物理實驗12 傳感器的簡單使用

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1、實驗實驗1212傳感器的簡單使用傳感器的簡單使用-2-一、實驗目的1.認識熱敏電阻、光敏電阻等傳感器中的敏感元件。2.了解傳感器的簡單使用。二、實驗原理1.傳感器能夠將感受到的物理量(力、溫度、光、聲等)轉換成便于測量的量(一般是電學量)。2.工作過程三、實驗器材熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學生電源、滑動變阻器、開關、導線等。-3-四、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理及結論1.研究熱敏電阻的熱敏特性(1)實驗步驟按如圖所示連接好實物,將熱敏電阻絕緣處理。將多用電表置于“歐姆”擋,選擇適當?shù)牧砍虦y出燒杯中在沒有熱水時熱敏電阻的阻值,并記下溫度計的示數(shù)。向燒杯中注入少量的冷水

2、,使熱敏電阻浸沒在冷水中,記下溫度計的示數(shù)和多用電表測量的熱敏電阻的阻值。將熱水分幾次注入燒杯中,測出不同溫度下熱敏電阻的阻值,并記錄。-4-(2)數(shù)據(jù)處理根據(jù)記錄數(shù)據(jù),把測量到的溫度、電阻值填入下表中,分析熱敏電阻的特性。在如圖所示坐標系中,粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和R-t圖線,得出結論:熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小,隨溫度的降低而增大。-5-2.研究光敏電阻的光敏特性(1)實驗步驟將光敏電阻、多用電表、燈泡、滑動變阻器按如圖所示的電路連接好,其中多用電表置于“100”擋。先測出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值,并記錄數(shù)據(jù)。接通電源,讓小燈泡發(fā)光,調(diào)節(jié)滑動變

3、阻器使小燈泡的亮度逐漸變亮,觀察表盤指針顯示電阻阻值的情況,并記錄。用手掌(或黑紙)遮住光,觀察光敏電阻的阻值,并記錄。-6-(2)數(shù)據(jù)處理把記錄的結果填入下表中,根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性。結論:光敏電阻被光照射時阻值發(fā)生變化,光照增強電阻變小,光照減弱電阻變大。五、注意事項1.在做熱敏電阻實驗時,加開水后要等一會兒再測其阻值,以使電阻溫度與水的溫度相同,并同時讀出水溫。2.在做光敏電阻實驗時,如果效果不明顯,可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中,并通過蓋上的小孔改變射到光敏電阻上的光的多少。3.歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零。-7-考點一考點二熱敏電阻的原理及應用熱敏電阻的原理及應用例1溫度

4、傳感器廣泛應用于家用電器中,它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性來工作的。如圖甲為某裝置中的傳感器工作原理圖,已知電源的電動勢E=9.0 V,內(nèi)阻不計;G為靈敏電流表,其內(nèi)阻Rg保持不變;R為熱敏電阻,其阻值隨溫度的變化關系如圖乙所示。閉合開關S,當R的溫度等于20 時,電流表示數(shù)I1=2 mA,則當電流表的示數(shù)I2=3.6 mA時,熱敏電阻的溫度是()A.60 B.80 C.100 D.120 答案解析解析關閉由題圖乙知,溫度為20時,R的阻值R1=4 k。由歐姆定律可得E=I1(R1+Rg),E=I2(R2+Rg),兩式聯(lián)立,解得R2=2 k,通過題圖乙查得此時溫度為120 ,D正確。

5、答案解析關閉D-8-考點一考點二例2由對溫度敏感的半導體材料制成的某熱敏電阻RT,在給定溫度范圍內(nèi),其阻值隨溫度的變化是非線性的。某同學將RT和兩個適當?shù)墓潭娮鑂1、R2連成圖甲虛線框內(nèi)所示的電路,以使該電路的等效電阻RL的阻值隨RT所處環(huán)境溫度的變化近似為線性的,且具有合適的阻值范圍。為了驗證這個設計,他采用伏安法測量在不同溫度下RL的阻值,測量電路如圖甲所示,圖中電壓表內(nèi)阻很大。RL的測量結果如表所示。-9-考點一考點二回答下列問題:(1)根據(jù)圖甲所示的電路,在圖乙所示的實物圖上連線。-10-考點一考點二(2)在圖丙坐標紙上作RL-t關系圖線。 -11-考點一考點二(3)在某一溫度下,電

