2022年高考物理必考實驗精細精講 實驗十一 傳感器的簡單應用學案目錄課前預習·基礎落實課堂互動·考點突破【實驗目的】1認識熱敏電阻、光敏電阻等傳感器中的敏感元件。2了解傳感器在技術上的簡單應用?！緦嶒炘怼?1)傳感器是將它感受到的信號(如力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(一般是電學量)。(2)其工作過程如圖實1所示：【實驗器材】熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學生電源、繼電器、滑動變阻器、開關、導線等。【實驗過程】一、研究熱敏電阻的熱敏特性1實驗步驟(1)按圖實2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?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，記下溫度計的示數(shù)和多用電表測量的熱敏電阻的阻值。(4)將熱水分幾次注入燒杯中，測出不同溫度下熱敏電阻的阻值，并記錄。2數(shù)據(jù)處理(1)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，把測量到的溫度、電阻值填入下表中，分析熱敏電阻的特性。(2)在圖實3所示坐標系中，粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線。 (3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和Rt圖線，得出結(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。二、研究光敏電阻的光敏特性1實驗步驟(1)將光電傳感器、多用電表、燈泡、滑動變阻器按圖實4所示電路連接好，其中多用電表置于歐姆“×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，讓小燈泡發(fā)光，調(diào)節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮，觀察多用電表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。2數(shù)據(jù)處理把記錄的結(jié)果填入下表中，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性。結(jié)論：光敏電阻的阻值被光照射時發(fā)生變化，光照增強電阻變小，光照減弱電阻變大?！咀⒁馐马棥?在做熱敏實驗時，加開水后要等一會再測其阻值，以使電阻溫度與水溫相同，并同時讀出水溫。2在光敏實驗中，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?！緦嶒灨倪M】對于熱敏電阻的特性，可用以下實驗進行：如圖實5所示，將多用電表的選擇開關置于“歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與負溫度系數(shù)的熱敏電阻RT的兩端相連，這時表針指在某一刻度，觀察下述操作下的指針偏轉(zhuǎn)情況：1往RT上擦一些酒精。2用吹風機將熱風吹向電阻RT。根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)方向判定熱敏電阻的特性。【實驗分析】11中指針左偏，說明RT的阻值增大。酒精蒸發(fā)吸熱，溫度降低，所以熱敏電阻的阻值隨溫度的降低而增大。22中指針右偏，說明RT的阻值減小。電阻RT溫度升高，故熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小。優(yōu)點：改進后的實驗簡單易操作，能很快得出結(jié)論。課堂互動·考點突破考點一熱敏電阻的原理及應用例1用對溫度敏感的半導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。某同學將RT和兩個適當?shù)墓潭娮鑂1、R2連成圖實6虛線框內(nèi)所示的電路，以使該電路的等效電阻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。為了驗證這個設計，他采用伏安法測量在不同溫度下RL的阻值，測量電路如圖實7所示，圖中的電壓表內(nèi)阻很大。RL的測量結(jié)果如下表所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)根據(jù)圖實6所示的電路，在圖實7所示的實物圖上連線。(2)為了檢驗RL與t之間近似為線性關系，在圖實8上作RLt關系圖線。(3)在某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖實9甲、乙所示。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_。答案(1)連線如圖所示(2)RLt關系圖線如圖所示(3)115 mA5.0 V43.5 64.0 (6266 均正確)考點二光敏電阻傳感器的應用例2為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所使用光控開關控制照明系統(tǒng)。光控開關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弱，光越強照度越大，照度單位為lx)。某光敏電阻RP在不同照度下的阻值如下表：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請在給定的坐標系(圖實10)中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點。(2)如圖實11所示，當1、2兩端所加電壓上升至2 V時，控制開關自動啟動照明系統(tǒng)，請利用下列器材設計一個簡單電路，給1、2兩端提供電壓，要求當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。(不考慮控制開關對所設計電路的影響)提供的器材如下：光敏電阻RP(符號 ，阻值見上表)；直流電源E(電動勢3 V，內(nèi)阻不計)；定值電阻：R110 k，R220 k，R340 k(限選其中之一并在圖中標出)開關S及導線若干。解析(1)光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如圖所示。光敏電阻的阻值隨光照度變化特點：光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性減小。(2)根據(jù)串聯(lián)電阻的分壓關系，E3 V，當照度降低至1.0(lx)時，其電壓升至2 V，由圖線知，此時光敏電阻RP20 k，URP2 V，串聯(lián)電阻分壓UR1 V，由2得：R10 k，故選定值電阻R1，電路原理圖如圖所示。答案見解析考點三傳感器在實驗中的應用例3利用傳感器可以探測、感受外界的信號、物理條件等。圖實12甲所示為某同學用傳感器做實驗得到的小燈泡的UI關系圖線。(1)實驗室提供的器材有：電流傳感器、電壓傳感器、滑動變阻器A(阻值范圍010 )、滑動變阻器B(阻值范圍0100 )、電動勢為6 V的電源(不計內(nèi)阻)、小燈泡、開關、導線若干。該同學做實驗時，滑動變阻器選用的是_(選填“A”或“B”)；請在圖乙的方框中畫出該實驗的電路圖。(2)如果將該小燈泡接入丙圖所示的電路中，已知電流傳感器的示數(shù)為0.3 A，電源電動勢為3 V。則此時小燈泡的電功率為_ W，電源的內(nèi)阻為_ 。答案(1)A實驗電路圖如圖所示(2)0.69(0.660.72均可)2.33(2.002.67均可)