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理或根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫圖象．2．實(shí)驗(yàn)電路一般采用滑動(dòng)變阻器的分壓或限流，電流表的內(nèi)接或外接．3．?dāng)?shù)據(jù)的處理一般是圖象法,要充分利用好實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果．4．連接實(shí)物圖時(shí)，一般先將串聯(lián)的主體電路連接好,然后連接并聯(lián)的器材，最后一定要進(jìn)行檢查．考點(diǎn)二創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置圖示創(chuàng)新角度分析甲乙（1）利用電阻箱根據(jù)等效法測(cè)量熱敏電阻的阻值．(2）描點(diǎn)連線畫圖象，利用圖象數(shù)據(jù)根據(jù)歐姆定律求解．(3)讀出電阻箱阻值,根據(jù)圖象得出溫度（1)根據(jù)熱敏電阻的特點(diǎn)設(shè)計(jì)報(bào)警系統(tǒng)．(2）根據(jù)歐姆定律計(jì)算，然后選擇滑動(dòng)變阻器甲乙（1)用電壓傳感器、電流傳感器替代電壓表和電流表．（2)設(shè)計(jì)一個(gè)電路既考查小燈泡伏安特性曲線又考查測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻eq\a\vs4\al（典例)(2018·全國(guó)卷Ⅰ）某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖（a）所示的電路探究在25℃～80℃范圍內(nèi)某熱敏電阻的溫度特性．所用器材有：置于溫控室（圖中虛線區(qū)域）中的熱敏電阻RT，其標(biāo)稱值(25℃時(shí)的阻值）為900.0Ω；電源E（6V，內(nèi)阻可忽略);電壓表eq\a\vs4\al(○)eq\a\vs4\al(V)(量程150mV）；定值電阻R0(阻值20.0Ω），滑動(dòng)變阻器R1（最大阻值為1000Ω);電阻箱R2(阻值范圍0～999.9Ω)；單刀開關(guān)S1，單刀雙擲開關(guān)S2。圖(a)實(shí)驗(yàn)時(shí)，先按圖（a）連接好電路,再將溫控室的溫度t升至80。0℃。將S2與1端接通，閉合S1，調(diào)節(jié)R1的滑片位置，使電壓表讀數(shù)為某一值U0；保持R1的滑片位置不變,將R2置于最大值，將S2與2端接通,調(diào)節(jié)R2，使電壓表讀數(shù)仍為U0;斷開S1，記下此時(shí)R2的讀數(shù)．逐步降低溫控室的溫度t,得到相應(yīng)溫度下R2的阻值，直至溫度降到25。0℃。實(shí)驗(yàn)得到的R2t數(shù)據(jù)見下表．t/℃25。030。040.050.060。070。080。0R2/Ω900。0680.0500.0390。0320.0270.0240.0回答下列問題:（1)在閉合S1前，圖(a)中R1的滑片應(yīng)移動(dòng)到______（選填“a”或“b”）端;(2）在圖(b)的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出R2-t曲線；圖(b)圖（c）（3)由圖（b）可得到RT在25℃~80℃范圍內(nèi)的溫度特性．當(dāng)t＝44。0℃時(shí),可得RT＝________Ω；（4）將RT握于手心,手心溫度下R2的相應(yīng)讀數(shù)如圖(c）所示，該讀數(shù)為______Ω,則手心溫度為______℃.解析：(1）滑動(dòng)變阻器是限流式接法，S1閉合前，滑片應(yīng)置于使滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值最大的位置，即b端．(2）由題給數(shù)據(jù)描完點(diǎn)后，觀察這些點(diǎn)的分布規(guī)律,應(yīng)畫一條平滑曲線，讓盡可能多的點(diǎn)落在線上,不在線上的點(diǎn)要均勻分布在線的兩側(cè)．（3）由R2—t圖線知,當(dāng)t＝44。0℃時(shí)，RT＝450Ω。(4)電阻箱的讀數(shù)為（6×100＋2×10＋0×1＋0×0.1）Ω＝620。0Ω，由R2—t圖象知,當(dāng)R2＝620。0Ω時(shí)，t＝33.0℃.答案:（1）b（2)如圖所示（3)450(4)620。033。0本題利用電壓表測(cè)出R—t圖象,電阻箱直接讀出示數(shù)，本方案更方便和快捷．1。（多選）(2019·江蘇南通模擬)如圖所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，圖中虛線表示激光，圓柱體表示隨傳送帶運(yùn)動(dòng)的貨物，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是（)A．當(dāng)光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當(dāng)光照射R1時(shí),信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓C．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次D．