2019年高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器实验十二传感器的简单使用学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 实验十二 传感器的简单使用 板块一 主干梳理 夯实基础 1研究热敏电阻的热敏特性 实验步骤 1按 下 图连接好电路，将热敏电阻绝缘处理。 2把多用电表置于 “ 欧姆 ” 挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数。 3向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值。 4将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录。 数据处理 1根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入 表中，分析热敏电阻的特性。 【 精品教育资源文库 】 2在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图

2、线，如图所示。 3根据实验数据和 Rt 图线，得出结论：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 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，其中多用电表置于 “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。 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。 光照强度 弱 中 强 无光照射 阻值 / 结论：光敏电阻的

3、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。 误差分析 1温度计读数带来的误差，可以选用精度高的温度计读数三次取平均值。 2欧姆表的读数带来的误差，可以对同一温度、同一光照强度下的电阻读数三次取平均值。 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阻值。 2光敏电阻实验中，如果效果不明显，可将光敏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。 板块二 考点细研 悟法培优 考点 1 热敏电阻的应用 例 1 热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法

4、研究电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性【 精品教育资源文库 】 曲线尽可能完整。已知常温下待测热敏电阻的阻值约 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 (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 (0 20 ) 、开关、导线若干。 (1)画出实验电路图。 (2)根据电路图，在上图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。 尝试解答 (1)图见解析 _(2)如图所示 (3)完成接线后的主要实验步骤： 往保温杯里加一

5、些热水，待温度计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 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 。 (1)常温下待测热敏电阻的阻值 (约 4 5 ) 较小，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，应该选用电流表外接法。题目中要求特性曲线尽可能完整，应使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。所以电路图如图。 (2)按电路图，实物连线见尝试解答。 (3) 往保温杯里加一些热水，待温度计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 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

6、伏安特性曲线 。 跟踪训练 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【 精品教育资源文库 】 特性工作的。如图甲所示，电源的电动势 E 9.0 V，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，电流计示数 I1 2 mA；当电流计的示数 I2 3.6 mA 时，热敏电阻的温度是 _ 。 答案 120 解析 从题图乙查得 t 20 时， R 的阻值为 4 k 由 E I1(R Rg)得 Rg EI1 R 9.02 k 4 k 0.5 k 当 I2

7、3.6 mA 时，设热敏电阻的阻值为 R ，则 R EI2 Rg 9.03.6k 0.5 k 2 k 从题图乙查得此时对应的温度 t2 120 。 考点 2 光敏电阻传感器的应用 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表： 照度 /lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻 /k 75 40 28 23 20 18 (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

8、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 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 lx 时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。 【 精品教育资源文库 】 (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 3 V，内阻不计 )； 定值电阻： R1 10 k ， R2 20 k ， R3 40 k( 限选其中之一并在图中标出 )；开关 S 及导线若干。 尝试解答 (1)光敏电阻的阻值随光

9、照变化的曲线如下图所示，光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小。 (2)电路原理图见下图 。 (1)根据表中的数据，在坐标纸上描点连线，得到如尝试解答所示的变化曲线。 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 1.0 lx 时启动照明系统，此时光敏电阻阻值为 20 k ，两端电压为 2 V，电源电动势为 3 V，故应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为 10 k ，即选用 R1；此电路的原理图见尝试解答。 跟踪训练 2016 南京质检 A、 B 两块正对的金属板竖直放置，在金属板 A 的内侧表面系一绝缘细线，细线下端系一带电小球。两块金属板接

10、在如图所示的电路中，电路中的 R1为光敏电阻， R2为滑动变阻器， R3为定值电阻。当 R2的滑片 P 在 a 端时闭合开关 S，此时电流表 A 和电压表 V 的示数分别为 I 和 U，带电小球静止时绝缘细线与金属板 A 的夹角为 ，电源电动势 E 和内阻 r 一定。则以下说法正确的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A 若将 R2的滑片 P 向 b 端移动，则 I 不变， U 增大 B保持滑片 P 不动，用更强的光照射 R1，则 I 增大， U 增大 C保持滑片 P 不动，用更强的光照射 R1，则小球重新达到稳定后 变大 D保持滑片 P 不动，用更强的光照射 R1，则 U 的变化量的绝对

11、值与 I 的变化量的绝对值的比值不变 答案 D 解析 由题中电路图看出，电压表 V 测量的是路端电压大小，电路稳定时 R2支路中无电流， R2两端电压为零，将 R2的滑片向 b 端移动不会影响 电压表 V 和电流表 A 的读数，故选项 A 错误。两极板 A、 B 之间的电压等于光敏电阻 R1两端的电压，用更强的光照射 R1， R1的阻值变小，电路电流 I 变大，路端电压 U 变小， R3两端电压变大， R1两端电压变小，则小球重新达到稳定后 变小，故选项 B、 C 均错误。设强光照射 R1前电压表 V 和电流表 A 的示数分别为 U1、 I1，强光照射 R1后电压表 V 和电流表 A 的示数分

12、别为 U2、 I2，则 E U1 I1r， E U2 I2r，解得 r U2 U1I1 I2 | U| I|，可见，选项 D 正确。 考点 3 传感 器在日常生活中的应用 例 3 某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力 (比例系数为 k)。如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为 0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压 U。现有下列器材：力电转换器、质量为 m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个，开关及导线若干，待测物体 (可置于力电转换器的受压面上 )。 (1)设计一个电路，要求力电转换器的

13、输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，画出完整的测量电路图。 (2)简要说明测量步骤，求出比例系数 k，并测出待测物体的质量 m。 尝试解答 (1)设计电路如图所示 【 精品教育资源文库 】 (2)测量步骤如下： 调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零； 将质量为 m0的砝码放在转换器的受压面上，记下输出电压 U0； 将待测物体放在转换器的受压面上，记下输出电压 U1； 因为 U0 km0g， U1 kmg，所以可求 m m0U1U0。 本题是传感器的应用问题，考查实验与探究能力，完成简单的实验设计。力电转换器虽然是一个全新的仪器，但它与其他所有的测量仪器一样，要有一个 “ 调零 ”

14、的过程 。仔细审题，题目中有很多重要的暗示，挖掘这些信息即是我们解决问题的关键。 “ 测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为 0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压 U” ， “ 该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为 k)” 所以输出电压 U kmg。题目要求 “ 力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大 ” ，这就暗示我们滑动变阻器必须使用分压式，有了设计电路才可以进行测量步骤。 跟踪训练 如图所示为一测定液面高低的传感器示意图， A 为固定 的导体芯， B 为导体芯外面的一层绝缘物质， C 为导电液体，把传感器接到图示电路中，已知灵敏电流表