實(shí)驗(yàn)十三傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用-2021高中物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案

1、實(shí)驗(yàn)十三 傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用ZHI SHI SHU LI ZI CE GONG GU知識(shí)梳理 自測(cè)鞏固一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?知道什么是傳感器，知道光敏電阻和熱敏電阻的作用。2能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究光敏電阻和熱敏電阻的特征。3了解常見(jiàn)的各種傳感器的工作原理、元件特性及設(shè)計(jì)方案。二、實(shí)驗(yàn)原理傳感器是將它所感受到的物理量 （如力、熱、光、聲等 ）轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量 （一般是電學(xué) 量）的一類元件。例如：熱電傳感器是利用熱敏電阻將熱信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；光電傳感器是 利用光敏電阻將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)， 轉(zhuǎn)換后的信號(hào)經(jīng)過(guò)相應(yīng)的儀器進(jìn)行處理， 就可達(dá)到自 動(dòng)控制等各種目的。三、實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái)，溫度計(jì)，多用電表，燒杯，開(kāi)水（可裝

2、在熱水瓶?jī)?nèi) ），冷水，熱敏電阻，光敏電阻，導(dǎo)線，紙帶，光電計(jì)數(shù)器，鉤碼。四、實(shí)驗(yàn)步驟1熱敏電阻特性實(shí)驗(yàn)：如圖所示。在燒杯內(nèi)倒入少量冷水，放在鐵架臺(tái)上，將懸掛在鐵架臺(tái)上的溫度計(jì)放入水中。將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)置于“ _歐姆 _”擋，將兩支表筆短接， 調(diào)零后再將兩支表筆 分別與熱敏電阻的兩個(gè)輸出端相連。將熱敏電阻放入燒杯內(nèi)的水中， 在歐姆擋上選擇合適的倍率， 再重新 _調(diào)零 _，把兩 支表筆接到熱敏電阻兩輸出端，觀察表盤指示的熱敏電阻的阻值，填入表格內(nèi)。實(shí)驗(yàn)記錄：實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456溫度/電阻/分幾次向燒杯內(nèi)倒入開(kāi)水，觀察不同溫度時(shí)熱敏電阻的阻值，記錄在表格內(nèi)。通過(guò)比較這些測(cè)得的數(shù)據(jù)，看看熱敏電阻的

3、阻值是怎樣隨溫度變化的。將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)置于 _交流電壓最高 _擋或“ _OFF_ ”擋，拆開(kāi)裝置， 將器 材按原樣整理好。2光敏電阻特性實(shí)驗(yàn)：如圖所示。將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)置于歐姆擋，選擇合適的倍率，將兩支表筆短接后調(diào)零。把多用電表的兩支表筆接到光敏電阻的兩個(gè)輸出端，觀察表盤指示的光敏電阻的阻 值，記錄下來(lái)。將手張開(kāi)放在光敏電阻的上方， 擋住照到光敏電阻上的部分光線， 觀察表盤所示光敏 電阻阻值的變化，記錄下來(lái)。上下移動(dòng)手掌，觀察光敏電阻阻值的變化。將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)置于交流電壓最高擋或“OFF”擋，拆開(kāi)裝置，將器材按原樣整理好。3光電計(jì)數(shù)的基本原理 將鉤碼放在紙帶上，如圖所示。拖動(dòng)紙

4、帶向前運(yùn)動(dòng)，觀察光電計(jì)數(shù)器上的數(shù)字變化。4簡(jiǎn)單自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn) 請(qǐng)同學(xué)們自己設(shè)計(jì)一個(gè)由熱敏電阻或光敏電阻作為傳感器的簡(jiǎn)單自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)。五、注意事項(xiàng)1在做熱敏實(shí)驗(yàn)時(shí)，加開(kāi)水后要等一會(huì)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可用圖象描出電阻隨溫度的變化圖象來(lái)分析其規(guī)律。3光敏實(shí)驗(yàn)中，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。4光電計(jì)數(shù)器是比較精密的儀器，使用過(guò)程中注意輕拿輕放。HE XIN KAO DIAN ZHONG DIAN TU PO 核心考點(diǎn) 重點(diǎn)突破考點(diǎn)一 熱敏電阻的原理及應(yīng)用金屬熱電阻和熱敏電阻金屬的電阻率隨溫度的升

