物理實(shí)驗(yàn)12 傳感器的簡單使用

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1、實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1212傳感器的簡單使用傳感器的簡單使用-2-一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.認(rèn)識(shí)熱敏電阻、光敏電阻等傳感器中的敏感元件。2.了解傳感器的簡單使用。二、實(shí)驗(yàn)原理1.傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?力、溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(一般是電學(xué)量)。2.工作過程三、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。-3-四、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出燒杯中在沒有熱水時(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

2、,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。-4-(2)數(shù)據(jù)處理根據(jù)記錄數(shù)據(jù),把測量到的溫度、電阻值填入下表中,分析熱敏電阻的特性。在如圖所示坐標(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:熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小,隨溫度的降低而增大。-5-2.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

3、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。-6-(2)數(shù)據(jù)處理把記錄的結(jié)果填入下表中,根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性。結(jié)論:光敏電阻被光照射時(shí)阻值發(fā)生變化,光照增強(qiáng)電阻變小,光照減弱電阻變大。五、注意事項(xiàng)1.在做熱敏電阻實(shí)驗(yàn)時(shí),加開水后要等一會(huì)兒再測其阻值,以使電阻溫度與水的溫度相同,并同時(shí)讀出水溫。2.在做光敏電阻實(shí)驗(yàn)時(shí),如果效果不明顯,可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中,并通過蓋上的小孔改變射到光敏電阻上的光的多少。3.歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零。-7-考點(diǎn)一考點(diǎn)二熱敏電阻的原理及應(yīng)用熱敏電阻的原理及應(yīng)用例1溫度

4、傳感器廣泛應(yīng)用于家用電器中,它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性來工作的。如圖甲為某裝置中的傳感器工作原理圖,已知電源的電動(dòng)勢E=9.0 V,內(nèi)阻不計(jì);G為靈敏電流表,其內(nèi)阻Rg保持不變;R為熱敏電阻,其阻值隨溫度的變化關(guān)系如圖乙所示。閉合開關(guān)S,當(dāng)R的溫度等于20 時(shí),電流表示數(shù)I1=2 mA,則當(dāng)電流表的示數(shù)I2=3.6 mA時(shí),熱敏電阻的溫度是()A.60 B.80 C.100 D.120 答案解析解析關(guān)閉由題圖乙知,溫度為20時(shí),R的阻值R1=4 k。由歐姆定律可得E=I1(R1+Rg),E=I2(R2+Rg),兩式聯(lián)立,解得R2=2 k,通過題圖乙查得此時(shí)溫度為120 ,D正確。

5、答案解析關(guān)閉D-8-考點(diǎn)一考點(diǎn)二例2由對溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成的某熱敏電阻RT,在給定溫度范圍內(nèi),其阻值隨溫度的變化是非線性的。某同學(xué)將RT和兩個(gè)適當(dāng)?shù)墓潭娮鑂1、R2連成圖甲虛線框內(nèi)所示的電路,以使該電路的等效電阻RL的阻值隨RT所處環(huán)境溫度的變化近似為線性的,且具有合適的阻值范圍。為了驗(yàn)證這個(gè)設(shè)計(jì),他采用伏安法測量在不同溫度下RL的阻值,測量電路如圖甲所示,圖中電壓表內(nèi)阻很大。RL的測量結(jié)果如表所示。-9-考點(diǎn)一考點(diǎn)二回答下列問題:(1)根據(jù)圖甲所示的電路,在圖乙所示的實(shí)物圖上連線。-10-考點(diǎn)一考點(diǎn)二(2)在圖丙坐標(biāo)紙上作RL-t關(guān)系圖線。 -11-考點(diǎn)一考點(diǎn)二(3)在某一溫度下,電

6、路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖丁所示。電流表的讀數(shù)為,電壓表的讀數(shù)為。此時(shí)等效電阻RL的阻值為;熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為。 -12-考點(diǎn)一考點(diǎn)二解析： (1)根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖,如圖所示。 -13-考點(diǎn)一考點(diǎn)二(2)根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn),作出直線。 (3)電流表讀數(shù)I=115 mA,電壓表讀數(shù)U=5.00 V。 43.5 ,對照RL-t關(guān)系圖線找出相應(yīng)溫度約為64.0 。答案： (1)見解析圖甲(2)見解析圖乙(3)115 mA5.00 V43.5 64.0 -14-考點(diǎn)一考點(diǎn)二光敏電阻的理解及應(yīng)用光敏電阻的理解及應(yīng)用例3(多選)如圖為利用光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)的示意圖,圖中虛線表示激光,圓柱

7、體表示隨傳送帶運(yùn)動(dòng)的貨物,其中R1為光敏電阻,R2為定值電阻,此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是()A.當(dāng)光照射R1時(shí),信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓B.當(dāng)光照射R1時(shí),信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓C.信號(hào)處理系統(tǒng)每獲一次低電壓就計(jì)數(shù)一次D.信號(hào)處理系統(tǒng)每獲一次高電壓就計(jì)數(shù)一次 答案解析解析關(guān)閉當(dāng)光照射R1時(shí),其阻值減小,電路中電流增大,電源內(nèi)阻和R2兩端的電壓增大,R1兩端的電壓減小,信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓;當(dāng)貨物擋住光源時(shí)獲得高電壓,所以BD正確。 答案解析關(guān)閉BD-15-考點(diǎn)一考點(diǎn)二例4(多選)如圖所示,R1、R2為定值電阻,L為小燈泡,R3為光敏電阻,當(dāng)入射光強(qiáng)度增大時(shí) ()A.電壓表的示數(shù)增大B.R2中

