《備考指南 物理 》課件-實驗12

交變電流傳感器第十一章實驗十二傳感器的簡單使用欄目導航01知識梳理回顧02考點各個擊破知識梳理回顧1一、實驗目的1．認識光敏電阻、熱敏電阻等傳感器的特性．2．了解傳感器在技術上的簡單應用．二、實驗原理1．傳感器能夠將感受到的物理量(力、熱、光、聲等)轉換成便于測量的量(一般是電學量)．2．其工作過程如下．三、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、學生電源、繼電器、滑動變阻器、開關、導線等．四、實驗過程1．研究熱敏電阻的特性(1)實驗步驟：①按如圖所示裝置圖連接好電路．將熱敏電阻絕緣處理．②把多用電表置于歐姆擋，并選擇適當?shù)牧砍虦y出燒杯中沒有熱水時熱敏電阻的阻值，并記下溫度計的示數(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，并記錄數(shù)據(jù)．(2)數(shù)據(jù)處理：①記錄數(shù)據(jù)，把測量到的溫度、電阻值填入表格，分析熱敏電阻的特性．②在如圖所示的坐標系中粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖像．③根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和R－t圖像得出結論．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．五、注意事項1．在做熱敏電阻實驗時，加開水后要等一會兒再測其阻值，以使電阻溫度與水的溫度相同，并同時讀出水溫．2．在光敏電阻實驗中，如果效果不明顯，可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中，并通過改變蓋上小孔的數(shù)量改變照射到光敏電阻上的光照強度．3．歐姆表每次換擋后都要重新調零．夯基題組(2019屆廣州名校期中)圖甲為熱敏電阻的R－t圖像．圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個簡單恒溫箱溫控電路，繼電器線圈的電阻為10Ω.當線圈中的電流大于或等于20mA時，繼電器的銜鐵被吸合．為繼電器線圈供電的電池電動勢E＝9.0V，內阻可以不計．圖乙中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源．問：(1)如果要使恒溫箱內的溫度保持50℃，可變電阻R′的值應調節(jié)為________Ω.(2)應該把恒溫箱內的加熱器接在_______(填“A、B端”或“C、D端”)．【答案】(1)350

(2)A、B端考點各個擊破2熱電傳感器是利用熱敏電阻的阻值會隨溫度的變化而變化的原理制成的．它能把溫度這個熱學量轉換為電壓等電學量．熱電傳感器廣泛應用于各種家用電器(空調、冰箱、熱水器、飲水機等)、火警報警器、恒溫箱等．考點1熱電傳感器(溫度傳感器)例1

(2019年宜昌模擬)如圖甲所示，現(xiàn)有熱敏電阻R、電爐絲R1、電源E、電磁繼電器、滑動變阻器R2、開關S和導線若干．圖乙為熱敏電阻的R－t圖像，電磁繼電器的電阻為100Ω.當線圈的電流大于或等于20mA時，繼電器的銜鐵被吸合．為繼電器線圈和低壓電爐絲供電的電池電動勢E＝9.0V，內阻不計．(1)請用筆畫線代替導線，將圖甲中簡單恒溫箱溫控電路圖補充完整．要求溫度低于某一溫度時，電爐絲自動通電供熱，超過某一溫度時，又可以自動斷電．(2)如果要使恒溫箱內的溫度保持50℃不變，可變電阻R2的阻值應調節(jié)為________Ω.若要使恒溫箱內的溫度稍微升高些，應使可變電阻R2的阻值稍微________(填“增大”或“減小”)【答案】(1)見解析(2)260增大【解析】(1)溫度較低的時候，熱敏電阻的電阻較大，電路中的電流較小，此時K是閉合的，而此時要求加熱，因此只需要將電爐絲與K相連即可，如圖所示．

思路(1)分析電路結構及應實現(xiàn)的功能，即可得出對應的電路圖；(2)要使恒溫箱內的溫度保持100℃，當溫度達到100℃時，電路就要斷開，即電路中電流要達到20mA．根據(jù)閉合電路歐姆定律即可求得電阻的大?。鶕?jù)閉合電路歐姆定律，可確定可變電阻的阻值如何變化才能實現(xiàn)溫度保持在更高的數(shù)值．練1

