高考物理復(fù)習(xí) 高效學(xué)習(xí)方略 實(shí)驗(yàn)11 傳感器的簡單使用課件

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1、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解傳感器的工作過程，掌握敏感元件的特性2學(xué)會(huì)傳感器的簡單使用二、實(shí)驗(yàn)原理傳感器是將它感受到的物理量(如力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(一般是電學(xué)量)，其工作過程是通過對某一物理量敏感的元件將感受到的信號按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于利用的信號例如，光電傳感器是利用光敏電阻將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，熱電傳感器是利用熱敏電阻或熱金屬電阻將溫度信號轉(zhuǎn)換成電信號，轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)過電子電路的處理就可以達(dá)到自動(dòng)控制、遙控等各種目的了三、實(shí)驗(yàn)器材熱敏電阻、光敏電阻、燒杯、溫度計(jì)、熱水、多用電表、小燈泡、學(xué)生電源、開關(guān)與導(dǎo)線、滑動(dòng)變阻器、鐵架臺(tái)、光電計(jì)數(shù)器要點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)過程一、研究熱敏電阻的熱敏特性一、研

2、究熱敏電阻的熱敏特性1實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟(1)按如圖所示連接好電路，將熱敏電阻按如圖所示連接好電路，將熱敏電阻絕緣處理；絕緣處理；(2)把多用電表置于把多用電表置于“歐姆歐姆”擋，并選擇擋，并選擇適當(dāng)?shù)牧砍虦y出燒杯中沒有水時(shí)熱敏電阻的適當(dāng)?shù)牧砍虦y出燒杯中沒有水時(shí)熱敏電阻的阻值，并記下溫度計(jì)的示數(shù)；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，使熱敏電阻浸沒在冷水中，記下溫度計(jì)的示數(shù)和多用電表測量的熱敏電阻的阻值； (4)將熱水分幾次注入燒杯中，測出不同溫度下熱敏電阻的阻值，并記錄下來 2數(shù)據(jù)處理 (1)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，把測量到的溫度、電阻值填入表中，分析熱敏電阻的特性.次數(shù)次數(shù)待測量待

3、測量溫度溫度()電阻電阻() (2)在坐標(biāo)系中，粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線 (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和Rt圖線，得出結(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二、研究光敏電阻的光敏特性1實(shí)驗(yàn)步驟(1)將光敏電阻、多用電表、小燈泡、滑動(dòng)變阻器按如圖所示電路連接好，其中多用電表置于“100”擋；(2)先測出在室內(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，觀察表盤指針顯示電阻阻值的情況，并記錄； (4)用手掌(或黑紙)遮光時(shí)電阻值又是多少，并記錄 2數(shù)據(jù)處理：把記錄的結(jié)果填入表中，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性. 3

4、.結(jié)論：光敏電阻的阻值被光照射時(shí)發(fā)生變化，光照增強(qiáng)電阻變小，光照減弱電阻變大光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度弱弱中中強(qiáng)強(qiáng)無光照射無光照射阻值阻值()三、注意事項(xiàng)1在做熱敏實(shí)驗(yàn)時(shí)，加開水后要等一會(huì)兒再測其阻值，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，并通過蓋上小孔改變照射到光敏電阻上的光的強(qiáng)度3歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零四、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)1對于熱敏電阻的特性，可用以下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行：如圖所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于“歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT的兩端相連，這時(shí)表針指在某一刻度，觀察下述操作下的指針偏轉(zhuǎn)情況： (1)往RT上擦一些

5、酒精 (2)用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)方向判定熱敏電阻的特性 2實(shí)驗(yàn)分析 (1)中指針左偏，說明RT的阻值增大；酒精蒸發(fā)吸熱，溫度降低，所以熱敏電阻的阻值隨溫度的降低而增大 (2)中指針右偏，RT的阻值減小，而電阻RT溫度升高，故熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小 優(yōu)點(diǎn)：改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)簡單易操作，同學(xué)們能很快得出結(jié)論【例1】(2010全國新課標(biāo)理綜)如圖，一熱敏電阻RT，放在控溫容器M內(nèi).為毫安表，量程6 mA，內(nèi)阻為數(shù)十歐姆；E為直流電源，電動(dòng)勢約為3 V，內(nèi)阻很??；R為電阻箱，最大阻值為999.9 ；S為開關(guān)已知已知RT在在95 時(shí)的阻值為時(shí)的阻值為150 ，在，在20 時(shí)的阻值約為

