1、实验十二传感器的简单使用【实验目的【实验目的】1.1.认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件。认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件。2.2.了解传感器在技术上的简单应用。了解传感器在技术上的简单应用。【实验原理【实验原理】1.1.传感器能够将感受到的物理量传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等力、热、光、声等)转换成便于测量的量转换成便于测量的量(一般是电学量一般是电学量)。2.2.工作过程如图工作过程如图:【实验器材【实验器材】热敏电阻、光敏电阻、电压表、电流表、铁架台、热敏电阻、光敏电阻、电压表、电流表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑烧杯、冷水、热水
2、、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。动变阻器、开关、导线等。【实验过程【实验过程】一、研究热敏电阻的热敏特性一、研究热敏电阻的热敏特性1.1.实验步骤实验步骤:(1)(1)按图示连接好电路按图示连接好电路,将热敏电阻绝缘处理。将热敏电阻绝缘处理。(2)(2)将热水和冷水分将热水和冷水分n n次注入烧杯中次注入烧杯中,记录每一次温度值记录每一次温度值和两电表读数。和两电表读数。(3)(3)利用利用R=R=计算出每一次热敏电阻的阻值。计算出每一次热敏电阻的阻值。UI2.2.数据处理数据处理:(1)(1)根据记录数据根据记录数据,把测量到的温度值和电阻值填入表把测量到的温度值和电阻
3、值填入表中中,分析热敏电阻的特性。分析热敏电阻的特性。次数次数待测量待测量温度温度/电阻电阻/(2)(2)在坐标系中在坐标系中,粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。的图线。(3)(3)根据根据R-tR-t图线图线,得出结论得出结论(热敏电阻的阻值随温度的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小升高而减小)。二、研究光敏电阻的光敏特性二、研究光敏电阻的光敏特性1.1.实验步骤实验步骤:(1)(1)将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器按如将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器按如图所示电路连接好图所示电路连接好,并将多用电表置于并将多用电表置于“100”100”挡
4、。挡。(2)(2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值,并并记录数据。记录数据。(3)(3)打开电源打开电源,让小灯泡发光让小灯泡发光,调节小灯泡的亮度使之逐调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮渐变亮,观察表盘指针显示电阻阻值的情况观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录。并记录。(4)(4)用手掌用手掌(或黑纸或黑纸)遮光遮光,观察表盘指针显示电阻阻值观察表盘指针显示电阻阻值的情况的情况,并记录。并记录。2.2.数据处理数据处理:把记录的结果填入表中把记录的结果填入表中,根据记录数据分根据记录数据分析光敏电阻的特性。析光敏电阻的特性。结论结论:光敏电阻的阻值
5、被光照射时发生变化光敏电阻的阻值被光照射时发生变化,光照增强光照增强电阻变小电阻变小,光照减弱电阻变大。光照减弱电阻变大。光照强度光照强度弱弱中中强强无光照射无光照射阻值阻值/【注意事项【注意事项】1.1.在做热敏电阻实验时在做热敏电阻实验时,加开水后要等一会儿再测其阻加开水后要等一会儿再测其阻值值,以使电阻温度与水的温度相同以使电阻温度与水的温度相同,并同时读出水温、并同时读出水温、电压和电流值。电压和电流值。2.2.光敏电阻实验中光敏电阻实验中,如果效果不明显如果效果不明显,可将电阻部分电可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中路放入带盖的纸盒中,并通过盖上小孔改变照射到光敏并通过盖上小孔改变照射
