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1、世纪金榜世纪金榜20182018版复习方版复习方略物理课件实验十二略物理课件实验十二. .【实验实验目的】目的】1.1.认识热认识热敏敏电电阻、光敏阻、光敏电电阻等阻等传传感器中的敏感元件。感器中的敏感元件。2.2.了解了解传传感器在技感器在技术术上的上的简单应简单应用。用。【实验实验原理】原理】1.1.传传感器能感器能够够将感受到的物理量将感受到的物理量( (力、力、热热、光、声等、光、声等) )转换转换成便于成便于测测量的量量的量( (一般是一般是电电学量学量) )。2.2.工作工作过过程如程如图图: :【实验实验器材】器材】热热敏敏电电阻、光敏阻、光敏电电阻、阻、电压电压表、表、电电流表
2、、流表、铁铁架台、架台、烧烧杯、冷水、杯、冷水、热热水、小灯泡、学生水、小灯泡、学生电电源、源、继电继电器、滑器、滑动动变变阻器、开关、阻器、开关、导线导线等。等。【实验过实验过程】程】一、研究一、研究热热敏敏电电阻的阻的热热敏特性敏特性1.1.实验实验步步骤骤: :(1)(1)按按图图示示连连接好接好电电路路, ,将将热热敏敏电电阻阻绝缘处绝缘处理。理。(2)(2)将将热热水和冷水分水和冷水分n n次注入次注入烧烧杯中杯中, ,记录记录每一次温度每一次温度值值和两和两电电表表读读数。数。(3)(3)利用利用R= R= 计计算出每一次算出每一次热热敏敏电电阻的阻阻的阻值值。2 2. .数据数据
3、处处理理: :(1)(1)根据根据记录记录数据数据, ,把把测测量到的温度量到的温度值值和和电电阻阻值值填入表填入表中中, ,分析分析热热敏敏电电阻的特性。阻的特性。次数次数待待测测量量温度温度/电电阻阻/(2)(2)在坐在坐标标系中系中, ,粗略画出粗略画出热热敏敏电电阻的阻阻的阻值值随温度随温度变变化化的的图线图线。(3)(3)根据根据R-tR-t图线图线, ,得出得出结论结论( (热热敏敏电电阻的阻阻的阻值值随温度的随温度的升高而减小升高而减小) )。二、研究光敏二、研究光敏电电阻的光敏特性阻的光敏特性1.1.实验实验步步骤骤: :(1)(1)将光敏将光敏电电阻、多用阻、多用电电表、小灯
4、泡、滑表、小灯泡、滑动变动变阻器按如阻器按如图图所示所示电电路路连连接好接好, ,并将多用并将多用电电表置于表置于“100”“100”挡挡。(2)(2)先先测测出在室内自然光的照射下光敏出在室内自然光的照射下光敏电电阻的阻阻的阻值值, ,并并记录记录数据。数据。(3)(3)打开打开电电源源, ,让让小灯泡小灯泡发发光光, ,调节调节小灯泡的亮度使之逐小灯泡的亮度使之逐渐变渐变亮亮, ,观观察表察表盘盘指指针显针显示示电电阻阻阻阻值值的情况的情况, ,并并记录记录。(4)(4)用手掌用手掌( (或黑或黑纸纸) )遮光遮光, ,观观察表察表盘盘指指针显针显示示电电阻阻阻阻值值的情况的情况, ,并并
5、记录记录。2.2.数据数据处处理理: :把把记录记录的的结结果填入表中果填入表中, ,根据根据记录记录数据分数据分析光敏析光敏电电阻的特性。阻的特性。光照光照强强度度弱弱中中强强无光照射无光照射阻阻值值/结论结论: :光敏光敏电电阻的阻阻的阻值值被光照射被光照射时发时发生生变变化化, ,光照增光照增强强电电阻阻变变小小, ,光照减弱光照减弱电电阻阻变变大。大。【注意事【注意事项项】1.1.在做在做热热敏敏电电阻阻实验时实验时, ,加开水后要等一会儿再加开水后要等一会儿再测测其阻其阻值值, ,以使以使电电阻温度与水的温度相同阻温度与水的温度相同, ,并同并同时读时读出水温和出水温和电压电压、电电
