高考物理一轮复习 实验十一 传感器的简单应用专题精讲课件.ppt

核心考点导学 了解 实验目的 1 认识热敏电阻 光敏电阻等传感器的特性 2 了解传感器在技术上的简单应用 理解 实验原理 传感器能将它感受到的物理量 如力 热 光 声等 转换成便于测量的量 一般是电学量 其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于利用的信号 例如 光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号 热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温度信号转换成电信号 转换后的信号经过电子电路的处理就可达到方便检测 自动控制 遥控等各种目的 传感器工作的原理可用下面框图表示 知道 实验器材 热敏电阻 光敏电阻 多用电表 铁架台 烧杯 冷水 热水 小灯泡 学生电源 继电器 滑动变阻器 开关 导线等 熟习 实验步骤 1 研究热敏电阻的热敏特性 1 将热敏电阻与多用电表接成电路 如图所示 2 把多用电表置于 欧姆 挡 并选择适当的量程测出烧杯中没有热水时热敏电阻的阻值 并记下温度计的示数 3 向烧杯中注入少量的冷水 使热敏电阻浸没在冷水中 记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值 4 将热水分几次注入烧杯中 测出不同温度下热敏电阻的阻值 并记录 5 根据记录数据 把测量到的温度 电阻值填入下表中 分析热敏电阻的特性 6 在如图所示坐标系中 粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图象 根据实验数据和r t图线 得出结论 热敏电阻的阻值随温度的升高而减小 随温度的降低而增大 2 研究光敏电阻的光敏特性 1 将光敏电阻 多用电表 小电珠 滑动变阻器 开关 学生电源按如图所示电路连接好 其中多用电表置于 100 挡 2 先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值 并记录数据 3 打开电源 让小电珠发光 调节小电珠的亮度使之逐渐变亮 观察表盘指针显示电阻阻值的情况 并记录 4 测出用手掌 或黑纸 遮光时电阻的阻值 并记录 5 把记录的结果填入下表中 根据记录数据分析光敏电阻的特性 结论 光敏电阻的阻值被光照射时发生变化 光照增强电阻变小 光照减弱电阻变大 3 光电计数器 1 连接光电计数器电路 2 接通电路和光源 观察计数器的计数情况 警惕 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照射到光敏电阻上的光的强度 3 欧姆表每次换挡后都要重新调零 提高 实验改进 对于热敏电阻的特性 可用以下实验进行 如图所示 将多用电表的选择开关置于 欧姆 挡 再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻rt的两端相连 这时表针指在某一刻度 观察下述操作下的指针偏转情况 1 往rt上擦一些酒精 2 用吹风机将热风吹向电阻 根据指针偏转方向判定热敏电阻的特性 实验分析 1中指针左偏 说明rt的阻值增大 酒精蒸发吸热 温度降低 所以热敏电阻的阻值随温度的降低而增大 2中指针右偏 rt的阻值减小 而电阻rt温度升高 故热敏电阻的阻值随温度的升高而减小 优点 改进后的实验简单易操作 同学们能很快得出结论 考向案例研究 例1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 如图甲 则25 的刻度应在20 的刻度的 填 左 或 右 侧 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 一 名师分析解题 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 二 调用所学解题 1 小 2 右 3 见解析 三 同类提升演练1 2011 浙江三校联考 某物理兴趣小组的同学想用如图甲所示的电路探究一种热敏电阻的温度特性 1 请按电路原理图将图乙中所缺的导线补接完整 为了保证实验的安全 滑动变阻器的滑动触头p在实验开始前应置于 端 选填 a 或 b 2 正确连接电路后 在保温容器中注入适量冷水 接通电源 调节r记下电压表和电流表的示数 计算出该温度下的电阻值 将它与此时的水温一起记入表中 改变水的温度 测量出不同温度下的电阻值 该组同学的测量数据如下表所示 请你在下图的坐标系中画出该热敏电阻的r t图线 对比实验结果与理论曲线 图中已画出 可以看出二者有一定的差异 除了读数等偶然误差外 你认为还可能是由什么原因造成的 3 已知电阻的散热功率可表示为p散 k t t0 其中k是比例系数 t是电阻的温度 t0是周围环境温度 现将本实验所用的热敏电阻接到一个恒流电源中 使流过它的电流恒为40ma t0 20 k 0 16w 由理论曲线可知 该电阻的温度大约稳定在 此时电阻的发热功率为 w 解析 1 滑动变阻器的滑动触头p在实验开始前应置于阻值最小处 即a端 2 该热敏电阻的r t图线如图2所示 实验结果与理论曲线存在差异 原因有 电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大 随着温度的升高 热敏电阻的阻值变小 电流表的分压作用更加明显 相对误差更大 3 通电热敏电阻消耗的电功率p i2r 0 042r 0 0016r 而热敏电阻的散热功率p散 k t t0 0 16 t 20 根据两者相等 则r 100 t 20 在r t图象中作出如图2所示的图线 根据其与理论曲线的交点即可求得 该电阻的温度大约稳定在50 在48 52 之间皆可 由图可知此时电阻r 3k 其发热功率p i2r 0 042 3 103w 4 8w 在4 5w 5 1w之间皆可 答案 1 如图1所示a 2 如图2所示 电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大 随着温度的升高 热敏电阻的阻值变小 电流表的分压作用更明显 相对误差更大 3 50 48 52均可 4 8 4 5 5 1均可 例2为了节能和环保 一些公共场所使用光控开关控制照明系统 光控开关可采用光敏电阻来控制 光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件 照度可以反映光的强弱 光越强照度越大 照度单位为lx 某光敏电阻rp在不同照度下的阻值如下表 1 根据表中数据 请在下图给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线 并说明阻值随照度变化的特点 2 如图所示 当1 2两端所加电压上升至2v时 控制开关自动启动照明系统 请利用下列器材设计一个简单电路 给1 2两端提供电压 要求当天色渐暗照度降低至1 0 lx 时启动照明系统 在虚线框内完成电路原理图 定值电阻 r1 10k r2 20k r3 40k 限选其中之一并在图中标出 开关s及导线若干 一 名师分析解题 1 光敏电阻的阻值随光照变化的曲线如图所示 特点 光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小 二 同类提升演练2 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