全国通用版2018高考物理大一轮复习第十一章交变电流实验十二传感器的简单使用课件

1、实验十二传感器的简单使用实验十二传感器的简单使用实验基础实验基础热点定位热点定位跟踪训练跟踪训练实验基础实验基础理解落实理解落实 夯基础夯基础一、研究热敏电阻的热敏特性一、研究热敏电阻的热敏特性二、研究光敏电阻的光敏特性二、研究光敏电阻的光敏特性注意事项注意事项1.1.在做热敏实验时在做热敏实验时, ,加热水后要等一会儿再测其阻值加热水后要等一会儿再测其阻值, , 以使电阻温度与以使电阻温度与水的温度相同水的温度相同, ,并同时读出水温并同时读出水温. .2.2.在光敏实验中在光敏实验中, ,如果效果不明显如果效果不明显, ,可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中,

2、,并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的强度并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的强度. .3.3.欧姆表每次换挡后都要重新调零欧姆表每次换挡后都要重新调零. .热点定位热点定位重点透析重点透析 通热点通热点热点一温度传感器的应用热点一温度传感器的应用【例【例1 1】 对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻R RT T, ,在给定温度范围在给定温度范围内内, ,其阻值随温度的变化是非线性的其阻值随温度的变化是非线性的. .某同学将某同学将R RT T和两个适当的定值电阻和两个适当的定值电阻R R1 1,R,R2 2连成图连成图( (甲甲) )虚线框内所

3、示的电路虚线框内所示的电路, ,以使该电路的等效电阻以使该电路的等效电阻R RL L的阻值随的阻值随R RT T所处环境温度的变化近似为线性的所处环境温度的变化近似为线性的, ,且具有合适的阻值范围且具有合适的阻值范围. .为了验证为了验证这个设计这个设计, ,他采用伏安法测量在不同温度下他采用伏安法测量在不同温度下R RL L的阻值的阻值, ,测量电路如图测量电路如图( (甲甲) )所示所示, ,图中的电压表内阻很大图中的电压表内阻很大. .实验中的部分实验数据测量结果如表所示实验中的部分实验数据测量结果如表所示. .温度温度t/t/30.030.040.040.050.050.060.06

4、0.070.070.080.080.090.090.0R RL L阻值阻值/54.354.351.051.047.547.544.344.341.041.037.937.934.734.7回答下列问题回答下列问题: :(1)(1)根据图根据图( (甲甲) )所示的电路所示的电路, ,在图在图( (乙乙) )所示的实物图上连线所示的实物图上连线. .核心点拨核心点拨 (1)(1)实物图的连接要注意先串联后并联的顺序实物图的连接要注意先串联后并联的顺序. .解析解析: : (1)(1)连线如图连线如图(a)(a)所示所示答案答案: :(1)(1)见解析见解析 (2)(2)为了检验为了检验R RL

5、L与与t t之间近似为线性关系之间近似为线性关系, ,在图在图( (丙丙) )中作出中作出R RL L- -t t关系图线关系图线. .核心点拨核心点拨(2)(2)电表的读数要根据最小刻度确定读数的位数电表的读数要根据最小刻度确定读数的位数, ,图图( (丁丁) )最最小刻度为小刻度为5 mA5 mA, ,因此在本位内估读因此在本位内估读, ,电压表的最小刻度为电压表的最小刻度为0.1 V,0.1 V,要估读到要估读到下一位下一位. .解析解析: :(2)R(2)RL L- -t t关系图线如图关系图线如图(b)(b)所示所示答案答案: :(2)(2)见解析见解析 (3)(3)在某一温度下在某

