1、3 3利用传感器制作简单的自动控制装置利用传感器制作简单的自动控制装置 实验目标实验目标1.了解门窗防盗报警装置，会组装门窗防盗报警装置了解门窗防盗报警装置，会组装门窗防盗报警装置。2.了解了解 光控开关电路及控制原理，会组装光控开关光控开关电路及控制原理，会组装光控开关。 一、门窗防盗报警装置一、门窗防盗报警装置 1电路如图所示电路如图所示。 2工作原理工作原理：闭合电路开关：闭合电路开关 S，系统处于防盗状态系统处于防盗状态。 。当门窗紧闭时当门窗紧闭时，磁磁体体 M 靠近干簧管靠近干簧管 SA，干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈 K，使继电器
2、使继电器 工作工作。继电器的动触点继电器的动触点 c 与常开触点与常开触点 a 接通接通，发光二极管发光二极管 LED 发光发光，显示电路显示电路 处于正常工作状态处于正常工作状态。当门窗开启时当门窗开启时，磁体离开干簧管磁体离开干簧管，干簧管失磁断开干簧管失磁断开，继电继电 器被断电器被断电。继电器的动触点继电器的动触点 c 与常闭触点与常闭触点 b 接通接通，蜂鸣器蜂鸣器 H 发声报警发声报警。干簧管干簧管 在电路中起传感器和控制开关的作用在电路中起传感器和控制开关的作用，继电器则相当于一个自动的双向开关继电器则相当于一个自动的双向开关。 3实验器材实验器材 干簧管干簧管、继电器继电器、发
3、光二极管发光二极管 LED、蜂鸣器蜂鸣器 H、电源电源、导线若干导线若干、开关开关、 电阻电阻。 4. 实验步骤实验步骤 (1)连接电路前连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体直接靠近用磁体直接靠近 干簧管干簧管，观察簧片能否正常动作观察簧片能否正常动作。 (2)确定各元件可以正常工作后确定各元件可以正常工作后，按照图所示连接电路按照图所示连接电路。 (3)接通电源后接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象分别观察实验现象。 二、光控开关二、光控开关 1电路如图所示电路如图所示。 2工作原理：当环境光比较强时工
4、作原理：当环境光比较强时，光敏电阻光敏电阻 RG的阻值很小的阻值很小，三极管不导三极管不导 通通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电即发光二极管不工作；继电 器处于常开状态器处于常开状态，小灯泡小灯泡 L 不亮不亮。 当环境光比较弱时当环境光比较弱时，光敏电阻光敏电阻 RG的阻值变的阻值变 大大，三极管导通三极管导通，且获得足够的基极电流且获得足够的基极电流，产生较大的集电极电流产生较大的集电极电流， 点亮发光点亮发光 二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡 L。 3实验器材实验器材 发光二极管发
5、光二极管、三极管三极管、可变电阻可变电阻 R1、电阻电阻 R2、光敏电阻光敏电阻、集成电路实验板集成电路实验板、 直流电源直流电源、导线若干导线若干、黑纸黑纸。 4实验步骤实验步骤 (1)按照图所示连接电路按照图所示连接电路，检查无误后检查无误后，接通电源接通电源。 (2)让光敏电阻让光敏电阻 RG受到白天较强的自然光照射受到白天较强的自然光照射，调节电阻调节电阻 R1使发光二极使发光二极管管 LED 或小灯泡或小灯泡 L 刚好不发光刚好不发光。 (3)遮挡遮挡 RG，当光照减弱到某种程度时当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管就会看到发光二极管 LED 或小灯或小灯 泡泡 L 发光发光。
6、 (4)让光照加强让光照加强，当光照强到某种程度时当光照强到某种程度时，则发光二极管则发光二极管 LED 或小灯泡或小灯泡 L 熄熄 灭灭。 5注意事项注意事项 (1)安装前安装前，对实验器材进行测试对实验器材进行测试，确保各元件性能良好后确保各元件性能良好后，再进行安装再进行安装。 (2)光控开关实验中光控开关实验中，二极管连入电路的极性不能反接二极管连入电路的极性不能反接。 (3)如果实验现象不明显如果实验现象不明显，可用手电筒加强光照可用手电筒加强光照，或遮盖或遮盖 光敏电阻光敏电阻，再进行再进行 观察观察。 【例【例 1】为了节能和环保为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系
