2020版高考物理一轮复习 实验十一 传感器的简单使用课件

第十一章交变电流返回导航一、研究热敏电阻的特性1．实验原理闭合电路欧姆定律，用______表进行测量和观察．2．实验器材半导体热敏电阻、多用电表、_______、铁架台、烧杯、凉水和热水．欧姆温度计返回导航3．实验步骤(1)按图1连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；(2)把多用电表置于______挡，并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；欧姆返回导航(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下_________________和多用电表测量的热敏电阻的阻值；(4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录．4．数据处理在图2坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线．温度计的示数返回导航5．实验结论热敏电阻的阻值随温度的升高而_____，随温度的降低而____．6．注意事项实验时，加热水后要等一会儿再测热敏电阻阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温．二、研究光敏电阻的光敏特性1．实验原理闭合电路欧姆定律，用______表进行测量和观察．减小增大欧姆返回导航2．实验器材光敏电阻、多用电表、_______、滑动变阻器、导线、电源．3．实验步骤(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图3所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡；小灯泡返回导航(2)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；(3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录；(4)用手掌(或黑纸)遮光时，观察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录．4．数据处理根据记录数据分析光敏电阻的特性．返回导航5．实验结论(1)光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值_____；(2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为______这个电学量．6．注意事项(1)实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的多少来达到实验目的；(2)欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零．很小电阻返回导航热点一热敏电阻的原理及应用【典例】(2016·全国卷Ⅰ·23)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999.9Ω)，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1000Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干．返回导航在室温下对系统进行调节．已知U约为18V，Ic约为10mA；流过报警器的电流超过20mA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650.0Ω.(1)在图中完成待调节的报警系统原理电路图的连线．返回导航(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：①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________Ω；滑动变阻器的滑片置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是________．②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．返回导航解析：(1)先用电阻箱替代热敏电阻，连接成闭合回路进行调试．电路图连接如图所示．返回导航(2)当电路中电流Ic＝10mA时，根据闭合电路欧姆定律有Ic＝UR，解得R总＝1800Ω，此时热敏电阻的阻值为650Ω，则滑动变阻器的阻值为1150Ω，所以滑动变阻器选R2.(3)①当热敏电阻阻值小于650Ω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650Ω.若接通电源后电路中的电流过大(超过20mA)，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．返回导航②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器报警．答案：(1)见解析图(2)R2(3)①650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏②c报警器开始报警返回导航热点二光敏电阻的原理及应用【典例】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表：照度(lx)0.20.40.60.81.01.2光敏电阻(kΩ)754028232018返回导航(1)根据表中数据，请在图(甲)的坐标系中描绘出光敏电阻阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点．返回导航(2)如图(乙)所示，当1、2两端所加电压上升至2V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1.0lx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)返回导航提供的器材如下：光敏电阻RP(符号，阻值见左表)；直流电源E(电动势3V，内阻不计)；定值电阻：R1＝10kΩ，R2＝20kΩ，R3＝40kΩ(限选其中之一并在图中标出)；开关S及导线若干．〖思路探究〗(1)当照度降低到1.0lx时，光敏电阻的阻值为20kΩ.(2)依据串联电路的分压原理，串联一个合适的分压电阻使光敏电阻两端的电压达到2V.返回导航解析：(1)描绘图像应注意：图线应用平滑曲线，而不能画成各点的连线，光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图(a)所示，光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小．