世紀(jì)金榜2018版復(fù)習(xí)方略物理課件實(shí)驗(yàn)十二

試驗(yàn)十二傳感器的簡(jiǎn)潔運(yùn)用【試驗(yàn)?zāi)康摹?.相識(shí)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(shù)上的簡(jiǎn)潔應(yīng)用。【試驗(yàn)原理】1.傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量(一般是電學(xué)量)。2.工作過(guò)程如圖:【試驗(yàn)器材】熱敏電阻、光敏電阻、電壓表、電流表、鐵架臺(tái)、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學(xué)生電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)等?！驹囼?yàn)過(guò)程】一、探討熱敏電阻的熱敏特性1.試驗(yàn)步驟:(1)按圖示連接好電路,將熱敏電阻絕緣處理。(2)將熱水和冷水分n次注入燒杯中,記錄每一次溫度值和兩電表讀數(shù)。(3)利用R=計(jì)算出每一次熱敏電阻的阻值。2.數(shù)據(jù)處理:(1)依據(jù)記錄數(shù)據(jù),把測(cè)量到的溫度值和電阻值填入表中,分析熱敏電阻的特性。次數(shù)待測(cè)量溫度/℃電阻/Ω(2)在坐標(biāo)系中,粗略畫(huà)出熱敏電阻的阻值隨溫度變更的圖線(xiàn)。(3)依據(jù)R-t圖線(xiàn),得出結(jié)論(熱敏電阻的阻值隨溫度的上升而減小)。二、探討光敏電阻的光敏特性1.試驗(yàn)步驟:(1)將光敏電阻、多用電表、小燈泡、滑動(dòng)變阻器按如圖所示電路連接好,并將多用電表置于“×100”擋。(2)先測(cè)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(kāi)電源,讓小燈泡發(fā)光,調(diào)整小燈泡的亮度使之漸漸變亮,視察表盤(pán)指針顯示電阻阻值的狀況,并記錄。(4)用手掌(或黑紙)遮光,視察表盤(pán)指針顯示電阻阻值的狀況,并記錄。2.數(shù)據(jù)處理:把記錄的結(jié)果填入表中,依據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性。光照強(qiáng)度弱中強(qiáng)無(wú)光照射阻值/Ω結(jié)論:光敏電阻的阻值被光照射時(shí)發(fā)生變更,光照增加電阻變小,光照減弱電阻變大?！玖粢馐马?xiàng)】1.在做熱敏電阻試驗(yàn)時(shí),加開(kāi)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)讀出水和順電壓、電流值。2.光敏電阻試驗(yàn)中,假如效果不明顯,可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中,并通過(guò)蓋上小孔變更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。熱點(diǎn)一熱敏電阻的原理及應(yīng)用【典例1】熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件,現(xiàn)用伏安法探討電阻在不同溫度下的伏安特性曲線(xiàn),要求特性曲線(xiàn)盡可能完整。已知常溫下待測(cè)熱敏電阻的阻值為4～5Ω。將熱敏電阻和溫度計(jì)插入帶塞的保溫杯中,杯內(nèi)有確定量的冷水,其他備用的儀表和器具有:盛有熱水的熱水瓶(圖中未畫(huà)出)、電源(3V、內(nèi)阻可忽略)、直流電流表(內(nèi)阻約1Ω)、直流電壓表(內(nèi)阻約5kΩ)、滑動(dòng)變阻器(0～20Ω)、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干。世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)42722247(1)在圖甲中畫(huà)出試驗(yàn)電路圖。(2)依據(jù)電路圖,在圖乙所示的實(shí)物圖上連線(xiàn)。(3)簡(jiǎn)要寫(xiě)出完成接線(xiàn)后的主要試驗(yàn)步驟?！窘忸}指導(dǎo)】(1)命題立意:該題利用伏安法來(lái)探究熱敏電阻與溫度的關(guān)系,考查了伏安法測(cè)電阻的方法和熱敏電阻的特點(diǎn)。(2)解題關(guān)鍵:電路設(shè)計(jì)時(shí)要留意兩個(gè)微小環(huán)節(jié):①電流表是內(nèi)接還是外接;②滑動(dòng)變阻器是接受分壓式還是限流式接法?！窘馕觥砍叵麓郎y(cè)熱敏電阻的阻值(4～5Ω)較小,應(yīng)當(dāng)選用電流表外接法。熱敏電阻的阻值隨溫度的上升而減小,熱敏電阻兩端的電壓由零漸漸增大,滑動(dòng)變阻器選用分壓式。(1)試驗(yàn)電路如圖甲所示。(2)依據(jù)電路圖,連接實(shí)物圖如圖乙所示。(3)完成接線(xiàn)后的主要試驗(yàn)步驟:①往保溫杯里加一些熱水,待溫度穩(wěn)定時(shí)讀出溫度計(jì)值;②調(diào)整滑動(dòng)變阻器,快速測(cè)出幾組電壓表和電流表的值;③重復(fù)步驟①和②,測(cè)量不同溫度下的數(shù)據(jù);④繪出各測(cè)量溫度下的熱敏電阻的伏安特性曲線(xiàn)。答案:見(jiàn)解析【強(qiáng)化訓(xùn)練】1.(多選)如圖所示的電路中,當(dāng)半導(dǎo)體材料做成的熱敏電阻浸泡到熱水中時(shí),電流表示數(shù)增大,則說(shuō)明()A.