選修32第十一章實(shí)驗(yàn)十二傳感器的簡(jiǎn)單使用

1、實(shí)驗(yàn)十二 傳感器的簡(jiǎn)單使用、研究熱敏電阻的熱敏特性、研究光敏電阻的光敏特性注意事項(xiàng)1. 在做研究熱敏電阻的熱敏特性實(shí)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)讀出水溫。2. 在做研究光敏電阻的光敏特性實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果效果不明顯，可將電阻部分電路放 入帶蓋的紙盒中，并通過(guò)蓋上小孔改變射到光敏電阻上的光的多少。3. 歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零。熱點(diǎn)一 教材原型實(shí)驗(yàn)命題角度 溫度傳感器【例 1】 （2018 ·北京石景山區(qū)二模 ）某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行“探究熱敏電阻的溫度特性” 實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室提供如下器材：熱敏電阻 Rt（常溫下約 8 k 、）溫度計(jì)、電流表 A（量程 1

2、 mA，內(nèi)阻約 200 、）電 壓表 V（量程 3 V，內(nèi)阻約 10 k）、電池組 E（電動(dòng)勢(shì)為 4.5 V ，內(nèi)阻約 1 ）、滑 動(dòng)變阻器 R（最大阻值為 20 、）開(kāi)關(guān) S、導(dǎo)線若干、燒杯和水。(1) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)所提供的器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，畫(huà)在圖1 甲所示的方框中。(2) 圖乙是實(shí)驗(yàn)器材的實(shí)物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線，請(qǐng)根據(jù)你所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電 路，補(bǔ)充完成實(shí)物間的連線。(3) 閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭 P應(yīng)置于 (填“a”或“b”端)。(4) 實(shí)驗(yàn)小組利用完整的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量出不同溫度下的電阻值， 畫(huà)出該熱敏電阻的R t t 圖象如圖 2 中的實(shí)測(cè)曲線，與圖中理論曲線相比二者有一定的差異

3、。除了 偶然誤差外，關(guān)于產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因或減小系統(tǒng)誤差的方法，下列說(shuō)法中正確 的是 ( )圖2A. 電流表的分壓造成電阻的測(cè)量值總比真實(shí)值大B. 電壓表的分流造成電阻的測(cè)量值總比真實(shí)值小C. 溫度升高到一定值后，電流表宜采用外接法D. 溫度升高到一定值后，電流表宜采用內(nèi)接法解析 (1)本實(shí)驗(yàn)中要探究熱敏電阻的溫度特性曲線，故滑動(dòng)變阻器采用分壓接 法，同時(shí)熱敏電阻阻值較大，故應(yīng)采用電流表內(nèi)接法；如圖甲所示(2) 根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖，如圖乙所示。(3) 因當(dāng)滑動(dòng)觸頭打到 a 端時(shí)待測(cè)電路電壓或電流為零，從而保護(hù)電流表，故答案 為 a。(4) 由于電流表內(nèi)接，電流表的分壓使電壓表讀數(shù)大于熱敏電阻

4、兩端的電壓，故A正確；當(dāng)溫度升高到一定值后，電阻變小，則電流表應(yīng)選用外接法，故C 正確。答案 (1)見(jiàn)解析 (2)見(jiàn)解析 (3)a (4)AC命題角度 光電傳感器【例 2】 小明同學(xué)為了測(cè)定某太陽(yáng)能硅光電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻， 設(shè)計(jì)了如圖 3 所示的電路，在一定光照條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：圖3(1) 請(qǐng)根據(jù)圖 3 完成圖 4 中實(shí)物的連線。圖4其中第 4 組數(shù)據(jù)的電壓如圖 5 所示，則此時(shí)(2) 將測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)記錄在下表中， 電壓為 V。12345678U/V1.771.751.701.541.271.000.50I/ A1230486068768086(3) 將這些數(shù)據(jù)在圖 6 中描點(diǎn)，第 4組數(shù)據(jù)

5、還未描出。a.請(qǐng)?jiān)趫D 6中描出第 4組數(shù)據(jù)的點(diǎn)，作出該硅光電池組的 UI 圖線。b.由 UI 圖線知，該硅光電池組的電動(dòng)勢(shì) E V，電池組的內(nèi)阻隨其輸出電流的變化而改變，在電流為 80 A 時(shí)，該電池組的內(nèi)阻 r k(保留 3 位有效數(shù)字 ) 。解析 (1)根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖，實(shí)物電路圖如圖甲所示。(2) 由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知電壓表最大測(cè)量值為 1.77 V，則電壓表量程為 3 V，由圖 5 所示電壓表可知，其分度值為 0.1 V ，示數(shù)為 1.65 V。(3) a.把第四組數(shù)據(jù)標(biāo)在坐標(biāo)系內(nèi)，根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出圖象如圖乙所示：b.由圖線可知，該硅光電池組的電動(dòng)勢(shì) E1.80 V在電流