5、高而增大， 用金屬絲可以制作溫度傳感器， 稱為熱電阻。 與金屬不同的是有些半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力隨溫度的升高而增強(qiáng)，故可以用半導(dǎo)體材料制成熱敏電 阻。與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)溫范圍大，但靈敏度較差。例 1 （2019 山東濱州期末 ）某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)制作一簡(jiǎn)易溫控開(kāi)關(guān)， 實(shí)驗(yàn)原理圖 如圖所示，當(dāng)繼電器電流超過(guò) 10 mA 時(shí)，銜鐵吸合，加熱器停止加熱，實(shí)現(xiàn)溫控。繼電器 的電阻約為 20 ，熱敏電阻與溫度 t 的關(guān)系如下表所示。t/30.040.050.060.070.080.0Rt/ 199.5145.4108.181.862.949.7（1）提供的實(shí)驗(yàn)器材如下：電源 E1（2.5

6、 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（0 20 ；）滑動(dòng)變阻器 R2（0 200 ；）熱敏電阻 Rt；電阻箱 （0999.9 ）；開(kāi)關(guān) S，導(dǎo)線若干。為使該裝置實(shí)驗(yàn)對(duì) 30 80 之間任意溫度的控制，電源應(yīng)選 _E1_（填“E1”或“E2”；） 滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 _R2_（填“R1”或 “R2”。）（2）欲使熱敏電阻為 40 時(shí)銜鐵吸合，下列操作步驟正確的順序是_A_ 。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)，用變阻箱替換熱敏電阻，將變阻箱電阻調(diào)至 145.4 A B CD 解析 本

7、題考查簡(jiǎn)易溫控開(kāi)關(guān)的實(shí)驗(yàn)原理。（1）為使該裝置實(shí)驗(yàn)對(duì) 30 80 之間任意溫度的控制， 滑動(dòng)變阻器的最大阻值必定大 于熱敏電阻的電阻變化，故 R150 ，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 R2；繼電器電阻 r 20 ，電路 中的 電 流 I E ，要 使電路能 實(shí)現(xiàn)任意 溫度的控制， 當(dāng)熱敏電 阻最大時(shí)， 10 rRtR mA220 10 mA2.2 V，若選電源 E2，則電路最小電流大于 10 mA，不能實(shí)現(xiàn)溫控，則電源應(yīng)選 E1。欲使熱敏電阻為 40 時(shí)銜鐵吸合，先將熱敏電阻用與熱敏電阻 40 時(shí)電阻的等值 電阻箱替換，然后調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使銜鐵吸合，然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，換回?zé)崦綦娮杓纯?，故操?步驟順序?yàn)椋?

8、A 正確， B、C、 D 錯(cuò)誤?？键c(diǎn)二 光敏電阻的原理及應(yīng)用 光敏電阻在被光照射時(shí)電阻發(fā)生變化，光照增強(qiáng)電阻變小，光照減弱電阻變大。例 2 (2020 湖南常德模擬 )光敏電阻是阻值隨著光照度的變化而發(fā)生變化的元件 (照度的大小可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大，照度單位為lx)。某光敏電阻 R的阻值隨照度變化的曲線如圖甲所示。如圖乙所示是街道路燈自動(dòng)控制模擬電路所需元件。利用直流電源給電磁鐵供電，利用 220 V 交流電源給路燈供電。 為達(dá)到天亮燈熄、 天暗燈亮的效果， 請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線， 正確連接電路元件。答案用多用電表電阻 100 擋，測(cè)量圖中電磁鐵線圈電阻時(shí)， 指針偏轉(zhuǎn)角度太大， 為了

9、更 準(zhǔn)確地測(cè)量其阻值， 接下來(lái)應(yīng)選用電阻 _10_(填“ 1 k”或“ 10”)擋，進(jìn)行歐姆調(diào)零后重新測(cè)量其示數(shù)如圖丙所示，則線圈的電阻為140_ 。（3）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(shì) 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 、）R2（0200）、R3（01 750 ）。要求天色漸暗照度降低至0.92 lx 時(shí)點(diǎn)亮路燈，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇_R3_（填“R1”R“2”或“R3”。）為使天色更暗時(shí)才點(diǎn)亮路燈，應(yīng)適當(dāng)?shù)豞減小 _（填“增大”或“減小” ）滑動(dòng)電阻器的電阻。解析 （1）光敏電阻的電阻值隨光照強(qiáng)度的增大

