2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)12 傳感器的簡單應(yīng)用學(xué)案 新人教版

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1、實(shí)驗(yàn)12　傳感器的簡單應(yīng)用 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．認(rèn)識熱敏電阻、光敏電阻等傳感器的特性． 2．了解傳感器的簡單應(yīng)用． 二、實(shí)驗(yàn)要求 (一)研究熱敏電阻的熱敏特性 1．實(shí)驗(yàn)原理：閉合電路的歐姆定律，用歐姆表進(jìn)行測量和觀察． 2．實(shí)驗(yàn)器材：NTC熱敏電阻，多用電表，溫度計(jì)，水杯、冷水和熱水． 3．實(shí)驗(yàn)步驟 (1)按圖所示連接好電路，將熱敏電阻絕緣處理． (2)把多用電表置于“歐姆”擋，并選擇適當(dāng)?shù)牧砍虦y出燒杯中沒有熱水時熱敏電阻的阻值，并記下溫度計(jì)的示數(shù)． (3)向燒杯中注入少量的冷水，使熱敏電阻浸沒在冷水中，記下溫度計(jì)的示數(shù)和多用電表測量的熱敏電阻的阻值． (4)將熱水分

2、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．?dāng)?shù)據(jù)處理：在下圖坐標(biāo)系中，粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線． 5．實(shí)驗(yàn)結(jié)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，半導(dǎo)體熱敏電阻也可以用作溫度傳感器． (二)研究光敏電阻的光敏特性 1．實(shí)驗(yàn)原理：閉合電路的歐姆定律，用歐姆表進(jìn)行測量和觀察． 2．實(shí)驗(yàn)器材：光敏電阻、多用電表、小燈泡、滑動變阻器、導(dǎo)線． 3．實(shí)驗(yàn)步驟 (1)將光敏電阻、多用電表、燈泡、滑動變阻器按如圖所示電路連接好，其中多用電表置于“×100”擋． (2)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)． (3)打開電源，

3、讓小燈泡發(fā)光，調(diào)節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮，觀察表盤指針顯示電阻阻值的情況，并記錄． (4)用手掌(或黑紙)遮光時電阻值又是多少，并記錄． 4．?dāng)?shù)據(jù)處理：根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性． 5．實(shí)驗(yàn)結(jié)論 (1)光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大，強(qiáng)光照射下電阻值很?。? (2)光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量． (三)注意事項(xiàng) 1．在做熱敏實(shí)驗(yàn)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．光敏實(shí)驗(yàn)中，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

4、 一、熱敏電阻的應(yīng)用 用對溫度敏感的半導(dǎo)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(xué)將RT和兩個適當(dāng)?shù)墓潭娮鑂1、R2連成如圖甲虛線框內(nèi)所示的電路，以使電路的等效電阻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(yàn)證這個設(shè)計(jì)，他采用伏安法測量在不同溫度下RL的阻值，測量電路器材如圖乙所示，圖中的電壓表內(nèi)阻很大．RL的測量結(jié)果如表所示． 溫度t/℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 RL阻值/Ω 54．3 51．5 48．3 44．7 41．4 37．9

5、 34．7 回答下列問題： (1)根據(jù)圖甲所示的電路，在圖乙所示的實(shí)物圖上連線． (2)為了檢驗(yàn)RL與t之間近似為線性關(guān)系，在坐標(biāo)紙上作RL－t關(guān)系圖線． (3)在某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖丙、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________. 解析：(1)根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖，R1與RT并聯(lián)，再與R2串聯(lián)，滑動變阻器為限流接法，注意各電表的極性，開關(guān)控制整個電路，實(shí)物連圖如答案圖所示． (2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在RL－t圖象中描點(diǎn)，作RL－t圖象為

6、一條直線．如答案圖所示． (3)讀出電壓U＝5．00 V，電流I＝115 mA．RL＝＝43．5 Ω，再由RL－t關(guān)系圖線找出RL＝43．5 Ω對應(yīng)的溫度t＝64．0℃. 答案：(1)連線如圖所示 (2)RL－t關(guān)系圖線如圖所示 (3)115 mA　5．00 V　43．5 Ω　64．0 ℃(62～66 ℃均正確) 二、光電傳感器的應(yīng)用 為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)．光控開關(guān)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(照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大，照度單位為lx)．某光敏電阻ROS在不同照度下的阻值如下表所示： 照度(

7、lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1．0 1． 2 電阻(kΩ) 75 40 28 23 20 18 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請?jiān)谌鐖D給定的坐標(biāo)系中描繪出光敏電阻阻值隨照度變化的曲線，并說明光敏電阻阻值隨照度變化的特點(diǎn)． (2)如圖所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2 V時，控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)，請利用下列器材設(shè)計(jì)一個簡單電路給1、2兩端提供電壓，要求當(dāng)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(guān)對所設(shè)計(jì)電路的影響) 提供的器材如下： 光敏電阻ROS(符號，阻值見上面表格) 直流電源E(電動勢3 V，

8、內(nèi)阻不計(jì))； 定值電阻：R1＝10 kΩ、R2＝20 kΩ、R3＝40 kΩ(限選其中之一并在圖中標(biāo)出) 開關(guān)S及導(dǎo)線若干． 解析：(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)連線，得到如圖所示的變化曲線．由圖可知光敏電阻阻值隨照度變化的特點(diǎn)：光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大非線性減小． (2)因天色漸暗、照度降低至1．0 lx時啟動照明系統(tǒng)，此時光敏電阻阻值為20 kΩ，兩端電壓為2 V，電源電動勢為3 V，故應(yīng)加上一個分壓電阻，分壓電阻阻值為10 kΩ，即選用R1．此電路的原理圖如圖所示． 答案：見解析 三、傳感器在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用 傳感器是把非電學(xué)量(如速度、溫度、壓力等)的變

9、化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變化的一種元件，在自動控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用．有一種測量人的體重的電子秤，其測量部分的原理圖如圖中的虛線框所示，它主要由壓力傳感器R(電阻值會隨所受壓力大小發(fā)生變化的可變電阻)和顯示體重大小的儀表○ (實(shí)質(zhì)是理想電流表)組成．壓力傳感器表面能承受的最大壓強(qiáng)為1×107 Pa，且已知壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關(guān)系如表所示．設(shè)踏板和壓桿的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4．8 V，取g＝10 m/s2．請作答： 壓力F/N 0 250 500 750 1 000 1 250 1 500 … 電壓R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 … (1)該秤零點(diǎn)(即踏板空載時)的刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤________A處． (2)如果某人站在該秤踏板上，電流表刻度盤的示數(shù)為20 mA，這個人的質(zhì)量是________kg. 解析：(1)由題表格知，踏板空載時，壓力傳感器的電阻R＝300 Ω，此時○中電流I＝＝ A＝1．6×10－2 A． (2)當(dāng)電流I′＝20 mA＝2×10－2 A時，壓力傳感器的電阻R′＝＝ Ω＝240 Ω，對應(yīng)表格中，這個人的質(zhì)量為50 kg. 答案：(1)1．6×10－2　(2)50 5