高考物理一轮复习 专题十一 传感器的简单使用实验探究(1).doc

实验十一传感器的简单使用(对应学生用书第215页)8实验目的1认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件2了解传感器的简单应用实验原理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工作过程实验器材热敏电阻、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、导线等注意事项1在做热敏电阻实验时，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光敏电阻实验中，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研究光敏电阻的光敏特性1实验步骤(1)将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、学生电源按如图1031所示电路连接好，其中多用电表置于“100”挡；图1031(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，观察表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录；(4)用手掌(或黑纸)遮光时光敏电阻阻值又是多少，并记录2数据处理把记录的结果填入表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性光照强度弱中强无光照射阻值()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，光照减弱电阻变大研究热敏电阻的热敏特性1实验步骤图1032(1)按如图1032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、电阻值填入表中，分析热敏电阻的特性 次数待测量温度()电阻() (2)在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线图1033(3)根据实验数据和rt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(对应学生用书第216页)热敏电阻的原理及应用(2014武汉模拟)如图1034为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的iu关系曲线图图1034(1)为了通过测量得到图所示iu关系的完整曲线，在图1035甲和乙两个电路中应选择的是图_；简要说明理由：_.(电源电动势为9 v，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0100 )图1035(2)在如图1036所示电路中，电源电压恒为9 v，电流表读数为70 ma，定值电阻r1250 .由热敏电阻的iu关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为_v；电阻r2的阻值为_.图1036【解析】(1)应选择图甲，因为图甲电路电压可从0 v调到所需电压，电压调节范围大(2)由题图知r2与热敏电阻串联后与r1并联接在9 v电源上，总电流i70 ma，r1250 .设通过热敏电阻的电流为i2，通过r1的电流为i1，则ii1i2，故i2ii1(70103) ma34 ma.由图象查得34 ma对应的电压为5.0 v，r2两端电压u29 v5.0 v4.0 v，所以r2117.6 .【答案】(1)甲因为甲电路电压可从0 v调到所需电压，电压调节范围大(2)5.0117.6(1)iu图象的斜率逐渐增大，说明随电压升高，热敏电阻电流增大，温度升高，电阻减小(2)测定热敏电阻的iu关系完整曲线，电路要采用“分压式”(3)欧姆定律、焦耳定律等都适用于热敏电阻.光敏电阻对电路的控制作用(2014济南一中模拟)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变化而发生变化的元件(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：照度/1x0.20.40.60.81.01.2电阻/k754028232018(1)根据表中数据，请在图1037甲给定的坐标系中描绘出rp阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点图1037(2)如图乙所示 ，当1、2两端所加电压上升至2 v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3 v，内阻不计)；定值电阻：r110 k，r220 k，r340 k(限选其中之一并在图中标出)；开关s及导线若干【解析】(1)根据给定的光敏电阻阻值随温度变化的数据表，将各点标在所给的坐标系中，最后用光滑曲线将各点连接起来，即得到光敏电阻的阻值随光照变化的曲线由所描绘的曲线可以看出阻值随照度的变化特点：光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小(2)因题目中给出光敏电阻rp、电源e(电动势3 v，内阻不计)和三个供选择的定值电阻条件：当1、2两端所加电压上升至2 v时，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 1x时启动照明系统所以电路中应该串联上一个分压电阻由给定的光敏电阻阻值随温度变化数据表可知，此时光敏电阻阻值为20 k.根据分压电路特点可求得分压电阻为r10 k.所以选择r1作为分压电阻依给定的方框图可设计其电路原理图如图所示【答案】(1)光敏电阻的阻值随光照变化的曲线见解析特点：光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小(2)电路原理图见解析(1)光敏电阻随光照强度的增加而阻值减小，这种变化是非线性变化(2)电路设计要符合实际需要，控制电路分压电阻的大小决定了光控开关的灵敏程度(对应学生用书第217页)a组双基题组图10381如图1038所示是一火警报警器的部分电路示意图其中r3为用半导体热敏材料制成的传感器值班室的显示器为电路中的电流表，a、b之间接报警器当传感器r3所在处出现火情时，显示器的电流i、报警器两端的电压u的变化情况是()ai变大，u变大bi变大，u变小ci变小，u变小di变小，u变大【解析】半导体热敏电阻，温度越高，电阻越小，干路电流就越大，由uei总r知u将减小；由u1i总r1知r1两端电压将增大，由u并uu1知u并减小，由i知i将减小，故c选项正确【答案】c2.图1039在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件某学习小组的同学在“用多用电表研究热敏特性”实验中，安装好如图1039所示的装置(1)多用电表的选择开关应置于_挡(2)向杯内加入冷水，温度计的示数为20 ，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值r1，然后向杯内加入适量热水，水温均匀后温度计的示数为60 ，发现多用电表的指针偏转角度变大了，为了较准确地读出此温度下热敏电阻的阻值r2，多用电表的倍率应_(填“增大”或“减小”)【解析】(1)实验要研究的是热敏电阻的阻值随温度变化的特性，因此应使用多用电表的欧姆挡，测出不同温度下的电阻值(2)指针的偏转角度较大，则说明电阻减小了许多，减小倍率时，指针的偏转角度会减小，从而使指针指在中值电阻附近【答案】(1)欧姆(2)减小b组高考题组3.图10310(2012浙江高考)为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器c置于储罐中，电容器可通过开关s与线圈l或电源相连，如图所示当开关从a拨到b时，由l与c构成的回路中产生周期t2的振荡电流当罐中的液面上升时()a电容器的电容减小b电容器的电容增大clc回路的振荡频率减小dlc回路的振荡频率增大【解析】当罐中液面上升时，电容器极板间的介电常数变大，则电容器的电容c增大，根据t2，可知lc回路的振荡周期t变大，又f，所以振荡频率变小，故选项b、c正确，选项a、d错误【答案】bc4.图10311(2010大纲版全国卷)如图10311所示，一热敏电阻rt放在控温容器m内；为毫安表，量程6 ma，内阻为数十欧姆；e为直流电源，电动势约为3 v，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 t195 )；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