1、【 精品教育资源文库 】 实验十一 传感器的简单应用 一、研究热敏电阻的热敏特性 基本要求 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 . 次数 待测量 1 2 3 4 5 6 温度 () 电阻 () 2.在如图所示的坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线 . 实验结论 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 . 二、研究光敏电阻的光敏特性 基本要求 【 精品教育资源文库 】 数据处理 把记录 的数据填入下表中，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 电阻 () 实
2、验结论 1.光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值小 . 2.光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量 . 注意事项 1.实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少来达到实验目的 . 2.欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零 . 考向 1 温度传感器的应用 典例 1 (2016 新课标全国卷 )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度达到或超过 60 时，系统报警 .提供的器材有：热敏电阻，报警器 (内阻很小，流过的电流超过 Ic时就会报警 )，电阻箱 (最大阻值为 999.9 ) ，直流电源 (
3、输出电压为 U，内阻不计 )，滑动变阻器 R1(最大阻值为 1 000 ) ，滑动变阻器 R2(最大阻值为 2 000 ) ，单刀双掷开关一个，导线若干 . 在室温下对系统进行调节 .已知 U 约为 18 V， Ic约为 10 mA；流过报警器的电流超过 20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在 60 时阻值为 650.0 . (1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线 . 【 精品教育资源文库 】 (2)电路中应选用滑动变阻器 (填 “ R1” 或 “ R2”). (3)按照下列步骤调节此报警系统： 电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为
4、 ；滑动变阻器的滑片应置于 (填 “ a” 或 “ b”) 端附近，不能置于另一端的原因是 _. 将开关向 (填 “ c” 或 “ d”) 端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至_. (4)保持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 . 解题指导 从提供的单刀双掷开关可以看出，当开关与 c 接通时，应形成一个完整的电路，以便对系统进行调节 .当调节完成后，只要将开关与 d 接通，就可以用于报警 . 由报警电流推算回路中的总电阻值，便可大致确定滑动变阻器的最小阻值，从而确定选用哪一个变阻器 . 解析 (1)根据题述，应该采用滑动变阻器的限流接法，连接的电路如答案图所示
5、 .(2)根据题述，流过报警器的工作电流超过 10 mA 时，报警器就会报警， 可知滑动变阻器的最大阻值至少为 R UIc 181010 3 1 800 ，因此在电路中应选用最大阻值为 2 000 的滑动变阻器 R2.(3) 电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为热敏电阻在 60 时的阻值，即 650.0 ；滑动变阻器的滑片应置于接入电路的阻值最大处，即 b 端附近，不能置于另一端的原因是：若置于 a 端，则导致闭合开关后，报警器中电流大于 20 mA，报警器可能损坏 . 将开关向 c 端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开 始报警 . 答案 (1)连线如图所
6、示 (2)R2 (3) 650.0 b 接通电源后，流过报警器的电流会超过 20 mA，报警器可能损坏 c 报警器开始报警 【 精品教育资源文库 】 考向 2 光电传感器的应用 典例 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).某光敏电阻在不同照度下的阻值如下表： 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，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并
7、说明阻值随照度变化的特点 . (2)如图所示，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 .(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 ，阻值见上表 ) 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 . 解析 (1)光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图甲所示 .特点：光敏电
8、阻的阻值随光照度的增大非线性减小 . 【 精品教育资源文库 】 甲 乙 (2)控制开关自动启动照明系统，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，即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，所以应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为 10 k ，即选用 R1，电路原理图如图乙所示 . 答案 见解析 考向 3 其他传感器 的应用 典例 3 利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等 .图甲所示为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的 UI 关系图线 . 甲 乙 丙 (1)实验室提供的器材有：电流传感器、电压传感器、滑动变阻器
9、 A(阻值范围 0 10 ) 、滑动变阻器 B(阻值范围 0 100 ) 、电动势为 6 V 的电源 (不计内阻 )、小灯泡、开关、导线若干 .该同学做实验时，滑动变阻器选用的是 (填 “ A” 或 “ B”) ；请在图乙的方框中画出该实验的电路图 . (2)如果将该小灯泡接入丙图所示的电路中，已知电流传 感器的示数为 0.3 A，电源电动势为 3 V.则此时小灯泡的电功率为 W，电源的内阻为 . 答案 (1)A 实验电路图如图所示 (2)0.69(0.66 0.72 均可 ) 2.33(2.00 2.67 均可 ) 【 精品教育资源文库 】 典例 4 (2017 北京海滨模拟 )某种角速度
10、计，其结构如图所示 .当整个装置绕轴 OO转动时，元件 A 相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器 (传感器内阻无限大 )接收相应的电压信号 .已知 A 的质量为 m，弹簧的劲度系数为 k、自然长度为 l，电源的电动势为 E、内阻不计 .滑动变阻器 总长也为 l，电阻分布均匀，装置静止时滑片 P 在变阻器的最左端 B 端，当系统以角速度 转动时，则 ( ) A.电路中电流随角速度的增大而增大 B.电路中电流随角速度的增大而减小 C.弹簧的伸长量为 x mlk m 2 D.输出电压 U 与 的函数式为 U Em2k m 2 解析 系统在水平面内以角速度 转动时，无论角速度增大还是减小， BC 的总电阻不变，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中的电流保持不变，故 A、 B 错误；设系统在水平面内以角速度 转动时，弹簧伸长的长度为 x，则对 元件 A，根据牛顿第二定律得 kx m 2(lx)，又输出电压 U RBPRBCE xlE，联立两式得 x m2lk m 2， UEm 2k m 2，故 C 错误， D 正确 . 答案 D