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次解析：激光照在光敏電阻R1上，信號(hào)處理系統(tǒng)與R1并聯(lián)，其電壓就是R1兩端的電壓，當(dāng)貨物擋光時(shí)R1阻值大,電壓高，貨物擋光一次，就計(jì)數(shù)(貨物的個(gè)數(shù)）一次，所以B、D正確,A、C錯(cuò)誤．答案：BD2．(2019·江蘇泰州模擬）利用傳感器可以探測(cè)、感受外界的信號(hào)、物理?xiàng)l件等．如圖甲所示為某同學(xué)用傳感器做實(shí)驗(yàn)得到的小燈泡的UI關(guān)系圖線．圖甲圖乙（1)實(shí)驗(yàn)室提供的器材有:電流傳感器、電壓傳感器、滑動(dòng)變阻器A(阻值范圍0～10Ω)、滑動(dòng)變阻器B(阻值范圍0~100Ω）、電動(dòng)勢(shì)為6V的電源(不計(jì)內(nèi)阻)、小燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線若干．該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，滑動(dòng)變阻器選用的是________(選填“A”或“B")；請(qǐng)?jiān)趫D乙的方框中畫出該實(shí)驗(yàn)的電路圖．圖丙(2)如果將該小燈泡接入圖丙所示的電路中，已知電流傳感器的示數(shù)為0.3A,電源電動(dòng)勢(shì)為3V．則此時(shí)小燈泡的電功率為______W,電源的內(nèi)阻為________Ω。解析：(1）為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器可以選A；小燈泡電阻較小，電流傳感器應(yīng)采用外接法，描繪小燈泡伏安特性曲線，電壓與電流應(yīng)從零開始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法,如圖（a）所示．（a)（2)由題圖甲可知,通過燈泡的電流是0。3A時(shí)，燈泡兩端的電壓是2。3V，則燈泡的功率P＝UI＝2.3×0。3W＝0.69W；電源電動(dòng)勢(shì)是3V，過點(diǎn)（0.3A，2.3V)和縱軸上3V的點(diǎn)作一直線,該直線是電源的UI圖像，如圖(b)所示．該直線斜率絕對(duì)值等于電源的內(nèi)阻r＝eq\f(ΔU，ΔI）＝eq\f(3－2.3,0.3）Ω≈2。33Ω。(b)答案：(1）A實(shí)驗(yàn)電路圖見解析（2）0。69（0。66～0。72均可）2．33（2.00～2。67均可)3．（2016·全國(guó)卷Ⅰ)現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng),要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過60℃時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警．提供的器材有：熱敏電阻，報(bào)警器（內(nèi)阻很小,流過的電流超過Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警)，電阻箱（最大阻值為999.9Ω)，直流電源(輸出電壓為U,內(nèi)阻不計(jì))，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為1000Ω）,滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為2000Ω)，單刀雙擲開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干．在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)．已知U約為18V，Ic約為10mA；流過報(bào)警器的電流超過20mA時(shí)，報(bào)警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在60℃時(shí)阻值為650。0Ω.(1）完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線．(2）電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器________（填“R1"或“R2”）．(3）按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng)：①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值,根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為________Ω；滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于________(選填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是____________________________________________________________________________________.②將開關(guān)向________（選填“c”或“d”）端閉合,緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,直至____________________．（4)保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用．