物理第十一章 交變電流 傳感器 實(shí)驗(yàn)十二 傳感器的簡(jiǎn)單使用

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1、第十一章交變電流傳感器第十一章交變電流傳感器實(shí)驗(yàn)十二傳感器的簡(jiǎn)單使用實(shí)驗(yàn)十二傳感器的簡(jiǎn)單使用過好雙基關(guān)一、研究熱敏電阻的特性一、研究熱敏電阻的特性1.實(shí)驗(yàn)原理閉合電路歐姆定律，用 表進(jìn)行測(cè)量和觀察.2.實(shí)驗(yàn)器材半導(dǎo)體熱敏電阻、多用電表、 、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，將熱敏電阻絕緣處理；歐姆溫度計(jì)圖1(2)把多用電表置于 擋，并選擇適當(dāng)?shù)牧砍虦y(cè)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)；(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_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.歐姆溫度

2、計(jì)的示數(shù)4.數(shù)據(jù)處理在圖2坐標(biāo)系中，粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線.圖25.實(shí)驗(yàn)結(jié)論熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而 ，隨溫度的降低而 .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.減小增大二、研究光敏電阻的光敏特性二、研究光敏電阻的光敏特性1.實(shí)驗(yàn)原理閉合電路歐姆定律，用 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、 、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線、電源.3.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)；圖3歐姆小燈泡(3

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，觀察多用電表表盤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)，觀察多用電表表盤指針顯示光敏電阻阻值的情況，并記錄.4.數(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 ；(2)光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為 這個(gè)電學(xué)量.很小電阻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，并通過蓋上小孔改變照射到光敏電阻上的光的多少來達(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.研透命題點(diǎn)例例1(2016全國(guó)卷23)現(xiàn)要組裝一個(gè)由

4、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，流過的電流超過Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警)，電阻箱(最大阻值為999.9 )，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1 000 )，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為2 000 )，單刀雙擲開關(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18 V，Ic約為10 mA；流過報(bào)警器的電流超過20 mA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650.0 . 命題點(diǎn)一溫度傳感器的應(yīng)用能力考點(diǎn)師生共研能力考點(diǎn)師生共研(1)在圖4中完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)

5、原理電路圖的連線.答案解析圖4答案答案見解析圖解析解析先用電阻箱替代熱敏電阻，連接成閉合回路進(jìn)行調(diào)試.電路圖連接如圖所示.(2)電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器_(填“R1”或“R2”).答案解析R2解析解析當(dāng)電路中電流Ic10 mA時(shí)，根據(jù)閉合電路歐姆定律有Ic ，解得R總1 800 ，此時(shí)熱敏電阻的阻值為650 ，則滑動(dòng)變阻器的阻值為1 150 ，所以滑動(dòng)變阻器選R2.(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng)：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_；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_.答案解析650.0b接通電源后，流過報(bào)警器的電流會(huì)超過2

6、0 mA，報(bào)警器可能損壞解析解析當(dāng)熱敏電阻阻值小于650 時(shí)，報(bào)警器就會(huì)報(bào)警，用電阻箱替代熱敏電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，應(yīng)把電阻箱的阻值調(diào)到650 .若接通電源后電路中的電流過大(超過20 mA)，報(bào)警器就會(huì)損壞，電流越小越安全，所以為了電路安全，閉合開關(guān)前滑片應(yīng)置于b端.將開關(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_.解析解析用電阻箱替代熱敏電阻進(jìn)行調(diào)試，應(yīng)將開關(guān)向c端閉合，開關(guān)閉合后要減小電路中的電阻直至報(bào)警器報(bào)警.(4)保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用.答案解析c報(bào)警器開始報(bào)警變式變式1利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻制作的熱傳感器，一般體積很小，

7、可以用來測(cè)量很小范圍內(nèi)的溫度變化，反應(yīng)快，而且精確度高.(1)如果將負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻與電源、電流表和其他元件串聯(lián)成一個(gè)電路，其他因素不變，只要熱敏電阻所處區(qū)域的溫度降低，電路中電流將變_(填“大”或“小”).答案解析小解析解析因?yàn)樨?fù)溫度系數(shù)熱敏電阻溫度降低時(shí)，電阻增大，故電路中電流變小.(2)上述電路中，我們將電流表中的電流刻度換成相應(yīng)的溫度刻度，就能直接顯示出熱敏電阻附近的溫度.如果刻度盤正中的溫度為20 (如圖5甲所示)，則25 的刻度應(yīng)在20 的刻度的_(填“左”或“右”)側(cè).右圖5解析解析由(1)的分析知，溫度越高，電流越大，25 的刻度應(yīng)對(duì)應(yīng)較大電流，故在20 的刻度的右側(cè).答案解