6、流流值值。2.2.光敏光敏电电阻阻实验实验中中, ,如果效果不明如果效果不明显显, ,可将可将电电阻部分阻部分电电路放入路放入带带盖的盖的纸纸盒中盒中, ,并通并通过过盖上小孔改盖上小孔改变变照射到光敏照射到光敏电电阻上的光的阻上的光的强强度。度。3.3.欧姆表每次欧姆表每次换挡换挡后都要重新后都要重新调调零。零。热热点一点一热热敏敏电电阻的原理及阻的原理及应应用用【典例【典例1 1】热热敏敏电电阻是阻是传传感感电电路中常用的路中常用的电电子元件子元件, ,现现用伏安法研究用伏安法研究电电阻在不同温度下的伏安特性曲阻在不同温度下的伏安特性曲线线, ,要求要求特性曲特性曲线线尽可能完整。已知常温
7、下待尽可能完整。已知常温下待测热测热敏敏电电阻的阻阻的阻值为值为4 455。将。将热热敏敏电电阻和温度阻和温度计计插入插入带带塞的保温杯塞的保温杯中中, ,杯内有一定量的冷水杯内有一定量的冷水, ,其他其他备备用的用的仪仪表和器具有表和器具有: :盛盛有有热热水的水的热热水瓶水瓶( (图图中未画出中未画出) )、电电源源(3V(3V、内阻可忽、内阻可忽略略) )、直流、直流电电流表流表( (内阻内阻约约1)1)、直流、直流电压电压表表( (内阻内阻约约5k)5k)、滑、滑动变动变阻器阻器(0(020)20)、开关、开关、导线导线若干。若干。世世纪纪金榜金榜导导学号学号4272224742722
8、247(1)(1)在在图图甲中画出甲中画出实验电实验电路路图图。(2)(2)根据根据电电路路图图, ,在在图图乙所示的乙所示的实实物物图图上上连线连线。(3)(3)简简要写出完成接要写出完成接线线后的主要后的主要实验实验步步骤骤。【解题指导】【解题指导】(1)(1)命题立意命题立意: :该题利用伏安法来探究热敏电阻与温度该题利用伏安法来探究热敏电阻与温度的关系的关系, ,考查了伏安法测电阻的方法和热敏电阻的特点。考查了伏安法测电阻的方法和热敏电阻的特点。(2)(2)解题关键解题关键: :电路设计时要注意两个细节电路设计时要注意两个细节: :电流表是内接还是外接电流表是内接还是外接; ;滑动变阻
9、器是采用分压式还是限流式接法。滑动变阻器是采用分压式还是限流式接法。【解析】【解析】常温下待测热敏电阻的阻值常温下待测热敏电阻的阻值(4(45)5)较小较小, ,应应该选用电流表外接法。热敏电阻的阻值随温度的升高该选用电流表外接法。热敏电阻的阻值随温度的升高而减小而减小, ,热敏电阻两端的电压由零逐渐增大热敏电阻两端的电压由零逐渐增大, ,滑动变阻滑动变阻器选用分压式。器选用分压式。(1)(1)实验电路如图甲所示。实验电路如图甲所示。(2)(2)根据电路图根据电路图, ,连接实物图如图乙所示。连接实物图如图乙所示。(3)(3)完成接线后的主要实验步骤完成接线后的主要实验步骤:往保温杯里加一些往
10、保温杯里加一些热水热水, ,待温度稳定时读出温度计值待温度稳定时读出温度计值;调节滑动变阻器调节滑动变阻器, ,快速测出几组电压表和电流表的值快速测出几组电压表和电流表的值;重复步骤重复步骤和和,测量不同温度下的数据测量不同温度下的数据;绘出各测量温度下的热绘出各测量温度下的热敏电阻的伏安特性曲线。敏电阻的伏安特性曲线。答案答案: :见解析见解析【强强化化训练训练】1. (1. (多多选选) )如如图图所示的所示的电电路中路中, ,当半当半导导体材料做成的体材料做成的热热敏敏电电阻浸泡到阻浸泡到热热水中水中时时, ,电电流表示数增大流表示数增大, ,则说则说明明( () )A.A.热热敏敏电电