6、為 80 A時(shí)，由表格數(shù)據(jù)得到路端電壓為 1.00 V，根據(jù)閉合電路歐姆定律，EUIr，解得： rEI U18.800×110.060 104 答案 (1)所連的實(shí)物圖見(jiàn)解析圖甲 (2)1.65 (3)a.該硅光電池組的 UI 圖線如 圖乙 10.0熱點(diǎn)二 實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新命題角度 拓展實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)溫度報(bào)警器【例 3】 （2016·全國(guó)卷 ，23）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(guò) 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(guò)的電流超過(guò) I c時(shí)就會(huì)報(bào)警 ），電阻箱（最大阻值為 999.9 ）， 直流電源（輸出電壓為

7、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(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。 在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，已知 U約為18 V，Ic約為 10 mA；流過(guò)報(bào)警器的電流 超過(guò) 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）在圖 7 中完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線。圖7（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）

8、附近，不能置于另 一端的原因是 。_ 將開(kāi)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(kāi)關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使 用。解析 （1）電路圖如答案圖。（2）U18 V，通過(guò)報(bào)警器的電流 10 mAIc20 mA，故電路中總電阻 RUIc，即900 R1 800 ，故滑動(dòng)變阻器選 R2。（3）熱敏電阻為 650.0 時(shí)，報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警， 電阻箱的阻值也應(yīng)為 650.0 ，實(shí)驗(yàn)調(diào)試時(shí)，將開(kāi)關(guān)置于 c 端，緩慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，直到報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警。為防止 通過(guò)報(bào)警器電流過(guò)大，造成報(bào)警器燒壞，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器的滑片置于 b 端。答案 (1)

9、如圖所示(2)R2 (3)650.0 b 接通電源后，流過(guò)報(bào)警器的電流會(huì)超過(guò) 20 mA，報(bào)警器可能損壞c 報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警 命題角度 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 壓力傳感器的應(yīng)用例 4 】 材料的電阻隨壓力的變化而變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”，利用這種 效應(yīng)可以測(cè)量壓力大小。若圖 8甲為某壓敏電阻在室溫下的電阻 壓力特性曲線，F(xiàn)，需先測(cè)量其中 RF、R0 分別表示有、無(wú)壓力時(shí)壓敏電阻的阻值。為了測(cè)量壓力壓敏電阻處于壓力中的電阻值 RF 。請(qǐng)按要求完成下列實(shí)驗(yàn)。(1) 設(shè)計(jì)一個(gè)可以測(cè)量處于壓力中的該壓敏電阻阻值的電路， 在圖乙的虛線框中畫(huà) 出實(shí)驗(yàn)電路原理圖 (壓敏電阻及所給壓力已給出， 待測(cè)壓力大小約為 0.4&#

10、215;102 N 0.8×102 N ，不考慮壓力對(duì)電路其他部分的影響 )，要求誤差較小，提供的器材如 下：A. 壓敏電阻，無(wú)壓力時(shí)阻值 R06 000 B. 滑動(dòng)變阻器 R，全電阻阻值約 200 C. 電流表 A，量程 2.5 mA，內(nèi)阻約 30 D. 電壓表 V，量程 3 V，內(nèi)阻約 3 k E. 直流電源 E，電動(dòng)勢(shì) 3 V ，內(nèi)阻很小F. 開(kāi)關(guān) S，導(dǎo)線若干(2) 正確接線后，將壓敏電阻置于待測(cè)壓力下，通過(guò)壓敏電阻的電流是1.33 mA，電壓表的示數(shù)如圖丙所示，則電壓表的讀數(shù)為 V。(3) 此時(shí)壓敏電阻的阻值為 ；結(jié)合圖甲可知待測(cè)壓力的大小F N。(計(jì)算結(jié)果均保留 2位有效

