版第11章實驗12傳感器簡單應(yīng)用

*點一*點二*點三實驗十二傳感器的簡單應(yīng)用一、實驗?zāi)康恼J(rèn)識熱敏電阻、光敏電阻等傳感器的特性．了解傳感器的簡單應(yīng)用．二、實驗器材熱敏電阻、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、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線等．[母題]考點一|

熱敏電阻的原理及應(yīng)用某實驗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、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-12-1的實物圖上連線．(2)實驗的主要步驟：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)．U【解析】

(3)根據(jù)

R＝

I

就可求出不同溫度下熱敏電阻的阻值，并據(jù)此繪得R-t

圖線．在圖線上取兩點，當(dāng)t1＝10

℃時，R1＝104

Ω，當(dāng)t2＝60

℃時，R2＝124

Ω，R-t

圖線的斜率

R2－R1＝0.4；將圖線延長，圖線交于原點，說明

t＝0

℃為t

－t2

1時的電阻為100

Ω，故R-t

關(guān)系式為R＝100＋0.4t(Ω)．[借題悟法·核心點撥]1.考查實驗原理及連線[第(1)問](1)根據(jù)實驗要求進行連線．(2)電壓表應(yīng)直接并聯(lián)在待測熱敏電阻兩側(cè)．

(3)連線時注意電流的流向.2.考查實驗步驟[第(2)問](1)實驗過程中應(yīng)逐步升溫，待溫度穩(wěn)定后再讀數(shù)．

(2)實驗時應(yīng)測多組數(shù)據(jù)，以減小實驗誤差.3.考查識圖能力和數(shù)據(jù)處理方法[第(3)問]根據(jù)

R＝U

溫度下熱敏電阻的阻值．I

求出不同由R-t

關(guān)系圖線找出R

與t

的函數(shù)關(guān)系式．本實驗的主要誤差來源于溫度計和電壓表的讀數(shù).A．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，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)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng)，要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達到或超過60

℃時，系統(tǒng)報警．提供的器材有：熱敏電阻，報警器(內(nèi)阻很小，流過的電流超過Ic

時就會報警)，電阻箱(最大阻值為999.9

Ω)，直流電源(輸出電壓為U，內(nèi)阻不計)，滑動變阻器R1(最大阻值為1

000

Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值為2

000Ω)，單刀雙擲開關(guān)一個，導(dǎo)線若干．在室溫下對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)．已知U

約為18

V，Ic

約為10

mA；流過報警器的電流超過20

mA

時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在60

℃時阻值為650.0

Ω.按照下列步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng)：①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實驗要求，這一阻值為

Ω；滑動變阻器的滑片應(yīng)置于

(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是.②將開關(guān)向

(填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至

．保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報警系統(tǒng)即可正常使用．(3)①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)為報警器報警時熱敏電阻的阻值，即為650.0

Ω.滑動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，閉合開關(guān)，則電路中的電流I＝

18

A≈27.7

mA，超過報警器最大電流20

mA，報警器可能損壞．②開關(guān)應(yīng)先650.0向c

端閉合，移動滑動變阻器的滑片，直至報警器開始報警為止．【答案】

(1)連線如解析圖所示

(2)

R2(3)①650.0

b

接通電源后，流過報警器的電流會超過20

mA，報警器可能損壞

②c

報警器開始報警考點二|

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弱，光越強照度越大，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由圖可知光敏電阻阻值隨照度變化的特點：光敏電阻的阻值隨光照強度的增大非線性減小．[借題悟法·核心點撥]1.考查描點作圖的方法和分析圖象的能力[第(1)問]描繪圖象時，各點應(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)成為連接各點的折線.根據(jù)所描繪圖象，會分析電阻阻值如何隨光照強度的變化而變化.2.考查實驗電路的設(shè)計能力[第(2)問]要結(jié)合題目所給條件及所給圖象的數(shù)據(jù)進行分析設(shè)計.通過分析可確定RP

應(yīng)接在1、2

之間.選擇定值電阻，根據(jù)圖線讀出光照強度在1.0lx時的光敏電阻的阻值為20

kΩ，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

kΩ.[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-12-7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()【導(dǎo)學(xué)號：92492395】A．L