6、一温度下, ,电路中的电流表、电压表的示数如图电路中的电流表、电压表的示数如图( (丁丁)()(戊戊) )所示所示, ,电电流表的读数为流表的读数为, ,电压表的读数为电压表的读数为. .此时等效电阻此时等效电阻R RL L的阻值的阻值为为; ;热敏电阻所处环境的温度约为热敏电阻所处环境的温度约为.核心点拨核心点拨(3)(3)回答热敏电阻的温度时要利用回答热敏电阻的温度时要利用R RL L- -t t图像进行读数图像进行读数. .解析：解析：(3)(3)因为电流表的最小刻度为因为电流表的最小刻度为5 mA5 mA, ,故读数时只需要精确到故读数时只需要精确到1 mA1 mA, ,所以电流表的读

7、数为所以电流表的读数为115 mA115 mA, ,而电压表的最小刻度为而电压表的最小刻度为0.1 V,0.1 V,故读数时要故读数时要估读到估读到0.01 V,0.01 V,所以电压表的读数为所以电压表的读数为5.00 V.5.00 V.等效电阻等效电阻R RL L= 43.5 ,= 43.5 ,结合结合R RL L- -t t图像可知热敏电阻所处环境的温度约为图像可知热敏电阻所处环境的温度约为64.0 .64.0 .答案答案: :(3)115 mA(3)115 mA5.00 V5.00 V43.5 64.0 43.5 64.0 UI方法技巧方法技巧 解决传感器实验的主要方法解决传感器实验的

8、主要方法(1)(1)在高中阶段关于传感器的实验主要侧重于实验电路的设计与连接、实在高中阶段关于传感器的实验主要侧重于实验电路的设计与连接、实验数据的处理或根据实验数据画图像验数据的处理或根据实验数据画图像. .(2)(2)实验电路一般采用滑动变阻器的分压或限流实验电路一般采用滑动变阻器的分压或限流, ,电流表的内接或外接电流表的内接或外接. .(3)(3)数据的处理一般是图像法数据的处理一般是图像法, ,要充分利用好实验得到的数据获得实验要充分利用好实验得到的数据获得实验结果结果. .(4)(4)连接实物图时连接实物图时, ,一般先将串联的主体电路连接好一般先将串联的主体电路连接好, ,然后连

9、接并联的器材然后连接并联的器材, ,最后一定要进行检查最后一定要进行检查. .【教师备用【教师备用】 如图如图, ,一热敏电阻一热敏电阻R RT T放在控温容器放在控温容器M M内内;mA;mA为毫安表为毫安表, ,量程量程6 mA6 mA, ,内阻为数十欧姆内阻为数十欧姆;E;E为直流电源为直流电源, ,电动势约为电动势约为3 V,3 V,内阻很小内阻很小;R;R为电阻为电阻箱箱, ,最大阻值为最大阻值为999.9 ;S999.9 ;S为开关为开关. .已知已知R RT T在在95 95 时的阻值为时的阻值为150 ,150 ,在在20 20 时的阻值约为时的阻值约为550 .550 .现要

10、求在降温过程中测量在现要求在降温过程中测量在95 95 20 20 之之间的多个温度下间的多个温度下R RT T的阻值的阻值. .(1)(1)在图中画出连线在图中画出连线, ,完成实验原理电路图完成实验原理电路图. .解析解析: : (1)(1)根据所给器材根据所给器材, ,要测量在不同温度下要测量在不同温度下R RT T的阻值的阻值, ,只能将电阻箱、只能将电阻箱、热敏电阻、毫安表与电源串联形成测量电路热敏电阻、毫安表与电源串联形成测量电路, ,如图所示如图所示. .答案答案: : (1)(1)见解析见解析(2)(2)完成下列实验步骤中的填空完成下列实验步骤中的填空: :a.a.依照实验原理

11、电路图连线依照实验原理电路图连线. .b.b.调节控温容器调节控温容器M M内的温度内的温度, ,使得使得R RT T的温度为的温度为95 .95 .c.c.把电阻箱调到适当的初值把电阻箱调到适当的初值, ,以保证仪器安全以保证仪器安全. .d.d.闭合开关闭合开关, ,调节电阻箱调节电阻箱, ,记录电流表的示数记录电流表的示数I I0 0, ,并记录并记录.e.e.将将R RT T的温度降为的温度降为T T1 1(20 T(20 T1 195 );0,k0).0,k0).设计电路如图所示设计电路如图所示, ,并按如下步骤进行操作并按如下步骤进行操作. .(1)(1)将滑动变阻器滑片将滑动变阻