11、數(shù)字 )解析 (1)根據(jù)題述對(duì)實(shí)驗(yàn)電路的要求，應(yīng)該采用分壓式接法、電流表內(nèi)接的電 路，原理圖如圖所示。(2)根據(jù)電壓表讀數(shù)規(guī)則，電壓表讀數(shù)為 2.00 V。(3)由歐姆定律，此時(shí)壓敏電阻的阻值為 RFUI RA1.5×103 ，RR0F4，由題圖 甲可知，對(duì)應(yīng)的待測(cè)壓力 F60 N。答案 (1)見(jiàn)解析圖 (2)2.00 (3)1.5×103 601.利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻制作的熱傳感器，一般體積很小，可以用來(lái)測(cè)量很小 范圍內(nèi)的溫度變化，反應(yīng)快，而且精確度高。(1) 如果將負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻與電源、電流表和其他元件串聯(lián)成一個(gè)電路，其他 因素不變，只要熱敏電阻所處區(qū)域的溫度降低

12、，電路中電流將變 (填“大”或“小” )。(2) 上述電路中，我們將電流表中的電流刻度換成相應(yīng)的溫度刻度，就能直接顯示 出熱敏電阻附近的溫度。 如果刻度盤(pán)正中的溫度為 20 (如圖 9甲所示)，則 25 的刻度應(yīng)在 20 的刻度的 (填“左”或“右” )側(cè)。圖9(3) 為了將熱敏電阻放置在某蔬菜大棚內(nèi)檢測(cè)大棚內(nèi)溫度變化， 請(qǐng)用圖乙中的器材 (可增加元器件 )設(shè)計(jì)一個(gè)電路。解析 (1)因?yàn)樨?fù)溫度系數(shù)熱敏電阻溫度降低時(shí)， 電阻增大。故電路中電流會(huì)減小。 (2)由(1)的分析知，溫度越高，電流越大，25 的刻度應(yīng)對(duì)應(yīng)較大電流， 故在 20 的刻度的右側(cè)。(3)如圖所示。答案 (1)小 (2)右 (3

13、)見(jiàn)解析2.(2017 江·蘇單科， 11)某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)制作一個(gè)簡(jiǎn)易的溫控裝置，實(shí)驗(yàn)原理電路 圖如圖 10 甲所示，繼電器與熱敏電阻 Rt、滑動(dòng)變阻器 R 串聯(lián)接在電源 E 兩端， 當(dāng)繼電器的電流超過(guò) 1 5 mA 時(shí)，銜鐵被吸合，加熱器停止加熱，實(shí)現(xiàn)溫控。繼 電器的電阻約 20 ，熱敏電阻的阻值 Rt與溫度 t 的關(guān)系如下表所示。圖 10t/30.040.050.060.070.080.0Rt/ 199.5145.4108.181.862.949.1(1) 提供的實(shí)驗(yàn)器材有：電源 E1(3 V，內(nèi)阻不計(jì) )、電源 E2(6 V ，內(nèi)阻不計(jì) )、滑動(dòng) 變阻器 R1(0200 、)滑

14、動(dòng)變阻器 R2(0 500 、)熱敏電阻 Rt、繼電器、電阻箱 (0999.9 、)開(kāi)關(guān) S、導(dǎo)線若干。為使該裝置實(shí)現(xiàn)對(duì) 3080 之間任一溫度的控制，電源 E 應(yīng)選用 (選填“E1”或“E2”，)滑動(dòng)變阻器 R應(yīng)選用 (選填“R1”或“R2”。)(2) 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電路不工作。某同學(xué)為排查電路故障，用多用電表測(cè)量各接點(diǎn)間的電 壓，則應(yīng)將如圖乙所示的選擇開(kāi)關(guān)旋至 (選填“ A”、“B”、“C”或“D”。)(3) 合上開(kāi)關(guān) S，用調(diào)節(jié)好的多用電表進(jìn)行排查。在圖甲中，若只有b、c 間斷路，則應(yīng)發(fā)現(xiàn)表筆接入 a、b時(shí)指針(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)” )，接入 a、c時(shí)指針 (選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)” )。

15、(4) 排除故障后，欲使銜鐵在熱敏電阻為 50 時(shí)被吸合，下列操作步驟的正確順 序是 。(填寫(xiě)各步驟前的序號(hào) )將熱敏電阻接入電路 觀察到繼電器的銜鐵被吸合 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將電阻箱從電路中移除 合上開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調(diào)至 108.1 解析 (1)為保持繼電器的靈敏度，即電路中的電流易超過(guò) 15 mA ，應(yīng)選電動(dòng)勢(shì)大 的電源 E2；當(dāng)溫度為 80 時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的最小電阻為 REI2 Rt 350.9 ，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 R2。(2)因電路中有電源，排查電路故障應(yīng)選用多用電表的直流電壓擋，故選C。(3)只有 b、c間斷路，表筆接入 a、b 間時(shí)，電