10、而減小，所以白天時(shí)光敏電阻的電阻值小，電路中的電流值大，電磁鐵將被吸?。混o觸點(diǎn)與 C 接通；晚上時(shí)的光線暗，光敏電阻 的電阻值大，電路中的電流值小，所以靜觸點(diǎn)與B接通，所以要達(dá)到晚上燈亮，白天燈滅，則路燈應(yīng)接在 AB 之間，電路圖如圖；（2）用多用電表“100”擋，測(cè)量圖中電磁鐵線圈電阻時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)角度太大，說(shuō) 明電阻較小，換用小量程擋位， 接下來(lái)應(yīng)選用“10”擋，進(jìn)行歐姆調(diào)零后重新測(cè)量， 歐 姆表的讀數(shù)是先讀出表盤的刻度，然后乘以倍率，表盤的刻度是14，倍率是“ 10 ”，所以電阻值是 1410140 ；（3）天色漸暗照度降低至 1.0 lx 時(shí)點(diǎn)亮路燈，此時(shí)光敏電阻的電阻值是 2 k，電路

11、中的 E6電流是 2 mA，REIR 光26103 2 000 1 000 ，所以要選擇滑動(dòng)變阻器 R3；由 于光變暗時(shí)，光敏電阻變大，分的電壓變大， 所以為使天色更暗時(shí)才點(diǎn)亮路燈，應(yīng)適當(dāng)?shù)販p 小滑動(dòng)變阻器的電阻?？键c(diǎn)三 壓力傳感器的應(yīng)用例 3 （2019江西師范大學(xué)附屬中學(xué)期末 ）某興趣小組利用壓敏電阻 （壓敏電阻 的阻值 R 隨所受壓力的增大而減小 ）設(shè)計(jì)了判斷電梯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置，示意圖如圖甲所示。將壓敏電阻 B 平放在電梯內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體A，電梯靜止時(shí)電壓表示數(shù)為U0，電梯在某次運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電壓表的示數(shù)變化情況如圖乙所示，下列判斷中正確的是(C)A 0 t1內(nèi)電梯可能勻加速

12、上升 Bt1t2內(nèi)電梯可能勻速上升 Ct1t2內(nèi)電梯可能勻減速上升 Dt2t3內(nèi)電梯可能勻減速下降解析 本題考查利用壓敏電阻判斷電梯運(yùn)動(dòng)情況。電梯靜止時(shí)電壓表示數(shù)為U0,0t1內(nèi)，電壓表讀數(shù)大于 U0且不斷增大，故壓敏電阻 B的阻值不斷增大，其所受壓力小于 A 的 重力且不斷減小，物塊 A 處于失重狀態(tài)，電梯的加速度向下且不斷增大，電梯不可能勻加 速上升， A 錯(cuò)誤；t1t2內(nèi)電壓表讀數(shù)大于 U0且保持不變， 故壓敏電阻 B 的阻值不變且大于 靜止時(shí)的阻值，其所受壓力小于 A 的重力且保持不變，物塊 A 處于失重狀態(tài)，電梯的加速 度向下，電梯可能勻減速上升或勻加速下降，B 錯(cuò)誤， C 正確；

13、t2t3 內(nèi)電壓表讀數(shù)大于 U0且減小，故壓敏電阻 B 的阻值不斷減小，其所受壓力小于 A 的重力且不斷增大，物塊 A 處 于失重狀態(tài)，電梯的加速度向下且不斷減小，電梯不可能勻減速下降， D 錯(cuò)誤。2 NIAN GAO KAO MO NI XUN LIAN2 年高考 模擬訓(xùn)練1(2019 山東日照月考 )下圖為火災(zāi)報(bào)警器， 在會(huì)議室、 賓館房間的天花板上均有安裝。當(dāng)有煙霧進(jìn)入這種有孔的罩內(nèi)時(shí)，報(bào)警器立即發(fā)出警報(bào)，則該報(bào)警器中裝有的傳感器是(A)A光傳感器C聲音傳感器A 項(xiàng)正B壓力傳感器D溫度傳感器解析 煙霧進(jìn)入這種有孔的罩內(nèi)時(shí)對(duì)光有散射作用，使光線的光路發(fā)生變化，改變傳感器上的光照強(qiáng)度使報(bào)警器