7、统一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光光 控开关可采用光敏电阻来控制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光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元 件件(照度可以反映光的强弱照度可以反映光的强弱，光越强照度越大光越强照度越大，照度单位为照度单位为 lx)。某光敏电阻某光敏电阻 Rp 在不同照度下的阻值如下表：在不同照度下的阻值如下表： 照度照度(lx)0.20.40.60.81.01.2 电阻电阻(k)754028232018 根据表中数据根据表中数据，请在给定的坐标系请在给定的坐标系(见答题卡见答题卡)中描绘出阻值随照度变化的中描绘出阻值随照度变化的 曲线曲
8、线，并说明阻值随照度变化的特点并说明阻值随照度变化的特点。 如图所示如图所示，当当 1、2 两端所加电压上升至两端所加电压上升至 2 V 时时，控制开关自动启动照明控制开关自动启动照明 系统系统，请利用下列器材设计一个简单电路请利用下列器材设计一个简单电路。给给 1、2 两端提供电压两端提供电压，要求当天色要求当天色 渐暗照度降低至渐暗照度降低至 1.0(lx)时启动照明系统时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图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不考虑控制开关对所设计电路的影响) 提供的器材如下：提供的器材如下： 光敏电源光敏电源 E(电动势电动势 3 V，内阻不
9、计内阻不计)； 定值电阻：定值电阻：R110 k，R220 k，R340 k(限选其中之一并在图中标限选其中之一并在图中标 出出) 开关开关 S 及导线若干及导线若干。 解析解析(1)光敏电阻的阻值随光照变化的曲线如图所示。光敏电阻的阻值随光照变化的曲线如图所示。 特点：光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小。特点：光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小。 (2)电路原理图如图所示。电路原理图如图所示。 控制开关自动启动照明系统控制开关自动启动照明系统，给给 1、2 两端提供电压两端提供电压，要求当天色渐暗照度要求当天色渐暗照度 降低至降低至 1.0(lx)时启动照明系统时启动照明系统，
10、即此时光敏电阻阻值为即此时光敏电阻阻值为 20 k， 两端电压为两端电压为 2 V， 电源电动势为电源电动势为 3 V，所以应加上一个分压电阻所以应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为分压电阻阻值为 10 k，即选即选用用 R1。 答案答案见解析见解析 【例【例 2】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控制的报警系统，要求当热敏电阻的温要求当热敏电阻的温 度达到或超过度达到或超过 120 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(该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小， 在在 120 时阻值为时阻值为 700.0 )
11、；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 Ic时就会报警时就会报警，Ic约为约为 10 mA；流过报；流过报 警器的电流超过警器的电流超过 20 mA 时时，报警器可能损坏报警器可能损坏)； 电阻箱电阻箱(最大阻值为最大阻值为 999.9 )； 直流电源直流电源(输出电压为输出电压为 U 约为约为 18 V，内阻不计内阻不计)； 滑动变阻器滑动变阻器 R1(最大阻值为最大阻值为 1 000 )； 滑动变阻器滑动变阻器 R2(最大阻值为最大阻值为 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，调节的报
