2019年高考物理總復習 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 教科版.ppt

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實驗十二傳感器的簡單使用 實驗基礎 核心探究 實驗基礎解讀實驗 萃取精華 一 研究熱敏電阻的熱敏特性 二 研究光敏電阻的光敏特性 注意事項1 在做熱敏電阻實驗時 加熱水后要等一會兒再測其阻值 以使電阻溫度與水的溫度相同 并同時讀出水溫 2 在做光敏電阻實驗時 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照射到光敏電阻上的光的強度 3 歐姆表每次換擋后都要重新調零 核心探究通法悟道 拓寬思路 探究點一基礎性實驗 典例1 2018 福建龍巖模擬 某實驗小組探究一種熱敏電阻的溫度特性 現有器材 直流恒流電源 在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定 電壓表 待測熱敏電阻 保溫容器 溫度計 開關和導線等 1 若用上述器材測量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性 請你在如圖 甲 所示的實物圖上連線 解析 1 直流恒流電源在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定 故只需要將電壓表與電阻并聯測量出電壓即可 實物圖連線如圖 答案 1 見解析 2 實驗的主要步驟 正確連接電路 在保溫容器中注入適量冷水 接通電源 調節(jié)并記錄電源輸出的電流值 在保溫容器中添加少量熱水 待溫度穩(wěn)定后 閉合開關 斷開開關 重復第 步操作若干次 測得多組數據 解析 2 本實驗要測量電阻值和溫度值的關系 電阻要用歐姆定律計算 由于電流恒定且已知 故需測量電壓和溫度 答案 2 記錄電壓表電壓值溫度計示數 3 實驗小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值 并據此繪得如圖 乙 所示的R t關系圖線 請根據圖線寫出該熱敏電阻的R t關系式R t 保留三位有效數字 解析 3 從圖中取相距較遠的兩個特殊點 代入R R0 kt計算 有120 R0 50k104 R0 10k解得R0 100 k 0 400故該熱敏電阻的R t關系式為R 100 0 400t 答案 3 1000 400 方法技巧解決傳感器實驗的主要方法 1 在高中階段關于傳感器的實驗主要側重于實驗電路的設計與連接 實驗數據的處理或根據實驗數據畫圖像 2 實驗電路一般采用滑動變阻器的分壓或限流 電流表的內接或外接 3 數據的處理一般是圖像法 要充分利用好實驗得到的數據獲得實驗結果 4 連接實物圖時 一般先將串聯的主體電路連接好 然后連接并聯的器材 最后一定要進行檢查 針對訓練 2018 江蘇南通模擬 多選 如圖所示為光敏電阻自動計數器的示意圖 圖中虛線表示激光 圓柱體表示隨傳送帶運動的貨物 其中R1為光敏電阻 R2為定值電阻 此光電計數器的基本工作原理是 A 當光照射R1時 信號處理系統獲得高電壓B 當光照射R1時 信號處理系統獲得低電壓C 信號處理系統每獲一次低電壓就計數一次D 信號處理系統每獲一次高電壓就計數一次 BD 解析 激光照在光敏電阻R1上 信號處理系統與R1并聯 其電壓就是R1兩端的電壓 當貨物擋光時R1阻值大 電壓高 貨物擋光一次 就計數 貨物的個數 一次 所以B D正確 A C錯誤 教師備用 2018 湖北咸寧模擬 一些材料的電阻隨溫度的升高而變化 如圖 甲 是由某金屬材料制成的電阻R隨溫度t變化的圖像 若用該電阻與電池 電動勢E 1 5V 內阻不計 電流表 量程為5mA 內阻不計 電阻箱R 串聯起來 連接成如圖 乙 所示的電路 用該電阻做測溫探頭 把電流表的電流刻度改為相應的溫度刻度 就得到了一個簡單的 金屬電阻溫度計 1 電流刻度較大處對應的溫度刻度 選填 較大 或 較小 2 若電阻箱阻值R 150 當電流為5mA時對應的溫度數值為 解析 1 由題圖 甲 可知 溫度升高 電阻阻值增大 電路中電流減小 因此電流刻度較大處對應的溫度刻度較小 2 電流為5mA時 電路總電阻為300 電阻箱阻值R 150 則R 150 由題圖 甲 得對應的溫度為50 答案 1 較小 2 50 探究點二創(chuàng)新性實驗 高考創(chuàng)新實驗例析 典例2 2017 江蘇卷 11 某同學通過實驗制作一個簡易的溫控裝置 實驗原理電路圖如圖 甲 所示 繼電器與熱敏電阻Rt 滑動變阻器R串聯接在電源E兩端 當繼電器的電流超過15mA時 銜鐵被吸合 加熱器停止加熱 實現溫控 繼電器的電阻約為20 熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關系如下表所示 1 提供的實驗器材有 電源E1 3V 內阻不計 電源E2 6V 內阻不計 滑動變阻器R1 0 200 滑動變阻器R2 0 500 熱敏電阻Rt 繼電器 電阻箱 0 999 9 開關S 導線若干 為使該裝置實現對30 80 之間任一溫度的控制 電源E應選用 選填 E1 或 E2 滑動變阻器R應選用 選填 R1 或 R2 答案 1 E2R2 2 實驗發(fā)現電路不工作 某同學為排查電路故障 用多用電表測量各接點間的電壓 則應將如圖 乙 所示的選擇開關旋至 選填 A B C 或 D 3 合上開關S 用調節(jié)好的多用電表進行排查 在圖 甲 中 若只有b c間斷路 則應發(fā)現表筆接入a b時指針 