2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章 交變電流 實(shí)驗(yàn)12 傳感器的簡單使用課件 新人教版.ppt

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實(shí)驗(yàn)12傳感器的簡單使用 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼J(rèn)識(shí)熱敏電阻 光敏電阻等傳感器中的敏感元件 二 實(shí)驗(yàn)原理閉合電路歐姆定律 用歐姆表進(jìn)行測量和觀察 三 實(shí)驗(yàn)器材熱敏電阻 光敏電阻 多用電表 鐵架臺(tái) 燒杯 冷水 熱水 小燈泡 學(xué)生電源 滑動(dòng)變阻器 開關(guān) 導(dǎo)線等 四 實(shí)驗(yàn)步驟 數(shù)據(jù)處理及結(jié)論1 研究熱敏電阻的熱敏特性 1 實(shí)驗(yàn)步驟 按如圖所示連接好實(shí)物 將熱敏電阻絕緣處理 將多用電表置于 歐姆 擋 選擇適當(dāng)?shù)牧砍虦y出燒杯中沒有水時(shí)熱敏電阻的阻值 并記下溫度計(jì)的示數(shù) 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(jì)的示數(shù)和多用電表測量的熱敏電阻的阻值 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 2 數(shù)據(jù)處理 根據(jù)記錄數(shù)據(jù) 把測量到的溫度 電阻值填入表中 分析熱敏電阻的特性 在坐標(biāo)系中 粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和R t圖線 得出結(jié)論 2 研究光敏電阻的光敏特性 1 實(shí)驗(yàn)步驟 將光敏電阻 多用電表 燈泡 滑動(dòng)變阻器按如圖所示的電路連接好 其中多用電表置于 100 擋 先測出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值 并記錄數(shù)據(jù) 接通電源 讓小燈泡發(fā)光 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使小燈泡的亮度逐漸變亮 觀察表盤指針顯示電阻阻值的情況 并記錄 用手掌 或黑紙 遮住光 觀察光敏電阻的阻值 并記錄 2 數(shù)據(jù)處理把記錄的結(jié)果填入表中 根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 熱敏電阻的原理及應(yīng)用例1 2017 河北保定模擬 某同學(xué)嘗試把一個(gè)靈敏電流表改裝成溫度表 他所選用的器材有 靈敏電流表 待改裝 學(xué)生電源 電動(dòng)勢為E 內(nèi)阻不計(jì) 滑動(dòng)變阻器 單刀雙擲開關(guān) 導(dǎo)線若干 導(dǎo)熱性能良好的防水材料 標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì) PTC熱敏電阻Rt PTC線性熱敏電阻的阻值與攝氏溫度t的關(guān)系為Rt a kt a 0 k 0 設(shè)計(jì)電路圖如圖所示 并按如下步驟進(jìn)行操作 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 1 按電路圖連接好實(shí)驗(yàn)器材 2 將滑動(dòng)變阻器滑片P滑到 選填 a 或 b 端 單刀雙擲開關(guān)S擲于 選填 c 或 d 端 調(diào)節(jié)滑片P使電流表 并在以后的操作中保持滑片P位置不動(dòng) 設(shè)此時(shí)電路總電阻為R 斷開電路 3 容器中倒入適量開水 觀察標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì) 每當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)示數(shù)下降5 就將開關(guān)S置于d端 并記錄此時(shí)的溫度t和對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)I 然后斷開開關(guān) 請(qǐng)根據(jù)溫度表的設(shè)計(jì)原理和電路圖 寫出電流與溫度的關(guān)系式I 用題目中給定的符號(hào) 4 根據(jù)對(duì)應(yīng)溫度記錄的電流表示數(shù) 重新刻制電流表的表盤 改裝成溫度表 根據(jù)改裝原理 此溫度表表盤刻度線的特點(diǎn)是 低溫刻度在 選填 左 或 右 側(cè) 刻度線分布是否均勻 選填 是 或 否 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 解析 2 分析電路可知滑動(dòng)變阻器為限流式接法 所以閉合開關(guān)前 使它的阻值處于最大值狀態(tài) 即將滑片P滑到a端 為了設(shè)計(jì)表盤刻度 應(yīng)使開關(guān)擲于c處 調(diào)節(jié)滑片 使電流表滿偏 4 因?yàn)镽t a kt 且a 0 k 0 所以溫度越低 電阻越小 回路中I越大 所以低溫度刻度在右側(cè) 由 3 中關(guān)系式可知電流與溫度不是線性關(guān)系 所以刻度線分布不均勻 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 光敏電阻的理解及應(yīng)用例2為了節(jié)能和環(huán)保 一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng) 光控開關(guān)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(qiáng)弱 光越強(qiáng)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 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 1 根據(jù)表中數(shù)據(jù) 