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