6、到光敏电阻上的光的强度。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。热点一对实验原理和数据处理的考查热点一对实验原理和数据处理的考查【典例【典例1 1】(2018(2018洛阳模拟洛阳模拟)如图所示如图所示,图甲为热敏电图甲为热敏电阻的阻的R-tR-t图象图象,图乙为用此热敏电阻图乙为用此热敏电阻R R和继电器组成的一和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路个简单恒温箱温控电路,继电器线圈的电阻为继电器线圈的电阻为150 150。当线圈中的电流大于或等于当线圈中的电流大于或等于20 mA20 mA时时,继电器的衔铁被继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电
7、池的电动势吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势E=6 V,E=6 V,内阻内阻可以不计。图中的可以不计。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。世纪金榜导学号世纪金榜导学号0445024704450247(1)(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 A、B B端端”或或“C C、D D端端”)。(2)(2)如果要使恒温箱内的温度保持如果要使恒温箱内的温度保持100,100,可变电阻可变电阻RR的值应调节为的值应调节为_。(3)(3)为使恒温箱内的温度保持在更高的数值为使恒温箱内的温度保持在更高的数值,可变电阻可变电阻RR的值应的值应
8、_(_(选填选填“增大增大”或或“减小减小”)。【解题指导【解题指导】解答本题应注意以下两点解答本题应注意以下两点:(1)(1)弄懂实验原理弄懂实验原理:加热器应接在加热器应接在A A、B B端还是端还是C C、D D端需端需从其原理出发从其原理出发,当温度低的时候当温度低的时候,加热器要工作进行加加热器要工作进行加热热,加热器电路应接通。加热器电路应接通。(2)(2)挖掘隐含条件挖掘隐含条件:要使恒温箱内的温度保持要使恒温箱内的温度保持 100,100,也就是当温度达到也就是当温度达到100 100 时时,电路要断开电路要断开,此时流过线此时流过线圈的电流要达到圈的电流要达到20 mA20
9、mA,结合热敏电阻的结合热敏电阻的R-tR-t图象图象,根据根据闭合电路欧姆定律即可求得电阻的大小。闭合电路欧姆定律即可求得电阻的大小。【规范解答【规范解答】(1)(1)当温度较低的时候当温度较低的时候,热敏电阻的电阻热敏电阻的电阻较大较大,电路中的电流较小电路中的电流较小,此时继电器的衔铁与此时继电器的衔铁与ABAB部分部分连接连接,此时是需要加热的此时是需要加热的,恒温箱内的加热器要工作恒温箱内的加热器要工作,所所以该把恒温箱内的加热器接在以该把恒温箱内的加热器接在A A、B B 端。端。(2)(2)当温度达到当温度达到100 100 时时,加热电路就要断开加热电路就要断开,此时继电此时继
10、电器的衔铁要被吸合器的衔铁要被吸合,即控制电路的电流要到达即控制电路的电流要到达20 mA20 mA,根根据闭合电路欧姆定律可得据闭合电路欧姆定律可得,I=,I=,解得解得 R=R=100 100。(3)(3)由上可知由上可知,若恒温箱内的温度保持在更高的数值若恒温箱内的温度保持在更高的数值,则则可变电阻可变电阻RR的值应增大的值应增大,会导致会导致R R电阻变小电阻变小,从而实现从而实现目标。目标。0ERRR答案答案:(1)A(1)A、B B端端(2)100(2)100(3)(3)增大增大【强化训练【强化训练】1.(20181.(2018运城模拟运城模拟)角速度计可测量飞机、航天器、角速度计
11、可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度潜艇的转动角速度,其结构如图所示。当系统绕轴其结构如图所示。当系统绕轴OOOO转动时转动时,元件元件A A发生位移并输出相应的电压信号发生位移并输出相应的电压信号,成为飞成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知机、卫星等的制导系统的信息源。已知A A的质量为的质量为m,m,弹弹簧的劲度系数为簧的劲度系数为k k、自然长度为、自然长度为l,电源的电动势为电源的电动势为E E、内阻不计。滑动变阻器总长也为内阻不计。滑动变阻器总长也为l,电阻分布均匀电阻分布均匀,系统系统静止时静止时P P在在B B点点,当系统以角速度当系统以角速度转动时转动时,则则()A.A.电
