选修32第十一章实验十二传感器的简单使用

1、实验十二 传感器的简单使用、研究热敏电阻的热敏特性、研究光敏电阻的光敏特性注意事项1. 在做研究热敏电阻的热敏特性实验时，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. 在做研究光敏电阻的光敏特性实验时，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。热点一 教材原型实验命题角度 温度传感器【例 1】 （2018 ·北京石景山区二模 ）某实验小组进行“探究热敏电阻的温度特性” 实验，实验室提供如下器材：热敏电阻 Rt（常温下约 8 k 、）温度计、电流表 A（量程 1

2、 mA，内阻约 200 、）电 压表 V（量程 3 V，内阻约 10 k）、电池组 E（电动势为 4.5 V ，内阻约 1 ）、滑 动变阻器 R（最大阻值为 20 、）开关 S、导线若干、烧杯和水。(1) 根据实验所提供的器材，设计实验电路，画在图1 甲所示的方框中。(2) 图乙是实验器材的实物图，图中已连接了部分导线，请根据你所设计的实验电 路，补充完成实物间的连线。(3) 闭合开关前，滑动变阻器的滑动触头 P应置于 (填“a”或“b”端)。(4) 实验小组利用完整的实验装置测量出不同温度下的电阻值， 画出该热敏电阻的R t t 图象如图 2 中的实测曲线，与图中理论曲线相比二者有一定的差异

3、。除了 偶然误差外，关于产生系统误差的原因或减小系统误差的方法，下列说法中正确 的是 ( )图2A. 电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大B. 电压表的分流造成电阻的测量值总比真实值小C. 温度升高到一定值后，电流表宜采用外接法D. 温度升高到一定值后，电流表宜采用内接法解析 (1)本实验中要探究热敏电阻的温度特性曲线，故滑动变阻器采用分压接 法，同时热敏电阻阻值较大，故应采用电流表内接法；如图甲所示(2) 根据电路图连接实物图，如图乙所示。(3) 因当滑动触头打到 a 端时待测电路电压或电流为零，从而保护电流表，故答案 为 a。(4) 由于电流表内接，电流表的分压使电压表读数大于热敏电阻

4、两端的电压，故A正确；当温度升高到一定值后，电阻变小，则电流表应选用外接法，故C 正确。答案 (1)见解析 (2)见解析 (3)a (4)AC命题角度 光电传感器【例 2】 小明同学为了测定某太阳能硅光电池组的电动势和内阻， 设计了如图 3 所示的电路，在一定光照条件下进行实验：图3(1) 请根据图 3 完成图 4 中实物的连线。图4其中第 4 组数据的电压如图 5 所示，则此时(2) 将测量出来的数据记录在下表中， 电压为 V。12345678U/V1.771.751.701.541.271.000.50I/ A1230486068768086(3) 将这些数据在图 6 中描点，第 4组数据

5、还未描出。a.请在图 6中描出第 4组数据的点，作出该硅光电池组的 UI 图线。b.由 UI 图线知，该硅光电池组的电动势 E V，电池组的内阻随其输出电流的变化而改变，在电流为 80 A 时，该电池组的内阻 r k(保留 3 位有效数字 ) 。解析 (1)根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图甲所示。(2) 由表中实验数据可知电压表最大测量值为 1.77 V，则电压表量程为 3 V，由图 5 所示电压表可知，其分度值为 0.1 V ，示数为 1.65 V。(3) a.把第四组数据标在坐标系内，根据坐标系内描出的点作出图象如图乙所示：b.由图线可知，该硅光电池组的电动势 E1.80 V在电流

6、为 80 A时，由表格数据得到路端电压为 1.00 V，根据闭合电路欧姆定律，EUIr，解得： rEI U18.800×110.060 104 答案 (1)所连的实物图见解析图甲 (2)1.65 (3)a.该硅光电池组的 UI 图线如 图乙 10.0热点二 实验拓展创新命题角度 拓展实验 设计温度报警器【例 3】 （2016·全国卷 ，23）现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求 当热敏电阻的温度达到或超过 60 时，系统报警。提供的器材有： 热敏电阻，报 警器（内阻很小，流过的电流超过 I c时就会报警 ），电阻箱（最大阻值为 999.9 ）， 直流电源（输出电压为

7、U，内阻不计 ），滑动变阻器 R1（最大阻值为 1 000 ），滑动 变阻器 R2（最大阻值为 2 000 ，）单刀双掷开关一个，导线若干。 在室温下对系统进行调节，已知 U约为18 V，Ic约为 10 mA；流过报警器的电流 超过 20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小， 在 60 时阻值为 650.0 。（1）在图 7 中完成待调节的报警系统原理电路图的连线。图7（2）电路中应选用滑动变阻器 （填“R1”或“R2”。）（3）按照下列步骤调节此报警系统： 电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为 ；滑动变阻器的滑片应置于 （填“a”或“b”端）