12、器滑片P P滑到滑到( (填填“a”a”或或“b”)b”)端端, ,单刀双掷开单刀双掷开关关S S掷于掷于( (填填“c”c”或或“d”)d”)端端, ,调节滑片调节滑片P P使电流表使电流表, ,并并在以后的操作中保持滑片在以后的操作中保持滑片P P位置不动位置不动, ,设此时电路总电阻为设此时电路总电阻为R,R,断开电路断开电路.解析解析: :(1)(1)为了电路的安全滑动变阻器在闭合开关前为了电路的安全滑动变阻器在闭合开关前, ,应调至应调至a a端端, ,将单刀将单刀双掷开关双掷开关S S掷于掷于c c端端, ,并调节滑动变阻器并调节滑动变阻器, ,使电流表达到满偏使电流表达到满偏;

13、;答案答案: :(1)a(1)ac c满偏满偏(2)(2)容器中倒入适量开水容器中倒入适量开水, ,观察标准温度计观察标准温度计, ,每当标准温度计示数下降每当标准温度计示数下降5 ,5 ,就将开关就将开关S S置于置于d d端端, ,并记录此时的温度并记录此时的温度t t和对应的电流表的示数和对应的电流表的示数I,I,然后断开开关然后断开开关. .请根据温度表的设计原理和电路图请根据温度表的设计原理和电路图, ,写出电流与温度的关写出电流与温度的关系式系式( (用题目中给定的符号用题目中给定的符号)I=)I=.(3)(3)根据对应温度记录的电流表示数根据对应温度记录的电流表示数, ,重新刻制

14、电流表的表盘重新刻制电流表的表盘, ,改装成温改装成温度表度表. .根据改装原理根据改装原理, ,此温度表表盘刻度线的特点是此温度表表盘刻度线的特点是: :低温刻度在低温刻度在 . .( (填填“左左”或或“右右”) )侧侧, ,刻度线分布是否均匀刻度线分布是否均匀? ? ( (填填“是是”或或“否否”).).(3)(3)右否右否跟踪训练跟踪训练即时巩固即时巩固 测效果测效果1.(1.(20162016华中师大附中适应考试华中师大附中适应考试)()(多选多选) )电子眼系统通过路面下埋设的电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力感应线来感知汽车的压力, ,感应线是一个压电薄膜传感器感应

15、线是一个压电薄膜传感器, ,压电薄膜在受压电薄膜在受压时两端产生电压压时两端产生电压, ,压力越大电压越大压力越大电压越大, ,压电薄膜与电容器压电薄膜与电容器C C和电阻和电阻R R组成组成图图( (甲甲) )所示的回路所示的回路, ,红灯亮时红灯亮时, ,如果汽车的前、后轮先后经过感应线如果汽车的前、后轮先后经过感应线, ,回回路中产生两脉冲电流路中产生两脉冲电流, ,如图如图( (乙乙) )所示所示, ,即视为即视为“闯红灯闯红灯”, ,电子眼拍照电子眼拍照, ,则则红灯亮时红灯亮时( ( ) )A.A.车轮停在感应线上时车轮停在感应线上时, ,电阻电阻R R上有恒定电流上有恒定电流B.

