高考物理一轮总复习 第十章 交变电流 传感器 第3讲 实验 传感器的简单使用课件(选修3-2)

权掇市安稳阳光实验学校实 验 十 二 传感器的简单使用突破点(一) 热敏电阻的原理及应用[典例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，请你在实物图上连线。

(2)实验的主要步骤：①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；②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；③重复第②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 ＝________＋________t (Ω)。

[解析] 根据R ＝UI就可求出不同温度下热敏电阻的阻值，并据此绘得R ­t图线。

在图线上取两点，当t 1＝10 ℃时，R 1＝104 Ω，当t 2＝60 ℃时，R 2＝124Ω，R ­t 图线的斜率为R 2－R 1t 2－t 1＝0.4；将图线延长，图线交于原点，说明t ＝0 ℃时的电阻为100 Ω，故R ­t 关系式为R ＝100＋0.4t (Ω)。

[答案] (1)如图所示 (2)②读取温度计示数 读取电压表示数 (3)100 0.4[由题引知·要点谨记]1.考查实验原理及连线[对应第1题]1根据实验要求进行连线。

2电压表应直接并联在待测热敏电阻两侧。

3连线时注意电流的流向。

2. 考查实验步骤[对应第2题]1实验过程中应逐步升温，待温度稳定后再读数。

2实验时应测多组数据，以减小实验误差。

3.考查识图能力和数据处理方法[对应第3题]1根据R ＝UI求出不同温度下热敏电阻的阻值。

2由R ­t 关系图线找出R 与t 的函数关系式。

人教版高三一轮复习：交变电流和传感器第3节实验十二传感器的简单使用学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、实验题1．某实验小组利用如图（a ）所示的电路探究在25C 80C ︒︒~范围内某热敏电阻的温度特性，所用器材有：置于温控室（图中虚线区域）中的热敏电阻T R ，其标称值25C ︒时的阻值为900.0Ω： 电源E （6V ，内阻可忽略）；电压表V （量程150mV ）；定值电阻0R （阻值20.0Ω）；滑动变阻器1R （最大阻值为1000Ω）；电阻箱2R （阻值范围0999.9Ω）； 单刀开关1S ，单刀双掷开关2S 。

实验时，先按图（a ）连接好电路，再将温控室的温度t 升至80.0C ︒，将2S 与1端接通，闭合1S ，调节1R 的滑片位置，使电压表读数为某一值0U ：保持1R 的滑片位置不变，将2R 置于最大值，将2S 与2端接通，调节2R ，使电压表读数仍为0U ：断开1S ，记下此时2R 的读数，逐步降低温控室的温度t ，得到相应温度下2R 的阻值，直至温度降到25.0C ︒，实验得到的2R t -数据见下表。

/Ω回答下列问题：(1)在闭合1S 前，图（a ）中1R 的滑片应移动到_________（填“a ”或“b ”）端。

(2)在图（b ）的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并做出2R t -曲线_________。