12、路中电流随角速度的增大而增大电路中电流随角速度的增大而增大B.B.电路中电流随角速度的减小而减小电路中电流随角速度的减小而减小C.C.弹簧的伸长量为弹簧的伸长量为x=x=D.D.输出电压输出电压U U与与的函数式为的函数式为U=U=2mkml22Emkm【解析【解析】选选D D。系统在水平面内以角速度。系统在水平面内以角速度转动时转动时,无无论角速度增大还是减小论角速度增大还是减小,BC,BC的电阻不变的电阻不变,根据闭合电路根据闭合电路欧姆定律得知欧姆定律得知,电路中电流保持不变电路中电流保持不变,与角速度无关与角速度无关,故故A A、B B项错误项错误;设系统在水平面内以角速度设系统在水平
13、面内以角速度转动时转动时,弹弹簧伸长的长度为簧伸长的长度为x,x,则对元件则对元件A,A,根据牛顿第二定律得根据牛顿第二定律得:kxkx=m=m2 2(l+x),x=,+x),x=,又输出电压又输出电压U=E,U=E,联立两式得联立两式得U=,U=,故故C C项错误项错误,D,D项正确。项正确。22mkmlBPBCRxERl22mEkm2.(20182.(2018三明模拟三明模拟)如图所示是工业生产中大部分光如图所示是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图电控制设备用到的光控继电器的示意图,它由电源、光它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成。电管、放大器、电磁继电器等几
14、部分组成。(1)(1)示意图中示意图中,a,a端就是电源端就是电源_极。极。(2)(2)光控继电器的原理是光控继电器的原理是:当光照射光电管时当光照射光电管时,_,_。【解析【解析】(1)(1)示意图中示意图中,a,a端就是电源正极。端就是电源正极。(2)(2)光控继电器的原理是光控继电器的原理是:当光照射光电管时当光照射光电管时,阴极阴极K K发发射电子射电子,电路中产生电流电路中产生电流,经放大器放大后的电流使电经放大器放大后的电流使电磁铁磁铁M M磁化磁化,将衔铁将衔铁N N吸住吸住;无光照射光电管时无光照射光电管时,电路中无电路中无电流电流,N,N自动离开自动离开M M。答案答案:(1
15、)(1)正正(2)(2)见解析见解析3.(20183.(2018大庆模拟大庆模拟)如图所示为一种加速度仪的示意如图所示为一种加速度仪的示意图。质量为图。质量为m m的振子两端连有劲度系数均为的振子两端连有劲度系数均为k k的轻弹簧的轻弹簧,电源的电动势为电源的电动势为E,E,不计内阻不计内阻,滑动变阻器的总阻值为滑动变阻器的总阻值为R,R,有效长度为有效长度为L,L,系统静止时系统静止时,滑动触头位于滑动变阻器正滑动触头位于滑动变阻器正中中,这时电压表指针恰好在刻度盘正中。这时电压表指针恰好在刻度盘正中。(1)(1)系统的加速度系统的加速度a(a(以向右为正以向右为正)和电压表读数和电压表读数
16、U U的函数的函数关系式为关系式为_。(2)(2)若电压表指针指在满刻度的若电压表指针指在满刻度的 位置位置,此时系统的加此时系统的加速度大小为速度大小为_和方向向和方向向_(_(选填选填“左左”或或“右右”)。34【解析【解析】(1)(1)当振子向左偏离变阻器中间位置当振子向左偏离变阻器中间位置x x距离时距离时,对振子对振子,根据牛顿第二定律得根据牛顿第二定律得:2kx=ma,2kx=ma,根据欧姆定律和串联电路分压特点得根据欧姆定律和串联电路分压特点得:U=E,U=E,联立得联立得:a=(E-2U):a=(E-2U)。Lx2LkLmE(2)(2)由加速度的表达式可知由加速度的表达式可知,
17、a,a与与U U是线性关系是线性关系,所以加速所以加速度仪的刻度盘是均匀的度仪的刻度盘是均匀的,当变阻器触片滑到最右端时电当变阻器触片滑到最右端时电压表的读数等于电源的电动势压表的读数等于电源的电动势E,E,得到电压表指针指在得到电压表指针指在满刻度的满刻度的 位置时电压值为位置时电压值为U=EU=E。代入到加速度代入到加速度a a的表达式得的表达式得:a=-,:a=-,负号表示方向向负号表示方向向左。左。3434kL2m答案答案:(1)a=(E-2U)(1)a=(E-2U)(2)(2)左左kLmEkL2m【反思归纳【反思归纳】1.1.热敏、光敏电阻的特点和应用热敏、光敏电阻的特点和应用:(1
18、)(1)热敏电阻的特点热敏电阻的特点:相对金属热电阻相对金属热电阻,对温度变化更敏对温度变化更敏感。分为正温度系数和负温度系数两种热敏电阻感。分为正温度系数和负温度系数两种热敏电阻,正温正温度系数的热敏电阻度系数的热敏电阻,温度越高温度越高,电阻越大电阻越大;负温度系数的负温度系数的热敏电阻热敏电阻,温度越高温度越高,电阻越小。电阻越小。(2)(2)光敏电阻的特点光敏电阻的特点:光敏电阻的电阻大小随光照的增光敏电阻的电阻大小随光照的增强而减小。强而减小。(3)(3)热敏、光敏电阻的应用热敏、光敏电阻的应用:热敏、光敏电阻一般用来热敏、光敏电阻一般用来控制电流、电压控制电流、电压,所以可以根据电