6、路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖丁所示。電流表的讀數(shù)為,電壓表的讀數(shù)為。此時等效電阻RL的阻值為;熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為。 -12-考點一考點二解析： (1)根據(jù)電路圖連接實物圖,如圖所示。 -13-考點一考點二(2)根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標紙上描點,作出直線。 (3)電流表讀數(shù)I=115 mA,電壓表讀數(shù)U=5.00 V。 43.5 ,對照RL-t關系圖線找出相應溫度約為64.0 。答案： (1)見解析圖甲(2)見解析圖乙(3)115 mA5.00 V43.5 64.0 -14-考點一考點二光敏電阻的理解及應用光敏電阻的理解及應用例3(多選)如圖為利用光敏電阻自動計數(shù)的示意圖,圖中虛線表示激光,圓柱

7、體表示隨傳送帶運動的貨物,其中R1為光敏電阻,R2為定值電阻,此光電計數(shù)器的基本工作原理是()A.當光照射R1時,信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B.當光照射R1時,信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C.信號處理系統(tǒng)每獲一次低電壓就計數(shù)一次D.信號處理系統(tǒng)每獲一次高電壓就計數(shù)一次 答案解析解析關閉當光照射R1時,其阻值減小,電路中電流增大,電源內(nèi)阻和R2兩端的電壓增大,R1兩端的電壓減小,信號處理系統(tǒng)獲得低電壓;當貨物擋住光源時獲得高電壓,所以BD正確。 答案解析關閉BD-15-考點一考點二例4(多選)如圖所示,R1、R2為定值電阻,L為小燈泡,R3為光敏電阻,當入射光強度增大時 ()A.電壓表的示數(shù)增大B.R2中

8、電流減小C.小燈泡的功率增大D.電路的路端電壓增大 答案解析解析關閉當入射光強度增大時,R3阻值減小,外電路總電阻隨R3的減小而減小,流過R1的電流增大,R1兩端電壓增大,電壓表的示數(shù)增大,同時由于內(nèi)電壓增大,故路端電壓減小,A項正確、D項錯誤;由路端電壓減小和R1兩端電壓增大知,R2兩端電壓必減小,則R2中電流減小,故B項正確;由于干路電流增大和流過R2的電流減小可知,流過小燈泡的電流增大,則小燈泡的功率增大,故C項正確。 答案解析關閉ABC-16-考點一考點二例5為了節(jié)能和環(huán)保,一些公共場所使用光控開關控制照明系統(tǒng)。光控開關可采用光敏電阻來控制,光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(

9、照度可以反映光的強弱,光越強照度越大,照度單位為lx)。某光敏電阻RP在不同照度下的阻值如下表:-17-考點一考點二(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),請在圖甲的坐標系中描繪出阻值隨光的照度變化的曲線,并說明阻值隨照度變化的特點。-18-考點一考點二(2)在如圖乙所示電路中,當1、2兩端所加電壓上升至2 V時,控制開關自動啟動照明系統(tǒng)。請利用下列器材設計一個簡單電路,給1、2兩端提供電壓,要求當天色漸暗照度降低至1.0 lx時啟動照明系統(tǒng),在虛線框內(nèi)完成電路原理圖。(不考慮控制開關對所設計電路的影響)-19-考點一考點二提供的器材如下:光敏電阻RP(符號 ,阻值見上表)直流電源E(電動勢3 V,內(nèi)阻不計)定值

10、電阻:R1=10 k,R2=20 k,R3=40 k(限選其中之一并在圖中標出);開關S及導線若干。 答案解析解析關閉 答案解析關閉-20-12341.(2017甘肅嘉峪關模擬)右圖是磁報警裝置中的一部分電路示意圖,其中電源電動勢為E,內(nèi)阻為r,R1、R2是定值電阻,RB是磁敏傳感器,它的電阻是在磁場中減小,c、d接報警器。電路閉合后,當傳感器RB所在處出現(xiàn)磁體時,則電流表的電流I,c、d兩端的電壓U將 ()A.I變大,U變小B.I變小,U變大C.I變大,U變大D.I變小,U變小-21-解析 由題意知,當傳感器RB所在處出現(xiàn)磁體時,RB減小,RB、R2并聯(lián)的電阻減小,外電路總電阻減小,根據(jù)閉合

