2011高三物理一轮复习 10.8 实验：用多用电表探索黑箱内的电学元件、传感器的简单应用精品课件

1、第8课时实验：用多用电表探索黑箱 内的电学元件 实验：传感器的简单应用,一、实验原理 1多用电表 多用电表的欧姆挡利用的知识是闭合电路的欧姆定律多用电表中的欧姆表的内部电路如右图所示当红、黑表笔断开时，表的指针停在左端的_位置上，此时外接电阻为_,0,0,最大,2二极管的单向导电性 晶体二极管是半导体材料制成的，它有两个极，一个叫正极，一个叫负极，它的符号如图甲所示,晶体二极管具有_(符号上的箭头表示允许电流通过的方向)当给二极管加 _时，它的电阻很小，电路导通，如图乙所示；当给二极管加_时，它的电阻很大，电路截止，如图丙所示,单向导电性,正向电压,反向电压,3传感器的简单应用 (1)传感器：

2、传感器是能将所测的物理量(一 般是_)转换成便于测量的量(一般是_)的一类元件其工作过程是利用某一元件对某一物理量敏感，按一定规律将这一物理量转换成便于利用的信号，从而方便检测或自动化控制,非电学量,电学量,2)敏感元件： 热敏电阻：由半导体材料制成，温度升高，_显著减小 光敏电阻：由半导体材料制成，光照射下，_显著减小,电阻率,电阻率,二、实验器材 多用电表一块，干电池一节，黑箱一个，电阻箱，定值电阻，晶体二极管，导线若干 三、实验步骤 1练习使用多用电表测电压、电流、电阻等 (1)观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程,2)检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置若不指零，

3、则可用小螺丝刀调整_使指针指零； (3)将红、黑表笔分别插入“_”、“_”插孔； (4)将选择开关置于直流电压2.5 V挡，测1.5 V干电池的电压,调零螺丝,5)将选择开关置于交流电压250 V挡，测220 V的交流电压； (6)将选择开关置于直流电流10 mA挡，测量1.5 V干电池与200 电阻串联回路的电流； (7)将选择开关置于欧姆挡的“1”挡，短接红、黑表笔，转动欧姆调零旋钮，使指针指向欧姆表刻度的零位置,8)将两表笔分别接触几欧、几十欧的定值电阻两端，读出欧姆表指示的电阻数值，并与标准值比较，然后断开表笔； (9)将选择开关置于欧姆挡的“100”挡，重新调整欧姆零点，然后测定几百

4、欧、几千欧的电阻，并将测定值与标准值进行比较，然后断开表笔,10)选择适当的量程，测定灯泡、电炉丝和人体的电阻 (11)实验完毕，将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于_挡，电表长期不用时应取出电池，以防电池漏液腐蚀,OFF”挡或交流电压最高,2用多用电表探测黑箱内的电学元件 (1)将黑箱(可能有的电学元件为电池、电阻和二极管)放在实验桌上，让A、B、C三个测量节点向上,2)用直流电压挡测量A、B、C间的电压，判断有无电池，及电池的正负极 (3)用欧姆挡测量无电压的节点间阻值，判断是否可能存在电阻； (4)交换红、黑表笔，测量(3)中节点间阻值，判断是否存在二极管； (5)根据判断结果画出电路图

5、； (6)打开黑箱辨认元件，并与判 断的电路比较,3研究二极管的单向导电性 (1)将二极管、小灯泡、开关、直流电源按右图所示电路连接起来，闭合开关S后，小灯泡正常发光； (2)将二极管、开关、小灯泡等按右图所示连接起来，闭合开关S后，小灯泡不发光,4传感器实验 (1)如下图所示将热敏电阻连入电路，多用电表置于“欧姆”挡，观察热敏电阻的阻值,2)分几次向烧杯中倒入热水，逐渐改变水的温度，观察不同温度下热敏电阻的阻值 (3)按右图所示将光敏电阻连入电路中，观察欧姆表的示数 (4)用手挡住部分光线或上下移动手掌，观察光敏电阻的阻值随光线的变化而变化的情况,5)将钩码放在纸带上，如下图所示拖动纸带向前

6、运动，观察光电计数器上的数字变化,一、误差分析 1电池用旧后，电动势会减小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换新电池 2欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差，要注意其左密右疏特点,3由于欧姆表刻度的非线性，表头指针偏转过大或过小都会使误差增大，因此要选用恰当挡位，使指针指中值附近 4测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电压值均小于真实值,5读数观测时易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数 6传感器中的误差：一是温度计读数的偶然误差二是读数的时机把握，过早则会导致水温与热敏电阻温度有差异,二、注意事项 1欧姆表刻度盘不同于电压、电流刻度盘 (1)左右0：电阻无限大与电流

