高三物理復(fù)習(xí)實驗十二傳感器的簡單使用省公開課一等獎新名師獲獎

試驗十二傳感器簡單使用1/53【試驗?zāi)繕恕?.認識熱敏電阻、光敏電阻等傳感器中敏感元件。2.了解傳感器在技術(shù)上簡單應(yīng)用。2/53【試驗原理】1.傳感器能夠?qū)⒏惺艿轿锢砹?力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量量(普通是電學(xué)量)。2.工作過程如圖:3/53【試驗器材】熱敏電阻、光敏電阻、電壓表、電流表、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。4/53【試驗過程】一、研究熱敏電阻熱敏特征1.試驗步驟:(1)按圖示連接好電路,將熱敏電阻絕緣處理。5/53(2)將熱水和冷水分n次注入燒杯中,統(tǒng)計每一次溫度值和兩電表讀數(shù)。(3)利用R=計算出每一次熱敏電阻阻值。6/532.數(shù)據(jù)處理:(1)依據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù),把測量到溫度值和電阻值填入表中,分析熱敏電阻特征。次數(shù)待測量溫度/℃電阻/Ω7/53(2)在坐標系中,粗略畫出熱敏電阻阻值隨溫度改變圖線。(3)依據(jù)R-t圖線,得出結(jié)論(熱敏電阻阻值隨溫度升高而減小)。8/53二、研究光敏電阻光敏特征1.試驗步驟:(1)將光敏電阻、多用電表、小燈泡、滑動變阻器按如圖所表示電路連接好,并將多用電表置于“×100”擋。9/53(2)先測出在室內(nèi)自然光照射下光敏電阻阻值,并統(tǒng)計數(shù)據(jù)。(3)打開電源,讓小燈泡發(fā)光,調(diào)整小燈泡亮度使之逐步變亮,觀察表盤指針顯示電阻阻值情況,并統(tǒng)計。(4)用手掌(或黑紙)遮光,觀察表盤指針顯示電阻阻值情況,并統(tǒng)計。10/532.數(shù)據(jù)處理:把統(tǒng)計結(jié)果填入表中,依據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析光敏電阻特征。光照強度弱中強無光照射阻值/Ω結(jié)論:光敏電阻阻值被光照射時發(fā)生改變,光照增強電阻變小,光照減弱電阻變大。11/53【注意事項】1.在做熱敏電阻試驗時,加開水后要等一會兒再測其阻值,以使電阻溫度與水溫度相同,并同時讀出水溫和電壓、電流值。2.光敏電阻試驗中,假如效果不顯著,可將電阻部分電路放入帶蓋紙盒中,并經(jīng)過蓋上小孔改變照射到光敏電阻上光強度。3.歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零。12/53熱點一熱敏電阻原理及應(yīng)用【典例1】熱敏電阻是傳感電路中慣用電子元件,現(xiàn)用伏安法研究電阻在不一樣溫度下伏安特征曲線,要求特征曲線盡可能完整。已知常溫下待測熱敏電阻阻值為4～5Ω。將熱敏電阻和溫度計插入帶塞保溫杯中,杯內(nèi)有一定量冷水,其它備用儀表和器含有:盛13/53有熱水熱水瓶(圖中未畫出)、電源(3V、內(nèi)阻可忽略)、直流電流表(內(nèi)阻約1Ω)、直流電壓表(內(nèi)阻約5kΩ)、滑動變阻器(0～20Ω)、開關(guān)、導(dǎo)線若干。世紀金榜導(dǎo)學(xué)號4272224714/5315/53(1)在圖甲中畫出試驗電路圖。(2)依據(jù)電路圖,在圖乙所表示實物圖上連線。(3)簡明寫出完成接線后主要試驗步驟。16/53【解題指導(dǎo)】(1)命題立意:該題利用伏安法來探究熱敏電阻與溫度關(guān)系,考查了伏安法測電阻方法和熱敏電阻特點。(2)解題關(guān)鍵:電路設(shè)計時要注意兩個細節(jié):①電流表是內(nèi)接還是外接;②滑動變阻器是采取分壓式還是限流式接法。17/53【解析】常溫下待測熱敏電阻阻值(4～5Ω)較小,應(yīng)該選取電流表外接法。熱敏電阻阻值隨溫度升高而減小,熱敏電阻兩端電壓由零逐步增大,滑動變阻器選取分壓式。18/53(1)試驗電路如圖甲所表示。19/53(2)依據(jù)電路圖,連接實物圖如圖乙所表示。