實(shí)驗(yàn)十二傳感器的簡(jiǎn)單使用 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 核心探究 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)解讀實(shí)驗(yàn) 萃取精華 一 研究熱敏電阻的熱敏特性 二 研究光敏電阻的光敏特性 注意事項(xiàng)1 在做熱敏電阻實(shí)驗(yàn)時(shí) 加熱水后要等一會(huì)兒再測(cè)其阻值 以使電阻溫度與水的溫度相同 并同時(shí)讀出水溫 2 在做光敏電阻實(shí)驗(yàn)時(shí) 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照射到光敏電阻上的光的強(qiáng)度 3 歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零 核心探究通法悟道 拓寬思路 探究點(diǎn)一基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn) 典例1 2018 福建龍巖模擬 某實(shí)驗(yàn)小組探究一種熱敏電阻的溫度特性 現(xiàn)有器材 直流恒流電源 在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定 電壓表 待測(cè)熱敏電阻 保溫容器 溫度計(jì) 開關(guān)和導(dǎo)線等 1 若用上述器材測(cè)量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性 請(qǐng)你在如圖 甲 所示的實(shí)物圖上連線 解析 1 直流恒流電源在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定 故只需要將電壓表與電阻并聯(lián)測(cè)量出電壓即可 實(shí)物圖連線如圖 答案 1 見解析 2 實(shí)驗(yàn)的主要步驟 正確連接電路 在保溫容器中注入適量冷水 接通電源 調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值 在保溫容器中添加少量熱水 待溫度穩(wěn)定后 閉合開關(guān) 斷開開關(guān) 重復(fù)第 步操作若干次 測(cè)得多組數(shù)據(jù) 解析 2 本實(shí)驗(yàn)要測(cè)量電阻值和溫度值的關(guān)系 電阻要用歐姆定律計(jì)算 由于電流恒定且已知 故需測(cè)量電壓和溫度 答案 2 記錄電壓表電壓值溫度計(jì)示數(shù) 3 實(shí)驗(yàn)小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值 并據(jù)此繪得如圖 乙 所示的R t關(guān)系圖線 請(qǐng)根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的R t關(guān)系式R t 保留三位有效數(shù)字 解析 3 從圖中取相距較遠(yuǎn)的兩個(gè)特殊點(diǎn) 代入R R0 kt計(jì)算 有120 R0 50k104 R0 10k解得R0 100 k 0 400故該熱敏電阻的R t關(guān)系式為R 100 0 400t 答案 3 1000 400 方法技巧解決傳感器實(shí)驗(yàn)的主要方法 1 在高中階段關(guān)于傳感器的實(shí)驗(yàn)主要側(cè)重于實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)與連接 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理或根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫圖像 2 實(shí)驗(yàn)電路一般采用滑動(dòng)變阻器的分壓或限流 電流表的內(nèi)接或外接 3 數(shù)據(jù)的處理一般是圖像法 要充分利用好實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果 4 連接實(shí)物圖時(shí) 一般先將串聯(lián)的主體電路連接好 然后連接并聯(lián)的器材 最后一定要進(jìn)行檢查 針對(duì)訓(xùn)練 2018 江蘇南通模擬 多選 如圖所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖 圖中虛線表示激光 圓柱體表示隨傳送帶運(yùn)動(dòng)的貨物 其中R1為光敏電阻 R2為定值電阻 此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是 A 當(dāng)光照射R1時(shí) 信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓B 當(dāng)光照射R1時(shí) 信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓C 信號(hào)處理系統(tǒng)每獲一次低電壓就計(jì)數(shù)一次D 信號(hào)處理系統(tǒng)每獲一次高電壓就計(jì)數(shù)一次 BD 解析 激光照在光敏電阻R1上 信號(hào)處理系統(tǒng)與R1并聯(lián) 其電壓就是R1兩端的電壓 當(dāng)貨物擋光時(shí)R1阻值大 電壓高 貨物擋光一次 就計(jì)數(shù) 貨物的個(gè)數(shù) 一次 所以B D正確 A C錯(cuò)誤 教師備用 2018 湖北咸寧模擬 一些材料的電阻隨溫度的升高而變化 如圖 甲 是由某金屬材料制成的電阻R隨溫度t變化的圖像 若用該電阻與電池 電動(dòng)勢(shì)E 1 5V 內(nèi)阻不計(jì) 電流表 量程為5mA 內(nèi)阻不計(jì) 電阻箱R 串聯(lián)起來(lái) 連接成如圖 乙 所示的電路 用該電阻做測(cè)溫探頭 把電流表的電流刻度改為相應(yīng)的溫度刻度 就得到了一個(gè)簡(jiǎn)單的 金屬電阻溫度計(jì) 1 電流刻度較大處對(duì)應(yīng)的溫度刻度 選填 較大 或 較小 2 若電阻箱阻值R 150 當(dāng)電流為5mA時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)值為 解析 1 由題圖 甲 可知 溫度升高 電阻阻值增大 電路中電流減小 因此電流刻度較大處對(duì)應(yīng)的溫度刻度較小 2 電流為5mA時(shí) 電路總電阻為300 電阻箱阻值R 150 則R 150 由題圖 甲 得對(duì)應(yīng)的溫度為50 