高三物理一轮复习 实验十二 传感器的简单使用课件.ppt

实验十二传感器的简单使用 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 了解传感器在技术上的简单应用 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 工作过程如图 实验器材 热敏电阻 光敏电阻 电压表 电流表 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 实验过程 一 研究热敏电阻的热敏特性1 实验步骤 1 按图示连接好电路 将热敏电阻绝缘处理 2 将热水和冷水分n次注入烧杯中 记录每一次温度值和两电表读数 3 利用r 计算出每一次热敏电阻的阻值 2 数据处理 1 根据记录数据 把测量到的温度值和电阻值填入表中 分析热敏电阻的特性 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 3 根据r t图线 得出结论 热敏电阻的阻值随温度的升高而减小 二 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 滑动变阻器按如图所示电路连接好 并将多用电表置于 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 观察表盘指针显示电阻阻值的情况 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 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 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 并同时读出水温和电压 电流值 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 3 欧姆表每次换挡后都要重新调零 热点一热敏电阻的原理及应用 典例1 热敏电阻是传感电路中常用的电子元件 现用伏安法研究电阻在不同温度下的伏安特性曲线 要求特性曲线尽可能完整 已知常温下待测热敏电阻的阻值为4 5 将热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中 杯内有一定量的冷水 其他备用的仪表和器具有 盛 有热水的热水瓶 图中未画出 电源 3v 内阻可忽略 直流电流表 内阻约1 直流电压表 内阻约5k 滑动变阻器 0 20 开关 导线若干 世纪金榜导学号42722247 1 在图甲中画出实验电路图 2 根据电路图 在图乙所示的实物图上连线 3 简要写出完成接线后的主要实验步骤 解题指导 1 命题立意 该题利用伏安法来探究热敏电阻与温度的关系 考查了伏安法测电阻的方法和热敏电阻的特点 2 解题关键 电路设计时要注意两个细节 电流表是内接还是外接 滑动变阻器是采用分压式还是限流式接法 解析 常温下待测热敏电阻的阻值 4 5 较小 应该选用电流表外接法 热敏电阻的阻值随温度的升高而减小 热敏电阻两端的电压由零逐渐增大 滑动变阻器选用分压式 1 实验电路如图甲所示 2 根据电路图 连接实物图如图乙所示 3 完成接线后的主要实验步骤 往保温杯里加一些热水 待温度稳定时读出温度计值 调节滑动变阻器 快速测出几组电压表和电流表的值 重复步骤 和 测量不同温度下的数据 绘出各测量温度下的热敏电阻的伏安特性曲线 答案 见解析 强化训练 1 多选 如图所示的电路中 当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时 电流表示数增大 则说明 a 热敏电阻在温度越高时 电阻越大b 热敏电阻在温度越高时 电阻越小c 半导体材料温度升高时 导电性能变差d 半导体材料温度升高时 导电性能变好 解析 选b d 半导体材料做成的热敏电阻的导电性能与温度有关 温度越高时 导电性能越好 电阻越小 故a c错 b d对 2 2017 德州模拟 温度传感器广泛应用于室内空调 电冰箱等家用电器中 它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性工作的 如图甲所示 电源的电动势e 9 0v 内电阻不计 g为灵敏电流计 内阻rg保持不变 r为热敏电阻 其电阻值与温度的变化关系如图乙所示 闭合开关s 当r的温度等于20 时 电流表示数i1 2ma 当电流表的示数i2 3 6ma时 热敏电阻的温度 解析 从图乙查得t 20 时 r的阻值为4k 由e i1 r rg 得 当i2 3 6ma时 设热敏电阻的阻值为r 则从图乙查得此时对应的温度t2 120 答案 120 反思归纳 热敏电阻的特点和应用 1 热敏电阻特点 正温度系数的热敏电阻 温度越高 电阻越大 负温度系数的热敏电阻 温度越高 电阻越小 2 热敏电阻的应用 应用热敏电阻时 一般是利用温度控制电阻 利用电阻控制电流 电压 所以可以根据电压或电流计算电阻 根据电阻分析温度 热点二光敏电阻传感器的应用 