12、警系统原理电路图如图所示调节的报警系统原理电路图如图所示。 (1)电路中应选用滑动变阻器电路中应选用滑动变阻器(选填选填“R1”或或“R2”)。 (2)按照下列步骤调节此报警系统：按照下列步骤调节此报警系统： 电路接通前电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求根据实验要求，这一阻值这一阻值 为为；滑动变阻器的滑片应置于；滑动变阻器的滑片应置于(选填选填“a”或或“b”)端附近端附近， 不能置于另一端的原因是不能置于另一端的原因是。 将开关向将开关向(选填选填“c”或或“d”)端闭合端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑缓慢移动滑动变阻器的滑 片片，直至直至。 (3
13、)滑动变阻器滑片的位置滑动变阻器滑片的位置(选填选填“不变不变”“”“向左滑动向左滑动”或或“向右滑向右滑 动动”)，将开关向另一端闭合将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用报警系统即可正常使用。 (4)若要将此系统改为光敏电阻控制的报警系统若要将此系统改为光敏电阻控制的报警系统，要求当光敏电阻的光照达要求当光敏电阻的光照达 到或超过某一特定值时到或超过某一特定值时， 系统报警系统报警， 且光敏电阻在这一特定值时的电阻为且光敏电阻在这一特定值时的电阻为 650 ， 则需将上述电路中的则需将上述电路中的换成光敏电阻换成光敏电阻，并将电阻箱的阻值调到并将电阻箱的阻值调到 ，然后重复上述操作即可然
14、后重复上述操作即可。 解析解析(1)电压为电压为 18 V，而报警时的电流为而报警时的电流为 10 mA；此时电阻约为此时电阻约为： ： R 18 1010 3 1 800 ； 而热敏电阻的阻值约为而热敏电阻的阻值约为 650 ，故滑动变阻器接入电阻 故滑动变阻器接入电阻 约为约为 1 150 ，故应选择，故应选择 R2。 (2)因要求热敏电阻达到因要求热敏电阻达到 120 时报警时报警， 此时电阻为此时电阻为 700 ， ， 故应将电阻箱故应将电阻箱 调节至调节至 700 ，然后由最大调节滑动变阻器然后由最大调节滑动变阻器，直至报警器报警直至报警器报警，故开始时滑片应故开始时滑片应 在在 b
15、 端，目的是避免接通电源后，流过报警器的电流会超过端，目的是避免接通电源后，流过报警器的电流会超过 20 mA，报警器可，报警器可 能损坏能损坏； 将开关接到将开关接到 c 端与电阻箱连接端与电阻箱连接， 调节滑动变阻器直至报警器开始报警调节滑动变阻器直至报警器开始报警 即可，然后再接入热敏电阻，电路即可正常工作。即可，然后再接入热敏电阻，电路即可正常工作。 (3)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。使用。 (4)需将上述电路中的热敏电阻换成光敏电阻，并将电阻箱的阻值调到需将上述电路中的热敏电阻换成
16、光敏电阻，并将电阻箱的阻值调到 650 ，然后重复上述操作即可。，然后重复上述操作即可。 答案答案(1)R2(2)700.0b接通电源后接通电源后，流过报警器的电流会超流过报警器的电流会超 过过 20 mA，报警器可能损坏报警器可能损坏c报警器开始报警报警器开始报警(3)不变不变(4)热敏电阻热敏电阻 650 1如图所示如图所示，图甲为热敏电阻的图甲为热敏电阻的 Rt 图像图像， ，图乙为用此热敏电阻图乙为用此热敏电阻 R 和继电和继电 器组成的一个简单恒温箱温控电路器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为继电器的电阻为 100 。当线圈的电流大于当线圈的电流大于 或等于或等于 20 m
17、A 时时，继电器的衔铁被吸合继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势为继电器线圈供电的电池的电动势 E 9.0 V，内阻可以不计内阻可以不计。图中的图中的“电源电源”是恒温箱加热器的电源是恒温箱加热器的电源。则：则： 甲甲乙乙 (1)应该把恒温箱内的加热器接在应该把恒温箱内的加热器接在(选填选填“A、 B 端端”或或“C、 D 端端”)。 (2)如果要使恒温箱内的温度保持在如果要使恒温箱内的温度保持在 50 ，可变电阻可变电阻 R的阻值应调节为的阻值应调节为 。 解析解析(1)当线圈中的电流较小时当线圈中的电流较小时，继电器的衔铁在上方继电器的衔铁在上方，恒温箱的加热器恒温箱的加热器