14、發(fā)出警報(bào)，則該報(bào)警器中裝有的傳感器是光傳感器。故(1)請(qǐng)根據(jù)上表數(shù)據(jù)在圖乙中描繪出“R氣體酒精濃度”的關(guān)系曲線。確。2(2019 山西質(zhì)檢 )(多選)如圖所示， R 是一個(gè)光敏電阻， 其阻值隨光照強(qiáng)度的增加而減 小，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10 1，電壓表和電流表均為理想交流電表，從某時(shí)刻開(kāi)始在原線圈兩端加上交變電壓， 其瞬時(shí)值表達(dá)式為 u1220 2sin 110 t(V) ，則( BD )A 電壓表的示數(shù)為 22 2 VB在天逐漸變黑的過(guò)程中，電流表 A2 的示數(shù)變小C在天逐漸變黑的過(guò)程中，電流表 A1 的示數(shù)變大 D在天逐漸變黑的過(guò)程中，理想變壓器的輸入功率變小解析 本題考查理想變

15、壓器、光敏電阻電路及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。原線圈兩端電壓的最大 值為 220 2 V ，根據(jù)理想變壓器電壓之比等于線圈匝數(shù)之比可知，副線圈兩端電壓的最大 值為 22 2 V ，電壓表的示數(shù)為電壓的有效值， 所以示數(shù)為 UV22 2 V22 V，故 A 錯(cuò)誤； 在天變黑的過(guò)程中，光照變?nèi)酰?R 阻值增大，電路的總電阻增大，由于輸出電壓不變，所以 副線圈所在電路電流變小，電流表 A2 的示數(shù)變小，故 B 正確；由于理想變壓器的輸入和輸 出功率是相等的，副線圈的電流減小，電壓不變，所以由P UI 可知，輸出功率減小，故輸入功率也減小，因輸入電壓不變，故原線圈所在電路電流變小，故 C 錯(cuò)誤， D 正確。3 (

16、2019 廣東佛山質(zhì)檢 )國(guó)家有關(guān)酒駕的裁量標(biāo)準(zhǔn)如下表。駕駛員血液 酒精含量 20 mg/100 mL ，80 mg/100 mL 80 mg/100 mL行為定性飲酒駕駛醉酒駕駛酒精檢測(cè)儀是交警執(zhí)法時(shí)通過(guò)呼氣來(lái)檢測(cè)司機(jī)飲酒多少的檢測(cè)工具， 如圖甲所示。 現(xiàn)有一個(gè)酒精檢測(cè)儀的主要元件“酒精氣體傳感器”，其阻值隨氣體酒精濃度變化的情況如下 表。R/ 6040302010氣體酒精濃度 /(mg/ m3)05090140360V，答案 見(jiàn)解析(2)已知人體血液酒精濃度是所呼出氣體酒精濃度的2 200 倍。若某司機(jī)經(jīng)過(guò)氣體酒精濃度測(cè)試，顯示呼氣酒精濃度為 120 mg/m3，則該司機(jī)應(yīng)該是屬于 _飲酒_駕駛，此時(shí) R的阻 值為_(kāi)24(2226 均可)_?，F(xiàn)有器材：電源 E，電動(dòng)勢(shì)為 4.5 V ，內(nèi)阻約為 1 ；電壓表 V，量程為 03 V，內(nèi) 阻約為 2 000 ；電流表 A，量程為 03 A ，內(nèi)阻約為 5 ；滑動(dòng)變阻器 R1，阻值 050 ； 滑動(dòng)變阻器 R2，阻值 0 500 ；開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干。若要用以上器材和“酒精氣體傳感器” 組成一個(gè)測(cè)定氣體酒精濃度的電路， 該電路只使用一個(gè)電表， 且正常工作時(shí)， 被測(cè)氣體酒精 濃度若為 0，則電表指針滿偏，且該電路可以在電源老化，內(nèi)阻變大的情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)變 阻器，保證被測(cè)氣體酒精濃度為 0 時(shí)，電表指針仍能滿偏。 則該電路應(yīng)選