答案 1 較小 2 50 探究點(diǎn)二創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn) 高考創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)例析 典例2 2017 江蘇卷 11 某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)制作一個(gè)簡(jiǎn)易的溫控裝置 實(shí)驗(yàn)原理電路圖如圖 甲 所示 繼電器與熱敏電阻Rt 滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)接在電源E兩端 當(dāng)繼電器的電流超過15mA時(shí) 銜鐵被吸合 加熱器停止加熱 實(shí)現(xiàn)溫控 繼電器的電阻約為20 熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關(guān)系如下表所示 1 提供的實(shí)驗(yàn)器材有 電源E1 3V 內(nèi)阻不計(jì) 電源E2 6V 內(nèi)阻不計(jì) 滑動(dòng)變阻器R1 0 200 滑動(dòng)變阻器R2 0 500 熱敏電阻Rt 繼電器 電阻箱 0 999 9 開關(guān)S 導(dǎo)線若干 為使該裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)30 80 之間任一溫度的控制 電源E應(yīng)選用 選填 E1 或 E2 滑動(dòng)變阻器R應(yīng)選用 選填 R1 或 R2 答案 1 E2R2 2 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電路不工作 某同學(xué)為排查電路故障 用多用電表測(cè)量各接點(diǎn)間的電壓 則應(yīng)將如圖 乙 所示的選擇開關(guān)旋至 選填 A B C 或 D 3 合上開關(guān)S 用調(diào)節(jié)好的多用電表進(jìn)行排查 在圖 甲 中 若只有b c間斷路 則應(yīng)發(fā)現(xiàn)表筆接入a b時(shí)指針 選填 偏轉(zhuǎn) 或 不偏轉(zhuǎn) 接入a c時(shí)指針 選填 偏轉(zhuǎn) 或 不偏轉(zhuǎn) 解析 2 要用多用電表的直流電壓擋檢測(cè)故障 應(yīng)將選擇開關(guān)旋至C 3 如果只有b c間斷路 說明b點(diǎn)與電源的負(fù)極間沒有形成通路 a b間的電壓為零 電表接在a b間時(shí) 指針不偏轉(zhuǎn) c點(diǎn)與電源的負(fù)極間形成通路 a與電源的正極相通 a c間有電壓 因此兩表接入a c間時(shí)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) 答案 2 C 3 不偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn) 4 排除故障后 欲使銜鐵在熱敏電阻為50 時(shí)被吸合 下列操作步驟正確順序是 填寫各步驟前的序號(hào) 將熱敏電阻接入電路 觀察到繼電器的銜鐵被吸合 斷開開關(guān) 將電阻箱從電路中移除 合上開關(guān) 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值 斷開開關(guān) 用電阻箱替換熱敏電阻 將阻值調(diào)至108 1 解析 4 排除故障后 欲使銜鐵在熱敏電阻為50 時(shí)被吸合 應(yīng)先斷開開關(guān) 用電阻箱替換熱敏電阻 并將阻值調(diào)至108 1 合上開關(guān) 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值 直至觀察到繼電器的銜鐵被吸合 這時(shí)斷開開關(guān) 將電阻箱從電路中移除 將熱敏電阻接入電路 因此操作步驟的正確順序是 解析 4 創(chuàng)新 改進(jìn)點(diǎn)分析 1 考查方式的創(chuàng)新 不再研究熱敏電阻的特性 而是利用熱敏電阻的特性將熱敏電阻與繼電器組成溫度控制裝置 來(lái)考查傳感器的原理 多用電表的使用等 2 設(shè)問方式的創(chuàng)新 利用多用電表的電壓擋 進(jìn)行電路的故障排查 典例3 2016 全國(guó) 卷 23 現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng) 要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過60 時(shí) 系統(tǒng)報(bào)警 提供的器材有 熱敏電阻 報(bào)警器 內(nèi)阻很小 流過的電流超過Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警 電阻箱 最大阻值為999 9 直流電源 輸出電壓為U 內(nèi)阻不計(jì) 滑動(dòng)變阻器R1 最大阻值為1000 滑動(dòng)變阻器R2 最大阻值為2000 單刀雙擲開關(guān)一個(gè) 導(dǎo)線若干 在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié) 已知U約為18V Ic約為10mA 流過報(bào)警器的電流超過20mA時(shí) 報(bào)警器可能損壞 該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小 在60 時(shí)阻值為650 0 1 完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線 解析 1 報(bào)警系統(tǒng)電路連線如圖所示 答案 1 見解析 2 電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器 填 R1 或 R2 答案 2 R2 3 按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng) 電路接通前 需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值 根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求 這一阻值為 滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于 填 a 或 b 端附近 不能置于另一端的原因是 將開關(guān)向 填 c 或 d 端閉合 緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片 