6、時(shí)的阻值約為550 .現(xiàn)要求在降溫過程中測量在現(xiàn)要求在降溫過程中測量在95 20 之間的多個(gè)溫之間的多個(gè)溫度下度下RT的阻值的阻值 (1)在圖中畫出連線，完成實(shí)驗(yàn)原理電路圖 (2)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空： 依照實(shí)驗(yàn)原理電路圖連線 調(diào)節(jié)控溫容器M內(nèi)的溫度，使得RT的溫度為95 . 將電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)某踔?，以保證儀器安全 閉合開關(guān)調(diào)節(jié)電阻箱，記錄電流表示數(shù)I0，并記錄_ 將RT的溫度降為T1(20 T195 )，調(diào)節(jié)電阻箱，使得電流表的讀數(shù)_，記錄_ 溫度為T1時(shí)熱敏電阻的電阻值RT1_. 逐步降低T1的數(shù)值，直至20 為止；在每一溫度下重復(fù)步驟.解析(1)已知熱敏電阻在20 和95 時(shí)的阻值，

7、可將熱敏電阻、電阻箱、電源、電流表串聯(lián)成閉合電路(2)當(dāng)電路中電流不變時(shí)，電路中的總電阻保持不變，因而，熱敏電阻和電阻箱的阻值之和不變，由電阻箱的讀數(shù)即可求出不同溫度下RT的阻值【答案】(1)實(shí)驗(yàn)原理電路圖如圖所示(2)電阻箱的讀數(shù)R0仍為I0電阻箱的讀數(shù)R1R0R1150 【例2】(2010全國新課標(biāo)理綜)用對溫度敏感的半導(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)墓潭娮鑂1、R2連成圖1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)，他采用伏安法測量在不同

8、溫度下RL的阻值，測量電路如圖1所示，圖中的電壓表內(nèi)阻很大，RL的測量結(jié)果如下表所示溫度溫度t/30.040.050.060.070.080.090.0RL阻值阻值/54.351.548.344.741.437.934.7 回答下列問題： (1)根據(jù)圖1所示的電路，在圖2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RLt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3、4所示電流表的讀數(shù)為_，電壓表的讀數(shù)為_此時(shí)等效電阻RL的阻值為_；熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為_【答案】(1)連線如圖所示 (2)RLt關(guān)系曲線如圖所示 (3)115 mA5.00

9、V43.5 64.0 (62 66 ) 1.傳感器可將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，起自動(dòng)控制作用，如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)中有位移傳感器，電飯煲中有溫度傳感器，電視機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、空調(diào)機(jī)中有光電傳感器，演示位移傳感器的工作原理如圖所示，物體M在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭滑動(dòng)，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的大小，假設(shè)電壓表是理想的，則下列說法正確的是()A物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化B物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化C物體M不動(dòng)時(shí)，電路中沒有電流D物體M不動(dòng)時(shí)，電壓表沒有示數(shù)解析B由于電壓表是理想的，因此滑片P移動(dòng)時(shí)，不改變閉合電路的電阻、電源內(nèi)的電流不發(fā)生變化，即電流恒定，A

10、、C錯(cuò)誤；物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表所測電壓是變化的，M不動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)恒定，B正確，D錯(cuò)誤2(2010上海理綜)各場館的機(jī)器人非常引人注目，在如圖設(shè)計(jì)的機(jī)器人模塊中，分別填入傳感器和邏輯門名稱，使該機(jī)器人能夠在明亮的條件下，聽到呼喚聲就來為你服務(wù)解析在明亮的條件下，聽到呼喚聲，這兩個(gè)條件必須同時(shí)滿足，是“與”門明亮光傳感器；呼喚聲聲傳感器【答案】光聲與 3在信息技術(shù)高速發(fā)展、電子計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的今天，擔(dān)負(fù)著信息采集任務(wù)的傳感器在自動(dòng)控制、信息處理技術(shù)中發(fā)揮著越來越重要的作用熱電傳感器是利用熱敏電阻將熱信號轉(zhuǎn)換成電信號的元件某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在“用多用電表研究熱敏特性”實(shí)驗(yàn)中，安裝好如圖所示的裝置

11、(1)多用電表的選擇開關(guān)應(yīng)置于_擋 (2)向杯內(nèi)加入冷水，溫度計(jì)的示數(shù)為20 ，多用電表選擇適當(dāng)?shù)谋堵?，讀出熱敏電阻的阻值R1，然后向杯內(nèi)加入適量熱水，水溫均勻后溫度計(jì)的示數(shù)為60 ，發(fā)現(xiàn)多用電表的指針偏轉(zhuǎn)角度變大了為了較準(zhǔn)確地讀出此溫度下熱敏電阻的阻值R2，多用電表的倍率應(yīng)_(填“增大”或“減小”)解析實(shí)驗(yàn)要研究的是熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，因此應(yīng)使用多用電表的歐姆擋，測出不同溫度下的電阻值指針的偏轉(zhuǎn)角較大，則說明電阻減小了許多，減小倍率時(shí)，指針的偏轉(zhuǎn)角會(huì)減小為了減小測量誤差，歐姆表一般使用中值電阻附近注意，改變倍率后重新調(diào)零后才可繼續(xù)測量【答案】(1)歐姆(2)減小 4.傳感器是把非

