高考物理總復習第十一章交變電流傳感器實驗十二傳感器的簡單使用

試驗十二傳感器簡單使用1/34試驗基礎關(guān)鍵探究2/34試驗基礎解讀試驗·萃取精華一、研究熱敏電阻熱敏特征3/34二、研究光敏電阻光敏特征4/34●注意事項1.在做熱敏電阻試驗時,加熱水后要等一會兒再測其阻值,以使電阻溫度與水溫度相同,并同時讀出水溫.2.在做光敏電阻試驗時,假如效果不顯著,可將電阻部分電路放入帶蓋紙盒中,并經(jīng)過蓋上小孔改變照射到光敏電阻上光強度.3.歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零.5/34關(guān)鍵探究通法悟道·拓寬思緒探究點一基礎性試驗【典例1】

(·福建龍巖模擬)某試驗小組探究一個熱敏電阻溫度特征.現(xiàn)有器材:直流恒流電源(在正常工作狀態(tài)下輸出電流恒定)、電壓表、待測熱敏電阻、保溫容器、溫度計、開關(guān)和導線等.(1)若用上述器材測量熱敏電阻阻值隨溫度改變特征,請你在如圖(甲)所表示實物圖上連線.6/34解析:(1)直流恒流電源在正常工作狀態(tài)下輸出電流恒定,故只需要將電壓表與電阻并聯(lián)測量出電壓即可,實物圖連線如圖.答案:(1)看法析7/34(2)試驗主要步驟: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)整并統(tǒng)計電源輸出電流值;②在保溫容器中添加少許熱水,待溫度穩(wěn)定后,閉合開關(guān),

,

,斷開開關(guān);

③重復第②步操作若干次,測得多組數(shù)據(jù).解析:(2)本試驗要測量電阻值和溫度值關(guān)系.電阻要用歐姆定律計算,因為電流恒定且已知,故需測量電壓和溫度.答案:(2)統(tǒng)計電壓表電壓值溫度計示數(shù)8/34(3)試驗小組算得該熱敏電阻在不一樣溫度下阻值,并據(jù)此繪得如圖(乙)所表示R-t關(guān)系圖線,請依據(jù)圖線寫出該熱敏電阻R-t關(guān)系式R=

+

t(Ω).(保留三位有效數(shù)字)

解析:(3)從圖中取相距較遠兩個特殊點,代入R=R0+kt計算,有120=R0+50k104=R0+10k解得R0=100Ω,k=0.400故該熱敏電阻R-t關(guān)系式為R=100+0.400tΩ.答案:(3)100

0.4009/34方法技巧處理傳感器試驗主要方法(1)在高中階段關(guān)于傳感器試驗主要側(cè)重于試驗電路設計與連接、試驗數(shù)據(jù)處理或依據(jù)試驗數(shù)據(jù)畫圖像.(2)試驗電路普通采取滑動變阻器分壓或限流,電流表內(nèi)接或外接.(3)數(shù)據(jù)處理普通是圖像法,要充分利用好試驗得到數(shù)據(jù)取得試驗結(jié)果.(4)連接實物圖時,普通先將串聯(lián)主體電路連接好,然后連接并聯(lián)器材,最終一定要進行檢驗.10/34【針對訓練】(·江蘇南通模擬)(多項選擇)如圖所表示為光敏電阻自動計數(shù)器示意圖,圖中虛線表示激光,圓柱體表示隨傳送帶運動貨物,其中R1為光敏電阻,R2為定值電阻,此光電計數(shù)器基本工作原理是(

)A.當光照射R1時,信號處理系統(tǒng)取得高電壓B.當光照射R1時,信號處理系統(tǒng)取得低電壓C.信號處理系統(tǒng)每獲一次低電壓就計數(shù)一次D.信號處理系統(tǒng)每獲一次高電壓就計數(shù)一次BD解析:激光照在光敏電阻R1上,信號處理系統(tǒng)與R1并聯(lián),其電壓就是R1兩端電壓,當貨物擋光時R1阻值大,電壓高,貨物擋光一次,就計數(shù)(貨物個數(shù))一次,所以B,D正確,A,C錯誤.11/34【教師備用】(·湖北咸寧模擬)一些材料電阻隨溫度升高而改變.如圖(甲)是由某金屬材料制成電阻R隨溫度t改變圖像,若用該電阻與電池(電動勢E=1.5V,內(nèi)阻不計)、電流表(量程為5mA,內(nèi)阻不計)、電阻箱R′串聯(lián)起來,連接成如圖(乙)所表示電路,用該電阻做測溫探頭,把電流表電流刻度改為對應溫度刻度,就得到了一個簡單“金屬電阻溫度計”.12/34(1)電流刻度較大處對應溫度刻度

(選填“較大”或“較小”);

(2)若電阻箱阻值R′=150Ω,當電流為5mA時對應溫度數(shù)值為

℃.

