2019年高考物理一輪復習 第十一章 交變電流 傳感器 實驗十二 傳感器的簡單使用課件.ppt

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實驗十二傳感器的簡單使用 第十一章交變電流傳感器 內容索引 過好雙基關 命題點一教材原型實驗 命題點二實驗拓展創(chuàng)新 1 過好雙基關 研究熱敏電阻的特性1 實驗原理閉合電路歐姆定律 用表進行測量和觀察 2 實驗器材半導體熱敏電阻 多用電表 鐵架臺 燒杯 涼水和熱水 歐姆 溫度計 3 實驗步驟 1 按圖連接好電路 將熱敏電阻絕緣處理 2 把多用電表置于擋 并選擇適當的量程測出燒杯中沒有水時熱敏電阻的阻值 并記下溫度計的示數 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 歐姆 溫度計 的示數 4 數據處理在圖坐標系中 粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線 5 實驗結論熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而 隨溫度的降低而 6 注意事項實驗時 加熱水后要等一會兒再測熱敏電阻阻值 以使電阻溫度與水的溫度相同 并同時讀出水溫 減小 增大 研究光敏電阻的光敏特性1 實驗原理閉合電路歐姆定律 用表進行測量和觀察 2 實驗器材光敏電阻 多用電表 滑動變阻器 導線 電源 歐姆 小燈泡 3 實驗步驟 1 將光敏電阻 多用電表 燈泡 滑動變阻器如圖所示電路連接好 其中多用電表置于 100 擋 2 先測出在室內自然光的照射下光敏電阻的阻值 并記錄數據 3 打開電源 讓小燈泡發(fā)光 調節(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電阻阻值的情況 并記錄 4 用手掌 或黑紙 遮光時 觀察多用電表表盤指針顯示電阻阻值的情況 并記錄 4 數據處理根據記錄數據分析光敏電阻的特性 5 實驗結論 1 光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大 強光照射下電阻值 2 光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為這個電學量 6 注意事項 1 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 并通過蓋上小孔改變射到光敏電阻上的光的多少來達到實驗目的 2 歐姆表每次換擋后都要重新進行歐姆調零 很小 電阻 2 命題點一教材原型實驗 例1 熱電傳感器利用了熱敏電阻對溫度變化響應很敏感的特性 某學習小組的同學擬探究某種類型的熱敏電阻的阻值如何隨溫度變化 從室溫升到80 時 所提供的熱敏電阻Rt的阻值變化范圍可能是由5 變到1 或由5 變到45 除熱敏電阻外 可供選用的器材如下 溫度計 測溫范圍 10 100 電流表A1 量程3A 內阻rA 0 1 電流表A2 量程0 6A 內阻約為0 2 電壓表V1 量程6V 內阻rV 1 5k 電壓表V2 量程3V 內阻約為1k 標準電阻 阻值R1 100 滑動變阻器R2 阻值范圍0 5 電源E 電動勢3V 內阻不計 開關及導線若干 1 甲同學利用如圖所示的電路測量室溫下熱敏電阻的阻值 要使測量效果最好 應選下列 組器材 A A1和V1B A2和V2C A1和V2 答案 解析 電源的電動勢為3V 故電壓表選V2 電阻為幾十歐姆 故電流較小 故電流表選A2 故選B 2 在測量過程中 隨著倒入燒杯中的開水增多 熱敏電阻的溫度升高到80 時 甲同學發(fā)現電流表 電壓表的示數幾乎都不隨滑動變阻器R2的阻值的變化而改變 電路保持安全完好 這說明熱敏電阻的阻值隨溫度升高而 選填 增大 或 減小 增大 答案 解析 由題意知 調節(jié)滑動變阻器起不到改變電流的作用 說明待測電阻較大 故熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而增大 3 學習小組的同學根據甲同學的實驗 建議他在測量較高溫度熱敏電阻的阻值時重新設計電路 更換器材 請你在如圖所示的虛線框內完成測量溫度80 時熱敏電阻阻值的實驗電路圖 見解析圖 答案 解析 因80 時熱敏電阻阻值較大 而滑動變阻器阻值較小 故滑動變阻器采用分壓接法 又因電阻阻值較大 故電流表不能準確測量電流 故采用電壓表V1與定值電阻R1并聯后充當電流表來測量電流 故電路圖如圖所示 1 為了節(jié)能和環(huán)保 一些公共場所使用光控開關控制照明系統 光控開關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弱 光越強照度越大 照度單位為lx 某光敏電阻RP在不同照度下的阻值如下表 答案 解析 見解析 特點 光敏電阻的阻值隨照度的增大呈非線性減小 1 根據表中數據 請在圖坐標系中描繪出阻值隨照度變化的曲線 并說明阻值隨照度變化的特點 2 如圖所示當1 2兩端所加電壓上升至2V時 控制開關自動啟動照明系統 請利用下列器材設計一個簡單電路 給1 2兩端提供電壓 要求當天色漸暗照度降低至1 0lx時啟動照明系統 在虛線框內完成電路原理圖 不考慮控制開關對所設計電路的影響 提供的器材如下 光敏電阻RP 符號 直流電源E 電動勢3V 內阻不計 定值電阻 R1 10k R2 20k R3 40k 限選其中之一并在圖中標出 開關S及導線若干 答案 解析 見解析 U 解得R1 10k 實驗電路如圖所示 2 利用負溫度系數熱敏電阻制作的熱傳感器 一般體積很小 