熱敏電阻在溫度越高時(shí),電阻越大B.熱敏電阻在溫度越高時(shí),電阻越小C.半導(dǎo)體材料溫度上升時(shí),導(dǎo)電性能變差D.半導(dǎo)體材料溫度上升時(shí),導(dǎo)電性能變好【解析】選B、D。半導(dǎo)體材料做成的熱敏電阻的導(dǎo)電性能與溫度有關(guān),溫度越高時(shí),導(dǎo)電性能越好,電阻越小,故A、C錯(cuò),B、D對(duì)。2.(2017·德州模擬)溫度傳感器廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱等家用電器中,它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變更的特性工作的。如圖甲所示,電源的電動(dòng)勢(shì)E=9.0V,內(nèi)電阻不計(jì);G為靈敏電流計(jì),內(nèi)阻Rg保持不變;R為熱敏電阻,其電阻值與溫度的變更關(guān)系如圖乙所示。閉合開(kāi)關(guān)S,當(dāng)R的溫度等于20℃時(shí),電流表示數(shù)I1=2mA;當(dāng)電流表的示數(shù)I2=3.6mA時(shí),熱敏電阻的溫度__________℃。【解析】從圖乙查得t=20℃時(shí),R的阻值為4kΩ由E=I1(R+Rg)得:

當(dāng)I2=3.6mA時(shí),設(shè)熱敏電阻的阻值為R′,則

從圖乙查得此時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度t2=120℃答案:120【反思?xì)w納】熱敏電阻的特點(diǎn)和應(yīng)用(1)熱敏電阻特點(diǎn):正溫度系數(shù)的熱敏電阻,溫度越高,電阻越大;負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,溫度越高,電阻越小。(2)熱敏電阻的應(yīng)用:應(yīng)用熱敏電阻時(shí),一般是利用溫度限制電阻,利用電阻限制電流、電壓,所以可以依據(jù)電壓或電流計(jì)算電阻,依據(jù)電阻分析溫度。熱點(diǎn)二光敏電阻傳感器的應(yīng)用【典例2】為了節(jié)能和環(huán)保,一些公共場(chǎng)所運(yùn)用光控開(kāi)關(guān)限制照明系統(tǒng)。光控開(kāi)關(guān)可接受光敏電阻來(lái)限制,光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變更的元件(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RP在不同照度下的阻值如下表:照度/lx0.20.40.60.81.01.2電阻/kΩ754028232018世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)42722248(1)依據(jù)表中數(shù)據(jù),請(qǐng)?jiān)趫D甲給定的坐標(biāo)系中描繪出光敏電阻阻值隨照度變更的曲線(xiàn),并說(shuō)明阻值隨照度變更的特點(diǎn)。(2)如圖乙所示,當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2V時(shí),限制開(kāi)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)潔電路。給1、2兩端供應(yīng)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(xiàn)框內(nèi)完成電路原理圖。(不考慮限制開(kāi)關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響)供應(yīng)的器材如下:光敏電阻RP(符號(hào),阻值見(jiàn)圖表)直流電源E(電動(dòng)勢(shì)3V,內(nèi)阻不計(jì));定值電阻:R1=10kΩ,R2=20kΩ,R3=40kΩ(限選其中之一并在圖中標(biāo)出);開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線(xiàn)若干?！舅妓魈骄俊?1)當(dāng)照度降低至1.0lx時(shí),光敏電阻的阻值如何確定?阻值為多少?提示:由題干中表格數(shù)據(jù)可得阻值為20kΩ。(2)如何使光敏電阻兩端的電壓達(dá)到2V?提示: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?！窘馕觥?1)依據(jù)表中的數(shù)據(jù),在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)連線(xiàn),得到如圖所示的變更曲線(xiàn)。阻值隨照度變更的特點(diǎn):光敏電阻的阻值隨光的照度的增大非線(xiàn)性減小。(2)因天色漸暗照度降低至1.0lx時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng),此時(shí)間敏電阻阻值為20kΩ,兩端電壓為2V,電源電動(dòng)勢(shì)為3V,故應(yīng)加上一個(gè)分壓電阻,分壓電阻阻值為10kΩ,即選用R1;此電路的原理圖如圖所示。答案:(1)光敏電阻的阻值隨照度變更的曲線(xiàn)見(jiàn)解析光敏電阻的阻值隨光的照度的增大非線(xiàn)性減小(2)電路原理圖見(jiàn)解析圖【強(qiáng)化訓(xùn)練】1.如圖所示,將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)置于歐姆擋,再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻RT的兩端相連,這時(shí)表針恰好指在刻度盤(pán)的中心。