典例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 世纪金榜导学号42722248 1 根据表中数据 请在图甲给定的坐标系中描绘出光敏电阻阻值随照度变化的曲线 并说明阻值随照度变化的特点 2 如图乙所示 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 0lx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 阻值见图表 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 思考探究 1 当照度降低至1 0lx时 光敏电阻的阻值如何确定 阻值为多少 提示 由题干中表格数据可得阻值为20k 2 如何使光敏电阻两端的电压达到2v 提示 依据串联电路的分压原理 串联一个合适的分压电阻 解析 1 根据表中的数据 在坐标纸上描点连线 得到如图所示的变化曲线 阻值随照度变化的特点 光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小 2 因天色渐暗照度降低至1 0lx时启动照明系统 此时光敏电阻阻值为20k 两端电压为2v 电源电动势为3v 故应加上一个分压电阻 分压电阻阻值为10k 即选用r1 此电路的原理图如图所示 答案 1 光敏电阻的阻值随照度变化的曲线见解析光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小 2 电路原理图见解析图 强化训练 1 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分别与光敏电阻rt的两端相连 这时表针恰好指在刻度盘的中央 若用不透光的黑纸将rt包裹起来 表针将向 选填 左 或 右 转动 若用手电筒光照射rt 表针将向 选填 左 或 右 转动 解析 光敏电阻受光照越强 电阻越小 所以用不透光的黑纸将rt包起来 电阻增大 指针左偏 若用手电筒光照射rt 电阻减小 表针将向右偏 答案 左右 2 2017 临沂模拟 一台臭氧发生器p的电阻为10k 当供电电压等于24v时能正常工作 否则不产生臭氧 现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置 要求它在有光照时能产生臭氧 在黑暗时不产生臭氧 拟用一个光敏电阻r1对它进行控制 r1的阻值在有光照时为100 黑暗时为1000 允许通过的最大电流为3ma 电源e的电压为36v 内阻不计 另有一个滑动变阻器r2 阻值为 0 100 允许通过的最大电流为0 4a 一个开关s和导线若干 臭氧发生器p和光敏电阻r1的符号如图所示 设计一个满足上述要求的电路图 图中各元件要标上字母代号 其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母a b 电路图画在虚线框内 解析 为了能控制臭氧发生器 应该用滑动变阻器的分压式接法 有光照时p能正常工作 无光照时p不工作 电路图如图所示 答案 见解析图 反思归纳 作图及图象的分析 1 描绘图象时 若规律不明确 应描绘平滑的曲线 若确定为线性关系的图象 应描绘直线 让直线过尽量多的点 不在直线上的点均匀分布直线两侧 2 利用图象时 可利用图象上某点的坐标分析问题 也可应用线性图象的斜率 截距分析问题 热点三传感器在实验中的应用 典例3 根据图中所提供的器材 请正确将abcd四个接线柱的接线接好 使其成为一个以热敏电阻为传感器的简易报警器 当温度过高时 电铃会响铃报警 世纪金榜导学号42722249 思考探究 1 温度过高时 热敏电阻阻值如何变化 提示 温度越高 热敏电阻的阻值越小 2 干簧管有什么特性 提示 磁场增强时 干簧管控制开关闭合 答案 见解析 解析 热敏电阻应连入控制电路 所以a与c相连 干簧管继电器开关应连入报警电路 所以b与d相连 如图所示 强化训练 1 2017 运城模拟 某种角速度计 其结构如图所示 当整个装置绕轴oo 转动时 元件a相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压 电压传感器 传感器内阻无限大 接收相应的电压信号 已知a的质量为m 弹簧的劲度系数为k 自然长度为l 电源的电动势为e 内阻不计 滑动变阻器总长也为l 电阻分布均匀 装置静止时滑片p在变阻器的最左端b端 当系统以角速度 转动时 则 a 电路中电流随角速度的增大而增大b 电路中电流随角速度的增大而减小c 弹簧的伸长量为x d 输出电压u与 的函数式为u 解析 选d 系统在水平面内以角速度 转动时 无论角速度增大还是减小 bc的总电阻不变 根据闭合电路欧姆定律得知 电路中电流保持不变 故a b错误 设系统在水平面内以角速度 转动时 弹簧伸长的长度为x 则对元件a 根据牛顿第二定律得kx m 2 l x 又输出电压u 联立两式得x 故c错误 d正确 2 2017 长治模拟 车床在工作时是不允许将手随便接近飞转的工件的