高考物理一轮复习 实验增分 专题12 传感器的简单使用学案.doc

实验十二传感器的简单使用考纲要求考情分析命题趋势知道什么是传感器；知道光敏电阻和热敏电阻的特性、作用；了解各种传感器的工作原理.2017江苏卷，112016北京卷，21(1)高考对本实验的考查主要侧重于以下二个方面：1传感器的性能的理解；2.涉及传感器应用的电路设计或对抑制电路的理解应用知识梳理夯实基础一、研究热敏电阻的热敏特性二、研究光敏电阻的光敏特性三、注意事项1在做热敏实验时，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光敏实验中，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核心考点分层突破考点1温度传感器例1(2017江苏卷)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15 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.t/c30.040.050.060.070.080.0rt/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 c之间任一温度的控制，电源e应选用_e2_(选填“e1”或“e2”)，滑动变阻器r应选用_r2_(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_c_(选填“a”“b”“c”或“d”)(3)合上并关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_不偏转_(选填“偏转”或“不偏转”)，接入a、c时指针_偏转_(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)因通过继电器的电流超过15 ma时加热器停止加热，为使该装置实现对3080 之间任一温度的控制，要求电路在3080 之间的任一温度下的电流能通过调节达到15 ma当控制到30 时，电路的最小阻值为rmin199.5 20 219.5 ，要使电流达到15 ma，则所需电源的电动势至少为eminirmin3.29 v，故电源只能选用电动势为6 v的e2.为使温度控制在80 ，则在6 v电源下电路中的电流能达到15 ma，故此时滑动变阻器接入电路中的阻值为r(r1r继) 49.1 20 330.9 ，故滑动变阻器应选用r2(2)由于是用多用电表测直流电压，且电源电动势为6 v，故应选择直流电压10 v挡(3)若只有b、c间断路，电路中无电流，a、b间电压为0，a、c间电压等于电源电压，故表笔接入a、b时指针不偏转，接入a、c时指针偏转，且示数等于电源电动势(4)欲使衔铁在50 时被吸合，则要求温度达到50 时电路中电流达到15 ma，而此时热敏电阻的阻值为108.1 .为确定滑动变阻器应接入电路中的阻值，先将电阻箱调到108.1 并替代热敏电阻接入电路，调节滑动变阻器使衔铁恰好被吸合，然后再保持滑动变阻器滑片位置不动，将热敏电阻再替换回电阻箱即可，故合理的顺序应为考点2光电传感器例2为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，某同学用如图甲所示的电路进行实验，得出两种ui图线，如图乙所示(1)根据ui图线可知正常光照射时光敏电阻的阻值为_3_000_，强光照射时电阻为_200_；(2)若实验中所用电压表的内阻约为5 k，毫安表的内阻约为100 ，考虑到电表内阻对实验结果的影响，此实验中_强光照射时_(选填“正常光照射时”或“强光照射时”)测得的电阻误差较大若测量这种光照下的电阻，则需将实物图中毫安表的连接方式采用_外接_(选填“内接”或“外接”)法进行实验，实验结果较为准确解析(1)光敏电阻的阻值随光照的增强而减小，结合图乙知正常光照射时r13 000 ，强光射时r2200 ；(2)实验电路采用的是毫安表内接法，测得的结果比真实值偏大，当待测电阻远大于毫安表电阻时实验误差较小，所以强光照射时误差较大；强光照射时采用毫安表外接法实验结果较为准确考点3力传感器例3传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器r(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)和显示体重大小的仪表a(实质是理想电流表)组成压力传感器表面能承受的最大压强为1107 pa，且已知压力传感器r的电阻与所受压力的关系如表所示设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8 v，取g10 m/s2请作答：压力f/n02505007501 0001 2501 500电压r/300270240210180150120(1)该秤零点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘_1.6102_a处；(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 ma，这个人的质量是_50_kg解析(1)由题表格知，踏板空载时，压力传感器的电阻r300 ，此时中电流i a1.6102 a(2)当电流i20 ma2102 a时，压力传感器的电阻r 240 ，由表格可知，这个人受到的重力为500 n，此人质量为50 kg考点4电容式传感器例4如图所示为一测定液面高低的传感器示意图，a为固定的导体芯，b为导体芯外面的一层绝缘物质，c为导电液体，把传感器接到图示电路中，已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同如果发现指针正向右偏转，则导电液体的深度h的变化情况为(b)ah正在增大bh正在减小ch不变 d无法确定解析由电源极性及电流方向可知，a、b构成的电容器上的电荷量减小，据c，电容c在减小，可知正对面积s减小，即h在减小故选项b正确对应演练迁移运用1(多选)如图所示，r1、r2为定值电阻，l为小灯泡，r3为光敏电阻，当照射光强度增大时(abc)a电压表的示数增大br2中电流减小c小灯泡的功率增大d电路的路端电压增大解析当照射光强度增大时，r3阻值减小，外电路电阻随r3的减小而减小，r1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，电压表的示数增大，选项a正确，d错误；由路端电压减小、r1两端电压增大知，r2两端电压减小，则r2中电流减小，故选项b正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，故选项c正确2(多选)利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况，如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器b能接收到发光元件a发出的光，每当工件挡住a发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.2 m，则下列说法正确的是(bc)a传送带运动的速度是0.1 m/sb传送带运动的速度是0.2 m/sc该传送带每小时输送3 600个工件d该传送带每小时输送7 200个工件解析从乙图可以知道，每间隔1秒的时间光传感器就输出一个电信号，而在这一段时间内传送带运动了两个工件之间的距离，所以传送带运动的速度是v m/s0.2 m/s，故选项a错误，b正确；传送带每小时传送的距离为svt0.23 600 m，工件个数为n3 600个，选项c正确，d错误3温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的如图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势e9.0 v，内阻不计，g为灵敏电流表，其内阻rg保持不变；r为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示，闭合开关s，当r的温度等于20 时，电流表示数i12 ma；当电流表的示数i23.6 ma时，热敏电阻的温度是(d)a60 b80 c100 d120 解析由题中图乙知，温度为20时，r的阻值r14 k.由欧姆定律知ei1(r1rg)，ei2(r2rg)，两式联立，解得r22 k，由图乙中查得此时温度为120，选项d正确4压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是(d)a从t1到t2时间内，小车一定