11、阻在温度越高阻在温度越高时时, ,电电阻越大阻越大B.B.热热敏敏电电阻在温度越高阻在温度越高时时, ,电电阻越小阻越小C.C.半半导导体材料温度升高体材料温度升高时时, ,导电导电性能性能变变差差D.D.半半导导体材料温度升高体材料温度升高时时, ,导电导电性能性能变变好好【解析】【解析】选选B B、D D。半导体材料做成的热敏电阻的导电。半导体材料做成的热敏电阻的导电性能与温度有关性能与温度有关, ,温度越高时温度越高时, ,导电性能越好导电性能越好, ,电阻越小电阻越小, ,故故A A、C C错错,B,B、D D对。对。2.(20172.(2017德州模德州模拟拟) )温度温度传传感器广
12、泛感器广泛应应用于室内空用于室内空调调、电电冰箱等家用冰箱等家用电电器中器中, ,它是利用它是利用热热敏敏电电阻的阻阻的阻值值随温度随温度变变化的特性工作的。如化的特性工作的。如图图甲所示甲所示, ,电电源的源的电动势电动势E=9.0V,E=9.0V,内内电电阻不阻不计计;G;G为为灵敏灵敏电电流流计计, ,内阻内阻R Rg g保持不保持不变变;R;R为热为热敏敏电电阻阻, ,其其电电阻阻值值与温度的与温度的变变化关系如化关系如图图乙所示。乙所示。闭闭合开关合开关S,S,当当R R的温度等于的温度等于2020时时, ,电电流表示数流表示数I I1 1=2mA;=2mA;当当电电流表的示数流表的
13、示数I I2 2=3.6mA=3.6mA时时, ,热热敏敏电电阻的温度阻的温度_。【解析】【解析】从图乙查得从图乙查得t=20t=20时时,R,R的阻值为的阻值为4k4k由由E=IE=I1 1(R+R(R+Rg g) )得得: : 当当I I2 2=3.6mA=3.6mA时时, ,设热敏电阻的阻值为设热敏电阻的阻值为R,R,则则 从图乙查得此时对应的温度从图乙查得此时对应的温度t t2 2=120=120答案答案: :120120【反思【反思归纳归纳】热热敏敏电电阻的特点和阻的特点和应应用用(1)(1)热热敏敏电电阻特点阻特点: :正温度系数的正温度系数的热热敏敏电电阻阻, ,温度越高温度越高
14、, ,电电阻越大阻越大; ;负负温度系数的温度系数的热热敏敏电电阻阻, ,温度越高温度越高, ,电电阻越小。阻越小。(2)(2)热热敏敏电电阻的阻的应应用用: :应应用用热热敏敏电电阻阻时时, ,一般是利用温度一般是利用温度控制控制电电阻阻, ,利用利用电电阻控制阻控制电电流、流、电压电压, ,所以可以根据所以可以根据电电压压或或电电流流计计算算电电阻阻, ,根据根据电电阻分析温度。阻分析温度。热热点二光敏点二光敏电电阻阻传传感器的感器的应应用用【典例【典例2 2】为为了了节节能和能和环环保保, ,一些公共一些公共场场所使用光控开所使用光控开关控制照明系关控制照明系统统。光控开关可采用光敏。光
15、控开关可采用光敏电电阻来控制阻来控制, ,光光敏敏电电阻是阻阻是阻值值随着光的照度而随着光的照度而发发生生变变化的元件化的元件( (照度可照度可以反映光的以反映光的强强弱弱, ,光越光越强强照度越大照度越大, ,照度照度单单位位为为lx)lx)。某。某光敏光敏电电阻阻R RP P在不同照度下的阻在不同照度下的阻值值如下表如下表: :照度照度/lx/lx0.20.20.40.40.60.60.80.81.01.01.21.2电电阻阻/k/k757540402828232320201818世纪金榜导学号42722248(1)(1)根据表中数据根据表中数据, ,请请在在图图甲甲给给定的坐定的坐标标系