19、压或电流计算热敏、所以可以根据电压或电流计算热敏、光敏电阻的阻值光敏电阻的阻值,结合热敏、光敏电阻的阻值随温度、结合热敏、光敏电阻的阻值随温度、光强变化的曲线分析温度、光强。光强变化的曲线分析温度、光强。2.2.作图及图象的分析作图及图象的分析:(1)(1)描绘图象时描绘图象时,若规律不明确若规律不明确,应描绘平滑的曲线应描绘平滑的曲线;若若确定为线性关系的图象确定为线性关系的图象,应描绘直线应描绘直线,让直线过尽量多让直线过尽量多的点的点,不在直线上的点均匀分布直线两侧。不在直线上的点均匀分布直线两侧。(2)(2)利用图象时利用图象时,可利用图象上某点的坐标分析问题可利用图象上某点的坐标分析
20、问题,也也可应用线性图象的斜率、截距分析问题。可应用线性图象的斜率、截距分析问题。热点二对电路图和实物图连接的考查热点二对电路图和实物图连接的考查【典例【典例2 2】(2018(2018济南模拟济南模拟)光控开关可采用光敏电阻光控开关可采用光敏电阻来控制来控制,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,照度单位照度单位为为lx)x)。某光敏电阻。某光敏电阻R RP P在不同照度下的阻值如表在不同照度下的阻值如表:世纪金榜导学号世纪金榜导学号0445024804450248照度照度
21、/lx x0.20.20.40.40.60.60.80.81.01.01.21.2电阻电阻/k/k757540402828232320201818(1)(1)根据表中数据根据表中数据,请在给定的坐标系中描绘出阻值随请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线。照度变化的曲线。(2)(2)光敏电阻随照度变化的特点是光敏电阻随照度变化的特点是_。(3)(3)如图所示如图所示,当当1 1、2 2两端所加电压上升至两端所加电压上升至2 V2 V时时,控制控制开关自动启动照明系统。直流电源电动势开关自动启动照明系统。直流电源电动势E=3 V,E=3 V,内阻内阻不计不计;光敏电阻光敏电阻R RP P(符
22、号符号 ,阻值见表格阻值见表格););定值电阻定值电阻R R1 1=10 k=10 k。求当天色渐暗照度降低至。求当天色渐暗照度降低至_lx_lx时启动时启动照明系统。并将电路图补充完整。照明系统。并将电路图补充完整。(不考虑控制开关对不考虑控制开关对所设计电路的影响所设计电路的影响)【规范解答【规范解答】(1)(1)根据表中实验数据在坐标系内描出对根据表中实验数据在坐标系内描出对应点应点,然后根据描出的点作出图象然后根据描出的点作出图象,图象如图所示。图象如图所示。(2)(2)由由(1)(1)图可以看出图可以看出,光敏电阻的电阻阻值随照度变化光敏电阻的电阻阻值随照度变化的特点是的特点是:光敏
23、电阻的阻值随光照强度的增大非线性减光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小。小。(3)(3)由题意由题意,启动照明系统时启动照明系统时,电源电动势为电源电动势为3 V,3 V,分压电分压电阻两端的电压是阻两端的电压是1 V,1 V,分压电阻阻值为分压电阻阻值为10 k10 k,所以此时所以此时光敏电阻两端电压为光敏电阻两端电压为2 V,2 V,由串联电路的分压特点得由串联电路的分压特点得:,则则R RP P=2R=2R1 1=2=210 k=20 k10 k=20 k。PP11RU2RU1由表格中的数据可知由表格中的数据可知,当天色渐暗照度降低至当天色渐暗照度降低至1.0(lx)1.0(lx)
24、时启动照明系统时启动照明系统,即此时光敏电阻阻值为即此时光敏电阻阻值为20 k20 k,两端两端电压为电压为2 V,2 V,会启动照明系统。会启动照明系统。答案答案:(1)(1)见规范解答图见规范解答图(2)(2)光敏电阻的阻值随光照强光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小度的增大非线性减小(3)1.0(3)1.0电路图见规范解答电路图见规范解答【强化训练【强化训练】1.(1)1.(1)为了测定光敏电阻为了测定光敏电阻R Rx x的光敏特性的光敏特性,某同学使用多某同学使用多用表用表“100”100”的欧姆挡测其在正常光照下的大致电阻的欧姆挡测其在正常光照下的大致电阻,示数如图甲所示示数如图
