高考物理总复习(教科)课件:第十一章 交变电流 传感器 实验十二 传感器的简单使用 .ppt

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1、实验十二 传感器的简单使用 实验基础 核心探究 实验基础 解读实验 萃取精华 一 研究热敏电阻的热敏特性 二 研究光敏电阻的光敏特性 注意事项 1 在做热敏电阻实验时 加热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 2 在做光敏电阻实验时 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 核心探究 通法悟道 拓宽思路 探究点一 基础性实验 典例1 2018 福建龙岩模拟 某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性 现有器材 直流恒流电源 在正常工作状态下输出的电流恒定 电压表 待测 热敏电阻

2、 保温容器 温度计 开关和导线等 1 若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性 请你在如图 甲 所示 的实物图上连线 解析 1 直流恒流电源在正常工作状态下输出的电流恒定 故只需要将电压 表与电阻并联测量出电压即可 实物图连线如图 答案 1 见解析 2 实验的主要步骤 正确连接电路 在保温容器中注入适量冷水 接通电源 调节并记录电源输出 的电流值 在保温容器中添加少量热水 待温度稳定后 闭合开关 断 开开关 重复第 步操作若干次 测得多组数据 解析 2 本实验要测量电阻值和温度值的关系 电阻要用欧姆定律计算 由 于电流恒定且已知 故需测量电压和温度 答案 2 记录电压表电压值 温度计示数

3、 3 实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值 并据此绘得如图 乙 所示 的R t关系图线 请根据图线写出该热敏电阻的R t关系式R t 保留三位有效数字 解析 3 从图中取相距较远的两个特殊点 代入R R0 kt计算 有120 R0 50k 104 R0 10k 解得R0 100 k 0 400 故该热敏电阻的R t关系式为R 100 0 400t 答案 3 100 0 400 方法技巧 解决传感器实验的主要方法 1 在高中阶段关于传感器的实验主要侧重于实验电路的设计与连接 实验数 据的处理或根据实验数据画图像 2 实验电路一般采用滑动变阻器的分压或限流 电流表的内接或外接 3 数据的处理一

4、般是图像法 要充分利用好实验得到的数据获得实验结果 4 连接实物图时 一般先将串联的主体电路连接好 然后连接并联的器材 最 后一定要进行检查 针对训练 2018 江苏南通模拟 多选 如图所示为光敏电阻自动计数器 的示意图 图中虚线表示激光 圆柱体表示随传送带运动的货物 其中R1为光敏 电阻 R2为定值电阻 此光电计数器的基本工作原理是 A 当光照射R1时 信号处理系统获得高电压 B 当光照射R1时 信号处理系统获得低电压 C 信号处理系统每获一次低电压就计数一次 D 信号处理系统每获一次高电压就计数一次 BD 解析 激光照在光敏电阻R1上 信号处理系统与R1并联 其电压就是R1两端的电压 当货

5、物挡光时R1阻值大 电压高 货物挡光一次 就计数 货物的个数 一次 所 以B D正确 A C错误 教师备用 2018 湖北咸宁模拟 一些材料的电阻随温度的升高而变化 如图 甲 是由某金属材料制成的电阻R随温度t变化的图像 若用该电阻与电池 电动势E 1 5 V 内阻不计 电流表 量程为5 mA 内阻不计 电阻箱R 串 联起来 连接成如图 乙 所示的电路 用该电阻做测温探头 把电流表的电流刻 度改为相应的温度刻度 就得到了一个简单的 金属电阻温度计 1 电流刻度较大处对应的温度刻度 选填 较大 或 较小 2 若电阻箱阻值R 150 当电流为5 mA时对应的温度数值为 解析 1 由题图 甲 可知

6、温度升高 电阻阻值增大 电路中电流减小 因 此电流刻度较大处对应的温度刻度较小 2 电流为5 mA时 电路总电阻为300 电阻箱阻值R 150 则R 150 由题图 甲 得对应的温度为50 答案 1 较小 2 50 探究点二 创新性实验 高考创新实验例析 典例2 2017 江苏卷 11 某同学通过实验制作一个简易的温控装置 实 验原理电路图如图 甲 所示 继电器与热敏电阻Rt 滑动变阻器R串联接在电源 E两端 当继电器的电流超过15 mA时 衔铁被吸合 加热器停止加热 实现温控 继电器的电阻约为20 热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示 t 30 040 050 060 070 080

7、0 Rt 199 5145 4108 181 862 949 1 1 提供的实验器材有 电源E1 3 V 内阻不计 电源E2 6 V 内阻不计 滑 动变阻器R1 0 200 滑动变阻器R2 0 500 热敏电阻Rt 继电器 电阻箱 0 999 9 开关S 导线若干 为使该装置实现对30 80 之间任一温度的控制 电源E应选用 选填 E1 或 E2 滑动变阻器R应选用 选填 R1 或 R2 答案 1 E2 R2 2 实验发现电路不工作 某同学为排查电路故障 用多用电表测量各接点 间的电压 则应将如图 乙 所示的选择开关旋至 选填 A B C 或 D 3 合上开关S 用调节好的多用电表进行排查 在