可以用來測量很小范圍內的溫度變化 反應快 而且精確度高 1 如果將負溫度系數熱敏電阻與電源 電流表和其他元件串聯成一個電路 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 小 因為負溫度系數熱敏電阻溫度降低時 電阻增大 故電路中電流會減小 解析 2 上述電路中 我們將電流表中的電流刻度換成相應的溫度刻度 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 如圖甲所示 則25 的刻度應在20 的刻度的 填 左 或 右 側 右 答案 由 1 的分析知 溫度越高 電流越大 25 的刻度應對應較大電流 故在20 的刻度的右側 解析 3 為了將熱敏電阻放置在某蔬菜大棚內檢測大棚內溫度變化 請用圖乙中的器材 可增加元器件 設計一個電路 見解析圖 答案 解析 如圖所示 3 命題點二實驗拓展創(chuàng)新 例2 2016 全國 卷 23 現要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統 要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60 時 系統報警 提供的器材有 熱敏電阻 報警器 內阻很小 流過的電流超過Ic時就會報警 電阻箱 最大阻值為999 9 直流電源 輸出電壓為U 內阻不計 滑動變阻器R1 最大阻值為1000 滑動變阻器R2 最大阻值為2000 單刀雙擲開關一個 導線若干 在室溫下對系統進行調節(jié) 已知U約為18V Ic約為10mA 流過報警器的電流超過20mA時 報警器可能損壞 該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小 在60 時阻值為650 0 1 在圖中完成待調節(jié)的報警系統原理電路圖的連線 答案 解析 先用電阻箱替代熱敏電阻 連接成閉合回路進行調試 電路圖連接如圖所示 見解析圖 2 電路中應選用滑動變阻器 填 R1 或 R2 答案 R2 解析 當電路中電流Ic 10mA時 根據閉合電路歐姆定律有Ic 解得R總 1800 此時熱敏電阻的阻值為650 則滑動變阻器的阻值為1150 所以滑動變阻器選R2 3 按照下列步驟調節(jié)此報警系統 電路接通前 需將電阻箱調到一固定的阻值 根據實驗要求 這一阻值為 滑動變阻器的滑片位置于 填 a 或 b 端附近 不能置于另一端的原因是 答案 解析 650 0 b 接通電源后 流過報警器的電流會 超過20mA 報警器可能損壞 當熱敏電阻阻值小于650 時 報警器就會報警 用電阻箱替代熱敏電阻進行調節(jié) 應把電阻箱的阻值調到650 若接通電源后電路中的電流過大 超過20mA 報警器就會損壞 電流越小越安全 所以為了電路安全 閉合開關前滑片應置于b端 將開關向 填 c 或 d 端閉合 緩慢移動滑動變阻器的滑片 直至 答案 解析 c 報警器開始報警 4 保持滑動變阻器滑片的位置不變 將開關向另一端閉合 報警系統即可正常使用 用電阻箱替代熱敏電阻進行調試 應將開關向c端閉合 開關閉合后要減小電路中的電阻直至報警器報警 3 如圖所示裝置可以用來測量硬彈簧 即勁度系數較大的彈簧 的勁度系數k 電源的電動勢為E 內阻可忽略不計 滑動變阻器全長為L 重力加速度為g 為理想電壓表 當木板上沒有放重物時 滑動變阻器的觸頭位于圖中a點 此時電壓表示數為零 在木板上放置質量為m的重物 滑動變阻器的觸頭隨木板一起下移 由電壓表的示數U及其他給定條件 可計算出彈簧的勁度系數k 1 寫出m U與k之間所滿足的關系式 答案 解析 設放置質量為m的重物時彈簧的壓縮量為x 則有mg kx又U E解得m 2 已知E 1 50V L 12 0cm g取9 80m s2 測量結果如下表 答案 在圖中給出的坐標紙上利用表中數據描出m U直線 m U直線的斜率為 kg V 結果保留三位有效數字 答案 解析 10 0 選取 0 0 0 90 9 兩點 則斜率為 10 0kg V 彈簧的勁度系數k N m 結果保留三位有效數字 答案 解析 1 23 103 4 某些固體材料受到外力后除了產生形變 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)生變化的現象稱為 壓阻效應 現用如圖所示的電路研究某長薄板電阻Rx的壓阻效應 已知Rx的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐 實驗室中有下列器材 A 電源E 3V 內阻約為1 B 電流表A1 0 0 6A 內阻r1 5 C 電流表A2 0 0 6A 內阻r2 1 D 開關S 定值電阻R0 5 1 為了比較準確地測量電阻Rx的阻值 請完成虛線框內電路圖的設計 答案 解析 見解析圖 利用伏安法測量電阻阻值 但所給器材缺少電壓表 可以用內阻已知的電流表A1代替 另一個電流表A2測量電流 如圖所示 2 在電阻Rx上加一個豎直向下的力F 設豎直向下為正方向 閉合開關S 記下電表讀數 A1的讀數為I1 A2的讀數為I2 得Rx 用字母表示 答案 解析 電阻兩端電壓為Ux I1r1 流經的電流為Ix I2 I1 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 還可以得到的結論是 當F豎直向下時 可得Fx與所受壓力F的數值關系是Rx 答案 解析 17 2F 壓力反向 由圖可知 圖象是一次函數圖線 即Rx kF b b 17 則有Rx 17 2F 從圖可知 由于圖線對稱 不管力F方向如何增加 Rx均線性減小 阻值不變