高考物理一輪復(fù)習(xí)第11章交變電流傳感器實(shí)驗(yàn)12傳感器的簡單應(yīng)用教師用書.docx

實(shí)驗(yàn)十二傳感器的簡單應(yīng)用 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?認(rèn)識熱敏電阻、光敏電阻等傳感器的特性2了解傳感器的簡單應(yīng)用二、實(shí)驗(yàn)器材熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學(xué)生電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線等考點(diǎn)一| 熱敏電阻的原理及應(yīng)用母題某實(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)若用上述器材測量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，請你在圖實(shí)121的實(shí)物圖上連線圖實(shí)121(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，測得多組數(shù)據(jù)(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)此繪得圖實(shí)122所示的Rt關(guān)系圖線，請根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的Rt關(guān)系式：R_t()圖實(shí)122【解析】(3)根據(jù)R就可求出不同溫度下熱敏電阻的阻值，并據(jù)此繪得Rt圖線在圖線上取兩點(diǎn)，當(dāng)t110 時(shí)，R1104 ，當(dāng)t260 時(shí)，R2124 ，Rt圖線的斜率為0.4；將圖線延長，圖線交于原點(diǎn)，說明t0 時(shí)的電阻為100 ，故Rt關(guān)系式為R1000.4t()【答案】(1)如圖所示(2)讀取溫度計(jì)示數(shù)讀取電壓表示數(shù)(3)1000.4借題悟法核心點(diǎn)撥1.考查實(shí)驗(yàn)原理及連線第(1)問(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行連線(2)電壓表應(yīng)直接并聯(lián)在待測熱敏電阻兩側(cè)(3)連線時(shí)注意電流的流向.2.考查實(shí)驗(yàn)步驟第(2)問(1)實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)逐步升溫，待溫度穩(wěn)定后再讀數(shù)(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)測多組數(shù)據(jù)，以減小實(shí)驗(yàn)誤差.3.考查識圖能力和數(shù)據(jù)處理方法第(3)問(1)根據(jù)R求出不同溫度下熱敏電阻的阻值(2)由Rt關(guān)系圖線找出R與t的函數(shù)關(guān)系式(3)本實(shí)驗(yàn)的主要誤差來源于溫度計(jì)和電壓表的讀數(shù).母題遷移1(2017貴陽模擬)圖實(shí)123為用電源、電磁繼電器、滑動(dòng)變阻器、綠燈泡、小電鈴、半導(dǎo)體熱敏電阻、開關(guān)、導(dǎo)線等組成的一個(gè)高溫報(bào)警器電路圖，要求是：正常情況綠燈亮，有險(xiǎn)情時(shí)電鈴報(bào)警，則圖中的甲、乙、丙分別是()圖實(shí)123A小電鈴、半導(dǎo)體熱敏電阻、綠燈泡B半導(dǎo)體熱敏電阻、小電鈴、綠燈泡C綠燈泡、小電鈴、半導(dǎo)體熱敏電阻D半導(dǎo)體、熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴B根據(jù)要求，在常溫下熱敏電阻甲阻值較大，電磁鐵磁性較弱，不能將銜鐵吸下，此時(shí)綠燈所在電路接通，綠燈亮，所以丙為是綠燈；溫度升高，熱敏電阻阻值較小，控制電路電流增大時(shí)，電磁鐵磁性增大，將銜鐵吸下，丙電路斷開，乙電路接通電鈴響，所以乙為小電鈴；由以上的分析可知，甲是半導(dǎo)體熱敏電阻故選B.2(2016全國乙卷)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1 000 )，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為2 000 )，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18 V，Ic約為10 mA；流過報(bào)警器的電流超過20 mA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)原理電路圖的連線圖實(shí)124(2)電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器_(填“R1”或“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】(1)電路圖連接如圖(2)報(bào)警器開始報(bào)警時(shí)，對整個(gè)回路有UIc (R滑R熱)代入數(shù)據(jù)可得R滑1 150.0 ，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇R2.(3)在調(diào)節(jié)過程中，電阻箱起到等效替代熱敏電阻的作用，電阻箱的阻值應(yīng)為報(bào)警器報(bào)警時(shí)熱敏電阻的阻值，即為650.0 .