25、甲所示,则所测得的阻值则所测得的阻值R Rx x=_=_。(2)(2)为了比较光敏电阻在正常光照射和强光照射时电阻为了比较光敏电阻在正常光照射和强光照射时电阻的大小关系的大小关系,采用伏安法测电阻得出两种采用伏安法测电阻得出两种“U-I”U-I”图线图线如图乙所示如图乙所示,由此可知正常光照射时光敏电阻阻值为由此可知正常光照射时光敏电阻阻值为_,_,强光照射时光敏电阻阻值为强光照射时光敏电阻阻值为_。(3)(3)考虑到电表内阻对实验结果的影响考虑到电表内阻对实验结果的影响,图丙电路中测图丙电路中测量值量值_(_(选填选填“大于大于”“”“小于小于”或或“等于等于”)真实值真实值,请根据图丙将图
26、丁中的仪器连接成完整实验电请根据图丙将图丁中的仪器连接成完整实验电路。路。【解析【解析】(1)(1)所测得的阻值所测得的阻值R Rx x=32=32100=3 200 100=3 200。(2)(2)正常光照射时光敏电阻阻值为正常光照射时光敏电阻阻值为R R1 1=3 000;3 000;强光照射时光敏电阻阻值为强光照射时光敏电阻阻值为R R2 2=200 200。32.40.8 1030.84.0 10(3)(3)根据根据R R测测=R=R真真,图丙电路中测量值小于真实图丙电路中测量值小于真实值值;实验电路如图所示。实验电路如图所示。UUII测真测真答案答案:(1)3 200(1)3 200
27、(2)3 000(2)3 000200200(3)(3)小于实物图见小于实物图见解析图解析图2.(20182.(2018开封模拟开封模拟)如图甲所示是一种常用的力传感如图甲所示是一种常用的力传感器器,它是利用金属电阻应变片将力的大小转换为电阻大它是利用金属电阻应变片将力的大小转换为电阻大小变化的传感器。常用的力传感器由金属梁和应变片小变化的传感器。常用的力传感器由金属梁和应变片组成组成,且力且力F F越大越大,应变片弯曲程度越大应变片弯曲程度越大,应变片的电阻应变片的电阻变化就越大变化就越大,输出的电压差输出的电压差U=|UU=|U1 1-U-U2 2|也就越大。已也就越大。已知传感器不受压力
28、时的电阻约为知传感器不受压力时的电阻约为19,19,为了准确地测为了准确地测量该阻值量该阻值,设计了以下实验设计了以下实验,实验原理图如图乙所示。实验原理图如图乙所示。实验室提供以下器材实验室提供以下器材:A.A.定值电阻定值电阻R R0 0(R(R0 0=5)=5)B.B.滑动变阻器滑动变阻器(阻值为阻值为2,2,额定功率为额定功率为50 W)50 W)C.C.电流表电流表A A1 1(0.6 A,(0.6 A,内阻内阻r r1 1=1)=1)D.D.电流表电流表A A2 2(0.6 A,(0.6 A,内阻内阻r r2 2约为约为5)5)E.E.直流电源直流电源E E1 1(电动势电动势3
29、V,3 V,内阻约为内阻约为1)1)F.F.直流电源直流电源E E2 2(电动势电动势6 V,6 V,内阻约为内阻约为2)2)G.G.开关开关S S及导线若干及导线若干(1)(1)当金属梁没有受到压力时当金属梁没有受到压力时,两应变片的电阻相等两应变片的电阻相等,通通过两应变片的电流相等过两应变片的电流相等,则输出的电压差则输出的电压差U_(U_(选选填填“大于零大于零”“”“小于零小于零”或或“等于零等于零”)。(2)(2)图乙中图乙中、为电流表为电流表,其中电流表其中电流表选选_(_(选填选填“A A1 1”或或“A A2 2”),”),电源选电源选_(_(选填选填“E E1 1”或或“E
30、 E2 2”)”)。(3)(3)在供电电路中滑动变阻器有两种连接方式在供电电路中滑动变阻器有两种连接方式:一种是一种是限流式限流式,另一种是分压式另一种是分压式,本实验应选择的方式为本实验应选择的方式为_。(4)(4)在图丙中在图丙中,将原电路将原电路B B、C C间导线断开间导线断开,并将滑动变阻并将滑动变阻器与原设计的电路器与原设计的电路A A、B B、C C端的一些端点连接端的一些端点连接,调节滑调节滑动变阻器动变阻器,测量多组数据测量多组数据,从而使实验结果更准确从而使实验结果更准确,请在请在图丙中正确连接电路。图丙中正确连接电路。(5)(5)结合上述实验步骤可以得出电阻的表达式为结合
31、上述实验步骤可以得出电阻的表达式为_(_(两电流表的电流分别用两电流表的电流分别用I I1 1、I I2 2表示表示)。【解析【解析】(1)(1)当金属梁没有受到压力时当金属梁没有受到压力时,两应变片的电两应变片的电阻相等阻相等,通过两应变片的电流相等通过两应变片的电流相等,U,U1 1、U U2 2相等相等,则输则输出的电压差等于零。出的电压差等于零。(2)(2)图中图中要当电压表使用要当电压表使用,因此内阻已知因此内阻已知,选用电流表选用电流表A A1 1;压力传感器与压力传感器与A A1 1并联后总电阻约为并联后总电阻约为1 1。除电源内。除电源内阻阻,回路总电阻约为回路总电阻约为R R