18、 处于工作状态，恒温箱内温度升高，故恒温箱内的加热器应该接在处于工作状态，恒温箱内温度升高，故恒温箱内的加热器应该接在 A、B 端。端。 (2)要使恒温箱内的温度保持要使恒温箱内的温度保持在在 50 ， 即即 50 时线圈内的电流时线圈内的电流为为 I20 mA。 由闭合电路欧姆定律得由闭合电路欧姆定律得 I E RRr， ，式中式中 r 为继电器的电阻为继电器的电阻，解得解得 RRr 450 。由题图甲可知，。由题图甲可知，50 时热敏电阻的阻值为时热敏电阻的阻值为 90 ，所以，所以 R450 R r260 。 答案答案(1)A、B 端端(2)260 2某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度
19、表某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表， ，他所选用的器材有他所选用的器材有：灵敏灵敏 电流表电流表(待改装待改装)，学生电源学生电源(电动势为电动势为 E，内阻不计内阻不计)，滑动变阻器滑动变阻器，单刀双掷开单刀双掷开 关关，导线若干导线若干，导热性能良好的防水材料导热性能良好的防水材料，标准温度计标准温度计，PTC 热敏电阻热敏电阻 R1(PTC 线性热敏电阻的阻值与摄氏温度线性热敏电阻的阻值与摄氏温度 t 的关系为的关系为 Rtakt，a0，k0)。 设计电路图如图所示设计电路图如图所示，并按如下步骤进行操作并按如下步骤进行操作。 (1)按电路图连接好实验器材按电路图连接好实验器材。
20、(2)将滑动变阻器滑片将滑动变阻器滑片 P 滑到滑到(选填选填“a”或或“b”)端端， 单刀双掷开单刀双掷开关关 S 掷于掷于(选填选填“c”或或“d”)端端，调节滑片调节滑片 P 使电流表满偏使电流表满偏，并在以后的并在以后的 操作中保持滑片操作中保持滑片 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，断开电路断开电路。 (3)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 ， 就将开关就将开关 S 置于置于 d 端端，并记录此时的温度并记录此时的温度 t 和对应的电流表的示数和对应的电流表的示数 I，然
21、后断开然后断开 开关开关。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系式写出电流与温度的关系式 I (用题目中给定的符号用题目中给定的符号)。 (4)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，重新刻制电流表的表盘重新刻制电流表的表盘，改装成温度改装成温度 表表。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：低温刻度在此温度表表盘刻度线的特点是：低温刻度在(选填选填 “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？(选填选填“是是”或或“否否”)。 解析解析(2)根据实验的原理可知，需要先选取合适的滑动变阻器的电阻
22、值根据实验的原理可知，需要先选取合适的滑动变阻器的电阻值， ， 结合滑动变阻器的使用的注意事项可知结合滑动变阻器的使用的注意事项可知， 开始时需要将滑动变阻器滑开始时需要将滑动变阻器滑片片P滑到滑到 a 端，以保证电流表的使用安全；然后将单刀双掷开关端，以保证电流表的使用安全；然后将单刀双掷开关 S 掷于掷于 c 端，调节滑片端，调节滑片 P 使电流表满偏，设此时电路总电阻为使电流表满偏，设此时电路总电阻为 R，断开电路。，断开电路。 (3)当温度为当温度为 t 时时，热敏电阻的阻值与摄氏温度热敏电阻的阻值与摄氏温度 t 的关系为的关系为：R1akt，根据根据 闭合电路的欧姆定律可得，闭合电路
23、的欧姆定律可得，I E RR1 E Rakt (4)由上式可知，温度越高，电流表中的电流值越小，所以低温刻度在表盘由上式可知，温度越高，电流表中的电流值越小，所以低温刻度在表盘 的右侧；由于电流与温度的关系不是线性函数，所以表盘的刻度是不均匀的。的右侧；由于电流与温度的关系不是线性函数，所以表盘的刻度是不均匀的。 答案答案(2)ac满偏满偏(或指针到最大电流刻度或指针到最大电流刻度)(3) E Rakt (4)右右，否否 3(1)热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。 。图为某种热敏电阻和金图为某种热敏电阻和金 属热电阻的阻值属热电阻的阻值 R 随温度随