16、中描系中描绘绘出光出光敏敏电电阻阻阻阻值值随照度随照度变变化的曲化的曲线线, ,并并说说明阻明阻值值随照度随照度变变化化的特点。的特点。(2)(2)如如图图乙所示乙所示, ,当当1 1、2 2两端所加两端所加电压电压上升上升至至2V2V时时, ,控制开关自控制开关自动动启启动动照明系照明系统统, ,请请利利用下列器材用下列器材设计设计一个一个简单电简单电路。路。给给1 1、2 2两两端提供端提供电压电压, ,要求当天色要求当天色渐渐暗照度降低至暗照度降低至1.0lx1.0lx时时启启动动照明系照明系统统, ,在虚在虚线线框内完成框内完成电电路原理路原理图图。( (不考不考虑虑控制控制开关开关对
17、对所所设计电设计电路的影响路的影响) )提供的器材如下提供的器材如下: :光敏光敏电电阻阻R RP P( (符号符号 , ,阻阻值见图值见图表表) )直流直流电电源源E(E(电动势电动势3V,3V,内阻不内阻不计计););定定值电值电阻阻:R:R1 1=10k,R=10k,R2 2=20k,R=20k,R3 3=40k(=40k(限限选选其中之一其中之一并在并在图图中中标标出出););开关开关S S及及导线导线若干。若干。【思考探究】【思考探究】(1)(1)当照度降低至当照度降低至1.0lx1.0lx时时, ,光敏光敏电电阻的阻阻的阻值值如何确定如何确定? ?阻阻值为值为多少多少? ?提示提示
18、: :由题干中表格数据可得阻值为由题干中表格数据可得阻值为20k20k。(2)(2)如何使光敏如何使光敏电电阻两端的阻两端的电压电压达到达到2V?2V?提示提示: :依据串联电路的分压原理依据串联电路的分压原理, ,串联一个合适的分压串联一个合适的分压电阻。电阻。【解析】【解析】(1)(1)根据表中的数据根据表中的数据, ,在坐标纸上描点连线在坐标纸上描点连线, ,得得到如图所示的变化曲线。到如图所示的变化曲线。阻值随照度变化的特点阻值随照度变化的特点: :光敏电阻的阻值随光的照度的光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小。增大非线性减小。(2)(2)因天色渐暗照度降低至因天色渐暗照度降低至1
19、.0lx1.0lx时启动照明系统时启动照明系统, ,此时此时光敏电阻阻值为光敏电阻阻值为20k,20k,两端电压为两端电压为2V,2V,电源电动势为电源电动势为3V,3V,故应加上一个分压电阻故应加上一个分压电阻, ,分压电阻阻值为分压电阻阻值为10k,10k,即即选用选用R R1 1; ;此电路的原理图如图所示。此电路的原理图如图所示。答案答案: :(1)(1)光敏电阻的阻值随照度变化的曲线见解析光敏电阻的阻值随照度变化的曲线见解析光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小(2)(2)电路原理图见解析图电路原理图见解析图【强强化化训练训练】1.1.如如图
20、图所示所示, ,将多用将多用电电表的表的选择选择开关置于开关置于欧姆欧姆挡挡, ,再将再将电电表的两支表笔分表的两支表笔分别别与光敏与光敏电电阻阻R RT T的两端相的两端相连连, ,这时这时表表针针恰好指在刻恰好指在刻度度盘盘的中央。若用不透光的黑的中央。若用不透光的黑纸纸将将R RT T包裹起来包裹起来, ,表表针针将将向向_(_(选选填填“左左”或或“右右”)”)转动转动; ;若用手若用手电电筒筒光照射光照射R RT T, ,表表针针将向将向_(_(选选填填“左左”或或“右右”)”)转动转动。【解析】【解析】光敏电阻受光照越强光敏电阻受光照越强, ,电阻越小电阻越小, ,所以用不透所以用