8、附近，不能置于另 一端的原因是 。_ 将开关向 （填“c”或 “d”端）闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至（4）保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使 用。解析 （1）电路图如答案图。（2）U18 V，通过报警器的电流 10 mAIc20 mA，故电路中总电阻 RUIc，即900 R1 800 ，故滑动变阻器选 R2。（3）热敏电阻为 650.0 时，报警器开始报警， 电阻箱的阻值也应为 650.0 ，实验调试时，将开关置于 c 端，缓慢调节滑动变阻器，直到报警器开始报警。为防止 通过报警器电流过大，造成报警器烧坏，应使滑动变阻器的滑片置于 b 端。答案 (1)

9、如图所示(2)R2 (3)650.0 b 接通电源后，流过报警器的电流会超过 20 mA，报警器可能损坏c 报警器开始报警 命题角度 创新实验 压力传感器的应用例 4 】 材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用这种 效应可以测量压力大小。若图 8甲为某压敏电阻在室温下的电阻 压力特性曲线，F，需先测量其中 RF、R0 分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值。为了测量压力压敏电阻处于压力中的电阻值 RF 。请按要求完成下列实验。(1) 设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路， 在图乙的虚线框中画 出实验电路原理图 (压敏电阻及所给压力已给出， 待测压力大小约为 0.4&#

10、215;102 N 0.8×102 N ，不考虑压力对电路其他部分的影响 )，要求误差较小，提供的器材如 下：A. 压敏电阻，无压力时阻值 R06 000 B. 滑动变阻器 R，全电阻阻值约 200 C. 电流表 A，量程 2.5 mA，内阻约 30 D. 电压表 V，量程 3 V，内阻约 3 k E. 直流电源 E，电动势 3 V ，内阻很小F. 开关 S，导线若干(2) 正确接线后，将压敏电阻置于待测压力下，通过压敏电阻的电流是1.33 mA，电压表的示数如图丙所示，则电压表的读数为 V。(3) 此时压敏电阻的阻值为 ；结合图甲可知待测压力的大小F N。(计算结果均保留 2位有效

11、数字 )解析 (1)根据题述对实验电路的要求，应该采用分压式接法、电流表内接的电 路，原理图如图所示。(2)根据电压表读数规则，电压表读数为 2.00 V。(3)由欧姆定律，此时压敏电阻的阻值为 RFUI RA1.5×103 ，RR0F4，由题图 甲可知，对应的待测压力 F60 N。答案 (1)见解析图 (2)2.00 (3)1.5×103 601.利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积很小，可以用来测量很小 范围内的温度变化，反应快，而且精确度高。(1) 如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他 因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低

12、，电路中电流将变 (填“大”或“小” )。(2) 上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示 出热敏电阻附近的温度。 如果刻度盘正中的温度为 20 (如图 9甲所示)，则 25 的刻度应在 20 的刻度的 (填“左”或“右” )侧。图9(3) 为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化， 请用图乙中的器材 (可增加元器件 )设计一个电路。解析 (1)因为负温度系数热敏电阻温度降低时， 电阻增大。故电路中电流会减小。 (2)由(1)的分析知，温度越高，电流越大，25 的刻度应对应较大电流， 故在 20 的刻度的右侧。(3)如图所示。答案 (1)小 (2)右 (3

13、)见解析2.(2017 江·苏单科， 11)某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路 图如图 10 甲所示，继电器与热敏电阻 Rt、滑动变阻器 R 串联接在电源 E 两端， 当继电器的电流超过 1 5 mA 时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继 电器的电阻约 20 ，热敏电阻的阻值 Rt与温度 t 的关系如下表所示。图 10t/30.040.050.060.070.080.0Rt/ 199.5145.4108.181.862.949.1(1) 提供的实验器材有：电源 E1(3 V，内阻不计 )、电源 E2(6 V ，内阻不计 )、滑动 变阻器 R1(0200 、)滑

14、动变阻器 R2(0 500 、)热敏电阻 Rt、继电器、电阻箱 (0999.9 、)开关 S、导线若干。为使该装置实现对 3080 之间任一温度的控制，电源 E 应选用 (选填“E1”或“E2”，)滑动变阻器 R应选用 (选填“R1”或“R2”。)(2) 实验发现电路不工作。某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电 压，则应将如图乙所示的选择开关旋至 (选填“ A”、“B”、“C”或“D”。)(3) 合上开关 S，用调节好的多用电表进行排查。在图甲中，若只有b、c 间断路，则应发现表笔接入 a、b时指针(选填“偏转”或“不偏转” )，接入 a、c时指针 (选填“偏转”或“不偏转” )。

15、(4) 排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为 50 时被吸合，下列操作步骤的正确顺 序是 。(填写各步骤前的序号 )将热敏电阻接入电路 观察到继电器的衔铁被吸合 断开开关，将电阻箱从电路中移除 合上开关，调节滑动变阻器的阻值 断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至 108.1 解析 (1)为保持继电器的灵敏度，即电路中的电流易超过 15 mA ，应选电动势大 的电源 E2；当温度为 80 时，滑动变阻器接入电路的最小电阻为 REI2 Rt 350.9 ，故滑动变阻器应选 R2。(2)因电路中有电源，排查电路故障应选用多用电表的直流电压挡，故选C。(3)只有 b、c间断路，表笔接入 a、b 间时，电