如圖是一火警報警器的部分電路示意圖．其中R2為用半導體熱敏材料(其阻值隨溫度的升高而迅速減小)制成的傳感器，電流表A為值班室的顯示器，a、b之間接報警器．當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是(

)A．I變大，U變大 B．I變小，U變小C．I變小，U變大 D．I變大，U變小【答案】B【解析】半導體熱敏電阻隨溫度升高而減?。攤鞲衅鱎2所在處出現(xiàn)火情時，R2變小，這樣外電阻變小，外電壓U減小，總電流增大，R1上的電壓增大，這樣并聯(lián)電路部分的電壓就減小，所以I變小．光電傳感器的主要部件是光敏電阻或光電管．光敏電阻的材料是一種半導體，無光照時，載流子極少，導電性能不好；隨著光照的增強，載流子增多，導電性能變好．光敏電阻的阻值隨光照強度的增大而減?。饷綦娮枘軌虬压庹諒姸冗@個光學量轉換為電阻這個電學量．路燈的控制、鼠標器、光電計數(shù)器、煙霧報警器等都是利用光電傳感器的原理設計的．考點2光電傳感器例2

(2018年上海模擬)某同學利用“非”門電路設計了一個路燈自動控制門電路．天黑了，讓路燈自動接通；天亮了，讓路燈自動熄滅．圖中RG是一個光敏電阻．當有光線照射時，光敏電阻的阻值會顯著減?。甊是可調電阻，起分壓作用．虛線框內為“非”門電路，它能將輸入的高壓信號轉變?yōu)榈蛪盒盘?，或將低壓信號轉變?yōu)楦邏盒盘枺甁為路燈總開關控制繼電器，它在獲得高電壓時才動作(圖中未畫路燈電路)．(1)在圖中虛線框內畫出“非”門符號；(2)當天黑時，RG變________，非門電路獲得________電壓，J得到________電壓(填“大”“小”或“高”“低”)；(3)如果路燈開關自動接通時天色還比較亮，現(xiàn)要調節(jié)自動控制裝置使得它在天色較黑時才自動接通開關，應將R調________(填“大”或“小”)一些．【答案】(1)見解析(2)大低高(3)大

思路輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)呈相反的邏輯關系，叫做“非”邏輯．非門的特點是輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)完全相反．設計時使路燈白天熄滅，夜晚亮起來，即白天時繼電器兩端的電壓小，夜晚繼電器兩端的電壓大．由此分析即可．練2

一臺臭氧發(fā)生器P的電阻為10kΩ，當供電電壓等于24V時能正常工作，否則不產生臭氧．現(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生臭氧，在黑暗時不產生臭氧．擬用一個光敏電阻R1對它進行控制，R1的阻值在有光照時為100Ω，黑暗時為1000Ω，允許通過的最大電流為3mA．電源E的電壓為36V，內阻不計．另有一個滑動變阻器R2，阻值為0～100Ω，允許通過的最大電流為0.4A．一個開關S和導線若干．臭氧發(fā)生器P和光敏電阻R1的符號如圖所示．設計一個滿足上述要求的電路，電路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)．【答案】見解析【解析】為了控制臭氧發(fā)生器，應該使用滑動變阻器的分壓式連接，如圖所示．有光照時P能正常工作，無光照時P不工作．練3

(2019年內蒙古名校月考)PTC是一種新型的半導體陶瓷材料，它以鈦酸鋇為主，滲入多種物質后加工而成．目前家用的陶瓷暖風器、陶瓷電熱水壺等就是用這種材料做成的．PTC有一個根據(jù)需要設定的溫度，低于這個溫度時，其電阻隨溫度的升高而減小；高于這個溫度時，電阻值則隨溫度的升高而增大．我們把這個設定的溫度叫“居里點溫度”，用PTC材料制成的電熱器具有發(fā)熱、控溫雙重功能，應用十分廣泛．(1)家用固體電熱滅蚊器就是使用PTC陶瓷電熱組件，圖甲為其電阻隨溫度變化的圖像，由圖可知，該PTC材料的居里點溫度為________℃.(2)家用固體電熱滅蚊器工作時的溫度基本恒定在165℃左右．若它的溫度高于165℃，電阻________，功率________，使其溫度________(以上均填變化情況)；反之，也能自動調節(jié)．因此用PTC材料制成的電熱