21、不透光的黑纸将光的黑纸将R RT T包起来包起来, ,电阻增大电阻增大, ,指针左偏指针左偏, ,若用手电筒若用手电筒光照射光照射R RT T, ,电阻减小电阻减小, ,表针将向右偏。表针将向右偏。答案答案: :左右左右2.(20172.(2017临临沂模沂模拟拟) )一台臭氧一台臭氧发发生器生器P P的的电电阻阻为为10k,10k,当供当供电电压电电压等于等于24V24V时时能正常工作能正常工作, ,否否则则不不产产生臭氧。生臭氧。现现要用要用这这种臭氧种臭氧发发生器制成自生器制成自动动消毒装置消毒装置, ,要求它在有要求它在有光照光照时时能能产产生臭氧生臭氧, ,在黑暗在黑暗时时不不产产生
22、臭氧生臭氧, ,拟拟用一个光用一个光敏敏电电阻阻R R1 1对对它它进进行控制行控制,R,R1 1的阻的阻值值在有光照在有光照时为时为100,100,黑暗黑暗时为时为1000,1000,允允许许通通过过的最大的最大电电流流为为3mA;3mA;电电源源E E的的电压为电压为36V,36V,内阻不内阻不计计; ;另有一个滑另有一个滑动变动变阻器阻器R R2 2, ,阻阻值为值为0 0100,100,允允许许通通过过的最大的最大电电流流为为0.4A;0.4A;一个开关一个开关S S和和导导线线若干。臭氧若干。臭氧发发生器生器P P和光敏和光敏电电阻阻R R1 1的符号如的符号如图图所示。所示。设计设
23、计一个一个满满足上述要求的足上述要求的电电路路图图, ,图图中各元件要中各元件要标标上字上字母代号母代号, ,其中滑其中滑动变动变阻器两固定接阻器两固定接线线柱端分柱端分别标别标上字母上字母A A、B(B(电电路路图图画在虚画在虚线线框内框内) )。【解析】【解析】为了能控制臭氧发生器为了能控制臭氧发生器, ,应该用滑动变阻器的应该用滑动变阻器的分压式接法分压式接法, ,有光照时有光照时P P能正常工作能正常工作, ,无光照时无光照时P P不工作。不工作。电路图如图所示。电路图如图所示。答案答案: :见解析图见解析图【反思【反思归纳归纳】作作图图及及图图象的分析象的分析(1)(1)描描绘图绘图
24、象象时时, ,若若规规律不明确律不明确, ,应应描描绘绘平滑的曲平滑的曲线线; ;若若确定确定为线为线性关系的性关系的图图象象, ,应应描描绘绘直直线线, ,让让直直线过线过尽量多尽量多的点的点, ,不在直不在直线线上的点均匀分布直上的点均匀分布直线线两两侧侧。(2)(2)利用利用图图象象时时, ,可利用可利用图图象上某点的坐象上某点的坐标标分析分析问题问题, ,也也可可应应用用线线性性图图象的斜率、截距分析象的斜率、截距分析问题问题。热热点三点三传传感器在感器在实验实验中的中的应应用用【典例【典例3 3】根据根据图图中所提供的器材中所提供的器材, ,请请正确将正确将ABCDABCD四个四个接
25、接线线柱的接柱的接线线接好接好, ,使其成使其成为为一个以一个以热热敏敏电电阻阻为传为传感器感器的的简简易易报报警器警器( (当温度当温度过过高高时时, ,电铃电铃会响会响铃报铃报警警) )。世。世纪纪金榜金榜导导学号学号4272224942722249【思考探究】【思考探究】(1)(1)温度温度过过高高时时, ,热热敏敏电电阻阻阻阻值值如何如何变变化化? ?提示提示: :温度越高温度越高, ,热敏电阻的阻值越小。热敏电阻的阻值越小。(2)(2)干簧管有什么特性干簧管有什么特性? ?提示提示: :磁场增强时磁场增强时, ,干簧管控制开关闭合。干簧管控制开关闭合。答案答案: :见解析见解析【解析