16、B.车轮经过感应线的过程中车轮经过感应线的过程中, ,电容器先充电后放电电容器先充电后放电C.C.车轮经过感应线的过程中车轮经过感应线的过程中, ,电阻电阻R R上的电流先增大后减小上的电流先增大后减小D.D.汽车前轮刚越过感应线汽车前轮刚越过感应线, ,又倒回到线内又倒回到线内, ,仍会被电子眼拍照仍会被电子眼拍照BD BD 解析解析: :车轮停在感应线上时车轮停在感应线上时, ,压力不变压力不变, ,则电压不变则电压不变, ,电容器不充电电容器不充电, ,也也不放电不放电, ,电阻电阻R R上没有电流上没有电流, ,选项选项A A错误错误; ;由由( (乙乙) )图可知图可知, ,当车轮经

17、过时电当车轮经过时电流先增大后减小流先增大后减小, ,然后再反向增大减小然后再反向增大减小; ;因电压是在受压时产生的因电压是在受压时产生的, ,故故说明电容器先充电后放电说明电容器先充电后放电, ,选项选项B B正确正确,C,C错误错误; ;若汽车前轮越过感应线若汽车前轮越过感应线, ,又倒回线内又倒回线内, ,则前轮两次压线则前轮两次压线, ,仍形成两个脉冲电流仍形成两个脉冲电流, ,符合拍照条件符合拍照条件, ,选选项项D D正确正确. .2.(2.(20162016福建三明模拟福建三明模拟) )热敏电阻包括正温度系数电阻器热敏电阻包括正温度系数电阻器(PTC)(PTC)和负温度和负温度

18、系数电阻器系数电阻器(NTC),(NTC),正温度系数电阻器正温度系数电阻器(PTC)(PTC)在温度升高时电阻值增大在温度升高时电阻值增大, ,负负温度系数电阻器温度系数电阻器(NTC)(NTC)在温度升高时电阻值减小在温度升高时电阻值减小. .某实验小组欲探究通过某实验小组欲探究通过热敏电阻热敏电阻R R1 1( (常温下阻值约为常温下阻值约为10 )10 )的电流随其两端电压变化的特点的电流随其两端电压变化的特点, ,现现提供下列器材提供下列器材: :A.A.电流表电流表A A1 1( (量程量程100 mA100 mA, ,内阻约内阻约1 )1 )B.B.电流表电流表A A2 2( (

19、量程量程1.0 A,1.0 A,内阻约内阻约0.3 )0.3 )C.C.电压表电压表V V1 1( (量程量程3.0 V,3.0 V,内阻约内阻约3 k3 k) )D.D.电压表电压表V V2 2( (量程量程10.0 V,10.0 V,内阻约内阻约10 k10 k) )E.E.滑动变阻器滑动变阻器R(R(最大阻值为最大阻值为10 k10 k) )F.F.电源电源E(E(电动势电动势15 V,15 V,内阻忽略内阻忽略) )G.G.开关开关, ,导线若干导线若干(1)(1)该小组测出热敏电阻该小组测出热敏电阻R R1 1的的U-U-I I图线如图线如( (甲甲) )图曲线图曲线所示所示, ,该

20、热敏电阻该热敏电阻是是( (填填“PTC”PTC”或或“NTC”)NTC”)热敏电阻热敏电阻(2)(2)请在所提供的器材中选择必需的器材请在所提供的器材中选择必需的器材, ,电流表应选电流表应选, ,电压表电压表应选应选( (填写器材前面的字母填写器材前面的字母););并在虚线框内画出该小组设计的并在虚线框内画出该小组设计的电路图电路图.解析解析: :(1)(1)(甲甲) )图曲线图曲线所示的热敏电阻阻值随电流的增大所示的热敏电阻阻值随电流的增大( (即温度的即温度的升高升高) )而增大而增大, ,是正温度系数电阻器是正温度系数电阻器(PTC).(PTC).(2)(2)由由U-U-I I图线可

