綠色通道一輪總復(fù)習(xí)10-4課件

實驗：傳感器的簡單使用一、實驗?zāi)康?．了解傳感器的工作過程，掌握敏感元件的特性．2．學(xué)會傳感器的簡單使用．二、實驗原理傳感器將它感受到的物理量(如力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(一般是電學(xué)量)．其工作過程是通過對某一物理量敏感的元件將感受到的信號按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于利用的信號．例如，光電傳感器是利用光敏電阻將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，熱電傳感器是利用熱敏電阻或熱金屬電阻將溫度信號轉(zhuǎn)換成電信號，轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)過電子電路的處理就可以達(dá)到自動控制、遙控等各種目的了．(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．?dāng)?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.次數(shù)待測量溫度(℃)電阻(Ω)(2)在圖2中坐標(biāo)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R－t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．(1)將光電傳感器、多用電表、燈泡、滑動變阻器如圖3所示電路連接好，其中多用電表置于“×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．?dāng)?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.光照強(qiáng)度弱中強(qiáng)無光照射阻值(Ω)結(jié)論：光敏電阻的阻值被光照射時發(fā)生變化，光照增強(qiáng)電阻變小，光照減弱電阻變大．3．歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零．五、實驗改進(jìn)對于熱敏電阻的特性，可用以下實驗進(jìn)行：如圖4所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于“歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與負(fù)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(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)方向判定熱敏電阻的特性．實驗分析：(1)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．【例1】熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件，現(xiàn)用伏安法研究電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整．已知常溫下待測熱敏電阻的阻值約4Ω～5Ω.熱敏電阻和溫度計插入帶塞的保溫杯中，杯內(nèi)有一定量的冷水，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)、滑動變阻器(0～20Ω)、開關(guān)、導(dǎo)線若干．(1)在圖5(a)中畫出實驗電路圖．(2)根據(jù)電路圖，在圖5(b)的實物圖上連線．(3)簡要寫出完成接線后的主要實驗步驟．圖7(3)完成接線后的主要實驗步驟：①往保溫杯里加一些熱水，待溫度計穩(wěn)定時讀出溫度計值；②調(diào)節(jié)滑動變阻器，快速測出幾組電壓表和電流表的值；③重復(fù)①和②，測量不同溫度下的數(shù)據(jù)；④繪出各測量溫度下的熱敏電阻的伏安特性曲線．答案：見解析?變式1：如圖8所示，圖甲為熱敏電阻的R－t圖象，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個簡單恒溫箱溫控電路，繼電器的電阻為100Ω.當(dāng)線圈的電流大于或等于20mA時，繼電器的銜鐵被吸合．為繼電器線圈供電的電池的電動勢E＝9.0V，內(nèi)阻可以不計．圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源．問：(1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在________(填“A、B端”或“C、D端”)．(2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持50℃，可變電阻R′的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為________Ω.解析：恒溫箱內(nèi)的加熱器應(yīng)接在A、B端．當(dāng)線圈中的電流較小時，繼電器的銜鐵在上方，恒溫箱的加熱器處于工作狀態(tài)，恒溫箱內(nèi)溫度升高．隨著恒溫箱內(nèi)溫度升高，熱敏電阻R的阻值變小，則線圈中的電流變大，當(dāng)線圈的電流大于或等于20mA時，繼電器的銜鐵被吸到下方來，則恒溫箱加熱器與電源斷開，加熱器停止工作，恒溫箱內(nèi)溫度降低．隨著恒溫箱內(nèi)溫度降低，熱敏電阻R的阻值變大，則線圈中的電流變小，當(dāng)線圈的電流小于20mA時，繼電器的銜鐵又被釋放到上方，則恒溫箱加熱器又開始工作，這樣就可以使恒溫箱內(nèi)保持在某一溫度．答案：(1)A、B端(2)260光敏電阻的阻值隨照射光的強(qiáng)弱而變化，作為簡化模型，可以近似認(rèn)為，照射光較強(qiáng)(如白天)時電阻幾乎為0；照射光較弱(如黑天)時電阻接近于無窮大．