26、】【解析】热敏电阻应连入控制电路热敏电阻应连入控制电路, ,所以所以A A与与C C相连相连; ;干干簧管继电器开关应连入报警电路簧管继电器开关应连入报警电路, ,所以所以B B与与D D相连。如图相连。如图所示所示: :【强强化化训练训练】1.(20171.(2017运城模运城模拟拟) )某种角速度某种角速度计计, ,其其结结构如构如图图所示。当整个装置所示。当整个装置绕轴绕轴OOOO转转动时动时, ,元件元件A A相相对对于于转轴发转轴发生位移并通生位移并通过过滑滑动变动变阻器阻器输输出出电压电压, ,电压传电压传感器感器( (传传感器内阻无限大感器内阻无限大) )接收相接收相应应的的电压
27、电压信号。已知信号。已知A A的的质质量量为为m,m,弹弹簧的簧的劲劲度系度系数数为为k k、自然、自然长长度度为为l, ,电电源的源的电动势为电动势为E E、内阻不、内阻不计计。滑滑动变动变阻器阻器总长总长也也为为l, ,电电阻分布均匀阻分布均匀, ,装置静止装置静止时时滑片滑片P P在在变变阻器的最左端阻器的最左端B B端端, ,当系当系统统以角速度以角速度转动时转动时, ,则则( () )A.A.电电路中路中电电流随角速度的增大而增大流随角速度的增大而增大B.B.电电路中路中电电流随角速度的增大而减小流随角速度的增大而减小C.C.弹弹簧的伸簧的伸长长量量为为x= x= D.D.输输出出电
28、压电压U U与与的函数式的函数式为为U= U= 【解析】【解析】选选D D。系统在水平面内以角速度。系统在水平面内以角速度转动时转动时, ,无无论角速度增大还是减小论角速度增大还是减小,BC,BC的总电阻不变的总电阻不变, ,根据闭合电根据闭合电路欧姆定律得知路欧姆定律得知, ,电路中电流保持不变电路中电流保持不变, ,故故A A、B B错误错误; ;设设系统在水平面内以角速度系统在水平面内以角速度转动时转动时, ,弹簧伸长的长度为弹簧伸长的长度为x,x,则对元件则对元件A,A,根据牛顿第二定律得根据牛顿第二定律得kx=mkx=m2 2( (l+x),+x),又输又输出电压出电压U= ,U=
29、,联立两式得联立两式得x= x= 故故C C错误错误,D,D正确。正确。2. (20172. (2017长长治模治模拟拟) )车车床在工作床在工作时时是不允是不允许许将手随便接近将手随便接近飞转飞转的的工件的工件的, ,为为了防止万一了防止万一, ,设计设计了下面了下面的光的光电电自自动动控制安全控制安全电电路路, ,只要人手不小心靠近了工件只要人手不小心靠近了工件, ,机器就自机器就自动动停停转转, ,请简请简述其工作原理。述其工作原理。图图中的中的A A为车为车床床上的上的电动电动机机;B;B为为随随电动电动机高速机高速转动转动的工件的工件;C;C为为光源光源, ,它它发发出的光照在光敏出的光照在光敏电电阻阻D D上上;E;E为电为电磁磁铁铁;F;F为衔铁为衔铁;G;G为电为电源源;H;H为弹为弹簧。簧。【解析】【解析】当手在当手在C C、D D间靠近工件时间靠近工件时, ,遮挡住射向光敏电遮挡住射向光敏电阻的光阻的光, ,光敏电阻的阻值迅速变大光敏电阻的阻值迅速变大, ,电路中的电流减小电路中的电流减小, ,使电磁铁磁性减弱从而放开衔接使电磁铁磁性减弱从而放开衔接, ,造成电动机断路造成电动机断路, ,使使工件停转以保证安全。工件停转以保证安全。答案答案: :见解析见解析结束结束