請(qǐng)?jiān)趫D甲的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨光的照度變化的曲線 并說明阻值隨照度變化的特點(diǎn) 甲乙 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 2 在如圖乙所示電路中 當(dāng)1 2兩端所加電壓上升至2V時(shí) 控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng) 請(qǐng)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡單電路 給1 2兩端提供電壓 要求當(dāng)天色漸暗照度降低至1 0lx時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng) 在虛線框內(nèi)完成電路原理圖 不考慮控制開關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響 提供的器材如下 光敏電阻RP 符號(hào) 阻值見上表 直流電源E 電動(dòng)勢3V 內(nèi)阻不計(jì) 定值電阻 R1 10k R2 20k R3 40k 限選其中之一并在圖中標(biāo)出 開關(guān)S及導(dǎo)線若干 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 答案 見解析解析 1 光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如圖丙所示 特點(diǎn) 光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性減小 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 丁 2 當(dāng)光照度降低至1 0lx時(shí) 光敏電阻阻值為20k 1 2兩端電壓為2V 電源電動(dòng)勢為3V 所以電路中還要有一個(gè)分壓電阻 阻值為10k 即選用R1 電路原理圖如圖丁所示 1 2017 江蘇二模 目前的手機(jī)觸摸屏大多是電容式觸摸屏 電容式觸摸屏內(nèi)有一導(dǎo)電層 導(dǎo)電層四個(gè)角引出四個(gè)電極 當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí) 人體和觸摸屏就形成了一個(gè)電容 電容具有 通高頻 的作用 從而導(dǎo)致有電流分別從觸摸屏四角上的電極中流出 并且流經(jīng)這四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成正比 控制器通過對(duì)這四個(gè)電流比例的精確計(jì)算 得出觸摸點(diǎn)的位置信息 在開機(jī)狀態(tài)下 下列說法正確的是 A 電容式觸摸屏感測手指觸摸點(diǎn)的位置是因?yàn)槭种笇?duì)屏幕按壓產(chǎn)生了形變B 電容式觸摸屏感測手指觸摸點(diǎn)的位置是利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象C 當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)手指有微弱的電流流過D 當(dāng)手指離開屏幕時(shí) 電容變小 對(duì)高頻電流的阻礙變大 控制器不易檢測到手指的準(zhǔn)確位置 答案 解析 2 2017 北京海濱模擬 某種角速度計(jì) 其結(jié)構(gòu)如圖所示 當(dāng)整個(gè)裝置繞軸OO 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 元件A相對(duì)于轉(zhuǎn)軸發(fā)生位移并通過滑動(dòng)變阻器輸出電壓 電壓傳感器 傳感器內(nèi)阻無限大 接收相應(yīng)的電壓信號(hào) 已知A的質(zhì)量為m 彈簧的勁度系數(shù)為k 自然長度為l 電源的電動(dòng)勢為E 內(nèi)阻不計(jì) 滑動(dòng)變阻器總長也為l 電阻分布均勻 裝置靜止時(shí)滑片P在變阻器的最左端B端 當(dāng)系統(tǒng)以角速度 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 則 A 電路中電流隨角速度的增大而增大B 電路中電流隨角速度的增大而減小 答案 解析 3 2016 北京卷 熱敏電阻常用于溫度控制或過熱保護(hù)裝置中 右圖為某種熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值R隨溫度t變化的示意圖 由圖可知 這種熱敏電阻在溫度上升時(shí)導(dǎo)電能力 選填 增強(qiáng) 或 減弱 相對(duì)金屬熱電阻而言 熱敏電阻對(duì)溫度變化的響應(yīng)更 選填 敏感 或 不敏感 答案 解析 4 2016 全國卷 現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng) 要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過60 時(shí) 系統(tǒng)報(bào)警 提供的器材有 熱敏電阻 報(bào)警器 內(nèi)阻很小 流過的電流超過Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警 電阻箱 最大阻值為999 9 直流電源 輸出電壓為U 內(nèi)阻不計(jì) 滑動(dòng)變阻器R1 最大阻值為1000 滑動(dòng)變阻器R2 最大阻值為2000 單刀雙擲開關(guān)一個(gè) 導(dǎo)線若干 在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié) 已知U約為18V Ic約為10mA 流過報(bào)警器的電流超過20mA時(shí) 報(bào)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(shí)阻值為650 0 1 完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線 2 