選填 偏轉 或 不偏轉 接入a c時指針 選填 偏轉 或 不偏轉 解析 2 要用多用電表的直流電壓擋檢測故障 應將選擇開關旋至C 3 如果只有b c間斷路 說明b點與電源的負極間沒有形成通路 a b間的電壓為零 電表接在a b間時 指針不偏轉 c點與電源的負極間形成通路 a與電源的正極相通 a c間有電壓 因此兩表接入a c間時指針發(fā)生偏轉 答案 2 C 3 不偏轉偏轉 4 排除故障后 欲使銜鐵在熱敏電阻為50 時被吸合 下列操作步驟正確順序是 填寫各步驟前的序號 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 將電阻箱從電路中移除 合上開關 調節(jié)滑動變阻器的阻值 斷開開關 用電阻箱替換熱敏電阻 將阻值調至108 1 解析 4 排除故障后 欲使銜鐵在熱敏電阻為50 時被吸合 應先斷開開關 用電阻箱替換熱敏電阻 并將阻值調至108 1 合上開關 調節(jié)滑動變阻器的阻值 直至觀察到繼電器的銜鐵被吸合 這時斷開開關 將電阻箱從電路中移除 將熱敏電阻接入電路 因此操作步驟的正確順序是 解析 4 創(chuàng)新 改進點分析 1 考查方式的創(chuàng)新 不再研究熱敏電阻的特性 而是利用熱敏電阻的特性將熱敏電阻與繼電器組成溫度控制裝置 來考查傳感器的原理 多用電表的使用等 2 設問方式的創(chuàng)新 利用多用電表的電壓擋 進行電路的故障排查 典例3 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 完成待調節(jié)的報警系統原理電路圖的連線 解析 1 報警系統電路連線如圖所示 答案 1 見解析 2 電路中應選用滑動變阻器 填 R1 或 R2 答案 2 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 滑動變阻器的滑片應置于 填 a 或 b 端附近 不能置于另一端的原因是 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 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 解析 3 電路接通前 電阻箱電阻應與熱敏電阻的臨界阻值一致 即為650 0 滑動變阻器滑片應置于b端附近 若滑片置于a端 電路接通后電流會超過20mA 報警器可能損壞 將開關向c端閉合 緩慢移動滑動變阻器的滑片 使報警器開始報警 答案 3 650 0b接通電源后 流過報警器的電流會超過20mA 報警器可能損壞 c報警器開始報警 創(chuàng)新 改進點分析 1 考查方式的創(chuàng)新 利用熱敏電阻的特性 組成由熱敏電阻控制的報警系統 考查實物電路圖的連接 器材選取 實驗步驟等 2 實驗原理的改進 用電阻箱來等效替代具體溫度下的熱敏電阻 模擬創(chuàng)新實驗沖關 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Ros在不同照度下的阻值如表 1 根據表中數據 請在圖 甲 的坐標系中描繪出光敏電阻阻值隨照度變化的曲線 并說明阻值隨照度變化的特點 思路點撥 1 當照度降低到1 0lx時 光敏電阻的阻值為20k 解析 1 描繪圖像應注意 圖線應用平滑曲線 而不能畫成各點的連線 光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如圖 a 所示 光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性減小 答案 見解析 2 如圖 乙 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Ros 符號 阻值見上表 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 思路點撥 2 依據串聯電路的分壓原理 串聯一個合適的分壓電阻使光敏電阻兩端的電壓達到2V 答案 見解析 創(chuàng)新 改進點分析 1 數據處理的改進 利用給定的光敏電阻阻值隨照度變化的圖表描繪出曲線進行數據分析 2 設問方式的創(chuàng)新 根據研究光敏電阻的阻值隨光照強度變化情況設計如何利用光敏電阻控制電路 2 2018 湖北黃石模擬 利用傳感器可以探測 感受外界的信號 物理條件等 如圖 甲 所示為某同學用傳感器做實驗得到的小燈泡的U I關系圖線 1 實驗室提供的器材有 電流傳感器 電壓傳感器 滑動變阻器A 阻值范圍0 10 滑動變阻器B 阻值范圍0 100 電動勢為6V的電源 不計內阻 小燈泡 開關 導線若干 該同學做實驗時 滑動變阻器選用的是 選填 A 或 B 請在圖 乙 的方框中畫出該實驗的電路圖 解析 1 為方便實驗操作 滑動變阻器可以選A 小燈泡電阻較小 電流傳感器應采用外接法 描繪小燈泡伏安特性曲線 電壓與電流應從零開始變化 滑動變阻器應采用分壓接法 如圖 a 所示 答案 1 A實驗電路圖見解析 2 如果將該小燈泡接入圖 丙 所示的電路中 已知電流傳感器的示數為0 3A 電源電動勢為3V 則此時小燈泡的電功率為W 電源的內阻為 答案 2 0 69 0 66 0 72均可 2 33 2 00 2 67均可 創(chuàng)新 改進點分析 1 實驗器材的改進 用電壓傳感器 電流傳感器替代電壓表和電流表 2 數據處理的改進 聯立燈泡的伏安特性曲線和電源的伏安特性曲線求解 3 考查方式的創(chuàng)新 設計了同一個電路既考查了小燈泡的伏安特性曲線又考查了測電源的電動勢和內阻