8、图 甲 中 若只有b c间断 路 则应发现表笔接入a b时指针 选填 偏转 或 不偏转 接入a c时指针 选填 偏转 或 不偏转 解析 2 要用多用电表的直流电压挡检测故障 应将选择开关旋至C 3 如 果只有b c间断路 说明b点与电源的负极间没有形成通路 a b间的电压为 零 电表接在a b间时 指针不偏转 c点与电源的负极间形成通路 a与电源 的正极相通 a c间有电压 因此两表接入a c间时指针发生偏转 答案 2 C 3 不偏转 偏转 4 排除故障后 欲使衔铁在热敏电阻为50 时被吸合 下列操作步骤正确顺 序是 填写各步骤前的序号 将热敏电阻接入电路 观察到继电器的衔铁被吸合 断开开关

9、将电阻箱从电路中移除 合上开关 调节滑动变阻器的阻值 断开开关 用电阻箱替换热敏电阻 将阻值调至108 1 解析 4 排除故障后 欲使衔铁在热敏电阻为 50 时被吸合 应先断开 开关 用电阻箱替换热敏电阻 并将阻值调至108 1 合上开关 调节滑动 变阻器的阻值 直至观察到继电器的衔铁被吸合 这时断开开关 将电阻箱 从电路中移除 将热敏电阻接入电路 因此操作步骤的正确顺序是 解析 4 创新 改进点分析 1 考查方式的创新 不再研究热敏电阻的特性 而是利用热敏电阻的特性将 热敏电阻与继电器组成温度控制装置 来考查传感器的原理 多用电表的使 用等 2 设问方式的创新 利用多用电表的电压挡 进行电路

10、的故障排查 典例3 2016 全国 卷 23 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 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

11、解析 1 报警系统电路连线如图所示 答案 1 见解析 2 电路中应选用滑动变阻器 填 R1 或 R2 答案 2 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 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 解析 3 电路接通前 电阻箱电阻应与热敏电阻的临界阻值一致 即为650 0 滑动变阻 器滑片应置于b端附近 若滑片置于a端 电路接通后电流会超过20 mA 报警器可能损

12、坏 将开关向c端闭合 缓慢移动滑动变阻器的滑片 使报警器开始报警 答案 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 创新 改进点分析 1 考查方式的创新 利用热敏电阻的特性 组成由热敏电阻控制的报警系统 考查实物电路图的连接 器材选取 实验步骤等 2 实验原理的改进 用电阻箱来等效替代具体温度下的热敏电阻 模拟创新实验冲关 1 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Ros在不同照度

13、 下的阻值如表 照度 lx 0 20 40 60 81 01 2 光敏电电 阻 k 754028232018 1 根据表中数据 请在图 甲 的坐标系中描绘出光敏电阻阻值随照度变化的 曲线 并说明阻值随照度变化的特点 思路点拨 1 当照度降低到1 0 lx时 光敏电阻的阻值为20 k 解析 1 描绘图像应注意 图线应用平滑曲线 而不能画成各点的连线 光 敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图 a 所示 光敏电阻的阻值随光照 度的增大非线性减小 答案 见解析 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

14、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Ros 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 思路点拨 2 依据串联电路的分压原理 串联一个合适的分压电阻使光敏 电阻两端的电压达到2 V 答案 见解析 创新 改进点分析 1 数据处理的改进 利用给定的光敏电阻阻值随照度变化的图表描绘出曲线 进行数据分析 2 设问方式的创新 根据研究光敏电阻的阻值随光照强度变化情况设计如何 利用光敏电阻控制电路

15、2 2018 湖北黄石模拟 利用传感器可以探测 感受外界的信号 物理条件 等 如图 甲 所示为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的U I关系图线 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 选填 A 或 B 请在图 乙 的方框中画出该实验的电路图 解析 1 为方便实验操作 滑动变阻器可以选A 小灯泡电阻较小 电流传感 器应采用外接法 描绘小灯泡伏安特性曲线 电压与电流应从零开始变化 滑 动变阻器应采用分压接法 如图 a 所示 答案 1 A 实验电路图见解析 2 如果将该小灯泡接入图 丙 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 2 0 69 0 66 0 72均可 2 33 2 00 2 67均可 创新 改进点分析 1 实验器材的改进 用电压传感器 电流传感器替代电压表和电流表 2 数据处理的改进 联立灯泡的伏安特性曲线和电源的伏安特性曲线求解 3 考查方式的创新 设计了同一个电路既考查了小灯泡的伏安特性曲线又 考查了测电源的电动势和内阻 点击进入 综合检测

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