8、析(3)為了將熱敏電阻放置在某蔬菜大棚內(nèi)檢測(cè)大棚內(nèi)溫度變化，請(qǐng)用圖乙中的器材(可增加元器件)設(shè)計(jì)一個(gè)電路.(請(qǐng)?jiān)趫D乙中作圖)答案答案見解析圖答案解析解析解析如圖所示.例例2為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場(chǎng)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(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： 命題點(diǎn)二光電傳感器的應(yīng)用能力考點(diǎn)師生共研能力考點(diǎn)師生共研照度(lx)0.20.40.60.81.01.2電阻(k)754028232018(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D6甲所示的坐標(biāo)系描繪出阻值隨照度變化的

9、曲線，并說明阻值隨照度變化的特點(diǎn).答案答案見解析答案解析圖6解析解析光敏電阻的阻值隨照度變化的曲線如圖甲所示，光敏電阻的阻值隨照度的增大而減小.(2)如圖乙所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2 V時(shí)，控制開關(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1.0 lx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) ，阻值見上表)；直流電源E(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì))；定值電阻：R110 k，R220 k，R340 k(限選其中之一，并在圖中標(biāo)出)；開關(guān)S及導(dǎo)線若干.答案解析答案答案見

10、解析例例3材料的電阻隨壓力的變化而變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”，利用這種效應(yīng)可以測(cè)量壓力大小.若圖7甲為某壓敏電阻在室溫下的電阻壓力特性曲線，其中RF，R0分別表示有、無壓力時(shí)壓敏電阻的阻值.為了測(cè)量壓力F，需先測(cè)量壓敏電阻處于壓力中的電阻值RF.請(qǐng)按要求完成下列實(shí)驗(yàn).命題點(diǎn)三壓力傳感器的應(yīng)用能力考點(diǎn)能力考點(diǎn)師生共研師生共研圖7(1)設(shè)計(jì)一個(gè)可以測(cè)量處于壓力中的該壓敏電阻阻值的電路，在圖乙的虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖(壓敏電阻及所給壓力已給出，待測(cè)壓力大小約為0.4102 N0.8102 N，不考慮壓力對(duì)電路其他部分的影響)，要求誤差較小，提供的器材如下：A.壓敏電阻，無壓力時(shí)阻值R06 000

11、 B.滑動(dòng)變阻器R，全電阻阻值約200 C.電流表A，量程2.5 mA，內(nèi)阻約30 D.電壓表V，量程3 V，內(nèi)阻約3 kE.直流電源E，電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻很小F.開關(guān)S，導(dǎo)線若干答案答案見解析圖答案解析解析解析根據(jù)題述對(duì)實(shí)驗(yàn)電路的要求，應(yīng)該采用分壓式接法、電流表內(nèi)接的電路，原理圖如圖所示.(2)正確接線后，將壓敏電阻置于待測(cè)壓力下，通過壓敏電阻的電流是1.33 mA，電壓表的示數(shù)如圖丙所示，則電壓表的讀數(shù)為_ V.答案解析2.00解析解析根據(jù)電壓表讀數(shù)規(guī)則，電壓表讀數(shù)為2.00 V.(3)此時(shí)壓敏電阻的阻值為_ ；結(jié)合圖甲可知待測(cè)壓力的大小F_ N.(計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)答案解析1.

12、510360變式變式2某些固體材料受到外力后除了產(chǎn)生形變，其電阻率也要發(fā)生變化，這種由于外力的作用而使材料電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”.現(xiàn)用如圖8所示的電路研究某長(zhǎng)薄板電阻Rx的壓阻效應(yīng)，已知Rx的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐，實(shí)驗(yàn)室中有下列器材：A.電源E(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻約為1 )B.電流表A1(00.6 A，內(nèi)阻r15 )C.電流表A2(00.6 A，內(nèi)阻r21 )D.開關(guān)S，定值電阻R05 (1)為了比較準(zhǔn)確地測(cè)量電阻Rx的阻值，請(qǐng)完成虛線框內(nèi)電路圖的設(shè)計(jì).答案解析圖8答案答案見解析圖解析解析利用伏安法測(cè)量電阻阻值，但所給器材缺少電壓表，可以用內(nèi)阻已知的電流表A1代替，另一個(gè)電流表A2測(cè)量電流.電路圖如圖所示.(2)在電阻Rx上加一個(gè)豎直向下的力F(設(shè)豎直向下為正方向)，閉合開關(guān)S，記下電表讀數(shù)，A1的讀數(shù)為I1，A2的讀數(shù)為I2，得Rx_.(用字母表示)答案解析解析解析電阻Rx兩端電壓為UxI1r1，流經(jīng)的電流為IxI2I1，電阻Rx .(3)改變力的大小，得到不同的Rx值，然后讓力反向從下向上擠壓電阻，并改變力的大小，得到不同的Rx值.最后繪成的圖象如圖9所示，除觀察到電阻Rx的阻值隨壓力F的增大而均勻減小外，還可以得到的結(jié)論是_.當(dāng)F豎直向下時(shí)，可得Fx與所受壓力F的數(shù)值關(guān)系是Rx_.答案解析圖9壓力反向，阻值不變172F