21、知图线可知, ,电流表应选电流表应选B,B,电压表应选电压表应选D,D,由于热敏电阻阻值较由于热敏电阻阻值较小小, ,电流表应外接电流表应外接, ,滑动变阻器采用分压式接法滑动变阻器采用分压式接法, ,电路图如图所示电路图如图所示. .答案答案: :(1)PTC(1)PTC(2)B(2)BD D电路图见解析电路图见解析(3)(3)该小组又通过查阅资料得出了热敏电阻该小组又通过查阅资料得出了热敏电阻R R2 2的的U-U-I I图线如图线如( (甲甲) )图曲线图曲线所示所示. .然后将热敏电阻然后将热敏电阻R R1 1,R,R2 2分别与某电池组连成如图分别与某电池组连成如图( (乙乙) )所

22、示电路所示电路. .测测得通过得通过R R1 1和和R R2 2的电流分别为的电流分别为0.30 A0.30 A和和0.60 A,0.60 A,则该电池组的电动势为则该电池组的电动势为V.(V.(结果保留三位有效数字结果保留三位有效数字)答案答案: : (3)10.0(3)10.0解析解析: :(3)(3)在热敏电阻的伏安特性曲线上过通过在热敏电阻的伏安特性曲线上过通过R R1 1和和R R2 2的电流分别为的电流分别为0.30 A0.30 A和和0.60 A0.60 A的两点作直线的两点作直线, ,该直线在纵轴的截距表示该电池组的该直线在纵轴的截距表示该电池组的电动势电动势, ,为为10.0

23、 V.10.0 V.3.(3.(20162016江西临川模拟江西临川模拟) )广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中的温度传感器用电器中的温度传感器, ,是利用热敏电阻的阻值随温度变化而变化的是利用热敏电阻的阻值随温度变化而变化的特性工作的特性工作的. .在图在图( (甲甲) )中中, ,电源的电动势电源的电动势E=9.0 V,E=9.0 V,内电阻可忽略内电阻可忽略;G;G为为内阻不计的灵敏电流表内阻不计的灵敏电流表;R;R0 0为保护电阻为保护电阻;R;R为热敏电阻为热敏电阻, ,其电阻值与温度其电阻值与温度变化关系如图变化关系如图( (乙乙)

24、 )的的R-R-t t图像所示图像所示. .则热敏电阻则热敏电阻R R与摄氏温度与摄氏温度t t的关系为的关系为R=R=; ;闭合开关闭合开关S,S,当当R R的温度等于的温度等于40 40 时时, ,电流表示数电流表示数I I1 1=2.25 mA=2.25 mA, ,则当电流表的示数则当电流表的示数I I2 2=3.6 mA=3.6 mA时时, ,热敏电阻热敏电阻R R的温度是的温度是.答案答案: :-1.875-1.8751010-2-2t+4.25t+4.251201204.(4.(20162016全国全国卷卷,23,23) )现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统现要组装一个由热敏电阻

25、控制的报警系统, ,要求当要求当热敏电阻的温度达到或超过热敏电阻的温度达到或超过60 60 时时, ,系统报警系统报警. .提供的器材有提供的器材有: :热敏电阻、热敏电阻、报警器报警器( (内阻很小内阻很小, ,流过的电流超过流过的电流超过I Ic c时就会报警时就会报警),),电阻箱电阻箱( (最大阻值为最大阻值为999.9 ),999.9 ),直流电源直流电源( (输出电压为输出电压为U,U,内阻不计内阻不计),),滑动变阻器滑动变阻器R R1 1( (最大阻值最大阻值为为1 000 ),1 000 ),滑动变阻器滑动变阻器R R2 2( (最大阻值为最大阻值为2 000 ),2 000 ),单刀双掷开关一个单刀双掷开关一个, ,导线若干导线若干. .在室温下对系统进行调节在室温下对系统进行调节, ,已知已知U U约为约为18 V,I18 V,Ic c约为约为10 mA10 mA; ;流过报警器的电流过报警器的电流超过流超过20 mA20 mA时时, ,报警器可能损坏报警器可能损坏; ;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小该热敏电阻的阻值随温度升高而减小, ,在在60 60 时阻值为时阻值为650.0