變亮B．R3

的電流減小C．E2

的路端電壓增大D．R

的功率減小AD

[當(dāng)R

處溫度升高時，RT

阻值變小，小燈泡L

的光照強度增大，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A、D

正確，B、C

錯誤．]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弱，光越強照度越大，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-12-8

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

時的電阻約為

kΩ.照度/lx0.20.40.60.81.01.2電阻/kΩ5.83.72.82.31.8(2)如圖實-12-9

所示是街道路燈自動控制模擬電路，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．(3)用多用電表“×10

Ω”檔，按正確步驟測量圖中電磁鐵線圈電阻時，指針示數(shù)如圖實-12-10

所示，則線圈的電阻為

Ω.已知當(dāng)線圈中的電流大于或等于

2

mA

時，繼電器的銜鐵將被吸合．圖中直流電源的電動勢

E＝6

V，內(nèi)阻忽略不計，滑動變阻器有三種規(guī)格可供選擇：R1(0～10

Ω，2

A)、R2(0～200Ω，1

A)、R3(0～1

750

Ω，1

A)．要求天色漸暗照度降低至

1.0

lx

時點亮路燈，滑動變阻器應(yīng)選擇

(填“R1”“R2”或“R3”).

為使天色更暗時才點亮路燈，應(yīng)適當(dāng)?shù)?/p>

(填“增大”或“減小”)滑動變阻器的電阻．【解析】(1)由描點繪出的圖象可以找出照度為1.0

lx

時光敏電阻的阻值為2.0kΩ；(2)電源與開關(guān)、滑動變阻器、光敏電阻和電磁鐵串聯(lián)起來．當(dāng)受光照作用較強時，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C

接通，此時應(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

Ω.由閉合電路歐姆定律可知，電路總電阻達到3

kΩ

時，電路接通，故滑動變阻器電阻應(yīng)與光敏電阻同一數(shù)量級，故滑動變阻器選擇R3.天色更暗，光敏電阻阻值增大，為使路燈此時點亮，則滑動變阻器電阻應(yīng)減小．考點三

|

傳感器在實際中的應(yīng)用(2)如果將該小燈泡接入圖實-12-11

丙所示的電路中，已知電流傳感器的示數(shù)為

0.3

A，電源電動勢為

3

V．則此時小燈泡的電功率為

W，電源的內(nèi)阻為

Ω.[借題悟法·核心點撥]1.考查實驗器材的創(chuàng)新[題干部分]用電壓傳感器、電流傳感器替代電壓表和電流表.能快速、準(zhǔn)確取得實驗數(shù)據(jù)，及時地把圖象呈現(xiàn)在電腦屏幕上.2.考查滑動變阻器及分壓、限流電路的選擇[第(1)問](1)根據(jù)實驗原理，本實驗應(yīng)采用分壓電路.(2)為便于調(diào)節(jié)，滑動變阻器應(yīng)選擇A.3.考查實驗數(shù)據(jù)的處理[第(2)問]利用小燈泡的U-I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.利用閉合電路歐姆定律計算電源的內(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-12-12

甲所示的是“吊斗式”電子秤的結(jié)構(gòu)圖，其中實現(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-12-12

丙所示，R1、R2、R3

是定值電阻，R1＝20

kΩ，R2＝10

kΩ，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1×103

N，沒裝料時Uba＝0，g取10

m/s2.下列說法中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：92492396】A．R3

阻值為40

kΩB．裝料時，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力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量1

R1AC

[沒裝料時，根據(jù)串并聯(lián)電路規(guī)律可得

R

兩端的電壓為：U

＝R1R1＋R2×12＝8

V；從R-F

圖中可得，沒裝料時，料斗重1×103

N，此時R0＝20

kΩ，3

R3所以

R

兩端的電壓為

U

＝R3R3＋R0R3＋20ba

1×12＝

12R3

，因為此時

U

＝0，說明

R

兩3端的電壓和

R

兩端的電壓相等，即12R3R3＋203＝8

V，解得R

＝40

kΩ，A

正確；裝料時，由于R1

所在支路電流恒定，所以a

點的電勢恒定，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

錯誤，C

正確；應(yīng)變片作用是把拉力這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量，D

錯誤；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