选修32第十一章实验十二

1、实验十二 传感器的简单使用1研究热敏电阻的热敏特性装置及器材操作要领(1)绝缘：热敏电阻要绝缘处理。(2)适当：“欧姆”挡要选择适当的倍率。(3)调零：要先进行欧姆调零再测量。(4)等待：加开水后要等一会儿再测阻值，以使电 阻温度与水的温度相同。(5)重新调零：欧姆表每次换挡后都要重新调零。(6)记录：记下温度计的示数和多用电表测出的热 敏电阻的阻值。2.研究光敏电阻的光敏特性装置及器材操作要领(1)连接：按图示电路连接好。(2)选挡：多用电表置于“× 100”挡。(3)调零：要先进行欧姆调零再测量。(4)遮光：用手掌 (或黑纸 )遮光，改变射到光敏电阻上的光 的多少。(5)重新调零

2、：欧姆表每次换挡后都要重新调零。(6)记录：记下不同光照下光敏电阻的阻值。数据处理(1) 研究热敏电阻的热敏特性在 RTt 坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线结论：半导体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(2) 研究光敏电阻的光敏特性根据记录数据分析光敏电阻的特性。光照减弱电结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化， 光照增强电阻变小， 阻变大。误差分析(1) 温度计读数带来误差。(2) 多用电表读数带来误差。(3) 热敏电阻与水温不同带来误差。(4) 作 RTt 图象时的不规范易造成误差。热点一 教材原型实验 命题角度 温度传感器【例 1】 （2018·

3、;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 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。图1（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， 电路，补充完成实物间的连线。请根据你所设计的实验（3）闭合开关前，滑动变阻器的滑动触头 （4）实验小组利用完整的实验装

4、置测量出不同温度下的电阻值，画出该热敏电阻 的 Rtt 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。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P 应置于（填“a”或“b”端）。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

5、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(2) 将测量出来的数据记录在下表中，其中第 4 组数据的电压如图 5 所示，则此 时电压为 V。12345678U/V

6、1.771.751.701.541.271.000.50I/ 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 rk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

7、。(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，EU Ir ，解得： rEU1.801.00I 80×10 6 104 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 b1.80 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

8、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 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“R

9、2”。）（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)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

10、，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)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，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F，需先测量压敏电阻处于压力中的电阻值 RF。请按要求完成下列实验。图8

11、(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0.4×102N0.8×102 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

12、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 RF UI RA 1.5× 103 ，RRF4，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

13、。(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，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

14、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)见解析2为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，某 同学用如图 10甲所示的电路进行实验，得出两种 UI 图线，如图乙所示。图 10U1I12.40.8×103 3 000， 强光射时 R2 I2 4.0×103 200 。(1)根据 UI 图线可知正常光照射时光敏电阻的阻值为 ，强光照射时电阻为 ；(2)若实验中所用电压表的内阻约为 5 k，毫安表的内阻约为 100 ，考虑到电 表内阻对实验结果的影响，此实验中 (选填“正常光照射时”或“强光照射时”