【优化探究】高考物理一轮复习 第10章第3单元随堂课件.ppt

一 实验目的1 认识热敏电阻 光敏电阻等传感器的特性 2 了解传感器在技术上的简单应用 二 实验原理传感器是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图表示 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 研究热敏电阻的热敏特性1 实验步骤 1 按右图所示连接好电路 将热敏电阻绝缘处理 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 2 数据处理 1 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 2 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 3 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 五 研究光敏电阻的光敏特性1 实验步骤 1 将光电传感器 多用电表 灯泡 滑动变阻器如右图所示电路连接好 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 让小灯泡发光 调节小灯泡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 用手掌 或黑纸 遮光时电阻值又是多少 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 六 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 七 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 学生很快得出结论 光敏电阻的应用 2009年高考山东卷 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 根据表中数据 请在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 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 不考虑控制开关对所设计电路的影响 提供的器材如下 光敏电阻rp 符号 阻值见上表 直流电源e 电动势3v 内阻不计 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 规范解答 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 当控制开关自动启动照明系统 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 即此时光敏电阻阻值为20k 两端电压为2v 电源电动势为3v 所以应加上一个分压电阻 分压电阻阻值为10k 即选用r1 电路原理图如图所示 答案 见规范解答 力传感器的应用 2011年枣庄模拟 某学生为了测量一物体的质量 找到一个力电转换器 该转换器的输出电压正比于受压面的压力 比例系数为k 如图所示 测量时先调节输入端的电压 使转换器空载时的输出电压为0 而后在其受压面上放一物体 即可测得与物体的质量成正比的输出电压u 现有下列器材 力电转换器 质量为m0的砝码 电压表 滑动变阻器 干电池各一个 电键及导线若干 待测物体 可置于力电转换器的受压面上 1 设计一个电路 要求力电转换器的输入电压可调 并且使电压的调节范围尽可能大 画出完整的测量电路图 2 简要说明测量步骤 求出比例系数k 并测出待测物体的质量m 规范解答 本题是传感器的应用问题 考查学生的实验与探究能力 完成简单的实验设计 力电转换器虽然是一个全新的仪器 但它与其他所有的测量仪器一样 有它们的共性 即需要有一个 调零 的过程 仔细审题 题目中有很多重要的暗示 挖掘这些信息即是我们解决问题的关键 测量时先调节输入端的电压 使转换器空载时的输出电压为0 而后在其受压面上放一物体 即可测得与物体的质量成正比的输出电压u 该转换器的输出电压正比于受压面的压力 比例系数为k 所以输出电压u kmg 题目要求 力电转换器的输入电压可调 并且使电压的调节范围尽可能大 这就暗示我们滑动变阻器必须使用分压式 有了设计电路才可以进行测量步骤 1 设计电路如图所示 2 测量步骤如下 调节滑动变阻器 使转换器的输出电压为零 将质量为m0的砝码放在转换器的受压面上 记下输出电压u0 将待测物体放在转换器的受压面上 记下输出电压u1 因为u0 km0g u1 kmg 所以可求m m0u1 u0 答案 见规范解答 2009年高考宁夏卷 青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电 为路灯提供电能 用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关 实现自动控制 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 1 利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路 画出电路原理图 光敏电阻r1 符号灯泡l 额定功率40w 额定电压36v 符号保护电阻r2 符号电磁开关 符号蓄电池e 电压36v 内阻很小 开关s 导线若干 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 答案 1 电路原理图见规范解答图 2 20160 320 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 1 交变电流的产生及相关表征交变电流物理量的计算 2 交变电流与电磁感应的综合问题 3 变压器问题 纵观高考命题 对于变压器问题 多集中在对变压器的工作原理及i u p n各量间基本关系的考查 即动态问题分析上 由于变压器与电能的输送密切相关 贴近生活实际 触及能源利用的社会热点 符合贴近现实突出能力的命题趋势 因此变压器问题仍是今后高考命题的重点 1 如图所示 m是一小型理想变压器 接线柱a b接在电压u 311sin314t v 的正弦交流电源上 变压器右侧部分为一火警报警系统原理图 其中r2为用半导体热敏材料制成的传感器 电流表a2为值班室的显示器 显示通过r1的电流 电压表v2显示加在报警器上的电压 报警器未画出 r3为一定值电阻 当传感器r2所在处出现火警时 以下说法中正确的是 a a1的示数不变 a2的示数增大b a1的示数增大 a2的示数增大c v1的示数增大 v2的示数增大d v1的示数不变 v2的示数减小 解析 当传感器r2所在处出现火警时 温度升高 r2的阻值减小 副线圈负载总电阻减小 故电流增大 所以电压表v2的示数减小 a2的示数减小 输出功率增大 故输入功率增大 而v1