20/53(3)完成接線后主要試驗步驟:①往保溫杯里加一些熱水,待溫度穩(wěn)定時讀出溫度計值;②調(diào)整滑動變阻器,快速測出幾組電壓表和電流表值;③重復(fù)步驟①和②,測量不一樣溫度下數(shù)據(jù);④繪出各測量溫度下熱敏電阻伏安特征曲線。答案:看法析21/53【強化訓(xùn)練】1.(多項選擇)如圖所表示電路中,當半導(dǎo)體材料做成熱敏電阻浸泡到熱水中時,電流表示數(shù)增大,則說明()22/53A.熱敏電阻在溫度越高時,電阻越大B.熱敏電阻在溫度越高時,電阻越小C.半導(dǎo)體材料溫度升高時,導(dǎo)電性能變差D.半導(dǎo)體材料溫度升高時,導(dǎo)電性能變好【解析】選B、D。半導(dǎo)體材料做成熱敏電阻導(dǎo)電性能與溫度相關(guān),溫度越高時,導(dǎo)電性能越好,電阻越小,故A、C錯,B、D對。23/532.(·德州模擬)溫度傳感器廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱等家用電器中,它是利用熱敏電阻阻值隨溫度改變特征工作。如圖甲所表示,電源電動勢E=9.0V,內(nèi)電阻不計;G為靈敏電流計,內(nèi)阻Rg保持不變;R為熱敏電阻,其電阻值與溫度改變關(guān)系如圖乙所表示。閉合開關(guān)S,當R溫度等于20℃時,電流表示數(shù)I1=2mA;當電流表示數(shù)I2=3.6mA時,熱敏電阻溫度__________℃。24/5325/53【解析】從圖乙查得t=20℃時,R阻值為4kΩ由E=I1(R+Rg)得:

當I2=3.6mA時,設(shè)熱敏電阻阻值為R′,則

從圖乙查得此時對應(yīng)溫度t2=120℃答案:12026/53【反思歸納】熱敏電阻特點和應(yīng)用(1)熱敏電阻特點:正溫度系數(shù)熱敏電阻,溫度越高,電阻越大;負溫度系數(shù)熱敏電阻,溫度越高,電阻越小。(2)熱敏電阻應(yīng)用:應(yīng)用熱敏電阻時,普通是利用溫度控制電阻,利用電阻控制電流、電壓,所以能夠依據(jù)電壓或電流計算電阻,依據(jù)電阻分析溫度。27/53熱點二光敏電阻傳感器應(yīng)用【典例2】為了節(jié)能和環(huán)境保護,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)可采取光敏電阻來控制,光敏電阻是阻值伴隨光照度而發(fā)生改變元件(照度能夠反應(yīng)光強弱,光越強照度越大,照度單位為lx)。某光敏電阻RP在不一樣照度下阻值以下表:28/53照度/lx0.20.40.60.81.01.2電阻/kΩ754028232018世紀金榜導(dǎo)學(xué)號4272224829/53(1)依據(jù)表中數(shù)據(jù),請在圖甲給定坐標系中描繪出光敏電阻阻值隨照度改變曲線,并說明阻值隨照度改變特點。30/53(2)如圖乙所表示,當1、2兩端所加電壓上升至2V時,控制開關(guān)自動開啟照明系統(tǒng),請利用以下器材設(shè)計一個簡單電路。給1、2兩端提供電壓,要求當日色漸暗照度降低至1.0lx時開啟照明系統(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)計電路影響)提供器材以下:31/53光敏電阻RP(符號,阻值見圖表)直流電源E(電動勢3V,內(nèi)阻不計);定值電阻:R1=10kΩ,R2=20kΩ,R3=40kΩ(限選其中之一并在圖中標出);開關(guān)S及導(dǎo)線若干。32/53【思索探究】(1)當照度降低至1.0lx時,光敏電阻阻值怎樣確定?阻值為多少?提醒:由題干中表格數(shù)據(jù)可得阻值為20kΩ。(2)怎樣使光敏電阻兩端電壓到達2V?提醒:依據(jù)串聯(lián)電路分壓原理,串聯(lián)一個適當分壓電阻。33/53【解析】(1)依據(jù)表中數(shù)據(jù),在坐標紙上描點連線,得到如圖所表示改變曲線。阻值隨照度改變特點:光敏電阻阻值隨光照度增大非線性減小。34/53(2)因天色漸暗照度降低至1.0lx時開啟照明系統(tǒng),此時光敏電阻阻值為20kΩ,兩端電壓為2V,電源電動勢為3V,故應(yīng)加上一個分壓電阻,分壓電阻阻值為10kΩ,即選取R1;此電路原理圖如圖所表示。