2019年高考物理第十一章交变电流传感器实验十二传感器的简单使用学案.docx

实验十二传感器的简单使用板块一主干梳理夯实基础1实验步骤1按下图连接好电路，将热敏电阻绝缘处理。2把多用电表置于“欧姆”挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数。3向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值。4将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录。数据处理1根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入表中，分析热敏电阻的特性。2在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线，如图所示。3根据实验数据和Rt图线，得出结论：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。2实验步骤1将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器按如图所示电路连接好，其中多用电表置于“100”挡。2先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据。3打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。4用手掌(或黑纸)遮光，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。数据处理把记录的结果填入表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性。光照强度弱中强无光照射阻值/结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。误差分析1温度计读数带来的误差，可以选用精度高的温度计读数三次取平均值。2欧姆表的读数带来的误差，可以对同一温度、同一光照强度下的电阻读数三次取平均值。注意事项1在做热敏电阻实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温和电阻值。2光敏电阻实验中，如果效果不明显，可将光敏电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的强度。3欧姆表每次换挡后都要重新调零。板块二考点细研悟法培优考点1热敏电阻的应用例1热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整。已知常温下待测热敏电阻的阻值约45 。将热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 )、直流电压表(内阻约5 k)、滑动变阻器(020 )、开关、导线若干。(1)画出实验电路图。(2)根据电路图，在上图所示的实物图上连线。(3)简要写出完成接线后的主要实验步骤。尝试解答(1)图见解析_(2)如图所示(3)完成接线后的主要实验步骤：往保温杯里加一些热水，待温度计稳定时读出温度计值；调节滑动变阻器，快速测出几组电压表和电流表的值；重复和，测量不同温度下的数据；绘出各测量温度下的热敏电阻的伏安特性曲线。(1)常温下待测热敏电阻的阻值(约45 )较小，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，应该选用电流表外接法。题目中要求特性曲线尽可能完整，应使热敏电阻两端的电压由零逐渐增大，滑动变阻器选用分压式。所以电路图如图。(2)按电路图，实物连线见尝试解答。(3)往保温杯里加一些热水，待温度计稳定时读出温度计值；调节滑动变阻器，快速测出几组电压表和电流表的值；重复和，测量不同温度下的数据；绘出各测量温度下的热敏电阻的伏安特性曲线。温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性工作的。如图甲所示，电源的电动势E9.0 V，内电阻不计；G为灵敏电流计，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图乙所示。闭合开关S，当R的温度等于20 时，电流计示数I12 mA；当电流计的示数I23.6 mA时，热敏电阻的温度是_。答案120解析从题图乙查得t20 时，R的阻值为4 k由EI1(RRg)得RgRk4 k0.5 k当I23.6 mA时，设热敏电阻的阻值为R，则RRgk0.5 k2 k从题图乙查得此时对应的温度t2120 。考点2光敏电阻传感器的应用例2为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)。某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如表：照度/lx0.20.40.60.81.01.2电阻/k754028232018(1)根据表中数据，请在图甲给定的坐标系中描绘出光敏电阻阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。(2)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路。给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：光敏电阻RP(符号，阻值见图表)直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；定值电阻：R110 k，R220 k，R340 k(限选其中之一并在图中标出)；开关S及导线若干。尝试解答(1)光敏电阻的阻值随光照变化的曲线如下图所示，光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小。(2)电路原理图见下图。(1)根据表中的数据，在坐标纸上描点连线，得到如尝试解答所示的变化曲线。阻值随照度变化的特点：光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小。(2)因天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统，此时光敏电阻阻值为20 k，两端电压为2 V，电源电动势为3 V，故应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为10 k，即选用R1；此电路的原理图见尝试解答。2016南京质检A、B两块正对的金属板竖直放置，在金属板A的内侧表面系一绝缘细线，细线下端系一带电小球。两块金属板接在如图所示的电路中，电路中的R1为光敏电阻，R2为滑动变阻器，R3为定值电阻。当R2的滑片P在a端时闭合开关S，此时电流表A和电压表V的示数分别为I和U，带电小球静止时绝缘细线与金属板A的夹角为，电源电动势E和内阻r一定。则以下说法正确的是()A若将R2的滑片P向b端移动，则I不变，U增大B保持滑片P不动，用更强的光照射R1，则I增大，U增大C保持滑片P不动，用更强的光照射R1，则小球重新达到稳定后变大D保持滑片P不动，用更强的光照射R1，则U的变化量的绝对值与I的变化量的绝对值的比值不变答案D解析由题中电路图看出，电压表V测量的是路端电压大小，电路稳定时R2支路中无电流，R2两端电压为零，将R2的滑片向b端移动不会影响电压表V和电流表A的读数，故选项A错误。两极板A、B之间的电压等于光敏电阻R1两端的电压，用更强的光照射R1，R1的阻值变小，电路电流I变大，路端电压U变小，R3两端电压变大，R1两端电压变小，则小球重新达到稳定后变小，故选项B、C均错误。设强光照射R1前电压表V和电流表A的示数分别为U1、I1，强光照射R1后电压表V和电流表A的示数分别为U2、I2，则EU1I1r，EU2I2r，解得r，可见，选项D正确。考点3传感器在日常生活中的应用例3某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k)。如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个，开关及导线若干，待测物体(可置于力电转换器的受压面上)。(1)设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，画出完整的测量电路图。(2)简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m。尝试解答(1)设计电路如图所示(2)测量步骤如下：调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；将质量为m0的砝码放在转换器的受压面上，记下输出电压U0；将待测物体放在转换器的受压面上，记下输出电压U1；因为U0km0g，U1kmg，所以可求m。本题是传感器的应用问题，考查实验与探究能力，完成简单的实验设计。力电转换器虽然是一个全新的仪器，但它与其他所有的测量仪器一样，要有一个“调零”的过程。仔细审题，题目中有很多重要的暗示，挖掘这些信息即是我们解决问题的关键。“测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U”，“该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k)”所以输出电压Ukmg。题目要求“力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大”，这就暗示我们滑动变阻器必须使用分压式，有了设计电路才可以进行测量步骤。如图所示为一测定液面高低的传感