返回导航(2)根据串联电阻的分压关系，E＝3V，当照度降低至1.0lx时，其电压升至2V，由图线知，此时光敏电阻RP＝20kΩ，URP＝2V，串联电阻分压UR＝1V，由URPUR＝RPR＝2得R＝RP2＝10kΩ，故选定值电阻R1.电路原理图如图(b)所示．答案：见解析返回导航原型是什么1.研究热敏电阻的热敏特性．(1)用温度计测量水温，即热敏电阻对应的温度．(2)用多用电表测量对应状态下的阻值．返回导航2．研究光敏电阻的光敏特性(1)通过调节滑动变阻器的阻值来调节光照强度；(2)用多用电表测量不同光照下的阻值；(3)根据记录数据分析光敏电阻的特性.返回导航高考怎么考题情一：(2010全国理综卷，23题)创新点：1．把传感器与闭合电路问题结合．2．用伏安法来测量对应的阻值比用欧姆表更精确．3．描绘RLt特性曲线，并由曲线来寻找对应的状态．返回导航题情二：(2017江苏单科11题)返回导航创新点：(1)热敏电阻与继电器组成温控装置(2)考查故障检测和温控原理返回导航还能怎么考题情一：(2018浦东区三模)创新点：1．利用传感器的电阻随环境温度的影响，实现自动控制电路．2．利用继电器特性，设计电磁开关电路，实现自动报警．返回导航题情二：(2018河北邢台模拟)创新点：1．利用并联电路分流特点，测量不同照度下光敏电阻的阻值．2．利用闭合电路欧姆定律，控制电路电流不变保障光敏电阻的阻值只受照度的影响．返回导航应该怎么办复习启示1．分析型题目：应用电阻随光亮、温度、压力等变化的图像，分析敏感元件的特点及在自动控制电路或自动报警电路中的作用．2．设计型题目：应用光敏电阻、热敏电阻、压敏电阻等敏感元件，设计多种自动控制或自动报警电路．应对策略分析型题目要结合题目所给传感器的特性信息找出电路的动态变化．设计型的实验要注意传感器一般跟继电器逻辑电路等出现在控制电路，起到一个自动开关的功能.返回导航1．氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化．在如图(甲)所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，电压表的指针位置就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察电压表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标．有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出的是电导(即电阻的倒数)—CO浓度曲线，如图(乙)所示．在下列表示一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间关系的图像中正确的是()返回导航D解析：由资料中给出的电导(即电阻的倒数)—CO浓度曲线可知电导与CO浓度成正比，CO浓度越大，传感器电阻越小，电路中电流越大，电压表示数越大，但是电压表示数与CO浓度不是成正比关系，所以正确选项是D.返回导航2．传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)．例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，热敏电阻随温度变化的图线如图(甲)所示，图(乙)所示是由热敏电阻Rt作为传感器制作的简单自动报警器线路图．返回导航(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在________(填“a”或“b”)处．(2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P向________(填“左”或“右”)移动．(3)如果在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路不能工作的原因可能是______．返回导航解析：(1)从所给的图线可知，热敏电阻随温度的升高而减小，从而使电路中的电流变大，要求温度过高时报警器铃响，则c应接在a处时电路才会接通；(2)滑动变阻器滑片P向左移动时，会使启动报警的温度提高；(3)当电路连接完好且各元件都处于工作状态而电路又不能工作，说明电路中电流过小，磁铁的磁性太弱，以致不能控制右侧的电路接通，原因有多种情况，可能是电源路端电压过小，或线圈的匝数过少，或弹簧的劲度系数过大等．答案：(1)a(2)左(3)题图(乙)中左边电源路端电压太小，或者继电器线圈的匝数太少，或者弹簧的劲度系数太大等返回导航3．(2018河北邢台模拟)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)．某同学采用伏安法测量在不同照度下某光敏电阻Rc的阻值，将其与两个适当的电阻箱R1、R2和两个适当的电流表A1、A2连成图(a)所示的电路，图中的电流表内阻很小可以忽略不计．返回导航(1)光敏电阻Rc在不同照度下的阻值如表，根据表中数据，请在图(b)中描绘出阻值随照度变化的曲线.照度(lx)0.20.40.60.81.01.2电阻(kΩ)754028232018(2)在某次实验操作中增加光的照度后，为了保证电流表A1、A2的示数保持不变，应该调节电阻箱R1使其阻值________(填“增大”或“减小”)，同时调节电阻箱R2使其阻值________(填“增大”或“减小”)；若电阻箱R1的阻值改变了4kΩ，电阻箱R2的阻值改变了12kΩ，电流表A1、A2的示数刚好保持不变，经过计算得出光敏电阻Rc的阻值变化了________kΩ.返回导航解析：(1)光敏电阻的阻值随光照变化的曲线如图所示．特点：光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小．返回导航(2)增加光照度后，其电阻阻值会减小，同时为了保证电流表A1，A2的示数保持不变，因此应该调节电阻箱R1使其阻值增大，调节电阻箱R2使其阻值减小；根据串并联电路的电阻特征，且电表的读数不变，则有ΔRcΔR2ΔRc＋ΔR2＝ΔR1.因ΔR1＝4kΩ，ΔR2＝12kΩ，解得ΔRc＝6kΩ.答案：(1)见解析(2)增大减小6返回导航4．如图，一热敏电阻RT放在控温容器M内；为毫安表，量程6mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9Ω；S为开关．已知RT在95℃时的阻值为150Ω，在20℃时的阻值约为550Ω.现要求在降温过程中测量在95℃～20℃之间的多个温度下RT的阻值．(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图．返回导航(2)完成下列实验步骤中的填空：a．