32、0 0+r+r2 2+1=11,+1=11,电流表的满偏电流表的满偏电流都为电流都为0.6 A,0.6 A,因此电源电压需要接近于因此电源电压需要接近于6.6 V,6.6 V,选电选电源源E E2 2。(3)(3)滑动变阻器的总阻值约为待测电阻的滑动变阻器的总阻值约为待测电阻的 ,用限流式用限流式时时,电流变化范围太小电流变化范围太小,因此滑动变阻器接成分压式。因此滑动变阻器接成分压式。(4)(4)将原电路将原电路B B、C C间导线断开间导线断开,A,A、B B两端接全阻值两端接全阻值,C,C端端接在变阻器的滑动端接在变阻器的滑动端,如图所示如图所示:110(5)(5)由电路图知由电路图知,
33、通过待测电阻的电流为通过待测电阻的电流为I I2 2-I-I1 1,加在待加在待测电阻两端的电压为测电阻两端的电压为I I1 1r,r,故待测电阻为故待测电阻为 。1 121I rII答案答案:(1)(1)等于零等于零(2)A(2)A1 1E E2 2(3)(3)分压式分压式(4)(4)电路见解析图电路见解析图(5)(5)1 121I rII【反思归纳【反思归纳】画电路图、连实物图注意事项画电路图、连实物图注意事项(1)(1)画电路图时要用直尺画画电路图时要用直尺画,画成长方形画成长方形,元件不画在拐元件不画在拐角上角上,尽量画成标准的串联或并联电路尽量画成标准的串联或并联电路,除开关外其余除
34、开关外其余部分应是封闭的。部分应是封闭的。(2)(2)连实物图时按电路图的顺序连实物图时按电路图的顺序,从电源开始从电源开始;连线不交连线不交叉叉,不连在导线中间不连在导线中间,应连在接线柱上应连在接线柱上;注意电表的正、注意电表的正、负接线柱及量程的选取负接线柱及量程的选取;滑动变阻器的接线应合理选用滑动变阻器的接线应合理选用,使其处于有效的控制状态。使其处于有效的控制状态。热点三实验拓展与创新热点三实验拓展与创新【典例【典例3 3】(2016(2016全国卷全国卷)现要组装一个由热敏电现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超要求当热敏电阻的温度达到
35、或超过过60 60 时时,系统报警。提供的器材有系统报警。提供的器材有:热敏电阻热敏电阻,报警报警器器(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,内阻内阻不计不计),),滑动变阻器滑动变阻器R R1 1(最大阻值为最大阻值为1 000),1 000),滑动变阻滑动变阻器器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,导线导线若干。在室温下对系统进行调节若干。在室温下对系统进行调节,已知已知U U
36、约为约为18 V,I18 V,Ic c约约为为10 mA10 mA;流过报警器的电流超过流过报警器的电流超过20 mA20 mA时时,报警器可能报警器可能损坏损坏;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 时时阻值为阻值为650.0 650.0。世纪金榜导学号世纪金榜导学号0445024904450249(1)(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。完成待调节的报警系统原理电路图的连线。(2)(2)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“R R1 1”或或“R R2 2”)”)。(3)(3)按照下列步骤调节此报警系统按照下列步骤
37、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,根据实根据实验要求验要求,这一阻值为这一阻值为_;_;滑动变阻器的滑片滑动变阻器的滑片应置于应置于_(_(选填选填“a”a”或或“b”)b”)端附近端附近,不能置不能置于另一端的原因是于另一端的原因是_。将开关向将开关向_(_(选填选填“c”c”或或“d”)d”)端闭合端闭合,缓缓慢移动滑动变阻器的滑片慢移动滑动变阻器的滑片,直至直至_。(4)(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端将开关向另一端闭合闭合,报警系统即可正常使用。报警系统即可正常使用。【创新方向分析【
