《2019届高三物理一轮复习配套课件：11.3传感器的简单使用 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019届高三物理一轮复习配套课件：11.3传感器的简单使用 （28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验12 传感器的简单使用,-2-,一、实验目的 认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件。 二、实验原理 闭合电路欧姆定律,用欧姆表进行测量和观察。 三、实验器材 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、滑动变阻器、开关、导线等。,-3-,四、实验步骤、数据处理及结论 1.研究热敏电阻的热敏特性 (1)实验步骤按如图所示连接好实物,将热敏电阻绝缘处理。 将多用电表置于“欧姆”挡,选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值,并记下温度计的示数。 向烧杯中注入少量的冷水,使热敏电阻浸没在冷水中,记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值。 将热水分几次
2、注入烧杯中,测出不同温度下热敏电阻的阻值,并记录。,-4-,(2)数据处理 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。 在坐标系中,粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。 根据实验数据和R-t图线,得出结论。,-5-,2.研究光敏电阻的光敏特性 (1)实验步骤将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如图所示的电路连接好,其中多用电表置于“100”挡。 先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值,并记录数据。 接通电源,让小灯泡发光,调节滑动变阻器使小灯泡的亮度逐渐变亮,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录。 用手掌(或黑纸)遮住光,观察光敏电阻的阻值,并记录。,-6-
3、,(2)数据处理 把记录的结果填入表中,根据记录数据分析光敏电阻的特性。,-7-,命题点一,命题点二,热敏电阻的原理及应用 例1(2017河北保定模拟)某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表,他所选用的器材有: 灵敏电流表(待改装),学生电源(电动势为E,内阻不计),滑动变阻器,单刀双掷开关,导线若干,导热性能良好的防水材料,标准温度计,PTC热敏电阻Rt(PTC线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为Rt=a+kt,a0,k0)。 设计电路图如图所示,并按如下步骤进行操作。,-8-,命题点一,命题点二,(1)按电路图连接好实验器材。 (2)将滑动变阻器滑片P滑到 (选填“a”或“b”)端,单刀
4、双掷开关S掷于 (选填“c”或“d”)端,调节滑片P使电流表 ,并在以后的操作中保持滑片P位置不动,设此时电路总电阻为R,断开电路。 (3)容器中倒入适量开水,观察标准温度计,每当标准温度计示数下降5 ,就将开关S置于d端,并记录此时的温度t和对应的电流表的示数I,然后断开开关。请根据温度表的设计原理和电路图,写出电流与温度的关系式I= (用题目中给定的符号)。 (4)根据对应温度记录的电流表示数,重新刻制电流表的表盘,改装成温度表。根据改装原理,此温度表表盘刻度线的特点是:低温刻度在 (选填“左”或“右”)侧,刻度线分布是否均匀? (选填“是”或“否”)。,-9-,命题点一,命题点二,解析:
5、(2)分析电路可知滑动变阻器为限流式接法,所以闭合开关前,使它的阻值处于最大值状态,即将滑片P滑到a端。为了设计表盘刻度,应使开关掷于c处,调节滑片,使电流表满偏。,(4)因为Rt=a+kt(且a0,k0),所以温度越低,电阻越小,回路中I越大,所以低温度刻度在右侧,由(3)中关系式可知电流与温度不是线性关系,所以刻度线分布不均匀。,-10-,命题点一,命题点二,光敏电阻的理解及应用 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RP在不同照度
6、下的阻值如下表:,-11-,命题点一,命题点二,(1)根据表中数据,请在图甲的坐标系中描绘出阻值随光的照度变化的曲线,并说明阻值随照度变化的特点。,甲 乙,-12-,命题点一,命题点二,(2)在如图乙所示电路中,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
7、中之一并在图中标出) 开关S及导线若干。,-13-,命题点一,命题点二,答案:见解析 解析:(1)光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图丙所示。特点:光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小。,-14-,命题点一,命题点二,丁 (2)当光照度降低至1.0 lx时,光敏电阻阻值为20 k,1、2两端电压为2 V,电源电动势为3 V,所以电路中还要有一个分压电阻,阻值为10 k,即选用R1,电路原理图如图丁所示。,-15-,1.(2017江苏二模)目前的手机触摸屏大多是电容式触摸屏。电容式触摸屏内有一导电层。导电层四个角引出四个电极,当手指触摸屏幕时,人体和触摸屏就形成了一个电容,电容具有“通高频”的