24、温度 t 变化的示意图变化的示意图。 由图可知由图可知， 这种热敏电阻在温度上升这种热敏电阻在温度上升 时导电能时导电能(选填选填“增强增强”或或“减弱减弱”)；相对金属热电阻而言相对金属热电阻而言，热敏电阻热敏电阻 对温度变化的响应更对温度变化的响应更(选填选填“敏感敏感”或或“不敏感不敏感”)。 (2)利用传感器可以探测利用传感器可以探测、感受外界的信号感受外界的信号、物理条件等物理条件等。图甲所示为某同图甲所示为某同 学用传感器做实验得到的小灯泡的学用传感器做实验得到的小灯泡的 UI 关系图线关系图线。 甲甲乙乙 丙丙 (a)实验室提供的器材有：电流传感器实验室提供的器材有：电流传感器、
25、电压传感器电压传感器、滑动变阻器滑动变阻器 A(阻值范阻值范 围围 010 )、滑动变阻器滑动变阻器 B(阻值范围阻值范围 0100 )、电动势为电动势为 6 V 的电源的电源(不计内不计内 阻阻)、 小灯泡小灯泡、 电键电键、 导线若干导线若干。 该同学做实验时该同学做实验时， 滑动变阻器选用的是滑动变阻器选用的是(选选 填填“A”或或“B”)；请在图乙的方框中画出该实验的电路图；请在图乙的方框中画出该实验的电路图。 (b)将该小灯泡接入如丙图所示的电路中将该小灯泡接入如丙图所示的电路中，已知电流传感器的示数为已知电流传感器的示数为 0.3A， 电源电动势为电源电动势为 3 V。则此时小灯泡
26、的电功率为则此时小灯泡的电功率为W，电源的内阻为电源的内阻为 。 解析解析(1)图中横轴表示温度图中横轴表示温度，纵轴表示电阻纵轴表示电阻，随着温度的增加随着温度的增加，金属热电金属热电 阻的阻值略增大，而热敏电阻的阻值显著减小。所以这种热敏电阻在温度上升阻的阻值略增大，而热敏电阻的阻值显著减小。所以这种热敏电阻在温度上升 时导电能力增强；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的影响更敏感。时导电能力增强；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的影响更敏感。 (2)(a)为方便实验操作，滑动变阻器可以选为方便实验操作，滑动变阻器可以选 A；小灯泡电阻较小，电流传感；小灯泡电阻较小，电流传感 器
27、应采用外接法，描绘小灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑器应采用外接法，描绘小灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑 动变阻器应采用分压接法，电路图如图所示；动变阻器应采用分压接法，电路图如图所示； (b)由图甲可知，通过灯泡的电流是由图甲可知，通过灯泡的电流是 0.3A 时，灯泡两端电压是时，灯泡两端电压是 2.5 V，则灯，则灯 泡功率泡功率 PUI2.5 V0.3 A0.75 W；电源电动势是；电源电动势是 3 V，过点，过点(0.3 A,2.5 V)和和 纵轴上纵轴上 3 V 的点作一直线的点作一直线，该直线是电源的该直线是电源的 UI 图像图像，如图所示如图所示，根
28、据闭合电路根据闭合电路 欧姆定律应有欧姆定律应有 EUIr，解得，解得 r1.67 。 答案答案(1)增强增强敏感敏感(2)(a)A电路如图所示电路如图所示 (b)0.751.67 4如图甲所示为某宾馆的房卡如图甲所示为某宾馆的房卡，只有把房卡插入槽中只有把房卡插入槽中， ，房间内的灯和插座房间内的灯和插座 才会有电才会有电。 甲甲 (1)房卡的作用相当于一个房卡的作用相当于一个(填电路元件名称填电路元件名称)接在干路上接在干路上。 (2)如图乙所示如图乙所示，当房客进门时当房客进门时，只要将带有磁铁的卡只要将带有磁铁的卡 P 插入盒子插入盒子 Q 中中，这这 时由于磁铁吸引簧片时由于磁铁吸引
29、簧片，开关开关 B 就接通就接通，通过继电器通过继电器 J 使整个房间的电器的总开使整个房间的电器的总开 关接通关接通，房客便能使用室内各种用电器房客便能使用室内各种用电器。当继电器工作时当继电器工作时，cd 相吸相吸，ab 便接通便接通。 请你将各接线端请你将各接线端 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10 适当地连接起来适当地连接起来，构成正常构成正常 的电门卡电路的电门卡电路。 乙乙 解析解析(1)房卡可以控制房间内的灯和插座房卡可以控制房间内的灯和插座，不插入插槽中不插入插槽中，所有房间内的所有房间内的 灯和插座都不工作，所以房卡相当干路上的电键；灯和插座都不工作，所以房卡相当干路上