12、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(dòng)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，其測量部分的原理圖如圖中種測量人的體重的電子秤，其測量部分的原理圖如圖中的虛線框所示，它主要由壓力傳感器的虛線框所示，它主要由壓力傳感器R(電阻值會(huì)隨所受壓力大電阻值會(huì)隨所受壓力大小發(fā)生變化的可變電阻小發(fā)生變化的可變電阻)，顯示體重大小的儀表，顯示體重大小的儀表A(實(shí)質(zhì)是理想實(shí)質(zhì)是理想的電流表的電流表)組成壓力傳感器表面能承受的最大壓強(qiáng)為組成壓力傳感器表面能承受的最大壓強(qiáng)為1107 Pa，且已知壓力傳感器，且已知壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關(guān)系如下表所的電阻與所受壓力的

13、關(guān)系如下表所示設(shè)踏板和壓桿的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，接通電源后，壓力傳示設(shè)踏板和壓桿的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為感器兩端的電壓恒為4.8 V，取，取g10 m/s2. 請回答： (1)設(shè)秤零起點(diǎn)(即踏板空載時(shí))的刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤_A處 (2)如果某人站在該秤踏板上，電流表刻度盤的示數(shù)為20 mA，這個(gè)人的體重是_kg.壓力壓力F/N0250 5007501 000 1 250 1 500 電阻電阻R/300 270 240210180150120 5光敏電阻在各種自動(dòng)化裝置中有很多應(yīng)用，比如用于街道路燈的自動(dòng)控制如圖為模擬電路，其中A為光敏電阻，B為電磁繼電器，C

14、為照明電路，D為路燈，請連成正確的電路，達(dá)到日出燈熄，日落燈亮的效果解析本題考查光敏電阻的特性及在傳感器中的應(yīng)用，同時(shí)考查了電路的連接在能力方面重點(diǎn)考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)與探究能力當(dāng)天亮?xí)r，光線照射光敏電阻A.其阻值迅速減小，控制回路電流增大，繼電器B工作，吸住銜鐵使觸點(diǎn)斷開，路燈熄滅當(dāng)夜晚降臨，光線變暗，光敏電阻A的阻值增大，控制回路電流減小，彈簧將銜鐵拉起，觸點(diǎn)接通，路燈點(diǎn)亮【答案】如圖所示 6有一種角速度計(jì)可以測量航天器的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，其結(jié)構(gòu)如圖所示，角速度計(jì)固定在待測裝置上，元件A可在光滑桿上滑動(dòng)，靜止時(shí)，電壓輸出剛好為零當(dāng)裝置繞豎直軸OO轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，元件A在光滑桿上發(fā)生位移并輸出電壓信號，成為航天

15、器制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源已知A的質(zhì)量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，自然長度為l0，電源的電動(dòng)勢為E，滑動(dòng)變阻器B總長度為l，當(dāng)系統(tǒng)以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，求U與的函數(shù)關(guān)系 7青島奧運(yùn)會(huì)帆船賽場采用風(fēng)力發(fā)電給蓄電池充電，為路燈提供電能用光敏電阻作為傳感器控制路燈電路的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制光敏電阻的阻值隨照射光的強(qiáng)弱而變化，作為簡化模型，可以近似認(rèn)為，照射光較強(qiáng)(如白天)時(shí)電阻幾乎為0；照射光較弱(如黑天)時(shí)電阻接近于無窮大利用光敏電阻作為傳感器，借助電磁開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)路燈自動(dòng)在白天關(guān)閉，黑天打開電磁開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示.1、2兩接線柱之間是勵(lì)磁線圈，3、4兩接線柱分別與彈簧片和觸點(diǎn)連接當(dāng)勵(lì)磁線圈中電流大于50 m

16、A時(shí)，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點(diǎn)分離，3、4斷開；電流小于50 mA時(shí)，3、4接通勵(lì)磁線圈中允許通過的最大電流為100 mA. (2)回答下列問題： 如果勵(lì)磁線圈的電阻為200 ，勵(lì)磁線圈允許加的最大電壓為_V，保護(hù)電阻R2的阻值范圍為_. 在有些應(yīng)用電磁開關(guān)的場合，為了安全，往往需要在電磁鐵吸合鐵片時(shí)，接線柱3、4之間從斷開變?yōu)榻油榇?，電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)如何改造？請結(jié)合本題中電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說明 答：_.任意舉出一個(gè)其他的電磁鐵應(yīng)用的例子答：_.解析本題主要考查傳感器的應(yīng)用、電路設(shè)計(jì)，是一道開放式的好題，意在考查考生提取信息和運(yùn)用物理規(guī)律解決實(shí)際問題的能力電磁繼電器分為控制電路和工作電路兩部分根據(jù)光敏電阻的特性，可知光敏電阻應(yīng)串聯(lián)在控制電路中，為了保護(hù)勵(lì)磁線圈，保護(hù)電阻也應(yīng)該串聯(lián)在控制電路中