2020高考物理第十一章实验十二传感器的简单使用教案鲁科版.docx

实验十二传感器的简单使用一、研究热敏电阻的热敏特性二、研究光敏电阻的光敏特性注意事项1.在做研究热敏电阻的热敏特性实验时，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.在做研究光敏电阻的光敏特性实验时，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。3.欧姆表每次换挡后都要重新调零。热点一教材原型实验命题角度温度传感器【例1】(2018北京石景山区二模)某实验小组进行“探究热敏电阻的温度特性”实验，实验室提供如下器材：热敏电阻Rt(常温下约8 k)、温度计、电流表A(量程1 mA，内阻约200 )、电压表V(量程3 V，内阻约10 k)、电池组E(电动势为4.5 V，内阻约1 )、滑动变阻器R(最大阻值为20 )、开关S、导线若干、烧杯和水。图1(1)根据实验所提供的器材，设计实验电路，画在图1甲所示的方框中。(2)图乙是实验器材的实物图，图中已连接了部分导线，请根据你所设计的实验电路，补充完成实物间的连线。(3)闭合开关前，滑动变阻器的滑动触头P应置于_ (填“a”或“b”)端。(4)实验小组利用完整的实验装置测量出不同温度下的电阻值，画出该热敏电阻的R tt图象如图2中的实测曲线，与图中理论曲线相比二者有一定的差异。除了偶然误差外，关于产生系统误差的原因或减小系统误差的方法，下列说法中正确的是()图2A.电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大B.电压表的分流造成电阻的测量值总比真实值小C.温度升高到一定值后，电流表宜采用外接法D.温度升高到一定值后，电流表宜采用内接法解析(1)本实验中要探究热敏电阻的温度特性曲线，故滑动变阻器采用分压接法，同时热敏电阻阻值较大，故应采用电流表内接法；如图甲所示(2)根据电路图连接实物图，如图乙所示。(3)因当滑动触头打到a端时待测电路电压或电流为零，从而保护电流表，故答案为a。(4)由于电流表内接，电流表的分压使电压表读数大于热敏电阻两端的电压，故A正确；当温度升高到一定值后，电阻变小，则电流表应选用外接法，故C正确。答案(1)见解析(2)见解析(3)a(4)AC命题角度光电传感器【例2】小明同学为了测定某太阳能硅光电池组的电动势和内阻，设计了如图3所示的电路，在一定光照条件下进行实验：图3(1)请根据图3完成图4中实物的连线。图4(2)将测量出来的数据记录在下表中，其中第4组数据的电压如图5所示，则此时电压为_ V。12345678U/V1.771.751.701.541.271.000.50I/A1230486068768086(3)将这些数据在图6中描点，第4组数据还未描出。a.请在图6中描出第4组数据的点，作出该硅光电池组的UI图线。b.由UI图线知，该硅光电池组的电动势E_V，电池组的内阻随其输出电流的变化而改变，在电流为80 A 时，该电池组的内阻r_ k(保留3位有效数字)。解析(1)根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图甲所示。(2)由表中实验数据可知电压表最大测量值为1.77 V，则电压表量程为3 V，由图5所示电压表可知，其分度值为0.1 V，示数为1.65 V。(3)a.把第四组数据标在坐标系内，根据坐标系内描出的点作出图象如图乙所示：b.由图线可知，该硅光电池组的电动势E1.80 V在电流为80 A时，由表格数据得到路端电压为1.00 V，根据闭合电路欧姆定律，EUIr，解得：r 104 答案(1)所连的实物图见解析图甲(2)1.65(3)a.该硅光电池组的UI图线如图乙b.1.8010.0热点二实验拓展创新命题角度拓展实验设计温度报警器【例3】(2016全国卷，23)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 )，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 )，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 )，单刀双掷开关一个，导线若干。在室温下对系统进行调节，已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 时阻值为650.0 。(1)在图7中完成待调节的报警系统原理电路图的连线。图7(2)电路中应选用滑动变阻器_(填“R1”或“R2”)。(3)按照下列步骤调节此报警系统：电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为_；滑动变阻器的滑片应置于_(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_。将开关向_(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至_。(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。解析(1)电路图如答案图。(2)U18 V，通过报警器的电流10 mAIc20 mA，故电路中总电阻R，即900 R1 800 ，故滑动变阻器选R2。