30、的电键； (2)将干簧管与电源将干簧管与电源 E、线圈连成一个回路；将三个灯泡所在电路与交流电、线圈连成一个回路；将三个灯泡所在电路与交流电 流接成回路，即按流接成回路，即按 87,45,69,13,210 连接起来，构成正常的电门卡电连接起来，构成正常的电门卡电 路。如图。路。如图。 答案答案(1)电键电键(2)87,45,69,13,210 5传感器担负着信息的采集任务传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用在自动控制中发挥着重要作用，传感器传感器 能够将感受到的物理量能够将感受到的物理量(如温度如温度、光光、声等声等)转换成便于测量的量转换成便于测量的量(通常是电学量通常是
31、电学量)。 例如例如，热敏传感器主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻热敏传感器主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，其阻值随温度变其阻值随温度变 化的图线如图甲所示化的图线如图甲所示，图乙是由热敏电阻图乙是由热敏电阻 Rt作为传感器制作的简单自动报警器作为传感器制作的简单自动报警器 的线路图的线路图，问：问： (1)为了使温度过高时报警铃响为了使温度过高时报警铃响，c 应接在应接在(选填选填“a”或或“b”)点点。 (2)若使启动报警的温度提高些若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片应将滑动变阻器滑片 P 向向移动移动(选选 填填“左左”或或“右右”)。 (3)如果在调试报警器达到最低报
32、警温度时如果在调试报警器达到最低报警温度时， 无论如何调节滑动变阻器滑无论如何调节滑动变阻器滑片片 P 都不能使报警器工作都不能使报警器工作，且电路连接完好且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态各电路元件都能处于工作状态，则造则造 成工作电路实际不能工作的原因可能是成工作电路实际不能工作的原因可能是 。 解析解析(1)由图甲可知当温度升高时由图甲可知当温度升高时 Rt的阻值减小的阻值减小，通过线圈的电流变大通过线圈的电流变大， ， 对衔铁的引力变大，可与对衔铁的引力变大，可与 a 点接触，欲使报警器报警，点接触，欲使报警器报警，c 应接在应接在 a 点。点。 (2)若使启动报警的温度提高些
33、，可使电路的相对电流减小一些，以使得热若使启动报警的温度提高些，可使电路的相对电流减小一些，以使得热 敏电阻敏电阻 Rt的阻值减小得更大一些，所以将滑动变阻器滑片的阻值减小得更大一些，所以将滑动变阻器滑片 P 向左移动，增大滑向左移动，增大滑 动变阻器接入电路的阻值。动变阻器接入电路的阻值。 (3)在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片 P 都不都不 能使报警器工作，可能是通过线圈的电流太小或线圈匝数太少，对衔铁的引力能使报警器工作，可能是通过线圈的电流太小或线圈匝数太少，对衔铁的引力 较小，也可能是弹簧的弹力较大，线圈
34、的磁力不能将衔铁吸引到和较小，也可能是弹簧的弹力较大，线圈的磁力不能将衔铁吸引到和 a 接触的状接触的状 态，还可能是乙图电源电压太低。态，还可能是乙图电源电压太低。 答案答案(1)a(2)左左(3)可能是乙图中的电源电压太低或电流太小或继电可能是乙图中的电源电压太低或电流太小或继电 器线圈匝数太少或弹簧劲度系数太大器线圈匝数太少或弹簧劲度系数太大 6某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现有器材现有器材：直流恒流电源直流恒流电源(在在 正常工作状态下输出的电流恒定正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表电压表、待测热敏电阻待测热敏电阻、保温容器保温容器、温度