滑動(dòng)變阻器在電路中為限流接法，滑片應(yīng)置于b端附近，若置于另一端a時(shí)，閉合開關(guān)，則電路中的電流I A27.7 mA，超過報(bào)警器最大電流20 mA，報(bào)警器可能損壞開關(guān)應(yīng)先向c端閉合，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至報(bào)警器開始報(bào)警為止【答案】(1)連線如解析圖所示(2) R2(3)650.0b接通電源后，流過報(bào)警器的電流會超過20 mA，報(bào)警器可能損壞c報(bào)警器開始報(bào)警考點(diǎn)二| 光敏電阻的應(yīng)用母題為了節(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下表：照度(lx)0.20.40.60.81.01.2電阻(k)754028232018(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請?jiān)趫D圖實(shí)125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)圖實(shí)125(2)如圖實(shí)126所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2 V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1.0 lx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)圖實(shí)126提供的器材：光敏電阻RP(符號阻值見上表)；直流電源E(電動(dòng)勢3 V，內(nèi)阻不計(jì))；定值電阻：R110 k，R220 k，R340 k(限選其中之一并在圖中標(biāo)出)；開關(guān)S及導(dǎo)線若干【解析】(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)連線，得到如圖所示的變化曲線由圖可知光敏電阻阻值隨照度變化的特點(diǎn)：光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大非線性減小(2)因天色漸暗、照度降低至1.0 lx時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，此時(shí)光敏電阻阻值為20 k，兩端電壓為2 V，電源電動(dòng)勢為3 V，故應(yīng)加上一個(gè)分壓電阻，分壓電阻阻值為10 k，即選用R1.此電路的原理圖如圖所示借題悟法核心點(diǎn)撥1.考查描點(diǎn)作圖的方法和分析圖象的能力第(1)問(1)描繪圖象時(shí)，各點(diǎn)應(yīng)均勻分布在圖線兩側(cè)，且圖線應(yīng)是平滑的曲線，而不應(yīng)成為連接各點(diǎn)的折線.(2)根據(jù)所描繪圖象，會分析電阻阻值如何隨光照強(qiáng)度的變化而變化.2.考查實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)能力第(2)問(1)要結(jié)合題目所給條件及所給圖象的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析設(shè)計(jì).(2)通過分析可確定RP應(yīng)接在1、2之間.(3)選擇定值電阻，根據(jù)圖線讀出光照強(qiáng)度在1.0 lx時(shí)的光敏電阻的阻值為20 k，光敏電阻分壓為2 V，則串聯(lián)定值電阻R分壓1 V，其阻值應(yīng)為10 k.母題遷移1(多選)(2017蘭州模擬)某溫度檢測、光電控制加熱裝置原理如圖實(shí)127所示圖中RT為熱敏電阻(隨溫度升高，阻值減小)，用來探測加熱電阻絲R的溫度，RG為光敏電阻(隨光照強(qiáng)度增大，阻值減小)，接收小燈泡L的光照，除RT、RG外，其他電阻均為定值電阻當(dāng)R處溫度升高時(shí)() 【導(dǎo)學(xué)號：92492395】圖實(shí)127AL變亮BR3的電流減小CE2的路端電壓增大DR的功率減小AD當(dāng)R處溫度升高時(shí)，RT阻值變小，小燈泡L的光照強(qiáng)度增大，RG阻值變小，通過R2的電流變大，E2的路端電壓變小，R兩端電壓變小，通過的電流也變小，功率變小，通過R3的電流變大，選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤2為了節(jié)能環(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照度的變化而發(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)(1)某光敏電阻R在不同照度下的阻值如表中所示，根據(jù)表中已知數(shù)據(jù)，在如圖實(shí)128所示坐標(biāo)系中描繪出了阻值隨照度變化的曲線由圖象可求出照度為1.0 lx時(shí)的電阻約為_k.圖實(shí)128照度/lx0.20.40.60.81.01.2電阻/k5.83.72.82.31.8(2)如圖實(shí)129所示是街道路燈自動(dòng)控制模擬電路，利用直流電源為電磁鐵供電，利用照明電源為路燈供電為達(dá)到天亮燈熄、天暗燈亮的效果，路燈應(yīng)接在_(填“AB”或“BC”)之間，請用筆畫線代替導(dǎo)線，正確連接電路元件圖實(shí)129(3)用多用電表“10 ”檔，按正確步驟測量圖中電磁鐵線圈電阻時(shí)，指針示數(shù)如圖實(shí)1210所示，則線圈的電阻為_.已知當(dāng)線圈中的電流大于或等于2 mA時(shí)，繼電器的銜鐵將被吸合圖中直流電源的電動(dòng)勢E6 V，內(nèi)阻忽略不計(jì)，滑動(dòng)變阻器有三種規(guī)格可供選擇：R1(010 ，2 A)、R2(0200 ，1 A)、R3(01 750 ，1 A)要求天色漸暗照度降低至1.0 lx時(shí)點(diǎn)亮路燈，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇_(填“R1”“R2”或“R3”). 