【物理教案】2021江苏高考物理：第十一章+第3讲+传感器的简单使用.pdf

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1、1第 3 讲传感器的简单使用一、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2实验器材半导体热敏电阻、多用电表、温度计、铁架台、烧杯、凉水和热水3实验步骤(1)按图 1 连接好电路；图 1(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4.数据处理在图 2 坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线图 25实验结论热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度

2、的降低而增大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2二、光敏电阻的特性1实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察2实验器材光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线、电源图 33实验步骤(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图3 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，观察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录；(4)用手掌(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

3、记录4数据处理根据记录数据分析光敏电阻的特性5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6注意事项(1)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.例 1(2016 全国卷 23)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60 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 Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9)，直流电源(输出电压为U，内

4、阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000)，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000)，单刀双掷开关一个，导线若干3在室温下对系统进行调节，已知U 约为 18 V，Ic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.(1)在图 4 中完成待调节的报警系统原理电路图的连线图 4(2)电路中应选用滑动变阻器_(填“R1”或“R2”)(3)按照下列步骤调节此报警系统：电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为_；滑动变阻器的滑片置于_(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_将开关向

5、_(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至_(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答案(1)见解析图(2)R2(3)650.0b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报警器开始报警解析(1)先用电阻箱替代热敏电阻，连接成闭合回路进行调试电路图连接如图所示(2)当电路中电流Ic10 mA 时，根据闭合电路欧姆定律有IcUR总，解得 R总1 800，此时热敏电阻的阻值为650.0，则滑动变阻器的阻值为1 150 ，所以滑动变阻器选R2.(3)当热敏电阻阻值达到650.0 时，报警器就会报警，用电阻箱替代热敏电阻进行调节

6、，应把电阻箱的阻值调到650.0.若接通电源后电路中的电流过大(超过 20 mA)，报警器就会损坏，电流越小越安全，所以为了电路安全，闭合开关前滑片应置于b端用电阻箱替代热敏电阻进行调试，应将开关向c 端闭合，开关闭合后要减小电路中的电阻直至报警器开始报警变式 1某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性现有器材：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、开关和导线等(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在实物图5 上连线4图 5(2)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

7、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(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得图6 所示的 Rt 关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的Rt 关系式：R_t()图 6答案(1)如图所示(2)读取温度计示数读取电压表示数(3)1000.4解析(3)由 Rt 图线可知，当t110 时，R1104，当 t2 60 时，R2124，R t图线的斜率为R2R1t2t10.4/；将图线延长，图线过原点，说明t0 时的电阻为100，故 Rt 关系式为R100 0.4t()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

8、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下表：5照度(lx)0.20.40.60.81.01.2电阻(k)754028232018(1)根据表中数据，请在图7 甲所示的坐标系描绘出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

9、器材如下：光敏电阻RP(符号，阻值见上表)；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 及导线若干图 7答案见解析解析(1)光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图(a)所示，光敏电阻的阻值随照度的增大而减小(2)根据串联电阻的正比分压关系，E3 V，当照度降低至1.0 lx 时，1、2 两端电压升至2 V，此时光敏电阻阻值RP20 k，URP2 V，串联电阻分压UR1 V，由URPURRPR2，得 RRP210 k，故选定值电阻R1，电路原理图如图(b)所示6变式 2一台臭氧发生器P 的电阻为10 k，当供电电

10、压等于24 V 时能正常工作，否则不产生臭氧现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置，要求它在有光照时能产生臭氧，在黑暗时不产生臭氧，拟用一个光敏电阻R1对它进行控制，R1的阻值在有光照时为100 ，黑暗时为 1 000，允许通过的最大电流为3 mA；电源 E 的电动势为36 V，内阻不计；另有一个滑动变阻器R2，阻值为 0100 ，允许通过的最大电流为0.4 A；还有一个开关S和导线若干 臭氧发生器P 和光敏电阻R1的符号如图8 所示图 8设计一个满足上述要求的电路图，图中各元件要标上字母代号，其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母A、B(电路图画在虚线框内)答案如图所示解析因滑动变阻器最大阻

11、值100 远小于臭氧发生器P 的电阻 10 k，应该采用滑动变阻器的分压式接法，有光照时P 能正常工作，无光照时P 不工作例 3(2017 江苏卷 11)某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图9所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R 串联接在电源E 两端，当继电器的电流超过15 mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控继电器的电阻约20，热敏电阻的阻值Rt与温度 t 的关系如下表所示t/30.040.050.060.070.080.0Rt/199.5145.4108.181.862.949.17图 9(1)提供的实验器材有：电源 E1(3 V，内阻不计)、电源 E2(6

12、 V，内阻不计)、滑动变阻器R1(0200)、滑动变阻器R2(0 500)、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0999.9)、开关 S、导线若干为使该装置实现对3080 之间任一温度的控制，电源E 应选用 _(选填“E1”或“E2”)，滑动变阻器R 应选用 _(选填“R1”或“R2”)(2)实验发现电路不工作某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图 10 所示的选择开关旋至_(选填“A”“B”“C”或“D”)图 10(3)合上开关S，用调节好的多用电表进行排查在电路图中，若只有b、c 间断路，则应发现表笔接入a、b 时指针 _(选填“偏转”或“不偏转”)，接入 a、c 时指针

13、 _(选填“偏转”或“不偏转”)(4)排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50 时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是_(填写各步骤前的序号)将热敏电阻接入电路观察到继电器的衔铁被吸合断开开关，将电阻箱从电路中移除合上开关，调节滑动变阻器的阻值断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1 答案(1)E2R2(2)C(3)不偏转偏转(4)解析(1)若实现对 30 温度的控制，继电器和 Rt两端的电压U0.015(20199.5)V3.29V，因此符合要求的电源为E2.若实现对80 温度的控制，对全电路有EI(R继RtR)，即 6 V0.015 A(20 49.1 8R)解得 R330.9，因此滑动变阻器应选R2.(2)因电路中有电源，排查电路故障应选用多用电表的直流电压挡，故选C.(3)只有 b、c 间断路，表笔接入a、b 间时，电表与电源之间形不成闭合电路，则电表指针不偏转，表笔接入a、c 时，能形成闭合电路，电表指针发生偏转(4)欲使衔铁在50 被吸合，由表中数据可知，此时热敏电阻的阻值为108.1，操作步骤应是先断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1 ，闭合开关，调节滑动变阻器的阻值，观察继电器的衔铁被吸合，然后断开开关，将电阻箱从电路中移除，再将热敏电阻接入电路原位置，故步骤顺序应为.