7、、电压零重合，电阻零与电流电压最大刻度重合 (2)刻度不均匀：左密右疏,3)欧姆挡是倍率挡，即读出的示数再乘以挡上的倍率电流、电压挡是量程范围挡 在不知道待测电阻的估计值时，应先从小倍率开始，熟记“小倍率小角度偏，大倍率大角度偏”(因为欧姆挡的刻度盘上越靠左读数越大，且测量前指针指在左侧“”处,2多用电表使用的“八大注意” (1)使用前要机械调零 (2)两表笔在使用时，电流总是“红入”、“黑出” (3)选择开关的功能区域，要分清是测电压、电流、电阻还要分清是交流还是直流 (4)电压、电流挡为量程范围，电阻挡为倍率,5)刻度线有三条：上为电阻专用，中间为电流、电压、交流、直流共用，下为交流2.5

8、 V专用 (6)测电阻时： 待测电阻与电路、电源一定要断开 两手一定不要同时接触两笔金属杆 指针指中值附近较准，否则换挡 每换一挡必须重新欧姆调零 读出示数要乘以倍率,7)测电学黑箱时，一定要先用大量程电压挡判其内部有无电源，无电源方可用欧姆挡 (8)使用完毕，选择开关要置于OFF挡或交流电压最高挡，长期不用应取出电池,3传感器问题 (1)在做热敏实验时，加热水后要等一会再测其阻值，以使电阻温度与水温相同，并同时读出水温 (2)可用图象法研究电阻随温度变化的规律,3)光敏实验中，如果效果不明显，可将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 (4)光电计数器是比较精

9、密的仪器，使用过程中应轻拿轻放，严格按操作要求进行,一、利用多用电表测电压、电流、电阻 (1)用多用电表测直流电流时，应把选择开关旋至标有_处，并把多用电表_联接到被测电路中，若测电压时，应把选择开关旋至标有_处，并把多用电表与被测电路_联测直流电压和电流时，都必须把红表笔接在_处，即电流从_表笔流进,2)如下图所示的、三条线分别表示多用电表指针的指示位置,将多用电表选择开关置于“1”挡，的示数_，的示数_. 将选择开关置于直流“50 V”挡，的示数为_V，的示数为_V，的示数为_V. 选择开关置于直流“250 V”挡时，示数为_V，的示数为_V,解析】(1)多用电表测直流电流时，选择开关应置

10、于“mA挡”，且把电表串联接入被测电路中测电压时，把选择开关置于标有“V”处，且并联于被测电路两端因红表笔与表头正接线柱相连，黑表笔与表头负接线柱相连，因此测直流电压和直流电流时，都必须把红表笔接在电势高处，即电流从红表笔进入,2)多用电表测电流或电压时，只要根据旋钮所指示的量程看表盘相对应的刻度弧线，根据读数规则，直接读出指针指示的读数即可，而欧姆表的刻度指示数乘以旋钮指示的挡次倍率，才是电阻的测量值,答案】(1)mA串V并电势高红 (2)243625.020.010.0125100,二、用多用电表探索黑箱内的电学元件 如右图所示，已知黑箱外有 A、B、C三只接线柱，黑箱 内有一只定值电阻和

11、一个二 极管，它们的两端都直接接 在接线柱上用多用电表依次测三只接线柱间的阻值，结果如表所示请判定黑箱内的结构,解析】此题考查用多用电表判定黑箱内的电路结构，考查学生对二极管特性的掌握情况，考查推理能力定值电阻阻值与电流方向无关二极管有单向导电性，其电阻与电流方向有关，其正向电阻较小，反向电阻很大电流方向总是从红表笔流入多用电表，因此一定是从黑表笔流入被测电路的,A、B间电阻与电流方向无关，因此一定是定值电阻；B、C间电阻与电流方向有关，且阻值比A、C间的相应阻值小，说明二极管一定直接接在B、C间且C为正极 【答案】黑箱内结构如右图所示,三、电阻传感器 热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用

12、伏安法研究热敏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约40 50 .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(3 V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 )、直流电压表(内阻约5 k)、滑动变阻器(010 )、开关、导线若干,1)图中，a、b、c三条图线能反映出热敏电阻的伏安特性的曲线是_ (2)在虚线框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小 (3)根据电路图，在图中的实物图上连线,3)实物连线如图： 【答案】(1)c(2)见解析(3)见解析,2009年高考山东卷)为了节能和

13、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,命题研究,1)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,2)如右上图所示，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 (1x)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 ，

14、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】根据图表信息，正确作出阻值随照度变化的图象，可知随照度的增加，电阻逐渐减小；第(2)题中，关键信息是1、2两端所加电压升到2 V时就自动启动照明系统，故随着光敏电阻上的照度减弱，其电阻阻值逐渐增加，根据上述特点可设计如右图所示的电路图,答案】(1)光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如下图所示特点：光敏电阻的阻值随照度的增大非线性减小 (2)图见解析,本试题来源于生活，体现了“新课标”地区重视“实验探究”的教学现状，试题的关键点依然是一种重

15、要的数学物理方法的应用用图象法处理实验数据,2009年高考宁夏理综)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50 mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50 mA时，3、4接通励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA,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的阻值范围是_,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