為使天色更暗時(shí)才點(diǎn)亮路燈，應(yīng)適當(dāng)?shù)豞(填“增大”或“減小”)滑動(dòng)變阻器的電阻圖實(shí)1210【解析】(1)由描點(diǎn)繪出的圖象可以找出照度為1.0 lx時(shí)光敏電阻的阻值為2.0 k；(2)電源與開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、光敏電阻和電磁鐵串聯(lián)起來當(dāng)受光照作用較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻阻值較小，通過電磁鐵的電流較大，對銜鐵磁力增大，與觸點(diǎn)C接通，此時(shí)應(yīng)使路燈不亮，故路燈應(yīng)接在AB之間；(3)多用電表讀數(shù)為14，乘以倍率“10”，故線圈電阻為140 .由閉合電路歐姆定律可知，電路總電阻達(dá)到3 k時(shí)，電路接通，故滑動(dòng)變阻器電阻應(yīng)與光敏電阻同一數(shù)量級，故滑動(dòng)變阻器選擇R3.天色更暗，光敏電阻阻值增大，為使路燈此時(shí)點(diǎn)亮，則滑動(dòng)變阻器電阻應(yīng)減小【答案】(1)2.0(誤差允許范圍內(nèi)均對)(2)AB接線圖如圖所示(3)140R3減小考點(diǎn)三| 傳感器在實(shí)際中的應(yīng)用母題(2017湖北省部分重點(diǎn)高中聯(lián)考)利用傳感器可以探測、感受外界的信號、物理?xiàng)l件等圖實(shí)1211甲所示為某同學(xué)用傳感器做實(shí)驗(yàn)得到的小燈泡的UI關(guān)系圖線甲乙(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010 )、滑動(dòng)變阻器B(阻值范圍0100 )、電動(dòng)勢為6 V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?jiān)趫D實(shí)1211乙的方框中畫出該實(shí)驗(yàn)的電路圖丙圖實(shí)1211(2)如果將該小燈泡接入圖實(shí)1211丙所示的電路中，已知電流傳感器的示數(shù)為0.3 A，電源電動(dòng)勢為3 V則此時(shí)小燈泡的電功率為_W，電源的內(nèi)阻為_.【答案】(1)A實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示(2)0.69(0.660.72均可)2.33(2.002.67均可)借題悟法核心點(diǎn)撥1.考查實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新題干部分(1)用電壓傳感器、電流傳感器替代電壓表和電流表.(2)能快速、準(zhǔn)確取得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，及時(shí)地把圖象呈現(xiàn)在電腦屏幕上.2.考查滑動(dòng)變阻器及分壓、限流電路的選擇第(1)問(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用分壓電路.(2)為便于調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇A.3.考查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理第(2)問(1)利用小燈泡的UI圖象(甲)結(jié)合電流傳感器的示數(shù)讀出丙中小燈泡的電壓值.(2)利用閉合電路歐姆定律計(jì)算電源的內(nèi)電阻.母題遷移1(多選)(2017恩施模擬)工業(yè)生產(chǎn)中需要物料配比的地方常用“吊斗式”電子秤，圖實(shí)1212甲所示的是“吊斗式”電子秤的結(jié)構(gòu)圖，其中實(shí)現(xiàn)稱質(zhì)量的關(guān)鍵性元件是拉力傳感器拉力傳感器的內(nèi)部電路如圖實(shí)1212丙所示，R1、R2、R3是定值電阻，R120 k，R210 k，R0是對拉力敏感的應(yīng)變片電阻，其電阻值隨拉力變化的圖象如圖乙所示，已知料斗重1103 N，沒裝料時(shí)Uba0，g取10 m/s2.下列說法中正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：92492396】 甲乙 丙圖實(shí)1212AR3阻值為40 kB裝料時(shí)，R0的阻值逐漸變大，Uba的值逐漸變小C拉力越大應(yīng)變片電阻阻值也變大，Uba傳感器的示數(shù)也變大D應(yīng)變片作用是把物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量AC沒裝料時(shí)，根據(jù)串并聯(lián)電路規(guī)律可得R1兩端的電壓為：UR1128 V；從RF圖中可得，沒裝料時(shí)，料斗重1103 N，此時(shí)R020 k，所以R3兩端的電壓為UR312，因?yàn)榇藭r(shí)Uba0，說明R1兩端的電壓和R3兩端的電壓相等，即8 V，解得R340 k，A正確；裝料時(shí)，由于R1所在支路電流恒定，所以a點(diǎn)的電勢恒定，而R3所在支路中R0逐漸增大，該支路電流減小，R3兩端的電壓減小，即b的電勢升高，所以Uba逐漸增大，B錯(cuò)誤，C正確；應(yīng)變片作用是把拉力這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量，D錯(cuò)誤；故選A、C.2.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(dòng)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實(shí)1213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)和顯示體重大小的儀表A (實(shí)質(zhì)是理想電流表)組成壓力傳感器表面能承受的最大壓強(qiáng)為1107 Pa，且已知壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關(guān)系如表所示設(shè)踏板和壓桿的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4.8 V，g取