2023届一轮复习鲁科版第56讲利用传感器制作简单的自动控制装置学案.docx

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1、第五十六讲利用传感器制作简单的自动控制装置一、热敏电阻的特性1 .实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察。02 .实验器材= vp r半导体热敏电阻、多用电表、温度计、铁架台、烧杯、凉水和热水。匚二3 .实验步骤奥!(1)按图连接好电路。J运蟠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。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。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。4 .数据处理处。在图坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。5 .实验结论热敏电阻

2、的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。代6 .注意事项实验时，加热水后要等一会儿再测热敏电阻阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温。二、光敏电阻的特性.实验原理闭合电路欧姆定律，用欧退表进行测量和观察。1 .实验器材6m1一光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线、电源。空三q y2 .实验步骤(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图所示电路连接好，其中多用 电表置于“X 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，观察多用电表 表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录。(4)用

3、手掌(或黑纸)遮光时，观察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并 记录。3 .数据处理根据记录数据分析光敏电阻的特性。4 .实验结论(1)光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小。(2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。5 .注意事项实验中，如果效果不明显，可将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多少来达到实验目的。(2)欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零。考点一温度传感器的应用【典例1】某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现用直流恒流电源(在 正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、 开

4、关和导线连成如图甲所示的实物图。(1)实验的主要步骤：正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源 输出的电流值；在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，, ,断开开关。重复第步操作若干次，测得多组数据。(2)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得如图乙所示 的R-t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R-t关系式：R=+ 1(。)(保留3位有效数字)。解析(1)因本实验是探究热敏电阻的阻值随温度变化的特性，所以实验需 要测出热敏电阻的阻值及相应的温度，热敏电阻的阻值用K=系间接测量，故需 要记录的数据是温度计的示数和电压表的示数。(2)设热敏电阻K

5、=Ro+。A=罂三罂=0.400。由图线知，温度为10 /U JL U时，热敏电阻 A=104C,则 Ro=A-Af=(lO4-O.4OOXlO)Q=lOO。，所以 K= 100+0.400*0)。答案(1)记录温度计的示数记录电压表的示数(2)100 0.400【典例2】热敏陶瓷是一类电阻率随温度发生明显变化的新型材料，可用于 测量温度。某同学利用实验室提供的种电阻阻值随温度呈线性变化(关系式为： R尸kt+b,其中k0, b0, t为摄氏温度)的热敏电阻，把一灵敏电流计改装为 温度计。除热敏电阻和灵敏电流计外，还用到如下器材：A.直流电源(电动势为 E,内阻不计)；B.滑动变阻器；C.单刀

6、双掷开关；D.标准温度计；E.导线及 其他辅助材料。该同学设计电路如图所示，按如下步骤进行操作。(1)按电路图连接好器材。(2)将滑动变阻器滑片产滑到(填或)端,单刀双掷开关S 掷于(填%”或)端，调节滑片P使电流计满偏，并在以后的操作 中保持滑片尸位置不动，设此时电路总电阻为R,断开开关。(3)容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准温度计示数下降5 , 就将开关S置于d端，并记录此时的温度t和对应的电流计的示数/,然后断开 开关。请根据温度计的设计原理和电路图，写出电流与温度的关系式(用题目中 给定的符号表示)/=。(4)根据对应温度记录的电流计示数，重新刻制电流计的表盘，改装成温度

7、计。根据改装原理，此温度计表盘刻度线的特点是：低温刻度在(填“左”或“右”)侧，刻度线分布是否均匀？ (填“是”或“否”)。解析(2)根据实验的原理可知，需要先选取合适的滑动变阻器的电阻值， 结合滑动变阻器使用的注意事项可知，开始时需要将滑动变阻器滑片产滑到。 端，以保证电流计的使用安全；然后将单刀双掷开关S掷于。端，调节滑片P 使电流计满偏，设此时电路总电阻为A,断开开关。(3)当温度为f时，热敏电阻的阻值与摄氏温度工的关系为凡=七+九 根据pP闭合电路的欧姆定律可得八用;=后市。(4)由上式可知，温度越高，电流表中的电流值越小，所以低温刻度在表盘 的右侧；由于电流与温度不是线性关系，所以表

8、盘的刻度分布是不均匀的。E答案(2) c (3)r+az+力(4)右否考点二 光电传感器的应用【典例3】电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度，将光敏电 阻凡和定值电阻Ro接在9 V的电源上,光敏电阻阻值随光强变化关系如表所示：光强E/cd12345电阻值/Q18963.6“光强”是表示光强弱程度的物理量，符号为E,单位坎德拉(cd)(1)当光照强度为4坎德拉(cd)时光敏电阻反的大小为(2)其原理是光照增强，光敏电阻以阻值变小，施加于玻璃两端的电压降低, 玻璃透明度下降，反之则玻璃透明度上升。若电源电压不变，Ro是定值电阻, 则下列电路图中符合要求的是(填序号)oD解析(1)由表格数

