2024屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第十一章交變電流電磁振蕩與電磁波傳感器第5講實(shí)驗(yàn)：利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置教師用書

第5講實(shí)驗(yàn)：利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置

支藍(lán)運(yùn)瑩運(yùn)抵實(shí)驗(yàn)理論-理清弄明

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)認(rèn)識(shí)熱敏電阻、光敏電阻等傳感器中的敏感元件。

(2)學(xué)會(huì)利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置。

二、實(shí)驗(yàn)原理

(1)傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量(一般是電學(xué)

量)。

(2)工作過程

三、實(shí)驗(yàn)器材

熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺(tái)、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學(xué)生電源、繼

電器、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線等。

實(shí)驗(yàn)(一)研究熱敏電阻的熱敏特性

1.實(shí)驗(yàn)步驟

(1)按如圖所示連接好電路，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)0

(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。

2.數(shù)據(jù)處理

(1)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，把測(cè)量到的溫度、電阻值填入表中，分析熱敏電阻的特性。

(2)在坐標(biāo)系中，粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線。

(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖線，得出結(jié)論。

3.注意事項(xiàng)

在做本實(shí)驗(yàn)時(shí)，加開水后要等一會(huì)兒再測(cè)其阻值，以使電阻溫度與水的溫度相同，并同

時(shí)讀出水溫。

實(shí)驗(yàn)（二）研究光敏電阻的光敏特性

1.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）將光敏電阻、多用電表、小燈泡、滑動(dòng)變阻器、學(xué)生電源按j—1n廠

如圖所示電路連接好，其中多用電表置于“xio?！睋酢?J

（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)I1IL_J

據(jù)。

（3）打開電源，讓小燈泡發(fā)光，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使小燈泡逐漸變亮，觀察表盤指針顯示

光敏電阻阻值的情況，并記錄。

（4）用手掌（或黑紙）遮光時(shí)，觀察表盤指針顯示光敏電阻阻值的情況，并記錄。

2.數(shù)據(jù)處理

根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性。

3.注意事項(xiàng)

本實(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

變射到光敏電阻上的光的多少。

支藍(lán)叁藍(lán)運(yùn)返常見考法?逐點(diǎn)練通

一、基礎(chǔ)考法保住分

考查點(diǎn)（一）溫度傳感器

1.（2021年8省聯(lián)考?湖北卷）由半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻阻值是溫度的函數(shù)?；?/p>

熱敏電阻對(duì)溫度敏感原理制作一個(gè)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，要求熱敏電阻溫度升高至50°C時(shí)，系統(tǒng)

開始自動(dòng)報(bào)警。所用器材有：直流電源以36V,內(nèi)阻不計(jì)）；電流表（量程250mA,內(nèi)阻約

0.1Q）；電壓表（量程50V,內(nèi)阻約1MQ）；熱敏電阻吊：報(bào)警器（內(nèi)阻很小，流過的電流

超過10mA時(shí)就會(huì)報(bào)警，超過30mA時(shí)就會(huì)損傷）；滑動(dòng)變阻器后（最大阻值4000Q）；電

阻箱金（最大阻值9999.9Q）；單刀單擲開關(guān)8；單刀雙擲開關(guān)$2；導(dǎo)線若干。

（1）用圖甲所示電路測(cè)量熱敏電阻月的阻值,當(dāng)溫度為27c時(shí),電壓表讀數(shù)為30.0V,

電流表讀數(shù)為15.0mA；當(dāng)溫度為50℃時(shí)，調(diào)節(jié)吊，使電壓表讀數(shù)仍為30.0V,電流表指

針位置如圖乙所示。

溫度為50C時(shí)，，熱敏電阻的阻值為。，從實(shí)驗(yàn)原理上看，該方法測(cè)得的限值比

真實(shí)值略微（填“偏大”或“偏小”）。如果熱敏電阻阻值隨溫度升高而變大，則其

為正溫度系數(shù)熱敏電阻，反之為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。基于以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，該熱敏電阻

吊為（填“正”或“負(fù)”）溫度系數(shù)熱敏電阻。

(2)某同學(xué)搭建一套基于該熱敏電阻的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)物圖連線如圖丙所示，其中有

一個(gè)器件的導(dǎo)線連接有誤，該器件為(填器件名稱)。正確連接后，先使

用電阻箱石進(jìn)行調(diào)試，其阻值設(shè)置為________。，滑動(dòng)變阻器“阻侑從最大逐漸減小，直至

報(bào)警器開始報(bào)警，此時(shí)滑動(dòng)變阻器照連入電路的阻值為調(diào)試完畢后，再利用單

刀雙擲開關(guān)S2的選擇性開關(guān)功能，把熱敏電阻吊接入電路，可方便實(shí)現(xiàn)調(diào)試系統(tǒng)和工作系統(tǒng)

的切換。

解析：(1)由圖

(b)可知，電流表的示數(shù)為50mA,則此時(shí)熱敏電阻［|勺阻值為吊='=6()0。，該方法所

1\

測(cè)電流值為真實(shí)電流值，所測(cè)電壓值為熱敏電阻和電流表兩端的總電壓，故根據(jù)R=~r可

知此時(shí)所測(cè)電阻值偏大；在相同電壓下，溫度越高，通過電流越大，說明熱敏電阻的阻值隨

溫度的升高而降低，故將為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。

(2)滑動(dòng)變阻器發(fā)的導(dǎo)線連接有誤，兩根導(dǎo)線都連接在上端，無法起到改變接入電阻阻

值的作用，應(yīng)一上一下連接；先使用電阻箱必進(jìn)行調(diào)試，其阻值應(yīng)設(shè)置為50C時(shí)吊的電阻

值，即600Q；此時(shí)要求剛好在50C時(shí)自動(dòng)報(bào)警，則通過電路的電流為10mA,報(bào)警器和

電流表的電阻很小，可忽略不計(jì)，可得此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值為片=］一於=3000Q。

答案：(1)600偏大負(fù)(2)滑動(dòng)變阻器兆6003000

考查點(diǎn)(二)光電傳感器

2.為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場(chǎng)所用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)，光控開關(guān)可用光敏電阻

控制，如圖中所示是某光敏電阻阻值隨光的照度變化曲線，照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)

照度越大，照度單位為：勒克斯(卜)。

控照

制明

開系

關(guān)統(tǒng)

控制

2V時(shí)

上升至

端電壓

開關(guān)兩

當(dāng)控制

計(jì)，

內(nèi)阻不

為3%

動(dòng)勢(shì)

源電

示，電

圖乙所

(1)如

用

統(tǒng)，則

照明系

關(guān)接通

控制開

(lx)時(shí)

至l.O

度降

暗照

色漸

當(dāng)天

要求

統(tǒng)。

照明系

動(dòng)啟動(dòng)

開關(guān)自

kQo

=

行測(cè)

路進(jìn)

的電

所示

圖丙

了如

設(shè)計(jì)

值，

的阻

度下

同照

在不

電阻

光敏

測(cè)量

為了

同學(xué)

(2)某

大，閉

置于最

箱阻值

將電阻

實(shí)驗(yàn)時(shí)

。)。

999

99

(0-

電阻箱

知)，

阻未

,內(nèi)

3V

(￡=

電源

量，

的

阻箱

時(shí)電

實(shí)驗(yàn)

J.為

/,圖

數(shù)為

的示

流計(jì)

敏電

使靈

阻值，

電阻箱

，減小

1相連

電與

,將

合8

電

此時(shí)

所示，

如圖戊

的阻值

電阻箱

，調(diào)節(jié)

相連

與2

將&

然后

kQ；

為

讀數(shù)

，其

阻值