2021物理魯科版新課程一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)·題型突破 實(shí)驗(yàn)十六 利用傳感器制作簡單的自動(dòng)控制裝置

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2021高考物理魯科版新課程一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)·題型突破實(shí)驗(yàn)十六利用傳感器制作簡單的自動(dòng)控制裝置溫馨提示：此套題為Word版,請按住Ctrl,滑動(dòng)鼠標(biāo)滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看比例,答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊.實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)·題型突破熱點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)【典例1】某實(shí)驗(yàn)小組探究一種熱敏電阻的溫度特性?，F(xiàn)用直流恒流電源(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(jì)、開關(guān)和導(dǎo)線連成如圖甲所示的實(shí)物圖.（1)實(shí)驗(yàn)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)。

③重復(fù)第②步操作若干次，測得多組數(shù)據(jù).(2)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,請根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的R—t關(guān)系式:R=______+________t（Ω)(保留3位有效數(shù)字）。

【解析】（1）因本實(shí)驗(yàn)是探究熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，所以實(shí)驗(yàn)需要測出熱敏電阻的阻值及相應(yīng)的溫度,熱敏電阻的阻值用R=UI(2）設(shè)熱敏電阻R=R0+kt，k=108-由圖線知,溫度為10℃時(shí),熱敏電阻R=104Ω，則R0=R-kt=（104—0。400×10)Ω=100Ω，所以R=100+0。400t(Ω）。答案：（1)記錄溫度計(jì)的示數(shù)記錄電壓表的示數(shù)（2）1000.400熱點(diǎn)二創(chuàng)新拓展實(shí)驗(yàn)熱敏電阻的應(yīng)用【典例2】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999.9Ω)，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1000Ω)，滑動(dòng)變阻器R2（最大阻值為2000Ω),單刀雙擲開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。在室溫下對系統(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。0Ω。（1）完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線。（2）電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器________(選填“R1”或“R2”）。

(3）按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng):①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________Ω;滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于________（選填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是______________。

②將開關(guān)向________（選填“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】(1）先用電阻箱替代熱敏電阻,連接成閉合回路進(jìn)行調(diào)試.電路圖連接如答案圖所示.（2）當(dāng)電路中電流Ic=10mA時(shí)，根據(jù)閉合電路歐姆定律有Ic=UR總,解得R總=1800Ω，此時(shí)熱敏電阻的阻值為650Ω，則滑動(dòng)變阻器的阻值為1150Ω，所以滑動(dòng)變阻器選R（3)①當(dāng)熱敏電阻阻值小于650Ω時(shí),報(bào)警器就會(huì)報(bào)警，用電阻箱替代熱敏電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，應(yīng)把電阻箱的阻值調(diào)到650Ω.若接通電源后電路中的電流過大(超過20mA),報(bào)警器就會(huì)損壞，電流越小越安全,所以為了電路安全，閉合開關(guān)前滑片應(yīng)置于b端。②用電阻箱替代熱敏電阻進(jìn)行調(diào)試，應(yīng)將開關(guān)向c端閉合，開關(guān)閉合后要減小電路中的電阻直至報(bào)警器報(bào)警。答案：（1）連線如圖所示。（2）R2（3）①650。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②c報(bào)警器開始報(bào)警光敏電阻的應(yīng)用【典例3】為了節(jié)能和環(huán)保,一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng).光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度變化而發(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RP在不同照度下的阻值如表： 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號照度(lx）0.20。40.60.81。01.2電阻(kΩ)754028232018（1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請?jiān)谌鐖D甲所示的坐標(biāo)系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(diǎn).（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)。請利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡單電路，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)對所設(shè)計(jì)電路的影響）提供的器材如下：光敏電阻RP(符號,阻值見表）;直流電源E（電動(dòng)勢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）;開關(guān)S及導(dǎo)線若干?！窘馕觥浚?)描繪圖象應(yīng)注意:各點(diǎn)均勻分布在圖線兩側(cè),且圖線應(yīng)用平滑曲線，而不能只是各點(diǎn)的連線。光敏電阻的阻值隨照度變化的曲線如圖a所示,電阻的阻值隨光照度的增大而減小。(2)根據(jù)串聯(lián)電阻的正比分壓關(guān)系,E=3V，當(dāng)照度降低至1。0lx時(shí)，其電壓升至2V，由圖線a知,此時(shí)光敏電阻RP=20kΩ,URP=2V，則串聯(lián)電阻分壓UR=1V,由URPUR=RPR=2得R=答案:見解析壓力傳感器的應(yīng)用【典例4】某學(xué)生為了測量一個(gè)物體的質(zhì)量,找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力（比例系數(shù)為k），如圖所示。測量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放一物體，即可測得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U。請完成對該物體質(zhì)量的測量：(1)設(shè)計(jì)一個(gè)電路,要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào),并且使調(diào)節(jié)范圍盡可能大,畫出完整的測量電路圖。（2）簡要說明測量步驟,求出比例系數(shù)k，并測出待測物體的質(zhì)量m?！窘馕觥浚?）設(shè)計(jì)電路如圖所示（2）測量步驟如下：①調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為零。②將質(zhì)量為m0的砝碼放在轉(zhuǎn)換器的受壓面上,記下輸出電壓U0,則可求k=U0③將待測物體放在轉(zhuǎn)換器的受壓面上,記下輸出電壓U1.④因?yàn)閁0=km0g、U1=kmg，所以可求m=m答案：見解析電磁繼電器的應(yīng)用【典例5】傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù),在自動(dòng)控制中發(fā)揮著重要作用,傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量（通常是電學(xué)量),例如熱傳感器,主要是應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻,熱敏電阻阻值隨溫度變化的圖線如圖甲所示,圖乙是用熱敏電阻R1作為傳感器制作的簡單自動(dòng)報(bào)警器原理圖。(1)為了使溫度過高時(shí)報(bào)警器鈴響，開關(guān)S應(yīng)接在________（選填“a”或“b"）處。

（2)若使啟動(dòng)報(bào)警器的溫度提高些，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向________(選填“左"或“右”)移動(dòng)。

【解析】溫度升高時(shí),熱敏電阻阻值減小,圖乙中通電螺線管的磁性增強(qiáng),將與彈簧相連的金屬導(dǎo)體向左吸引,要使報(bào)警器所在電路接通并報(bào)警,開關(guān)S應(yīng)接在a處.要實(shí)現(xiàn)溫度更高時(shí)報(bào)警器才響鈴