35、计温度计、 开关和导线等开关和导线等。 (1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在如图所示请你在如图所示 的实物图上连线的实物图上连线。 (2)实验的主要步骤：实验的主要步骤： 正确连接电路正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水在保温容器中注入适量冷水，接通电源接通电源，调节并记录电调节并记录电 源输出的电流值源输出的电流值。 在 保 温 容 器 中 添 加 少 量 热 水在 保 温 容 器 中 添 加 少 量 热 水 ， 待 温 度 稳 定 后待 温 度 稳 定 后 ， 闭 合 开闭 合 开 关关，断开开关断开开关。 重复第重复
36、第步操作若干次步操作若干次，测得多组数据测得多组数据。 (3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得如图所示并据此绘得如图所示的的 Rt 关系图线关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的请根据图线写出该热敏电阻的 Rt 关系式：关系式：R t()。(保留三位有效数字保留三位有效数字) 解析解析(1)实物连线如图。实物连线如图。 (2)改变温度后，热敏电阻阻值改变，电压表示数改变。改变温度后，热敏电阻阻值改变，电压表示数改变。 (3)从图线知从图线知 R 与与 t 呈线性关系，且纵轴上截距呈线性关系，且纵轴上截距(当当 t0 时时)R100 ；图
37、；图 线斜率线斜率 kR t 0.390，所以，所以 R1000.390t()。 答案答案(1)实物连线图见解析实物连线图见解析(2)记录温度计数值记录温度计数值记录电压表数值记录电压表数值 (3)1000.390 7某实验小组利用如图某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在所示的电路探究在 2580 范围内某热敏电阻范围内某热敏电阻 的温度特性的温度特性。所用器材有：置于温控室所用器材有：置于温控室(图中虚线区域图中虚线区域)中的热敏电阻中的热敏电阻 RT，其标其标 称值称值(25 时的阻值时的阻值)为为 900.0 ；电源电源 E(6 V，内阻可忽略内阻可忽略)；电压表电压表(量程量程 1
38、50 mV)；定值电阻；定值电阻 R0(阻值阻值 20.0 )，滑动变阻器滑动变阻器 R1(最大阻值为最大阻值为 1 000 )；电阻；电阻箱箱 R2(阻值范围阻值范围 0999.9)；单刀开关；单刀开关 S1，单刀双掷开关单刀双掷开关 S2. (a) 实验时实验时，先按图先按图(a)连接好电路连接好电路，再将温控室的温度再将温控室的温度 t 升至升至 80.0 .将将 S2与与 1 端接通端接通，闭合闭合 S1，调节调节 R1的滑片位置的滑片位置，使电压表读数为某一值使电压表读数为某一值 U0；保持；保持 R1的的 滑片位置不变滑片位置不变，将将 R2置于最大值置于最大值，将将 S2与与 2
39、 端接通端接通，调节调节 R2，使电压表读数仍使电压表读数仍 为为 U0；断开；断开 S1，记下此时记下此时 R2的读数的读数。逐步降低温控室的温度逐步降低温控室的温度 t，得到相应温度得到相应温度 下下 R2的阻值的阻值，直至温度降到直至温度降到 25.0 。实验得到的实验得到的 R2t 的数据见下表的数据见下表。 t/25.030.040.050.060.070.080.0 R2/900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0 回答下列问题：回答下列问题： (1)在闭在闭合合 S1前前， 图图(a)中中R1的滑片应移动到的滑片应移动到(选填选填“a”或或“b”)端端
40、； (2)在图在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出并作出 R2t 曲线；曲线； (b) (c) (3)由图由图(b)可得到可得到 RT在在 2580 范围内的温度特性范围内的温度特性。 当当 t44.0 时时，可可得得 RT； (4)将将 RT握于手心握于手心，手心温度下手心温度下 R2的相应读数如图的相应读数如图(c)所示所示，该读数为该读数为 ，则手心温度为则手心温度为。 解析解析(1)题图题图(a)的电路中滑动变阻器采用限流接法，在闭合的电路中滑动变阻器采用限流接法，在闭合 S1前，前，R1应应 该调节到接入电路部分的阻值最大该调节到接入电路