利用光敏電阻作為傳感器，借助電磁開關(guān)，可以實現(xiàn)路燈自動在白天關(guān)閉，黑天打開．電磁開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖9所示.1、2兩接線柱之間是勵磁線圈，3、4兩接線柱分別與彈簧片和觸點連接．當(dāng)勵磁線圈中電流大于50mA時，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點分離，3、4斷開；電流小于50mA時，3、4接通．勵磁線圈中允許通過的最大電流為100mA.(1)利用以下器材設(shè)計一個自動控制路燈的電路，畫出電路原理圖．蓄電池E，電壓36V，內(nèi)阻很??；開關(guān)S，導(dǎo)線若干．(2)回答下列問題：①如果勵磁線圈的電阻為200Ω，勵磁線圈允許加的最大電壓為__________V，保護(hù)電阻R2的阻值范圍為__________Ω.②在有些應(yīng)用電磁開關(guān)的場合，為了安全，往往需要在電磁鐵吸合鐵片時，接線柱3、4之間從斷開變?yōu)榻油ǎ疄榇?，電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)如何改造？請結(jié)合本題中電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說明．答：_______________________.③任意舉出一個其他的電磁鐵應(yīng)用的例子．答：________________________.解析：(1)解析過程略．(2)①Um＝ImR＝100×10－3×200V＝20V；E＝I(R2＋R)其中50mA<I≤100mA，故R2在160Ω～520Ω之間．②解析見答案③解析見答案答案：(1)電路原理如圖10所示．(2)①20160～520②把觸點從彈簧片右側(cè)移到彈簧片左側(cè)，保證當(dāng)磁鐵吸合鐵片時，3、4之間接通；不吸合時，3、4之間斷開③電磁起重機(jī)高分通道1.不理解電磁開關(guān)的作用及連線方式.2.沒有想到利用光敏電阻控制勵磁線圈中的電流，從而達(dá)到控制燈泡的通斷．是易錯點，應(yīng)引起重視．?變式2：如圖11所示的裝置可測水的作用力，質(zhì)量為m的小鉛球P系在細(xì)金屬絲下，懸掛在O點，BC為在水平方向固定的一根粗細(xì)均勻的電阻絲，C端在O點正下方，且OC＝h，BC長為l，BC與金屬絲接觸良好，接觸點為D，不計接觸點D處的摩擦和金屬絲電阻．將小鉛球P放入水平流動的水中時，球向左擺起一定的角度θ時，水流速度越大，θ越大．現(xiàn)取一電動勢為E、內(nèi)阻不計的電源和一只電壓表，用這些器材連成測量電路，使水不流動時，電壓表示數(shù)為零，水流速度增大時，電壓表示數(shù)增大．(1)畫出電路圖(B、C、O均可接線)．(2)若小球平衡時，電壓表讀數(shù)為U，用m、l、h、E、U表示水的作用力F，F(xiàn)＝________.(重力加速度為g)【例3】某同學(xué)設(shè)計了一個利用線圈測量轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速的裝置．如圖13所示，在輪子的邊緣貼上小磁體，將小線圈靠近輪邊放置，接上數(shù)據(jù)采集器和電腦(即DIS實驗器材)．如果小線圈的面積為S，圈數(shù)為N匝，小磁體附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值為B，回路的總電阻為R，實驗發(fā)現(xiàn)，輪子轉(zhuǎn)過θ角，小線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度由最大值變?yōu)榱悖虼耍f“只要測得此時感應(yīng)電流的平均值I，就可以測出轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速的大小”．請你運(yùn)用所學(xué)的知識，通過計算對該同學(xué)的結(jié)論作出評價．解析：該同學(xué)的結(jié)論是正確的．設(shè)轉(zhuǎn)輪的角速度、轉(zhuǎn)速分別為ω和n，輪子轉(zhuǎn)過θ角所需時間為Δt，通過線圈的磁通量的變化量為ΔΦ，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的平均值為E.答案：結(jié)論是正確的?變式3：如圖14(1)所示為一測量硫化鎘光敏電阻特性的實驗電路，電源電壓恒定．電流表內(nèi)阻不計，開關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使小燈泡發(fā)光逐漸增強(qiáng)，測得流過電阻的電流和光強(qiáng)的關(guān)系曲線如圖(2)所示，試根據(jù)這一特性設(shè)計一個路燈的自動光控電路．解析：由光敏電阻的特性曲線可以看出，當(dāng)入射光增強(qiáng)時，光敏電阻的阻值減小，流過光敏電阻的電流增大．根據(jù)題意設(shè)計一個路燈自動控制電路如下圖15所示．控制過程是：當(dāng)有光照射，光電流經(jīng)過放大器輸出一個較大的電流，驅(qū)動電磁繼電器吸合，使兩個常閉觸點斷開，路燈熄滅；當(dāng)無光照時，光電流減小，放大器輸出電流減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個常閉觸點閉合，控制路燈電路接通，路燈開始工作．答案：如圖15所示1．如圖16所示，R1為定值電阻，R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高而減小的熱敏電阻)，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時 ()A．R1兩端的電壓增大B．電流表的示數(shù)增大C．小燈泡的亮度變強(qiáng) D．