專(zhuān)題（76）實(shí)驗(yàn)十二 傳感器的簡(jiǎn)單使用（原卷版）

2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)全攻關(guān)專(zhuān)題（76）實(shí)驗(yàn)十二傳感器的簡(jiǎn)單使用（原卷版）一、熱敏電阻的特性1．實(shí)驗(yàn)原理閉合電路歐姆定律，用歐姆表進(jìn)行測(cè)量和觀察．圖12．實(shí)驗(yàn)器材半導(dǎo)體熱敏電阻、多用電表、溫度計(jì)、鐵架臺(tái)、燒杯、涼水和熱水．3．實(shí)驗(yàn)步驟(1)按圖1連接好電路；(2)把多用電表置于歐姆擋，并選擇適當(dāng)?shù)牧砍虦y(cè)出燒杯中沒(méi)有水時(shí)熱敏電阻的阻值，并記下溫度計(jì)的示數(shù)；(3)向燒杯中注入少量的冷水，使熱敏電阻浸沒(méi)在冷水中，記下溫度計(jì)的示數(shù)和多用電表測(cè)量的熱敏電阻的阻值；(4)將熱水分幾次注入燒杯中，測(cè)出不同溫度下熱敏電阻的阻值，并記錄．4.數(shù)據(jù)處理圖2在圖2坐標(biāo)系中，粗略畫(huà)出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線．5．實(shí)驗(yàn)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．6．注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，加熱水后要等一會(huì)兒再測(cè)熱敏電阻阻值，以使電阻溫度與水的溫度相同，并同時(shí)讀出水溫．二、光敏電阻的特性1．實(shí)驗(yàn)原理閉合電路歐姆定律，用歐姆表進(jìn)行測(cè)量和觀察．2．實(shí)驗(yàn)器材光敏電阻、多用電表、小燈泡、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線、電源．圖33．實(shí)驗(yàn)步驟(1)將光敏電阻、多用電表、燈泡、滑動(dòng)變阻器按圖3所示電路連接好，其中多用電表置于“×100”擋；(2)先測(cè)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(kāi)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，觀察多用電表表盤(pán)指針顯示光敏電阻阻值的情況，并記錄；(4)用手掌(或黑紙)遮光時(shí)，觀察多用電表表盤(pán)指針顯示光敏電阻阻值的情況，并記錄．4．?dāng)?shù)據(jù)處理根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性．5．實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大，強(qiáng)光照射下電阻值很?。?2)光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量．6．注意事項(xiàng)(1)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)蓋上小孔改變照射到光敏電阻上的光的多少來(lái)達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?2)歐姆表每次換擋后都要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零．命題熱點(diǎn)一：溫度傳感器的應(yīng)用INCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\03\\左括.TIF"INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\左括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\左括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\左括.TIF"INET【例1INCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\03\\右括.TIF"INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\右括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\右括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\右括.TIF"INET】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)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(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18V，Ic約為10mA；流過(guò)報(bào)警器的電流超過(guò)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)在圖4中完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線．圖4(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)：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_(kāi)_______Ω；滑動(dòng)變阻器的滑片置于______(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是________．②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．變式1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(cè)熱敏電阻、保溫容器、溫度計(jì)、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線等．(1)若用上述器材測(cè)量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，請(qǐng)你在實(shí)物圖5上連線．圖5(2)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(kāi)關(guān)，________，________，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)；③重復(fù)第②步操作若干次，測(cè)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6所示的R－t關(guān)系圖線，請(qǐng)根據(jù)圖線寫(xiě)出該熱敏電阻的R－t關(guān)系式：R＝________＋________t(Ω)．圖6命題熱點(diǎn)二：光電傳感器的應(yīng)用例2為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場(chǎng)所使用光控開(kāi)關(guān)控制照明系統(tǒng)．光控開(kāi)關(guān)可采用光敏電阻來(lái)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(kΩ)754028232018(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D7甲所示的坐標(biāo)系描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說(shuō)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(kāi)關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)．請(qǐng)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)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(kāi)關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響)提供的器材如下：光敏電阻RP(符號(hào)，阻值見(jiàn)上表)；直流電源E(電動(dòng)勢(shì)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(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干．