8、作用,从而导致有电流分别从触摸屏四角上的电极中流出,并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比,控制器通过对这四个电流比例的精确计算,得出触摸点的位置信息。在开机状态下,下列说法正确的是( ) A.电容式触摸屏感测手指触摸点的位置是因为 手指对屏幕按压产生了形变 B.电容式触摸屏感测手指触摸点的位置是利用 了电磁感应现象 C.当手指触摸屏幕时手指有微弱的电流流过 D.当手指离开屏幕时,电容变小,对高频电流的阻碍变大,控制器不易检测到手指的准确位置,答案,解析,-16-,2.(2017北京海滨模拟)某种角速度计,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
9、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,答案,解析,-17-,3.(2016北京卷)热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。右图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图。由图可知,这种热敏电阻在温度上升时导电能力 (选填“增强”或“减弱”);相对金属热电阻而言,热敏电阻对温度变化的响应更(选填“敏感”或
10、“不敏感”)。,答案,解析,-18-,4.(2016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(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 。,-19-,(1
11、)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”)。,-20-,(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。,-21-,答案:(1)连线如图所示。(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,
12、-22-,解析:(1)先用电阻箱替代热敏电阻,连接成闭合回路进行调试。电路图连接如答案所示。 (2)当电路中电流Ic=10 mA时,根据闭合电路欧姆定律有Ic= ,解得R总=1 800 ,此时热敏电阻的阻值为650 ,则滑动变阻器的阻值为1 150 ,所以滑动变阻器选R2。 (3)当热敏电阻阻值小于650 时,报警器就会报警,用电阻箱替代热敏电阻进行调节,应把电阻箱的阻值调到650 。若接通电源后电路中的电流过大(超过20 mA),报警器就会损坏,电流越小越安全,所以为了电路安全,闭合开关前滑片应置于b端。 用电阻箱替代热敏电阻进行调试,应将开关向c端闭合,开关闭合后要减小电路中的电阻直至报警
13、器报警。,-23-,5.(2017江苏卷)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20 ,热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示。,-24-,(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“
14、E2”),滑动变阻器R应选用 (选填“R1”或“R2”)。,甲 乙,-25-,(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”)。 (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
15、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 ,-26-,答案:(1)E2 R2 (2)C (3)不偏转 偏转 (4) 解析:(1)当温度控制在30 ,衔铁被吸合时,Rt两端的电压约为Ut=IRt=0.015200 V=3 V,继电器两端的电压U=IR=0.01520 V=0.3 V,故需电源电动势大于3 V,选E2。当温度控制在80 时,电路中的总电阻R总= =400 ,远大于热敏电阻、继电器以及滑动变阻器R1的电阻的总和,故滑动变阻器选R2。 (2)A挡位测量电阻值,B挡位测量交流电压,C挡位测量直流电压,D挡位测量电流值,故为测量各接入点的电压,应将开关旋至C挡。,-27-,(3)若bc间断路,ab只与电源正极相连通,ab间无电压,如图故多用电表指针不偏转。 若bc间断路,a点与电源正极相连通,c点与电源负极相连通,a、c两点间的电压为电源电动势。如图故多用电表指针偏转。,-28-,(4)要想保证温度控制在50 ,由题目表中可得Rt=108.1 ,因此我们要用电阻箱代替热敏电阻,把电阻箱电阻调整到108.1 ,闭合电路调节滑动变阻器,让继电器吸合(即让电路中的电流为15 mA),再将电阻箱移除,将热敏电阻接入电路,完成实验。,