35/53答案:(1)光敏電阻阻值隨照度改變曲線看法析光敏電阻阻值隨光照度增大非線性減小(2)電路原理圖看法析圖36/53【強化訓(xùn)練】1.如圖所表示,將多用電表選擇開關(guān)置于歐姆擋,再將電表兩支表筆分別與光敏電阻RT兩端相連,這時表針恰好指在刻度盤中央。若用不透光黑紙將RT包裹起來,表針將向__________(選填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動;若用手電筒光照射RT,表針將向__________(選填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動。37/53【解析】光敏電阻受光照越強,電阻越小,所以用不透光黑紙將RT包起來,電阻增大,指針左偏,若用手電筒光照射RT,電阻減小,表針將向右偏。答案:左右38/532.(·臨沂模擬)一臺臭氧發(fā)生器P電阻為10kΩ,當供電電壓等于24V時能正常工作,不然不產(chǎn)生臭氧?，F(xiàn)要用這種臭氧發(fā)生器制成自動消毒裝置,要求它在有光照時能產(chǎn)生臭氧,在黑暗時不產(chǎn)生臭氧,擬用一個光敏電阻R1對它進行控制,R1阻值在有光照時為100Ω,黑暗時為1000Ω,允許經(jīng)過最大電流為3mA;電源E電壓為36V,內(nèi)阻不計;另有一個滑動變阻器R2,阻值為39/530～100Ω,允許經(jīng)過最大電流為0.4A;一個開關(guān)S和導(dǎo)線若干。臭氧發(fā)生器P和光敏電阻R1符號如圖所表示。40/53設(shè)計一個滿足上述要求電路圖,圖中各元件要標上字母代號,其中滑動變阻器兩固定接線柱端分別標上字母A、B(電路圖畫在虛線框內(nèi))。41/53【解析】為了能控制臭氧發(fā)生器,應(yīng)該用滑動變阻器分壓式接法,有光照時P能正常工作,無光照時P不工作。電路圖如圖所表示。答案:看法析圖42/53【反思歸納】作圖及圖象分析(1)描繪圖象時,若規(guī)律不明確,應(yīng)描繪平滑曲線;若確定為線性關(guān)系圖象,應(yīng)描繪直線,讓直線過盡可能多點,不在直線上點均勻分布直線兩側(cè)。(2)利用圖象時,可利用圖象上某點坐標分析問題,也可應(yīng)用線性圖象斜率、截距分析問題。43/53熱點三傳感器在試驗中應(yīng)用【典例3】依據(jù)圖中所提供器材,請正確將ABCD四個接線柱接線接好,使其成為一個以熱敏電阻為傳感器簡易報警器(當溫度過高時,電鈴會響鈴報警)。世紀金榜導(dǎo)學(xué)號4272224944/5345/53【思索探究】(1)溫度過高時,熱敏電阻阻值怎樣改變?提醒:溫度越高,熱敏電阻阻值越小。(2)干簧管有什么特征?提醒:磁場增強時,干簧管控制開關(guān)閉合。46/53答案:看法析【解析】熱敏電阻應(yīng)連入控制電路,所以A與C相連;干簧管繼電器開關(guān)應(yīng)連入報警電路,所以B與D相連。如圖所表示:47/53【強化訓(xùn)練】1.(·運城模擬)某種角速度計,其結(jié)構(gòu)如圖所表示。當整個裝置繞軸OO′轉(zhuǎn)動時,元件A相對于轉(zhuǎn)軸發(fā)生位移并經(jīng)過滑動變阻器輸出電壓,電壓傳感器(傳感器內(nèi)阻無限大)接收對應(yīng)電壓信號。已知A質(zhì)量為m,彈簧勁度系數(shù)為k、自然長度為l,電源電動勢為E、內(nèi)阻不計。48/53滑動變阻器總長也為l,電阻分布均勻,裝置靜止時滑片P在變阻器最左端B端,當系統(tǒng)以角速度ω轉(zhuǎn)動時,則 ()A.電路中電流隨角速度增大而增大B.電路中電流隨角速度增大而減小C.彈簧伸長量為x=D.輸出電壓U與ω函數(shù)式為U=49/53【解析】選D。系統(tǒng)在水平面內(nèi)以角速度ω轉(zhuǎn)動時,無論角速度增大還是減小,BC總電阻不變,依據(jù)閉合電路歐姆定律得知,電路中電流保持不變,故A、B錯誤;設(shè)系統(tǒng)在水平面內(nèi)以角速度ω轉(zhuǎn)動時,彈簧伸長長度為x,則對元件A,依據(jù)牛頓第二定律得kx=mω2(l+x),又輸出電壓U=,聯(lián)立兩式得x=故C錯誤,D正確。50/532.(·長治模擬)車床在