電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器 填 R1 或 R2 3 按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng) 電路接通前 需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值 根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求 這一阻值為 滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于 填 a 或 b 端附近 不能置于另一端的原因是 將開關(guān)向 填 c 或 d 端閉合 緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片 直至 4 保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變 將開關(guān)向另一端閉合 報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用 答案 1 連線如圖所示 2 R2 3 650 0b接通電源后 流過報(bào)警器的電流會(huì)超過20mA 報(bào)警器可能損壞 c報(bào)警器開始報(bào)警 解析 1 先用電阻箱替代熱敏電阻 連接成閉合回路進(jìn)行調(diào)試 電路圖連接如答案所示 2 當(dāng)電路中電流Ic 10mA時(shí) 根據(jù)閉合電路歐姆定律有Ic 解得R總 1800 此時(shí)熱敏電阻的阻值為650 則滑動(dòng)變阻器的阻值為1150 所以滑動(dòng)變阻器選R2 3 當(dāng)熱敏電阻阻值小于650 時(shí) 報(bào)警器就會(huì)報(bào)警 用電阻箱替代熱敏電阻進(jìn)行調(diào)節(jié) 應(yīng)把電阻箱的阻值調(diào)到650 若接通電源后電路中的電流過大 超過20mA 報(bào)警器就會(huì)損壞 電流越小越安全 所以為了電路安全 閉合開關(guān)前滑片應(yīng)置于b端 用電阻箱替代熱敏電阻進(jìn)行調(diào)試 應(yīng)將開關(guān)向c端閉合 開關(guān)閉合后要減小電路中的電阻直至報(bào)警器報(bào)警 5 2017 江蘇卷 某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)制作一個(gè)簡易的溫控裝置 實(shí)驗(yàn)原理電路圖如圖甲所示 繼電器與熱敏電阻Rt 滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)接在電源E兩端 當(dāng)繼電器的電流超過15mA時(shí) 銜鐵被吸合 加熱器停止加熱 實(shí)現(xiàn)溫控 繼電器的電阻約20 熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關(guān)系如下表所示 1 提供的實(shí)驗(yàn)器材有 電源E1 3V 內(nèi)阻不計(jì) 電源E2 6V 內(nèi)阻不計(jì) 滑動(dòng)變阻器R1 0 200 滑動(dòng)變阻器R2 0 500 熱敏電阻Rt 繼電器 電阻箱 0 999 9 開關(guān)S 導(dǎo)線若干 為使該裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)30 80 之間任一溫度的控制 電源E應(yīng)選用 選填 E1 或 E2 滑動(dòng)變阻器R應(yīng)選用 選填 R1 或 R2 甲乙 2 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電路不工作 某同學(xué)為排查電路故障 用多用電表測量各接點(diǎn)間的電壓 則應(yīng)將如圖乙所示的選擇開關(guān)旋至 選填 A B C 或 D 3 合上開關(guān)S 用調(diào)節(jié)好的多用電表進(jìn)行排查 在圖甲中 若只有b c間斷路 則應(yīng)發(fā)現(xiàn)表筆接入a b時(shí)指針 選填 偏轉(zhuǎn) 或 不偏轉(zhuǎn) 接入a c時(shí)指針 選填 偏轉(zhuǎn) 或 不偏轉(zhuǎn) 4 排除故障后 欲使銜鐵在熱敏電阻為50 時(shí)被吸合 下列操作步驟的正確順序是 填寫各步驟前的序號(hào) 將熱敏電阻接入電路 觀察到繼電器的銜鐵被吸合 斷開開關(guān) 將電阻箱從電路中移除 合上開關(guān) 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值 斷開開關(guān) 用電阻箱替換熱敏電阻 將阻值調(diào)至108 1 答案 1 E2R2 2 C 3 不偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn) 4 解析 1 當(dāng)溫度控制在30 銜鐵被吸合時(shí) Rt兩端的電壓約為Ut IRt 0 015 200V 3V 繼電器兩端的電壓U IR 0 015 20V 0 3V 故需電源電動(dòng)勢大于3V 選E2 當(dāng)溫度控制在80 時(shí) 電路中的總電阻R總 400 遠(yuǎn)大于熱敏電阻 繼電器以及滑動(dòng)變阻器R1的電阻的總和 故滑動(dòng)變阻器選R2 2 A擋位測量電阻值 B擋位測量交流電壓 C擋位測量直流電壓 D擋位測量電流值 故為測量各接入點(diǎn)的電壓 應(yīng)將開關(guān)旋至C擋 3 若bc間斷路 ab只與電源正極相連通 ab間無電壓 如圖故多用電表指針不偏轉(zhuǎn) 若bc間斷路 a點(diǎn)與電源正極相連通 c點(diǎn)與電源負(fù)極相連通 a c兩點(diǎn)間的電壓為電源電動(dòng)勢 如圖故多用電表指針偏轉(zhuǎn) 4 要想保證溫度控制在50 由題目表中可得Rt 108 1 因此我們要用電阻箱代替熱敏電阻 把電阻箱電阻調(diào)整到108 1 閉合電路調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 讓繼電器吸合 即讓電路中的電流為15mA 再將電阻箱移除 將熱敏電阻接入電路 完成實(shí)驗(yàn)