直至 4 保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變 將開關(guān)向另一端閉合 報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用 解析 3 電路接通前 電阻箱電阻應(yīng)與熱敏電阻的臨界阻值一致 即為650 0 滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)置于b端附近 若滑片置于a端 電路接通后電流會(huì)超過20mA 報(bào)警器可能損壞 將開關(guān)向c端閉合 緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片 使報(bào)警器開始報(bào)警 答案 3 650 0b接通電源后 流過報(bào)警器的電流會(huì)超過20mA 報(bào)警器可能損壞 c報(bào)警器開始報(bào)警 創(chuàng)新 改進(jìn)點(diǎn)分析 1 考查方式的創(chuàng)新 利用熱敏電阻的特性 組成由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng) 考查實(shí)物電路圖的連接 器材選取 實(shí)驗(yàn)步驟等 2 實(shí)驗(yàn)原理的改進(jìn) 用電阻箱來(lái)等效替代具體溫度下的熱敏電阻 模擬創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)沖關(guān) 1 為了節(jié)能和環(huán)保 一些公共場(chǎng)所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng) 光控開關(guān)可采用光敏電阻來(lái)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(qiáng)弱 光越強(qiáng)照度越大 照度單位為lx 某光敏電阻Ros在不同照度下的阻值如表 1 根據(jù)表中數(shù)據(jù) 請(qǐng)?jiān)趫D 甲 的坐標(biāo)系中描繪出光敏電阻阻值隨照度變化的曲線 并說明阻值隨照度變化的特點(diǎn) 思路點(diǎn)撥 1 當(dāng)照度降低到1 0lx時(shí) 光敏電阻的阻值為20k 解析 1 描繪圖像應(yīng)注意 圖線應(yīng)用平滑曲線 而不能畫成各點(diǎn)的連線 光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如圖 a 所示 光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性減小 答案 見解析 2 如圖 乙 所示 當(dāng)1 2兩端所加電壓上升至2V時(shí) 控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng) 請(qǐng)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單電路 給1 2兩端提供電壓 要求當(dāng)天色漸暗照度降低至1 0lx時(shí)啟動(dòng)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(guān)對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響 提供的器材如下 光敏電阻Ros 符號(hào) 阻值見上表 直流電源E 電動(dòng)勢(shì)3V 內(nèi)阻不計(jì) 定值電阻 R1 10k R2 20k R3 40k 限選其中之一并在圖中標(biāo)出 開關(guān)S及導(dǎo)線若干 思路點(diǎn)撥 2 依據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理 串聯(lián)一個(gè)合適的分壓電阻使光敏電阻兩端的電壓達(dá)到2V 答案 見解析 創(chuàng)新 改進(jìn)點(diǎn)分析 1 數(shù)據(jù)處理的改進(jìn) 利用給定的光敏電阻阻值隨照度變化的圖表描繪出曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)分析 2 設(shè)問方式的創(chuàng)新 根據(jù)研究光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度變化情況設(shè)計(jì)如何利用光敏電阻控制電路 2 2018 湖北黃石模擬 利用傳感器可以探測(cè) 感受外界的信號(hào) 物理?xiàng)l件等 如圖 甲 所示為某同學(xué)用傳感器做實(shí)驗(yàn)得到的小燈泡的U I關(guān)系圖線 1 實(shí)驗(yàn)室提供的器材有 電流傳感器 電壓傳感器 滑動(dòng)變阻器A 阻值范圍0 10 滑動(dòng)變阻器B 阻值范圍0 100 電動(dòng)勢(shì)為6V的電源 不計(jì)內(nèi)阻 小燈泡 開關(guān) 導(dǎo)線若干 該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí) 滑動(dòng)變阻器選用的是 選填 A 或 B 請(qǐng)?jiān)趫D 乙 的方框中畫出該實(shí)驗(yàn)的電路圖 解析 1 為方便實(shí)驗(yàn)操作 滑動(dòng)變阻器可以選A 小燈泡電阻較小 電流傳感器應(yīng)采用外接法 描繪小燈泡伏安特性曲線 電壓與電流應(yīng)從零開始變化 滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法 如圖 a 所示 答案 1 A實(shí)驗(yàn)電路圖見解析 2 如果將該小燈泡接入圖 丙 所示的電路中 已知電流傳感器的示數(shù)為0 3A 電源電動(dòng)勢(shì)為3V 則此時(shí)小燈泡的電功率為W 電源的內(nèi)阻為 答案 2 0 69 0 66 0 72均可 2 33 2 00 2 67均可 創(chuàng)新 改進(jìn)點(diǎn)分析 1 實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn) 用電壓傳感器 電流傳感器替代電壓表和電流表 2 數(shù)據(jù)處理的改進(jìn) 聯(lián)立燈泡的伏安特性曲線和電源的伏安特性曲線求解 3 考查方式的創(chuàng)新 設(shè)計(jì)了同一個(gè)電路既考查了小燈泡的伏安特性曲線又考查了測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