11、電路歐姆定律得知,干路電流I干增大,路端電壓減小,R1電壓增大,故c、d兩端電壓U變小,通過R2的電流減小,故A正確,B、C、D錯誤。答案答案 A -22-12342.(2016全國理綜乙)現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng),要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60 時,系統(tǒng)報警。提供的器材有:熱敏電阻,報警器(內(nèi)阻很小,流過的電流超過Ic時就會報警),電阻箱(最大阻值為999.9 ),直流電源(輸出電壓為U,內(nèi)阻不計),滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 ),滑動變阻器R2(最大阻值為2 000 ),單刀雙擲開關一個,導線若干。在室溫下對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。已知U約為18 V,Ic約為10 mA;流

12、過報警器的電流超過20 mA時,報警器可能損壞;該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小,在60 時阻值為650.0 。-23-1234(1)完成待調(diào)節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線。 (2)電路中應選用滑動變阻器(選填“R1”或“R2”)。 -24-1234(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng):電路接通前,需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值,根據(jù)實驗要求,這一阻值為 ;滑動變阻器的滑片應置于(選填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是。 將開關向(選填“c”或“d”)端閉合,緩慢移動滑動變阻器的滑片,直至。 (4)保持滑動變阻器滑片的位置不變,將開關向另一端閉合,報警系統(tǒng)即可正常使用。-25-1234解析：

13、 (1)先用電阻箱替代熱敏電阻,連接成閉合回路進行調(diào)試。電路圖連接如答案所示。(2)當電路中電流Ic=10 mA時,根據(jù)閉合電路歐姆定律有Ic= ,解得R總=1 800 ,此時熱敏電阻的阻值為650 ,則滑動變阻器的阻值為1 150 ,所以滑動變阻器選R2。(3)當熱敏電阻阻值小于650 時,報警器就會報警,用電阻箱替代熱敏電阻進行調(diào)節(jié),應把電阻箱的阻值調(diào)到650 。若接通電源后電路中的電流過大(超過20 mA),報警器就會損壞,電流越小越安全,所以為了電路安全,閉合開關前滑片應置于b端。用電阻箱替代熱敏電阻進行調(diào)試,應將開關向c端閉合,開關閉合后要減小電路中的電阻直至報警器報警。-26-12

14、34答案： (1)連線如圖所示。(2)R2(3)650.0b接通電源后,流過報警器的電流會超過20 mA,報警器可能損壞c報警器開始報警-27-12343.(2016河南洛陽一模)某同學要探究一質(zhì)地均勻圓柱形的熱敏電阻的電阻率隨溫度變化的規(guī)律,其部分步驟如下:(1)用20分度的游標卡尺測量其長度如圖甲所示,可知其長度為 mm。 (2)用螺旋測微器測量其直徑如圖乙,可知其直徑為 mm。 -28-1234(3)該同學利用以下實驗器材設計實驗探究熱敏電阻阻值隨溫度的變化規(guī)律:A.熱敏電阻(常溫下約300 )B.溫度計C.電流表A1(60 mA,約10 )D.電流表A2(3 A,約0.1 )E.電壓表

15、V(6 V,約15 k)F.滑動變阻器R1(200 ,0.5 A)G.滑動變阻器R2(5 ,2 A)H.蓄電池(9 V,0.05 )I.開關一個,帶夾的導線若干實驗要求通過熱敏電阻的電流從零開始增加,電流表應選擇,滑動變阻器選擇。 -29-1234為精確測量該熱敏電阻,請在圖丙中完成實驗器材連接。 答案解析解析關閉 答案解析關閉-30-12344.(2016東北四市模擬)用下列器材測量電容器的電容:一塊多用電表,一臺直流穩(wěn)壓電源,一個待測電容器(額定電壓16 V),定值電阻R1(阻值未知),定值電阻R2=150 ,電流傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機,單刀雙擲開關S,導線若干。實驗過程如下:-31-1234-32-1234-33-1234請完成下列問題:(1)由圖甲可知,電阻R1的測量值為 。 (2)第1次實驗中,電阻R1兩端的最大電壓U= V。利用計算機軟件測得i-t曲線和兩坐標軸所圍的面積為42.3 mAs,已知電容器放電時其內(nèi)阻可以忽略不計,則電容器的電容為C= F。 (3)第2次實驗中,電流隨時間變化的i-t曲線應該是圖丁中的虛線(選填“b”“c”或“d”),判斷依據(jù)是 。 答案解析解析關閉 答案解析關閉