高考物理总复习 第3讲 实验：传感器的简单使用课件 新人教版选修32.ppt

对应学生用书p212 一 实验目的1 认识热敏电阻 光敏电阻等传感器的特性 2 了解传感器的简单应用 二 实验原理1 传感器能够将感受到的物理量 力 热 光 声等 转换成便于测量的量 一般是电学量 2 其工作过程如下图所示 三 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 四 实验过程1 研究热敏电阻的热敏特性 1 实验步骤 按右图所示连接好电路 将热敏电阻绝缘处理 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 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 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 2 数据处理 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 在右图坐标系中 粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线 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 实验步骤 将光敏电阻 多用电表 灯泡 滑动变阻器按如右图所示电路连接好 其中多用电表置于 100 挡 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 接通电源 让小灯泡发光 调节滑动变阻器使小灯泡的亮度逐渐变亮 观察表盘指针显示电阻阻值的情况 并记录 用手掌 或黑纸 遮住光 观察光敏电阻的阻值又是多少 并记录 2 数据处理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 五 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 六 实验改进对于热敏电阻的特性 可用以下实验进行 如右图所示 将多用电表的选择开关置于 欧姆 挡 再将多用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 观察下述操作过程中指针的偏转情况 操作一 往rt上擦一些酒精 操作二 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 操作一中指针左偏 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 操作二中指针右偏 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 某同学将rt和两个适当的固定电阻r1 r2连成图 甲 虚线框内所示的电路 以使该电路的等效电阻rl的阻值随rt所处环境温度的变化近似为线性的 且具有合适的阻值范围 为了验证这个设计 他采用伏安法测量在不同温度下rl的阻值 测量电路如图 甲 所示 图中的电压表内阻很大 rl的测量结果如表所示 回答下列问题 1 根据图 甲 所示的电路 在图 乙 所示的实物图上连线 2 为了验证rl与t之间近似为线性关系 在图 丙 的坐标纸上作rl t关系图线 3 在某一温度下 电路中的电流表 电压表的示数如图 丁 戊 所示 电流表的读数为 电压表的读数为 此时等效电阻rl的阻值为 热敏电阻所处环境的温度约为 思路启迪 看清题中所给电路的构成 仔细分析表中的数据 按仪表的读数规则读数 尝试解答 1 根据电路图连接实物图 2 根据数据描出点 作出直线 答案 1 见尝试解答图 2 见尝试解答图 3 115 0ma5 0v43 5 64 0 本实验主要考查伏安法测电阻整体电路的连线 根据数据画图线及基本仪器的读数 主要难点在于精确画出rl t图线 考查了学生动手能力以及运用图线处理数据的能力 光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化 作为简化模型 可以近似认为 照射光较强 如白天 时电阻几乎为0 照射光线较弱 如黑天 时电阻接近于无穷大 利用光敏电阻作为传感器 借助电磁开关 可以实现路灯自动在白天关闭 黑天打开 电磁开关的内部结构如右图所示 1 2两接线柱之间是励磁线圈 3 4两接线柱分别与弹簧片和触点连接 当励磁线圈中电流大于50ma时 电磁铁吸合铁片 弹簧片和触点分离 3 4断开 电流小于50ma时 3 4接通 励磁线圈中允许通过的最大电流为100ma 2 回答下列问题 如果励磁线圈的电阻为200 励磁线圈允许加的最大电压为 v 保护电阻r2的阻值范围为 在有些应用电磁开关的场合 为了安全 往往需要在电磁铁吸合铁片时 接线柱3 4之间从断开变为接通 为此 电磁开关内部结构应如何改造 请结合本题中电磁开关内部结构图说明 答 任意举出一个其他的电磁铁应用的例子 答 尝试解答 1 电路原理如下图所示 2 u磁m imr磁 200 100 10 3v 20v 由题知 欲使电路起到自动控制作用 励磁线圈中电流i应满足50ma i 100ma 则由闭合电路欧姆定律有 e r2 r磁 i即36 r2 200 i0 05a i 0 1a 则r2的取值范围为160 520 把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧 可保证当电磁铁吸合铁片时 3 4间接通 不吸合时 3 4间断开 如电磁起重机 电磁打点计时器 电铃等 答案 1 如尝试解答图所示 2 20160 520 把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧 保证当电磁铁吸合铁片时 3 4之间接通 不吸合时 3 4之间断开 电磁起重机 对应学生用书p214 1 2012 南京模拟 关于传感器工作的一般流程 下列说法中正确的是 a 非电学量 敏感元件 转换电路 电学量 转换元件b 电学量 敏感元件 转换电路 转换元件 非电学量c 非电学量 敏感元件 转换元件 转换电路 电学量d 非电学量 转换电路 转换元件 敏感元件 电学量 答案 c 2 下列有关传感器的说法中错误的是 a 土耳其大地震时用的生命探测仪利用了生物传感器b 嫦娥二号 卫星搭载的立体相机获取月球数据利用了光传感器c 电子秤称量物体质量是利用了力传感器d 火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了温度传感器 3 2011 江苏高考 美国科学家willards boyle与georgee smith因电荷耦合器件 ccd 的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖 ccd是将光学量转变成电学量的传感器 下列器件可作为传感器的有 a 发光二极管b 热敏电阻c 霍尔元件d 干电池 答案 bc 4 如图电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层 再在导体层外加上一块保护玻璃 电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极 在导体层内形成一个低电压交流电场 在触摸屏幕时 由于人体是导体 手指与内部导体层间会形成一个特殊电容 耦合电容 四边电极发出的电流会流向触点 而电流强弱与手指到电极的距离成正比 位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱 准确算出触摸点的位置 由以上信息可知 下列说法中错误的是 a 电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指b 当用手触摸屏幕时 手指与屏的接触面积越大 电容越大c 当用手触摸屏幕时 手指与屏的接触面积越大 电容越小d 当用手触摸屏幕时 手指和屏的接触面积的大小影响电容的大小 解析 电容式触摸屏在原理上把人的手指当作一个电容器元件的一个极板 把导体层当作另一极板 故选项a正确 手指和屏的接触面积大小会影响到电容大小 接触面积越大 即两极板的正对面积越大 电容越大 故选项b d正确 c错误 答案 c 5 如图 一热敏电阻rt放在控温容器m内 为毫安表 量程6ma 内阻为数十欧姆 e为直流电源 电动势约为3v 内阻很小 r为电阻箱 最大阻值为999 9 s为开关 已知rt在95 时的阻值为150 在20 时的阻值约为550 现要求在降温过程中测量在95 20 之间的多个温度下rt的阻值 1 在图中画出连线 完成实验原理电路图 2 完成下列实验步骤中的填空 a 依照实验原理电路图连线 b 调节控温容器m内的温度 使得rt的温度为95 c 把电阻箱调到适当的初值 以保证仪器安全 d 闭合开关 调节电阻箱 记录电流表的示数i0 并记录 e 将rt的温度降为t1 20 t1 95 调节电阻箱 使得电流表的读数 记录 f 温度为t1时热敏电阻的电阻值rt1 g 逐步降低t1的数值 直至20 为止 在每一温度下重复步骤ef 解析 1 电阻箱的最大阻值与热敏电阻的最大阻值相差不大 因此电阻箱应为与热敏电阻串联 2 本实验原理是当电路的两种状态的电流相等时 外电路的总电阻相等 95 和rt时对应的电路的电阻相等 有150 r0 rt r 即rt r0 r1 150 答案 1 实验原理电路图如图所示 2 d 电阻箱的读数r0e 仍为i0电阻箱的读数r1f r0 r1 150 6 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 根据