8、電流減小C.小燈泡的功率增大D.電路的路端電壓增大 答案解析解析關(guān)閉當(dāng)入射光強(qiáng)度增大時(shí),R3阻值減小,外電路總電阻隨R3的減小而減小,流過R1的電流增大,R1兩端電壓增大,電壓表的示數(shù)增大,同時(shí)由于內(nèi)電壓增大,故路端電壓減小,A項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤;由路端電壓減小和R1兩端電壓增大知,R2兩端電壓必減小,則R2中電流減小,故B項(xiàng)正確;由于干路電流增大和流過R2的電流減小可知,流過小燈泡的電流增大,則小燈泡的功率增大,故C項(xiàng)正確。 答案解析關(guān)閉ABC-16-考點(diǎn)一考點(diǎn)二例5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(

9、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:-17-考點(diǎn)一考點(diǎn)二(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),請?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)。-18-考點(diǎn)一考點(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2 V時(shí),控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)。請利用下列器材設(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1.0 lx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)對所設(shè)計(jì)電路的影響)-19-考點(diǎn)一考點(diǎn)二提供的器材如下:光敏電阻RP(符號(hào) ,阻值見上表)直流電源E(電動(dòng)勢3 V,內(nèi)阻不計(jì))定值

10、電阻:R1=10 k,R2=20 k,R3=40 k(限選其中之一并在圖中標(biāo)出);開關(guān)S及導(dǎo)線若干。 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-20-12341.(2017甘肅嘉峪關(guān)模擬)右圖是磁報(bào)警裝置中的一部分電路示意圖,其中電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r,R1、R2是定值電阻,RB是磁敏傳感器,它的電阻是在磁場中減小,c、d接報(bào)警器。電路閉合后,當(dāng)傳感器RB所在處出現(xiàn)磁體時(shí),則電流表的電流I,c、d兩端的電壓U將 ()A.I變大,U變小B.I變小,U變大C.I變大,U變大D.I變小,U變小-21-解析 由題意知,當(dāng)傳感器RB所在處出現(xiàn)磁體時(shí),RB減小,RB、R2并聯(lián)的電阻減小,外電路總電阻減小,根據(jù)閉合

11、電路歐姆定律得知,干路電流I干增大,路端電壓減小,R1電壓增大,故c、d兩端電壓U變小,通過R2的電流減小,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。答案答案 A -22-12342.(2016全國理綜乙)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1 000 ),滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為2 000 ),單刀雙擲開關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干。在室溫下對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。已知U約為18 V,Ic約為10 mA;流

12、過報(bào)警器的電流超過20 mA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 。-23-1234(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(選填“R1”或“R2”)。 -24-1234(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(選填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是。 將開關(guān)向(選填“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。-25-1234解析：

13、 (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=10 mA時(shí),根據(jù)閉合電路歐姆定律有Ic= ,解得R總=1 800 ,此時(shí)熱敏電阻的阻值為650 ,則滑動(dòng)變阻器的阻值為1 150 ,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20 mA),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。-26-12

14、34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20 mA,報(bào)警器可能損壞c報(bào)警器開始報(bào)警-27-12343.(2016河南洛陽一模)某同學(xué)要探究一質(zhì)地均勻圓柱形的熱敏電阻的電阻率隨溫度變化的規(guī)律,其部分步驟如下:(1)用20分度的游標(biāo)卡尺測量其長度如圖甲所示,可知其長度為 mm。 (2)用螺旋測微器測量其直徑如圖乙,可知其直徑為 mm。 -28-1234(3)該同學(xué)利用以下實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究熱敏電阻阻值隨溫度的變化規(guī)律:A.熱敏電阻(常溫下約300 )B.溫度計(jì)C.電流表A1(60 mA,約10 )D.電流表A2(3 A,約0.1 )E.電壓表

15、V(6 V,約15 k)F.滑動(dòng)變阻器R1(200 ,0.5 A)G.滑動(dòng)變阻器R2(5 ,2 A)H.蓄電池(9 V,0.05 )I.開關(guān)一個(gè),帶夾的導(dǎo)線若干實(shí)驗(yàn)要求通過熱敏電阻的電流從零開始增加,電流表應(yīng)選擇,滑動(dòng)變阻器選擇。 -29-1234為精確測量該熱敏電阻,請?jiān)趫D丙中完成實(shí)驗(yàn)器材連接。 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-30-12344.(2016東北四市模擬)用下列器材測量電容器的電容:一塊多用電表,一臺(tái)直流穩(wěn)壓電源,一個(gè)待測電容器(額定電壓16 V),定值電阻R1(阻值未知),定值電阻R2=150 ,電流傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī),單刀雙擲開關(guān)S,導(dǎo)線若干。實(shí)驗(yàn)過程如下:-31-1234-32-1234-33-1234請完成下列問題:(1)由圖甲可知,電阻R1的測量值為 。 (2)第1次實(shí)驗(yàn)中,電阻R1兩端的最大電壓U= V。利用計(jì)算機(jī)軟件測得i-t曲線和兩坐標(biāo)軸所圍的面積為42.3 mAs,已知電容器放電時(shí)其內(nèi)阻可以忽略不計(jì),則電容器的電容為C= F。 (3)第2次實(shí)驗(yàn)中,電流隨時(shí)間變化的i-t曲線應(yīng)該是圖丁中的虛線(選填“b”“c”或“d”),判斷依據(jù)是 。 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