9、据可知，光敏电阻及与光强E的乘积均为18 Ocd不 变，则当E=4cd时，光敏电阻的阻值：&=甯泮=4.5。(2)由题意可知，光敏电阻及与定值电阻Ro串联连接，光照增强时，光敏 电阻及阻值减小，电路中的总电阻减小，由，=慨可知，电路中的电流增大，由 U=/R可知，R)两端的电压增大，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所 以尺两端的电压减小，反之，光照减弱时，光敏电阻 凡阻值增大，Ro两端的 电压减小，&两端的电压增大，则玻璃并联在Ro两端时不符合，玻璃并联在 应两端时符合，故A项错误，C项正确；若玻璃与电源并联，光照变化时，玻 璃两端的电压不变，故B、D项错误。答案(1)4.5 (2)C【典

10、例4】为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明系统，光控 开关可用光敏电阻控制，如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度的变化曲线， 照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为勒克斯(lx)。如图乙所示，电源电动势为3 V,内阻不计，当控制开关两端电压上升至2 V时控制开光自动启动照明系统。要求当天色渐暗照度降至l.O（lx）时控制开光接通照明系统,照明系统,乙解析电阻拈和Ro串联，普=言=，当照度为10（以）时，电阻Ro=20 kC, UI 1则 Ri = 10k。答案10考点三 应用传感器的自动控制电路【典例5】现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温 度达到或超过

11、60 C时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器（内阻很小， 流过的电流超过/c时就会报警），电阻箱（最大阻值为999.9 Q）,直流电源（输出电 压为U,内阻不计），滑动变阻器凡（最大阻值为1 000 Q）,滑动变阻器RM最大 阻值为2 000 Q）,单刀双掷开关一个，导线若干。在室温下对系统进行调节。已知U约为18 V,人约为10 mA；流过报警器 的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小， 在60 时阻值为650.0 Q。（1）完成待调节的报警系统原理电路图的连线。（2）电路中应选用滑动变阻器（填或按照下列步骤调节此报警系统：电路接通前，需将电阻箱调到

12、一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为 Q;滑动变阻器的滑片应置于（选填”或j端附近，不能置于另一端的原因是将开关向(选填”或 )端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑 片，直至O(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可 正常使用。解析(1)电路图连接如图。(2)报警器开始报警时，对整个回路有U=/c(R清+R拱)，代入数据可得K滑=1 150.0。，因此滑动变阻器应选择Ri.(3)在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值 应为报警器报警时热敏电阻的阻值，即为650.0。滑动变阻器在电路中为限流 接法，滑片应置于力端附近，若置于另一端。时，闭合开关，则电

13、路中的电流/ 18=而7 A27.7 mA,超过报警器最大电流20 mA,报警器可能损坏。开关 应先向C端闭合，移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警为止。答案(1)连线见解析图(2)/?2(3)650.0 b接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA,报警器可能 损坏c报警器开始报警【典例6】材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用 这种效应可以测量压力大小。若图甲为某压敏电阻在室温下的电阻一压力特性曲 线，其中Rf、Ro分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值。为了测量压力F,需 先测量压敏电阻处于压力中的电阻值Rf.请按要求完成下列实验。设计一个可以测量处于压力中的该压敏电

14、阻阻值的电路，在图乙的虚线 框中画出实验电路原理图(压敏电阻及所给压力已给出，待测压力大小约为 0.4X102()8X 1()2 N,不考虑压力对电路其他部分的影响)，要求误差较小，提 供的器材如下：A.压敏电阻，无压力时阻值R)=6 000CB.滑动变阻器R,全电阻阻值约200 cC.电流表A,量程2.5 mA,内阻约30。D.电压表V,量程3V,内阻约3kQE.直流电源E,电动势3V,内阻很小F.开关S,导线若干(2)正确接线后，将压敏电阻置于待测压力下，通过压敏电阻的电流是1.33 mA,电压表的示数如图丙所示，则电压表的读数为 Vo(3)此时压敏电阻的阻值为 Q；结合图甲可知待测压力的大小F= No (计算结果均保留两位有效数字)解析(1)根据题述对实验电路的要求，应该采用分压式接法、电流表内接 的电路，原理图如图所示。(2)根据电压表读数规则，电压表读数为2.00V。(3)由欧姆定律，此时压敏电阻的阻值为/?f=7-/?a1.5X103。，m=4, ，jfV r由题图甲可知，对应的待测压力F=60 N。答案 I (1)见解析图(2)2.00 (3)1.5X103 60