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1、 考点3实验:传感器的简单使用 419考向探究热敏特性实验2018全国,23,10分某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25 80 范围内某热敏电阻的温度特性.所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25 时的阻值)为900.0 ;电源E(6 V,内阻可忽略);电压表(量程150 mV);定值电阻R0(阻值 20.0 ),滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 );电阻箱R2(阻值范围0999.9 );单刀开关S1,单刀双掷开关S2.实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至 80.0 .将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一
2、值U0;保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0;断开S1,记下此时R2的读数.逐步降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0 .实验得到的R2-t数据见下表.t/25.030.040.050.060.070.080.0R2/900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0回答下列问题:(1)在闭合S1前,图(a)中R1的滑片应移动到(填“a”或“b”)端;(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并作出R2-t曲线; 图(a)(3)由图(b)可得到RT在25 80 范围内的温度特性.当t=
3、44.0 时,可得RT=;(4)将RT握于手心,手心温度下R2的相应读数如图(c)所示,该读数为,则手心温度为.必备知识:欧姆定律,热敏特性,电路连接及仪器使用、读数的基本方法.关键能力:等效替代思想方法的掌握和使用能力、作图能力.解题指导:做实验时,首先保证电路安全,因此,合上开关S1之前,R1、R2都要置于阻值最大处.利用等效法测出不同温度下热敏电阻的阻值.利用描点法作出R2-t图线,找出电阻值对应的温度.考法1 对热敏电阻的特性应用的考查12017江苏高考,11,10分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1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
4、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/30.040.050.060.070.080.0Rt/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(0200 )、滑动变阻器R2(0500 )、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0999. 9 )、开关S、导线若干. 为使该装置实现对3080 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”).
5、(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2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.在图1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”).(4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50 时被吸合,下列操作步骤的正确顺序是.(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,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 (1)如果电源
6、用E1,则在t=30 时电路中的最大电流Im=3199.5+20 A13.67 mA15 mA,故不能实现对此温度的控制,因此电源应选用E2;为了在t=80 时实现对温度的控制,设滑动变阻器阻值的最大值至少为R,则6VR+20+49.1=0.015 A,解得R=330.9 ,因此滑动变阻器应选用R2.(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,表笔接在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,因此两表笔接入a、c间时指针发生偏转.(4)排除故障后,欲
7、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.(1)E2R2(2)C(3)不偏转偏转(4)1.2016全国,23,10分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R
8、2(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.(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;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
9、的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用.考法2 对光敏电阻的特性应用的考查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RP在不同照度下的阻值如下表:照度(lx)0.20.40.60.81.01.2电阻(k)754028232018(1)根据表中数据,请在图甲所示的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线,并说明阻值随照度变化的特点.图甲(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
10、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)图乙提供的器材如下:光敏电阻RP(符号);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,导线若干.(1)如图(a)所示阻值随照度变化的特点:光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小.(2)如图(b)所示2.2019全国,23,10分某小组利用图(a)所示的电路,研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系,图中和为理想电压表;R为滑动变阻器,R0为定值电阻(
11、阻值100 );S为开关,E为电源.实验中二极管置于控温炉内,控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出.图(b)是该小组在恒定电流为50.0 A时得到的某硅二极管U-t关系曲线.回答下列问题:图(a)图(b)(1)实验中,为保证流过二极管的电流为50.0 A,应调节滑动变阻器R,使电压表的示数为U1=mV;根据图(b)可知,当控温炉内的温度t升高时,硅二极管正向电阻(填“变大”或“变小”),电压表示数(填“增大”或“减小”),此时应将R的滑片向(填“A”或“B”)端移动,以使示数仍为U1.(2)由图(b)可以看出U与t呈线性关系.硅二极管可以作为测温传感器,该硅二极管的测温灵敏度为Ut=10
12、-3 V/(保留2位有效数字).科学创新利用传感器设计自动控制电路的方法3某兴趣小组为了研制一台“电子秤”,找到一个力电转换传感器,该传感器的输出电压正比于受压面的正压力,实验操作时,先调节传感器输入端的电压(要求从零开始调节),使力电转换传感器在空载时的输出电压为零,而后在其受压面上放一物体,即可测得与物体的质量成正比的输出电压.(1)如图所示,E为直流电源,S为开关,R为滑动变阻器,V为电压表,在图中用笔画线代替导线连接成实验电路图.(2)若将质量为m0的砝码放在力电转换传感器的受压面上,电压表的示数为U0;然后取下砝码,再将待测物体放在力电转换传感器的受压面上,电压表的示数为U,则待测物
13、体的质量m=.(1)要求力电转换传感器的输入电压可从零开始调节,所以滑动变阻器采用分压式接法,电路图如图所示.(2)分析可知,U0=km0,U=km,得m=UU0m0.(1)图见解析(2)UU0m0感悟反思(1)不论什么传感器,都是将有关信号先转换成电信号,再进入显示器或控制执行机构执行命令.(2)有关传感器的题目往往同电路问题联系密切,解题时经常用到欧姆定律.3.2019山东济南高三质量评估如图甲为某磁敏电阻在室温下的特性曲线,其中RB表示有磁场时磁敏电阻的阻值,R0表示无磁场时磁敏电阻的阻值.为测量某磁场的磁感应强度B,需先测量磁敏电阻处于该磁场中的阻值.(1)某同学首先测量待测磁场中磁敏
14、电阻的阻值,利用下面提供的器材,请将图乙中的导线补充完整.提供的器材如下:A.磁敏电阻(无磁场时阻值R0=140 )B.滑动变阻器R(全电阻约20 )C.电流表A(量程2.5 mA,内阻RA=100 )D.电压表V(量程3 V,内阻约3 k)E.直流电源E(电动势3 V,内阻不计)F.开关S,导线若干(2)正确接线后.测量数据如表中所示,请利用表中数据在图丙中描点作图.123456U/V0.000.450.911.501.792.71I/mA0.000.300.601.001.201.80(3)根据U-I图象尽可能准确地求出磁敏电阻的阻值RB=,结合图甲可知待测磁场的磁感应强度B=T.考点3实验:传感器的简单使用(1)b(2)如图(3)450(4)620.033.0解析:(1)题图(a)的电路中滑动变阻器采用限流接法,在闭合S1前,R1应该调节到接入电路部分的阻值最大的状态,使电路中电流最小,即题图(a)中R1的滑片应移到b端.(2)将t=60 和t=70