(3)热敏电阻为650.0 时，报警器开始报警，电阻箱的阻值也应为650.0 ，实验调试时，将开关置于c端，缓慢调节滑动变阻器，直到报警器开始报警。为防止通过报警器电流过大，造成报警器烧坏，应使滑动变阻器的滑片置于b端。答案(1)如图所示(2)R2(3)650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏c报警器开始报警命题角度创新实验压力传感器的应用【例4】材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用这种效应可以测量压力大小。若图8甲为某压敏电阻在室温下的电阻压力特性曲线，其中RF、R0分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值。为了测量压力F，需先测量压敏电阻处于压力中的电阻值RF。请按要求完成下列实验。图8(1)设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，在图乙的虚线框中画出实验电路原理图(压敏电阻及所给压力已给出，待测压力大小约为0.4102 N0.8102 N，不考虑压力对电路其他部分的影响)，要求误差较小，提供的器材如下：A.压敏电阻，无压力时阻值R06 000 B.滑动变阻器R，全电阻阻值约200 C.电流表A，量程2.5 mA，内阻约30 D.电压表V，量程3 V，内阻约3 kE.直流电源E，电动势3 V，内阻很小F.开关S，导线若干(2)正确接线后，将压敏电阻置于待测压力下，通过压敏电阻的电流是1.33 mA，电压表的示数如图丙所示，则电压表的读数为_ V。(3)此时压敏电阻的阻值为_ ；结合图甲可知待测压力的大小F_ N。(计算结果均保留2位有效数字)解析 (1)根据题述对实验电路的要求，应该采用分压式接法、电流表内接的电路，原理图如图所示。(2)根据电压表读数规则，电压表读数为2.00 V。(3)由欧姆定律，此时压敏电阻的阻值为RFRA1.5103 ，4，由题图甲可知，对应的待测压力F60 N。答案(1)见解析图 (2)2.00(3)1.5103601.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”)。(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9甲所示)，则25 的刻度应在20 的刻度的_(填“左”或“右”)侧。图9(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。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.(2017江苏单科，11)某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图10甲所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过1 5 mA 时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约20 ，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示。图10t/30.040.050.060.070.080.0Rt/199.5145.4108.181.862.949.1(1)提供的实验器材有：电源E1(3 V，内阻不计)、电源E2(6 V，内阻不计)、滑动变阻器R1(0200 )、滑动变阻器R2(0500 )、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0999.9 )、开关S、导线若干。为使该装置实现对3080 之间任一温度的控制，电源E应选用_(选填“E1”或“E2”)，滑动变阻器R应选用_(选填“R1”或“R2”)。(2)实验发现电路不工作。某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图乙所示的选择开关旋至_(选填“A”、“B”、“C”或“D”)。(3)合上开关S，用调节好的多用电表进行排查。在图甲中，若只有b、c间断路，则应发现表笔接入a、b时指针_(选填“偏转”或“不偏转”)，接入a、c时指针_(选填“偏转”或“不偏转”)。(4)排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50 时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是_。(填写各步骤前的序号)将热敏电阻接入电路观察到继电器的衔铁被吸合断开开关，将电阻箱从电路中移除合上开关，调节滑动变阻器的阻值断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1 解析(1)为保持继电器的灵敏度，即电路中的电流易超过15 mA，应选电动势大的电源E2；当温度为80 时，滑动变阻器接入电路的最小电阻为RRt350.9 ，故滑动变阻器应选R2。(2)因电路中有电源，排查电路故障应选用多用电表的直流电压挡，故选C。(3)只有b、c间断路，表笔接入a、b间时，电