【与名师对话】高考物理总复习 第十章 第三讲 实验:传感器的简单应用课件 新人教版选修32 .ppt_第1页
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文档简介

对应学生用书p189 一 实验目的1 体会传感器在实际生活中的应用 2 了解斯密特触发器的工作特点 能够分析光控电路和温控电路的工作原理 利用斯密特触发器设计光控开关电路和温度报警器电路 2 光控开关的工作原理 如上图所示 白天 光强度较大 光敏电阻rg电阻值较小 加在斯密特触发器a端的电压较低 则输出端y输出高电平 3 4v 发光二极管led不导通 当天色暗到一定程度时 rg的阻值增大到一定值 斯密特触发器的输入端a的电压上升到某个值 1 6v 输出端y突然从高电平跳到低电平 0 25v 则发光二极管led导通发光 相当于路灯亮了 这样就达到了使路灯天明熄灭 天暗自动开启的目的 2 温度报警器电路如右图所示 1 简单介绍 右图中蜂鸣器可以选用ymd和hmb型 它两端的直流电压为4v 6v时会发出鸣叫声 rt为热敏电阻 常温下阻值约为几百欧 温度升高时阻值减小 r1的最大电阻可在1k 2k 之间选择 接通电源后 先调节r1使蜂鸣器在常温下不发声 再用热水使热敏电阻的温度升高 到达某一温度时就会发出报警声 2 温度报警器的工作原理 如上图所示 常温下 调整r1的阻值使斯密特触发器的输入端a处于低电平 则输出端y处于高电平 无电流通过蜂鸣器 峰鸣器不发声 当温度升高时 热敏电阻rt阻值减小 斯密特触发器输入端a电势升高 当达到某一值 高电平 时 其输出端由高电平跳到低电平 蜂鸣器通电 从而发出报警声 r1的阻值不同 则报警温度不同 三 实验器材斯密特触发器 4 6v学生电源 滑动变阻器 发光二极管 光敏电阻 电阻 蜂鸣器 导线若干 热敏电阻 四 基本操作1 按照原理图连好电路 2 对rg进行光照 逐渐由亮变暗 观察发光二极管的发光情况 3 改变滑动变阻器滑动片的位置 重复第二步 分析想让天更黑一些才发光 需要将滑动变阻器的阻值调大还是调小 因为控制门电路的逻辑状态的物理量是输入端的电平 而非电流或电阻 所以要将r1与rg组成分压电路 把光敏电阻因光照而发生的电阻变化 转换成电压变化 加到输入端a 4 按温度报警器电路连好电路 5 改变rt的温度 观察蜂鸣器什么时候报警 6 改变滑动变阻器的阻值 分析变阻器阻值大小和报警温度的关系 对应学生用书p189 题型一实验原理 数据分析与步骤的考查例1某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性 现有器材 直流恒流电源 在正常工作状态下输出的电流恒定 电压表 待测热敏电阻 保温容器 温度计 开关和导线等 1 若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性 请你在如下图所示的实物图上连线 2 实验的主要步骤 正确连接电路 在保温容器中注入适量冷水 接通电源 调节并记录电源输出的电流值 在保温容器中添加少量热水 待温度稳定后 闭合开关 断开开关 重复第 步操作若干次 测得多组数据 题型二有关传感器电路的设计例2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 如解析图所示 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p190 1 在街旁的路灯 江海里的航标都要求在夜晚亮 白天熄 利用半导体的电学特性制成了自动点亮 熄灭的装置 实现了自动控制 这是利用半导体的 a 压敏性b 光敏性c 热敏性d 三种特性都利用 解析 街旁的路灯和江海里的航标 都是利用了半导体的光敏性 夜晚电阻大 白天电阻小 控制了电路的通断 答案 b 2 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 a 电压表的示数增大b r2中电流减小c 小灯泡的功率增大d 电路中的路端电压降低 解析 当光强度增大时 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 而电压表的示数增大 a d项正确 由路端电压减小 而r1两端电压增大知 r2两端电压必减小 则r2中电流减小 故b项正确 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 c项正确 答案 abcd 3 一热敏电阻阻值随温度变化的图象如下图甲所示 请应用这一热敏电阻自行设计一控制电路 当温度高于某一值后红色指示灯亮 而温度低于这一值时绿色指示灯亮 并且说明滑动变阻器的作用 给你的器材有 如图乙所示的继电器一只 a b为常闭触点 c d为常开触点 热敏电阻一只 滑动变阻器一只 红 绿指示灯各一个 两个独立的电池组 开关两个 导线若干 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 光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图所示 特点 光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小 2 他们用该热敏电阻作为温度传感器设计了一个温度控制电路 如图所示 请在虚线方框中正确画出斯密特触发器 图中二极

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