解析:(1)由題圖(甲)可知,溫度升高,電阻阻值增大,電路中電流減小,所以電流刻度較大處對應溫度刻度較小.(2)電流為5mA時,電路總電阻為300Ω,電阻箱阻值R′=150Ω,則R=150Ω,由題圖(甲)得對應溫度為50℃.答案:(1)較小(2)5013/34探究點二創(chuàng)新性試驗高考創(chuàng)新試驗例析【典例2】(·江蘇卷,11)某同學經(jīng)過試驗制作一個簡易溫控裝置,試驗原理電路圖如圖(甲)所表示,繼電器與熱敏電阻Rt、滑動變阻器R串聯(lián)接在電源E兩端,當繼電器電流超出15mA時,銜鐵被吸合,加熱器停頓加熱,實現(xiàn)溫控.繼電器電阻約為20Ω,熱敏電阻阻值Rt與溫度t關(guān)系以下表所表示t/℃30.040.050.060.070.080.0Rt/Ω199.5145.4108.181.862.949.114/34(1)提供試驗器材有:電源E1(3V,內(nèi)阻不計)、電源E2(6V,內(nèi)阻不計)、滑動變阻器R1(0～200Ω)、滑動變阻器R2(0～500Ω)、熱敏電阻Rt、繼電器、電阻箱(0～999.9Ω)、開關(guān)S、導線若干.為使該裝置實現(xiàn)對30～80℃之間任一溫度控制,電源E應選取

(選填“E1”或“E2”),滑動變阻器R應選取

(選填“R1”或“R2”).

15/34答案:(1)E2

R2

16/34(2)試驗發(fā)覺電路不工作.某同學為排查電路故障,用多用電表測量各接點間電壓,則應將如圖(乙)所表示選擇開關(guān)旋至

(選填“A”“B”“C”或“D”).

(3)合上開關(guān)S,用調(diào)整好多用電表進行排查,在圖(甲)中,若只有b,c間斷路,則應發(fā)覺表筆接入a,b時指針

(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”),接入a,c時指針

(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”).

解析:(2)要用多用電表直流電壓擋檢測故障,應將選擇開關(guān)旋至C.(3)假如只有b,c間斷路,說明b點與電源負極間沒有形成通路,a,b間電壓為零,電表接在a,b間時,指針不偏轉(zhuǎn);c點與電源負極間形成通路,a與電源正極相通,a,c間有電壓,所以兩表接入a,c間時指針發(fā)生偏轉(zhuǎn).答案:(2)C(3)不偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)17/34(4)排除故障后,欲使銜鐵在熱敏電阻為50℃時被吸合,以下操作步驟正確次序是

.(填寫各步驟前序號)

①將熱敏電阻接入電路②觀察到繼電器銜鐵被吸合③斷開開關(guān),將電阻箱從電路中移除④合上開關(guān),調(diào)整滑動變阻器阻值⑤斷開開關(guān),用電阻箱替換熱敏電阻,將阻值調(diào)至108.1Ω解析:(4)排除故障后,欲使銜鐵在熱敏電阻為50℃時被吸合,應先斷開開關(guān),用電阻箱替換熱敏電阻,并將阻值調(diào)至108.1Ω,合上開關(guān),調(diào)整滑動變阻器阻值,直至觀察到繼電器銜鐵被吸合,這時斷開開關(guān),將電阻箱從電路中移除,將熱敏電阻接入電路.所以操作步驟正確次序是⑤④②③①.解析:(4)⑤④②③①18/34【創(chuàng)新/改進點分析】1.考查方式創(chuàng)新:不再研究熱敏電阻特征,而是利用熱敏電阻特征將熱敏電阻與繼電器組成溫度控制裝置,來考查傳感器原理、多用電表使用等.2.設問方式創(chuàng)新:利用多用電表電壓擋,進行電路故障排查.19/34【典例3】