若用不透光的黑紙將RT包袱起來(lái),表針將向__________(選填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動(dòng);若用手電筒光照射RT,表針將向__________(選填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動(dòng)?！窘馕觥抗饷綦娮枋芄庹赵綇?qiáng),電阻越小,所以用不透光的黑紙將RT包起來(lái),電阻增大,指針左偏,若用手電筒光照射RT,電阻減小,表針將向右偏。答案:左右2.(2017·臨沂模擬)一臺(tái)臭氧發(fā)生器P的電阻為10kΩ,當(dāng)供電電壓等于24V時(shí)能正常工作,否則不產(chǎn)生臭氧。現(xiàn)要用這種臭氧發(fā)生器制成自動(dòng)消毒裝置,要求它在有光照時(shí)能產(chǎn)生臭氧,在黑暗時(shí)不產(chǎn)生臭氧,擬用一個(gè)光敏電阻R1對(duì)它進(jìn)行限制,R1的阻值在有光照時(shí)為100Ω,黑暗時(shí)為1000Ω,允許通過(guò)的最大電流為3mA;電源E的電壓為36V,內(nèi)阻不計(jì);另有一個(gè)滑動(dòng)變阻器R2,阻值為0～100Ω,允許通過(guò)的最大電流為0.4A;一個(gè)開(kāi)關(guān)S和導(dǎo)線(xiàn)若干。臭氧發(fā)生器P和光敏電阻R1的符號(hào)如圖所示。設(shè)計(jì)一個(gè)滿(mǎn)足上述要求的電路圖,圖中各元件要標(biāo)上字母代號(hào),其中滑動(dòng)變阻器兩固定接線(xiàn)柱端分別標(biāo)上字母A、B(電路圖畫(huà)在虛線(xiàn)框內(nèi))。【解析】為了能限制臭氧發(fā)生器,應(yīng)當(dāng)用滑動(dòng)變阻器的分壓式接法,有光照時(shí)P能正常工作,無(wú)光照時(shí)P不工作。電路圖如圖所示。答案:見(jiàn)解析圖【反思?xì)w納】作圖及圖象的分析(1)描繪圖象時(shí),若規(guī)律不明確,應(yīng)描繪平滑的曲線(xiàn);若確定為線(xiàn)性關(guān)系的圖象,應(yīng)描繪直線(xiàn),讓直線(xiàn)過(guò)盡量多的點(diǎn),不在直線(xiàn)上的點(diǎn)勻整分布直線(xiàn)兩側(cè)。(2)利用圖象時(shí),可利用圖象上某點(diǎn)的坐標(biāo)分析問(wèn)題,也可應(yīng)用線(xiàn)性圖象的斜率、截距分析問(wèn)題。熱點(diǎn)三傳感器在試驗(yàn)中的應(yīng)用【典例3】依據(jù)圖中所供應(yīng)的器材,請(qǐng)正確將ABCD四個(gè)接線(xiàn)柱的接線(xiàn)接好,使其成為一個(gè)以熱敏電阻為傳感器的簡(jiǎn)易報(bào)警器(當(dāng)溫度過(guò)高時(shí),電鈴會(huì)響鈴報(bào)警)。世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)42722249【思索探究】(1)溫度過(guò)高時(shí),熱敏電阻阻值如何變更?提示:溫度越高,熱敏電阻的阻值越小。(2)干簧管有什么特性?提示:磁場(chǎng)增加時(shí),干簧管限制開(kāi)關(guān)閉合。答案:見(jiàn)解析【解析】熱敏電阻應(yīng)連入限制電路,所以A與C相連;干簧管繼電器開(kāi)關(guān)應(yīng)連入報(bào)警電路,所以B與D相連。如圖所示:【強(qiáng)化訓(xùn)練】1.(2017·運(yùn)城模擬)某種角速度計(jì),其結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)整個(gè)裝置繞軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),元件A相對(duì)于轉(zhuǎn)軸發(fā)生位移并通過(guò)滑動(dòng)變阻器輸出電壓,電壓傳感器(傳感器內(nèi)阻無(wú)限大)接收相應(yīng)的電壓信號(hào)。已知A的質(zhì)量為m,彈簧的勁度系數(shù)為k、自然長(zhǎng)度為l,電源的電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻不計(jì)?；瑒?dòng)變阻器總長(zhǎng)也為l,電阻分布勻整,裝置靜止時(shí)滑片P在變阻器的最左端B端,當(dāng)系統(tǒng)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),則 ()A.電路中電流隨角速度的增大而增大B.電路中電流隨角速度的增大而減小C.彈簧的伸長(zhǎng)量為x=D.輸出電壓U與ω的函數(shù)式為U=【解析】選D。系統(tǒng)在水平面內(nèi)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),無(wú)論角速度增大還是減小,BC的總電阻不變,依據(jù)閉合電路歐姆定律得知,電路中電流保持不變,故A、B錯(cuò)誤;設(shè)系統(tǒng)在水平面內(nèi)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度為x,則對(duì)元件A,依據(jù)牛頓其次定律得kx=mω2(l+x),又輸出電壓U=,聯(lián)立兩式得x=故C錯(cuò)誤,D正確。2.(2017·長(zhǎng)治模擬)車(chē)床在工作時(shí)