解析：（2）由R＝eq\f（U,Ic)＝eq\f（18,10×10－3)Ω＝1800Ω可知，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R2。（3)①電阻箱的電阻值應(yīng)調(diào)為熱敏電阻在60℃時(shí)的阻值，即650。0Ω?；瑒?dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于b端，使開關(guān)接通后回路中電流最小，以保護(hù)報(bào)警器，即防止因過載而損壞報(bào)警器．②應(yīng)將開關(guān)向c端閉合，然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)．答案：(1）連線如圖所示(2）R2（3)①650。0b接通電源后，流過報(bào)警器的電流會(huì)超過20mA，報(bào)警器可能損壞②c報(bào)警器開始報(bào)警4．如圖所示,一熱敏電阻RT放在控溫容器M內(nèi);A為毫安表，量程6mA，內(nèi)阻為數(shù)十歐姆；E為直流電源，電動(dòng)勢(shì)約為3V，內(nèi)阻很小，R為電阻箱，最大阻值為999。9Ω；S為開關(guān)．已知RT在95℃時(shí)的阻值為150Ω,在20℃時(shí)的阻值約為550Ω.現(xiàn)要求在降溫過程中測(cè)量在95～20℃之間的多個(gè)溫度下RT的阻值．(1)在圖中畫出連線,完成實(shí)驗(yàn)原理電路圖．(2）完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空：a．依照實(shí)驗(yàn)原理電路圖連線．b．調(diào)節(jié)控溫容器M內(nèi)的溫度，使得RT的溫度為95℃。c．將電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)某踔?以保證儀器安全．d．閉合開關(guān)．調(diào)節(jié)電阻箱,記錄電流表的示數(shù)I0，并記錄________________________．e．將RT的溫度降為T1(20℃<T1<95℃)；調(diào)節(jié)電阻箱,使得電流表的讀數(shù)____________，記錄____________________．f．溫度為T1時(shí)熱敏電阻的電阻值RT1＝__________________．g．逐步降低T1的數(shù)值,直至20℃為止;在每一溫度下重復(fù)步驟ef。解析：（1)電阻箱的最大阻值與熱敏電阻的最大阻值相差不大，因此電阻箱應(yīng)為與熱敏電阻串聯(lián)．(2)本實(shí)驗(yàn)原理是當(dāng)電路的兩種狀態(tài)的電流相等時(shí)，外電路的總電阻相等。95℃和T1時(shí)對(duì)應(yīng)的電路的總電阻相等，有150Ω＋R0＝RT1＋R1，即RT1＝R0－R1＋150Ω。答案：（1)實(shí)驗(yàn)原理電路圖如圖所示(2)電阻箱的讀數(shù)R0仍為I0電阻箱的讀數(shù)R1R0－R1＋150Ω5．熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件,現(xiàn)用伏安法研究電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整．已知常溫下待測(cè)熱敏電阻的阻值約4～5Ω。將熱敏電阻和溫度計(jì)插入帶塞的保溫杯中，杯內(nèi)有一定量的冷水，其他備用的儀表和器具有：盛有熱水的熱水瓶(圖中未畫出）、電源（3V、內(nèi)阻可忽略)、直流電流表（內(nèi)阻約1Ω)、直流電壓表（內(nèi)阻約5kΩ)、滑動(dòng)變阻器（0～20Ω）、開關(guān)、導(dǎo)線若干．(1）畫出實(shí)驗(yàn)電路圖;（2）根據(jù)電路圖，在如圖所示的實(shí)物圖上連線；(3）簡(jiǎn)要寫出完成接線后的主要實(shí)驗(yàn)步驟．解析:常溫下待測(cè)熱敏電阻的阻值（約4～5Ω)較小，應(yīng)該選用電流表外接法．熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小,熱敏電阻兩端的電壓由零逐漸增大，滑動(dòng)變阻器選用分壓式．（1)實(shí)驗(yàn)電路如圖所示．(2)根據(jù)電路圖，連接實(shí)物圖如圖所示．（3）完成接線后的主要實(shí)驗(yàn)步驟：①往保溫杯里加一些熱水,待溫度計(jì)穩(wěn)定時(shí)讀出溫度計(jì)值；②調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,快速測(cè)出幾組電壓表和電流表的值;③重復(fù)①和②，測(cè)量不同溫度下的數(shù)據(jù)；④繪出各測(cè)量溫度下的熱敏電阻的伏安特性曲線．答案：見解析6．(2019·鄭州模擬）電控調(diào)光玻璃能根據(jù)光照強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)玻璃的透明度，將光敏電阻Rx和定值電阻R0接在9V的電源上，光敏電阻阻值隨光強(qiáng)變化關(guān)系如表所示：光強(qiáng)E/cd12345電阻值/Ω18963。6［“光強(qiáng)”表示光強(qiáng)弱程度的物理量,符號(hào)為E，單位坎德拉（cd)]（1）當(dāng)光照強(qiáng)度為4坎德拉(cd）時(shí)光敏電阻Rx的大小為________Ω。(2)其原理是光照增強(qiáng),光敏電阻Rx阻值變小，施加于玻璃兩端的電壓降低,玻璃透明