41、部分的阻值最大，使电路中电流最小使电路中电流最小，即题图即题图(a)中中 R1的滑片的滑片 应移到应移到 b 端。端。 (2)将将 t60 和和 t70 对应的两组数据画在坐标图上对应的两组数据画在坐标图上， 然后用平滑曲线过 然后用平滑曲线过 尽可能多的数据点画出尽可能多的数据点画出 R2t 曲线。曲线。 (3)根据题述实验过程可知，测量的根据题述实验过程可知，测量的 R2的数据等于对应的热敏电阻的数据等于对应的热敏电阻 RT的阻的阻 值。由画出的值。由画出的 R2t 曲线可知，当曲线可知，当 t44.0 时，对应的时，对应的 RT450 。 (4)由画出的由画出的 R2t 曲线可知，当曲线
42、可知，当 RT620.0 时，手心温度时，手心温度 t33.0 。 答案答案(1)b(2)如图所示如图所示 (3)450(4)620.033.0 8. 某同学利用热敏电阻设计了一个某同学利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路过热自动报警电路”，如图甲所示如图甲所示。 将热敏电阻将热敏电阻 R 安装在需要探测温度的地方安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时当环境温度正常时，继电器的上触继电器的上触 点接触点接触，下触点分离下触点分离，指示灯亮指示灯亮； 当环境温度超过某一值时当环境温度超过某一值时，继电器的下触点继电器的下触点 接触接触，上触点分离上触点分离，警铃响警铃响。图甲中继电器的供
43、电电压图甲中继电器的供电电压 U13 V，继电器线圈用继电器线圈用 漆包线绕成漆包线绕成，其电阻其电阻 R0为为 40 。当线圈中的电流大于等于当线圈中的电流大于等于 50 mA 时时，继电器继电器 的衔铁将被吸合的衔铁将被吸合，警铃响警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。 图甲图甲图乙图乙 (1)图甲中警铃的接线柱图甲中警铃的接线柱 C 应与接线柱应与接线柱相连相连，指示灯的接线柱指示灯的接线柱 D 应应 与接线柱与接线柱相连相连(均选填均选填“A”或或“B”)。 (2)当环境温度升高时当环境温度升高时，热敏电阻阻值将热敏电阻阻值将，继电器的磁性继
44、电器的磁性 将将， 当环境温度达到当环境温度达到时时， 警铃报警警铃报警(均选填均选填“增大增大”“”“减小减小” 或或“不变不变”)。 (3)如果要使报警电路在更低的温度就报警如果要使报警电路在更低的温度就报警，下列方案可行的是下列方案可行的是() A适当减小适当减小 U1B适当增大适当增大 U1 C适当减小适当减小 U2D适当增大适当增大 U2 解析解析(1)根据根据“当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离， ， 指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触
45、，上触点分离，警 铃响铃响”，知警铃的接线柱知警铃的接线柱 C 应与接线柱应与接线柱 B 相连相连，指示灯的接线柱指示灯的接线柱 D 应与接线应与接线柱柱 A 相连。相连。 (2)当环境温度升高时当环境温度升高时，热敏电阻阻值减小热敏电阻阻值减小，由欧姆定律知电路中电流增大由欧姆定律知电路中电流增大， 则继电器的磁性将增大。当线圈中的电流等于则继电器的磁性将增大。当线圈中的电流等于 50 mA 时，继电器的衔铁刚好被时，继电器的衔铁刚好被 吸合，则控制电路中电阻最大值为吸合，则控制电路中电阻最大值为 R总 总 U1 I 3 0.05 60 ，此时热敏电阻阻，此时热敏电阻阻 值为值为 RR总 总 R060 40 20 ，由图乙知由图乙知，此时环境温度为 此时环境温度为 100 ，所所 以环境温度在以环境温度在 t100 时，警铃报警。时，警铃报警。 (3)要使报警电路在更低的温度就报警，则线圈中的电流等于要使报警电路在更低的温度就报警，则线圈中的电流等于 50 mA 时，热时，热 敏电阻敏电阻 R 变大变大，由由(2)知知，热敏电阻热敏电阻 RU1 I R0，则可通过适当增大则可通过适当增大 U1达到这个达到这个 目的，故目的，故 B 正确，正确，A、C、D 错误。错误。 答案答案(1)BA(2)减小减小增大增大100 (3)B