小燈泡的亮度變?nèi)踅馕觯簻囟冉档蜁rR2增加，干路電流減小，R1兩端電壓、電流表示數(shù)都減小，燈泡兩端電壓變大、亮度變強(qiáng)．答案：C2．如圖17所示的實驗電路中，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，D為發(fā)光二極管(電流越大，發(fā)出的光越強(qiáng))，且R與D相距很近，下列說法正確的是 ()A．當(dāng)滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率增大B．當(dāng)滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率減小C．當(dāng)滑動觸頭P向右移動時，L消耗的功率可能不變D．無論怎樣移動觸頭，P、L消耗的功率都不變解析：觸頭P左移，使其電阻減小，流過二極管的電流增大，從而發(fā)光增強(qiáng)，使光敏電阻R減小，最終達(dá)到增大流過燈泡的電流的效果．故A正確．答案：A3．計算機(jī)光驅(qū)的主要部分是激光頭，它可以發(fā)射脈沖激光信號，激光掃描光盤時，激光頭利用光敏電阻自動計數(shù)器將反射回來的脈沖信號傳輸給信號處理系統(tǒng)，再通過計算機(jī)顯示出相應(yīng)信息．光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖如圖18所示，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計數(shù)器的基本工作原理是 ()A．當(dāng)有光照射R1時，處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當(dāng)有光照射R1時，處理系統(tǒng)獲得低電壓C．信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次D．信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次解析：R1、R2和電源組成一個閉合電路，只有R2兩端獲得高電壓時，處理系統(tǒng)才能進(jìn)行信號處理，當(dāng)激光照到光敏電阻時，R1的阻值變小，總電流變大則R2兩端獲得高電壓，因此選AD答案：AD4．(2008年江蘇卷)2007年度諾貝爾物理學(xué)獎授予了法國和德國的兩位科學(xué)家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)“巨磁電阻效應(yīng)”．基于巨磁電阻效應(yīng)開發(fā)的用于讀取硬盤數(shù)據(jù)的技術(shù)，被認(rèn)為是納米技術(shù)的第一次真正應(yīng)用，在下列有關(guān)其它電阻應(yīng)用的說法中，錯誤的是()A．熱敏電阻可應(yīng)用于溫度測控裝置中B．光敏電阻是一種光電傳感器C．電阻絲可應(yīng)用于電熱設(shè)備中D．電阻在電路中主要起到通過直流、阻礙交流的作用解析：本題考查常見電子元件的特性和應(yīng)用．熱敏電阻對溫度很敏感，光敏電阻對光照很敏感，電阻絲可用于電加熱，這很常見，所以A、B、C三個說法均正確；交流電、直流電均可通過電阻，電阻對它們均可產(chǎn)生阻礙作用，所以D錯誤．故選D.答案：D5．傳感器是把非電學(xué)量(如速度、溫度、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變化的一種元件，在自動控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用．有一種測量人的體重的電子秤，其測量部分的原理圖如圖19中的虛線框所示，

它主要由壓力傳感器R(電阻值會隨所受壓力大小發(fā)生變化的可變電阻)，顯示體重大小的儀表A(實質(zhì)是理想的電流表)組成．壓力傳感器表面能承受的最大壓強(qiáng)為1×107Pa，且已知壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關(guān)系如下表所示．設(shè)踏板和壓桿的質(zhì)量可以忽略不計，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4.8V，取g＝10m/s2.請回答：壓力F/N0250500750100012501500……電阻R/Ω300270240210180150120……(1)該秤零起點(即踏板空載時)的刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤________A處．(2)如果某人站在該秤踏板上，電流表刻度盤的示數(shù)為20mA，這個人的體重是________kg.答案：(1)1.6×10－2(2)506．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化的特性工作的．如圖20甲所示，電源的的電動勢E＝9.0V，內(nèi)電阻不計；G為靈敏電流計，內(nèi)阻Rg保持不變；R為熱敏電阻，其電阻值與溫度的變化關(guān)系如圖20乙所示．閉合開關(guān)S，當(dāng)R的溫度等于20℃時，電流表示數(shù)I1＝2mA；當(dāng)電流表的示數(shù)I2＝3.6mA時，熱敏電阻的溫度是________℃.答案：1207．(2008年廣東卷)某實驗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、待測熱敏電阻、保溫容器、溫度計、開關(guān)和導(dǎo)線等．(1)若用上述器材測量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，請你在圖21所示的實物圖上連線．(2)實驗的主要步驟：①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；②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)；