(3)由图（b ）可得到T R 在25C 80C ︒︒~范围内的温度特性，当44.0C t ︒=时，可得T R =___Ω。

(4)将T R 握于手心，手心温度下2R 的相应读数如图（c ）所示，该读数为___Ω，则手心温度为_____C ︒。

2．某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表，他所选用的器材有：灵敏电流表（待改装），学生电源（电动势为E ，内阻不计），滑动变阻器，单刀双掷开关，导线若干，导热性能良好的防水材料，标准温度计，PTC 热敏电阻R 1（PTC 线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t 的关系为R t =a+kt ，a ＞0，k ＞0）．设计电路图如图所示，并按如下步骤进行操作．（1）按电路图连接好实验器材________．（2）将滑动变阻器滑片P 滑到__________（填“a”或“b”）端，单刀双掷开关S 掷于________（填“c”或“d”）端，调节滑片P使电流表满偏，并在以后的操作中保持滑片P位置不动，设此时电路总电阻为R，断开电路．（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和对应的电流表的示数I，然后断开开关．请根据温度表的设计原理和电路图，写出电流与温度的关系式I=________（用题目中给定的符号）．（4）根据对应温度记录的电流表示数，重新刻制电流表的表盘，改装成温度表．根据改装原理，此温度表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”）．3．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．光控开头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：①根据表中数据，请在给定的坐标系（见答题卡）中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如图所示，当1、2两端所加电压上升至2V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(1x)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）提供的器材如下：光敏电源E(电动势3V，内阻不计)；定值电阻：R1=10kΩ，R2=20kΩ，R3=40kΩ（限选其中之一并在图中标出）开关S及导线若干．4．一台臭氧发生器P的电阻为10 kΩ,当供电电压等于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 Ω、黑暗时为1 000 Ω、允许通过的最大电流为3 mA;电源E的电压为36 V、内阻不计;另有一个滑动变阻器R2,阻值为0~100 Ω、允许通过的最大电流为0.4 A;一个开关S和导线若干．臭氧发生器P和光敏电阻R1的符号如图所示．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(电路图画在方框内)．5．某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化，这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”.现用如图所示的电路研究某长薄板电阻R x的压阻效应，已知R x的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：A．电源E(电动势3 V，内阻约为1 Ω)B．电流表A1(0～0.6 A，内阻r1＝5 Ω)C．电流表A2(0～0.6 A，内阻r2≈1 Ω)D．开关S，定值电阻R0＝5 Ω(1)为了比较准确地测量电阻R x的阻值，请完成虚线框内电路图的设计______.(2)在电阻R x上加一个竖直向下的力F(设竖直向下为正方向)，闭合开关S，记下电表读数，A1的读数为I1，A2的读数为I2，得R x＝________.(用字母表示)(3)改变力的大小，得到不同的R x值，然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的R x值.最后绘成的图象如图所示，除观察到电阻R x的阻值随压力F的增大而均匀减小外，还可以得到的结论是________________________.当F竖直向下时，可得F x 与所受压力F 的数值关系是R x ＝________.6．用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻T R ，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的．某同学将T R 和两个适当的固定电阻1R 、2R 连成图1虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻L R 的阻值随T R 所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围．为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下L R 的阻值，测量电路如图1所示，图中的电压表内阻很大．L R 的测量结果如表所示．回答下列问题： （1）根据图1所示的电路，在图2所示的实物图上连线_______________．（2）为了检验L R 与f 之间近似为线性关系，在坐标纸上作L R -t 关系图线___________．（3）在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图3、4所示．电流表的读数为____，电压表的读数为___．此时等效电阻L R 的阻值为___：热敏电阻所处环境的温度约为____．7．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R x 和定值电阻R 0接在9V 的电源上，电源内阻不计，光敏电阻阻值随光强变化关系如表所示：[“光强”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R x的大小为________Ω.(2)其原理是光照增强，光敏电阻R x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，R0是定值电阻，则下列电路图中符合要求的是________(填序号)．(3)现已知定值电阻R0为12Ω，用电压表测得光敏电阻两端的电压为3V，则此时光照强度为多少_____？二、填空题8．传感器是把非电学量（如速度、温度、压力等）的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。

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实验十二传感器的简单使用突破点(一) 热敏电阻的原理及应用［典例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,请你在实物图上连线。

（2）实验的主要步骤:①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;②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；③重复第②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＝________＋________t（Ω）.[解析］根据R＝错误!就可求出不同温度下热敏电阻的阻值，并据此绘得R­t图线。

在图线上取两点，当t1＝10 ℃时,R1＝104 Ω，当t2＝60 ℃时，R2＝124 Ω,R­t图线的斜率为错误!＝0.4；将图线延长，图线交于原点，说明t＝0 ℃时的电阻为100 Ω，故R。

t关系式为R＝100＋0。

4t（Ω）。

［答案］(1）如图所示（2）②读取温度计示数读取电压表示数（3）100 0.4［由题引知·要点谨记]错误!错误!错误![集训冲关]1．（2016·全国乙卷)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。