圖7變式2一臺(tái)臭氧發(fā)生器P的電阻為10kΩ，當(dāng)供電電壓等于24V時(shí)能正常工作，否則不產(chǎn)生臭氧．現(xiàn)要用這種臭氧發(fā)生器制成自動(dòng)消毒裝置，要求它在有光照時(shí)能產(chǎn)生臭氧，在黑暗時(shí)不產(chǎn)生臭氧，擬用一個(gè)光敏電阻R1對(duì)它進(jìn)行控制，R1的阻值在有光照時(shí)為100Ω，黑暗時(shí)為1000Ω，允許通過(guò)的最大電流為3mA；電源E的電動(dòng)勢(shì)為36V，內(nèi)阻不計(jì)；另有一個(gè)滑動(dòng)變阻器R2，阻值為0～100Ω，允許通過(guò)的最大電流為0.4A；還有一個(gè)開(kāi)關(guān)S和導(dǎo)線若干．臭氧發(fā)生器P和光敏電阻R1的符號(hào)如圖8所示．圖8設(shè)計(jì)一個(gè)滿足上述要求的電路圖，圖中各元件要標(biāo)上字母代號(hào)，其中滑動(dòng)變阻器兩固定接線柱端分別標(biāo)上字母A、B(電路圖畫(huà)在虛線框內(nèi))．命題熱點(diǎn)三：應(yīng)用傳感器的自動(dòng)控制電路例3電控調(diào)光玻璃能根據(jù)光照強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)玻璃的透明度，將光敏電阻Rx和定值電阻R0接在9V的電源上，光敏電阻阻值隨光強(qiáng)變化關(guān)系如表所示：光強(qiáng)I/cd12345電阻值/Ω18963.6[“光強(qiáng)”是表示光強(qiáng)弱程度的物理量，符號(hào)為I，單位為坎德拉(cd)](1)當(dāng)光照強(qiáng)度為4坎德拉(cd)時(shí)光敏電阻Rx的大小為_(kāi)_______Ω.(2)其原理是光照增強(qiáng)，光敏電阻Rx阻值變小，施加于玻璃兩端的電壓降低，玻璃透明度下降，反之則玻璃透明度上升．若電源電壓不變，R0是定值電阻，則下列電路圖中符合要求的是________(填序號(hào))．(3)現(xiàn)已知定值電阻R0為12Ω，用電壓表測(cè)得光敏電阻兩端的電壓為3V，則此時(shí)光照強(qiáng)度為_(kāi)_______．課時(shí)精練基礎(chǔ)鞏固練1.酒精測(cè)試儀用于機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛?cè)藛T是否酗酒及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)．它利用的是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器，酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變化而變化．在如圖所示的電路中，酒精氣體的不同濃度對(duì)應(yīng)著傳感器的不同電阻．這樣，電壓表的指針就與酒精氣體濃度有了對(duì)應(yīng)關(guān)系．如果二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器電阻的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，那么，電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度C之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是()A．U越大，表示C越大，C與U成正比B．U越大，表示C越大，但是C與U不成正比C．U越大，表示C越小，C與U成反比D．U越大，表示C越小，但是C與U不成反比2．在輸液時(shí)，藥液有時(shí)會(huì)從針口流出體外，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了一種報(bào)警裝置，電路如圖所示．M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時(shí)其電阻RM發(fā)生變化，導(dǎo)致S兩端電壓U增大，裝置發(fā)出警報(bào)，此時(shí)()A．RM變大，且R越大，U增大越明顯B．RM變大，且R越小，U增大越明顯C．RM變小，且R越大，U增大越明顯D．RM變小，且R越小，U增大越明顯3．熱敏電阻常用于溫度控制或過(guò)熱保護(hù)裝置中．圖為某種熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值R隨溫度t變化的示意圖．由圖可知，這種熱敏電阻在溫度上升時(shí)導(dǎo)電能力________(選填“增強(qiáng)”或“減弱”)；相對(duì)金屬熱電阻而言，熱敏電阻對(duì)溫度變化的響應(yīng)更________(選填“敏感”或“不敏感”)．溫度t/℃30.040.050.060.070.080.090.0RL阻值/Ω54.351.047.544.341.037.934.7I/mA93.397.6102.9109.7116.7125.2134.2U/V5.075.024.974.904.834.754.66二、綜合提升練4．對(duì)溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成的某熱敏電阻RT，在給定溫度范圍內(nèi)，其阻值隨溫度的變化是非線性的．某同學(xué)將RT和兩個(gè)適當(dāng)?shù)亩ㄖ惦娮鑂1、R2連成如圖虛線框內(nèi)所示的電路，以使該電路的等效電阻RL的阻值隨RT所處環(huán)境溫度的變化近似為線性的，且具有合適的阻值范圍．為了驗(yàn)證這個(gè)設(shè)計(jì)，他采用伏安法測(cè)量在不同溫度下RL的阻值，測(cè)量電路如圖所示，圖中的電壓表內(nèi)阻很大．實(shí)驗(yàn)中的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果如表所示．回答下列問(wèn)題：(1)根據(jù)圖甲所示的電路，在如圖乙所示的實(shí)物圖上連線．(2)為了檢驗(yàn)RL與t之間近似為線性關(guān)系，在坐標(biāo)紙上作出RL－t關(guān)系圖線．(3)在某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖丙所示，電流表的讀數(shù)為_(kāi)_____________，電壓表的讀數(shù)為_(kāi)_______．此時(shí)等效電阻RL的阻值為_(kāi)_______；熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為_(kāi)_______．丙5．電控調(diào)光玻璃能根據(jù)光照強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)玻璃的透明度，將光敏電阻Rx和定值電阻R0接在9V的電源上，電源內(nèi)阻不計(jì)，光敏電阻阻值隨光強(qiáng)變化關(guān)系如表所示：光強(qiáng)E/cd12345電阻值/Ω18963.6[“光強(qiáng)”表示光強(qiáng)弱程度的物理量，符號(hào)為E，單位坎德拉(cd)](1)當(dāng)光照強(qiáng)度為4坎德拉(cd)時(shí)光敏電阻Rx的大小為_(kāi)_______Ω.(2)其原理是光照增強(qiáng)，光敏電阻Rx阻值變小，施加于玻璃兩端的電壓降低，玻璃透明度下降，反之則玻璃透明度上升．若電源電壓不變，R0是定值電阻，則下列電路圖中符合要求的是________(填序號(hào))．(3)現(xiàn)已知定值電阻R0為12Ω，用電壓表測(cè)得光敏電阻兩端的電壓為3V，則此時(shí)光照強(qiáng)度為多少？6．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)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(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18V，Ic約為10mA；流過(guò)報(bào)警器的電流超過(guò)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________(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_(kāi)_______Ω；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________________________________________________________________________．②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)根據(jù)題述，應(yīng)該采用滑動(dòng)變阻器的限流接法，連接的電路