(·全國Ⅰ卷,23)現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制報警系統(tǒng),要求當熱敏電阻溫度到達或超出60℃時,系統(tǒng)報警.提供器材有:熱敏電阻、報警器(內(nèi)阻很小,流過電流超出Ic時就會報警),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),滑動變阻器R1(最大阻值為1000Ω),滑動變阻器R2(最大阻值為2000Ω),單刀雙擲開關(guān)一個,導線若干.在室溫下對系統(tǒng)進行調(diào)整,已知U約為18V,Ic約為10mA;流過報警器電流超出20mA時,報警器可能損壞;該熱敏電阻阻值隨溫度升高而減小,在60℃時阻值為650.0Ω.(1)完成待調(diào)整報警系統(tǒng)原理電路圖連線.20/34解析:(1)報警系統(tǒng)電路連線如圖所表示.答案:(1)看法析21/34(2)電路中應選取滑動變阻器

(填“R1”或“R2”).

答案:(2)R2

22/34(3)按照以下步驟調(diào)整此報警系統(tǒng):①電路接通前,需將電阻箱調(diào)到一固定阻值,依據(jù)試驗要求,這一阻值為

Ω;滑動變阻器滑片應置于

(填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端原因是

.

②將開關(guān)向

(填“c”或“d”)端閉合,遲緩移動滑動變阻器滑片,直至

.

(4)保持滑動變阻器滑片位置不變,將開關(guān)向另一端閉合,報警系統(tǒng)即可正常使用.解析:(3)①電路接通前,電阻箱電阻應與熱敏電阻臨界阻值一致,即為650.0Ω,滑動變阻器滑片應置于b端附近,若滑片置于a端,電路接通后電流會超出20mA,報警器可能損壞.②將開關(guān)向c端閉合,遲緩移動滑動變阻器滑片,使報警器開始報警.答案:(3)①650.0

b接通電源后,流過報警器電流會超出20mA,報警器可能損壞②c報警器開始報警23/34【創(chuàng)新/改進點分析】1.考查方式創(chuàng)新:利用熱敏電阻特征,組成由熱敏電阻控制報警系統(tǒng),考查實物電路圖連接、器材選取、試驗步驟等.2.試驗原理改進:用電阻箱來等效替換詳細溫度下熱敏電阻.24/34模擬創(chuàng)新試驗沖關(guān)1.為了節(jié)能和環(huán)境保護,一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng).光控開關(guān)可采取光敏電阻來控制,光敏電阻是阻值伴隨光照度而發(fā)生改變元件(照度能夠反應光強弱,光越強照度越大,照度單位為lx).某光敏電阻Ros在不一樣照度下阻值如表:照度(lx)0.20.40.60.81.01.2光敏電阻(kΩ)75402823201825/34(1)依據(jù)表中數(shù)據(jù),請在圖(甲)坐標系中描繪出光敏電阻阻值隨照度改變曲線,并說明阻值隨照度改變特點.思緒點撥:(1)當照度降低到1.0lx時,光敏電阻阻值為20kΩ.26/34解析:(1)描繪圖像應注意:圖線應用平滑曲線,而不能畫成各點連線,光敏電阻阻值隨光照度改變曲線如圖(a)所表示,光敏電阻阻值隨光照度增大非線性減小.答案:看法析27/34(2)如圖(乙)所表示,當1,2兩端所加電壓上升至2V時,控制開關(guān)自動開啟照明系統(tǒng).請利用以下器材設計一個簡單電路,給1,2兩端提供電壓,要求當日色漸暗照度降低至1.0lx時開啟照明系統(tǒng),在虛線框內(nèi)完成電路原理圖.(不考慮控制開關(guān)對所設計電路影響)提供器材以下:光敏電阻Ros(符號,阻值見上表);直流電源E(電動勢3V,內(nèi)阻不計);定值電阻:R1=10kΩ,R2=20kΩ,R3=40kΩ(限選其中之一并在圖中標出);開關(guān)S及導線若干.28/34思緒點撥:(2)依據(jù)串聯(lián)電路分壓原理,串聯(lián)一個適當分壓電阻使光敏電阻兩端電壓到達2V.答案:看法析29/34【創(chuàng)新/改進點分析】1.數(shù)據(jù)處理改進:利用給定光敏電阻阻值隨照度改變圖表描繪出曲線進行數(shù)據(jù)分析.2.設問方式創(chuàng)新:依據(jù)研究光敏電阻阻值隨光照強度改變情況設計怎樣利用光敏電阻控制電路.30/342.(·湖北黃石模擬)利用傳感器能夠探測、感受外界信號、物理條件等.如圖(甲)所表示為某同學用傳感器做試驗得到小燈泡U-I