38、创新方向分析】(1)(1)利用热敏电阻控制电路利用热敏电阻控制电路,使之成为温度报警系统。使之成为温度报警系统。在设置报警温度时在设置报警温度时,借助于电阻箱进行电阻设置借助于电阻箱进行电阻设置,使之使之达到报警的温度。达到报警的温度。(2)(2)可以设计成可调温度的报警器。可以设计成可调温度的报警器。【规范解答【规范解答】(1)(1)电路连接如图所示电路连接如图所示(2)(2)据据R=-RR=-Rt t=1 800-650=1 150,=1 800-650=1 150,可知电路可知电路中应选用滑动变阻器中应选用滑动变阻器R R2 2。(3)(3)调试时将电阻箱调到热敏电阻在调试时将电阻箱调到
39、热敏电阻在60 60 时的阻值时的阻值,即即650.0,650.0,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处,即即b b端端附近附近,若置于另一端若置于另一端,则流过报警器的电流超过则流过报警器的电流超过20 mA20 mA,报警器可能损坏。开关向报警器可能损坏。开关向c c端闭合端闭合,缓慢移动滑动变阻缓慢移动滑动变阻器的滑片器的滑片,直至报警器开始报警直至报警器开始报警,调试完成。调试完成。cUI答案答案:(1)(1)见规范解答见规范解答(2)R(2)R2 2(3)(3)650.0650.0b b若置于另一端则流过报警器的电流超若置于另一端则流过报警器的电流超过过2
40、0 mA20 mA,报警器可能损坏报警器可能损坏c c报警器开始报警报警器开始报警【强化训练【强化训练】1.(20171.(2017江苏高考江苏高考)某同学通过实验制作一个简易的某同学通过实验制作一个简易的温控装置温控装置,实验原理电路图如图甲所示实验原理电路图如图甲所示,继电器与热敏继电器与热敏电阻电阻R Rt t、滑动变阻器、滑动变阻器R R串联接在电源串联接在电源E E两端两端,当继电器的当继电器的电流超过电流超过15 mA15 mA时时,衔铁被吸合衔铁被吸合,加热器停止加热加热器停止加热,实现实现温控。继电器的电阻约为温控。继电器的电阻约为20,20,热敏电阻的阻值热敏电阻的阻值R R
41、t t与与温度温度t t的关系如表所示。的关系如表所示。t/t/30.030.040.040.050.050.060.060.070.070.080.080.0R Rt t/199.5199.5 145.4145.4 108.1108.181.881.862.962.949.149.1(1)(1)提供的实验器材有提供的实验器材有:电源电源E E1 1(3 V,(3 V,内阻不计内阻不计)、电源、电源E E2 2(6 V,(6 V,内阻不计内阻不计)、滑动变阻器、滑动变阻器R R1 1(0(0200)200)、滑动、滑动变阻器变阻器R R2 2(0(0500)500)、热敏电阻、热敏电阻R Rt
42、 t、继电器、电阻箱、继电器、电阻箱(0(0999.9)999.9)、开关、开关S S、导线若干。、导线若干。为使该装置实现对为使该装置实现对303080 80 之间任一温度的控制之间任一温度的控制,电电源源E E应选用应选用_(_(选填选填“E E1 1”或或“E E2 2”),”),滑动变滑动变阻器阻器R R应选用应选用_(_(选填选填“R R1 1”或或“R R2 2”)”)。(2)(2)实验发现电路不工作。某同学为排查电路故障实验发现电路不工作。某同学为排查电路故障,用用多用电表测量各接点间的电压多用电表测量各接点间的电压,则应将如图乙所示的选则应将如图乙所示的选择开关旋至择开关旋至_
43、(_(选填选填“A”“B”“C”A”“B”“C”或或“D”)D”)。(3)(3)合上开关合上开关S,S,用调节好的多用电表进行排查用调节好的多用电表进行排查,在图甲在图甲中中,若只有若只有b b、c c间断路间断路,则应发现表笔接入则应发现表笔接入a a、b b时指针时指针_(_(选填选填“偏转偏转”或或“不偏转不偏转”),),接入接入a a、c c时时指针指针_(_(选填选填“偏转偏转”或或“不偏转不偏转”)。(4)(4)排除故障后排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为欲使衔铁在热敏电阻为50 50 时被吸合时被吸合,下列操作步骤正确顺序是下列操作步骤正确顺序是_。(填写各步骤前填写各步骤前的序号
44、的序号)将热敏电阻接入电路将热敏电阻接入电路观察到继电器的衔铁被吸合观察到继电器的衔铁被吸合断开开关断开开关,将电阻箱从电路中移除将电阻箱从电路中移除合上开关合上开关,调节滑动变阻器的阻值调节滑动变阻器的阻值断开开关断开开关,用电阻箱替换热敏电阻用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至将阻值调至108.1 108.1【解析【解析】(1)(1)要想控制要想控制30 30 时的情况时的情况,此时热敏电阻的此时热敏电阻的阻值约为阻值约为200,200,需要的最小电动势需要的最小电动势E=0.015E=0.015(200+(200+20)V=3.3 V;20)V=3.3 V;因为还要考虑滑动变阻器的阻值因为还
45、要考虑滑动变阻器的阻值,因此因此3 V3 V的电源电动势太小的电源电动势太小,应选择应选择6 V6 V的电源的电源E E2 2;要想控制要想控制80 80 时的情况时的情况,电路中最小电阻电路中最小电阻R Rminmin=400,=400,滑动变阻器接入电阻滑动变阻器接入电阻R R滑滑=400-49.1-20=400-49.1-20=6 V0.015 A330.9,330.9,故应选择滑动变阻器故应选择滑动变阻器R R2 2。(2)(2)要想测量电压要想测量电压,应将旋钮旋至直流电压挡位上应将旋钮旋至直流电压挡位上,因电动势为因电动势为6 V,6 V,故应选故应选择择10 V10 V量程量程,
46、故旋至故旋至C C点。点。(3)(3)若只有若只有b b、c c间断路间断路,则应则应发现表笔接入发现表笔接入a a、b b时电表与电源不连接时电表与电源不连接,因此指针不因此指针不偏转偏转;而接入而接入a a、c c时时,电表与电源直接连接电表与电源直接连接,故指针发故指针发生偏转。生偏转。(4)(4)要使要使50 50 时衔铁被吸合时衔铁被吸合,由表格数据可由表格数据可以知道以知道,电阻为电阻为108.1;108.1;应先用电阻箱替换热敏电阻应先用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至将阻值调至108.1;108.1;再合上开关再合上开关,调节滑动变阻器的调节滑动变阻器的阻值阻值,直到观察到继电器
47、的衔铁被吸合直到观察到继电器的衔铁被吸合;此时再断开开此时再断开开关将电阻箱取下关将电阻箱取下,接入热敏电阻即可实现实验目的接入热敏电阻即可实现实验目的;故故步骤为步骤为。答案答案:(1)E(1)E2 2R R2 2(2)C(2)C(3)(3)不偏转偏转不偏转偏转(4)(4)2.2.小明在观看了宾馆等处的光电烟雾探测器小明在观看了宾馆等处的光电烟雾探测器(如图甲所如图甲所示示)后后,自己设计了一只自己设计了一只“火灾报警器火灾报警器”。该报警器由。该报警器由“控制电路控制电路”和和“工作电路工作电路”所组成所组成,其中其中“控制电路控制电路”由光敏电阻由光敏电阻R R、电磁铁、电磁铁(线圈阻值
48、线圈阻值R R0 0=15)=15)、电源、电源U=6 U=6 V V、开关等组成、开关等组成;“;“工作电路工作电路”由工作电源、电铃、导由工作电源、电铃、导线等组成线等组成,其中工作电压为其中工作电压为220 V,220 V,报警器工作时电路中报警器工作时电路中的电流为的电流为0.3 A0.3 A。小明的设计思想小明的设计思想:当光敏电阻接收到的光照减弱到一定当光敏电阻接收到的光照减弱到一定程度时程度时,工作电路接通工作电路接通,电铃报警。电铃报警。已知该光敏电阻的阻值已知该光敏电阻的阻值R R与光强与光强E E之间的一组实验数据之间的一组实验数据如表所示如表所示:(“:(“光强光强”表示
49、光强弱的程度表示光强弱的程度,符号为符号为E,E,单位单位为为cdcd。)光强光强E/cdE/cd1.01.02.02.03.03.0 4.04.0 5.05.0 6.06.0光敏电阻光敏电阻R/R/36.036.0 18.018.0 12.012.0 9.09.0 _ 6.06.0(1)(1)小明分析如表数据并归纳出光敏电阻的阻值小明分析如表数据并归纳出光敏电阻的阻值R R随光随光强强E E变化的关系式为变化的关系式为R=,R=,试填写表格空格处的数据为试填写表格空格处的数据为_。(2)(2)闭合开关闭合开关S,S,如果当线圈中的电流大于或等于如果当线圈中的电流大于或等于250 mA250
50、mA时时,继电器的衔铁被吸合继电器的衔铁被吸合,则光敏电阻接收到的光照强则光敏电阻接收到的光照强度需要在多少度需要在多少cdcd以上以上?36E(3)(3)按小明的设计按小明的设计,当室内烟雾增大时当室内烟雾增大时,光照减弱光照减弱,光敏光敏电阻的阻值增大到一定值时电阻的阻值增大到一定值时,衔铁与衔铁与_(_(选填选填“上方上方”或或“下方下方”)的的M M、N N接触接触,报警器工作报警。报警器工作报警。(4)(4)报警器报警时报警器报警时,工作电路的功率为多大工作电路的功率为多大?【解析【解析】(1)(1)表格中的数据表格中的数据R=7.2 R=7.2。(2)(2)当线圈中的电流当线圈中的
