2020版高考物理粤教版大一轮复习讲义:第十一章 实验十二 Word版含解析.pdf
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1、实验十二 传感器的简单使用实验十二 传感器的简单使用 一、研究热敏电阻的特性 1.实验原理 闭合电路欧姆定律,用欧姆表进行测量和观察. 2.实验器材 半导体热敏电阻、多用电表、温度计、铁架台、烧杯、凉水和热水. 3.实验步骤 (1)按图 1 连接好电路,将热敏电阻绝缘处理; 图 1 (2)把多用电表置于欧姆挡,并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值,并记下 温度计的示数; (3)向烧杯中注入少量的冷水,使热敏电阻浸没在冷水中,记下温度计的示数和多用电表测量 的热敏电阻的阻值; (4)将热水分几次注入烧杯中,测出不同温度下热敏电阻的阻值,并记录. 4.数据处理 在图 2 坐标系中,粗略
2、画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线. 图 2 5.实验结论 热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,随温度的降低而增大. 6.注意事项 实验时,加热水后要等一会儿再测热敏电阻阻值,以使电阻温度与水的温度相同,并同时读 出水温. 二、研究光敏电阻的光敏特性 1.实验原理 闭合电路欧姆定律,用欧姆表进行测量和观察. 2.实验器材 光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线、电源. 3.实验步骤 (1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图 3 所示电路连接好,其中多用电表置于 “100”挡; 图 3 (2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值,并记录数据; (3)打开电源,让小灯泡发光,调节小
3、灯泡的亮度使之逐渐变亮,观察多用电表表盘指针显示 光敏电阻阻值的情况,并记录; (4)用手掌(或黑纸)遮光时,观察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的情况,并记录. 4.数据处理 根据记录数据分析光敏电阻的特性. 5.实验结论 (1)光敏电阻在暗环境下电阻值很大,强光照射下电阻值很小; (2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量. 6.注意事项 (1)实验中,如果效果不明显,可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中,并通过盖上小孔改变照 射到光敏电阻上的光的多少来达到实验目的; (2)欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零. 命题点一 温度传感器的应用命题点一 温度传感器的应用 例 1 (
4、2016全国卷23)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.提供的器材有:热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流 超过 Ic时就会报警),电阻箱(最大阻值为 999.9 ),直流电源(输出电压为 U,内阻不计),滑 动变阻器 R1(最大阻值为 1 000 ),滑动变阻器 R2(最大阻值为 2 000 ),单刀双掷开关一个, 导线若干. 在室温下对系统进行调节.已知U约为18 V, Ic约为10 mA; 流过报警器的电流超过20 mA时, 报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在 60 时阻值为 650.0 . (1)在图 4 中完
5、成待调节的报警系统原理电路图的连线. 图 4 (2)电路中应选用滑动变阻器_(填“R1”或“R2”). (3)按照下列步骤调节此报警系统: 电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为_;滑 动变阻器的滑片置于_(填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是_. 将开关向_(填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至_. (4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用. 答案 (1)见解析图 (2)R2 (3)650.0 b 接通电源后,流过报警器的电流会超过 20 mA,报警器可能损坏 c 报警 器开始报警 解析 (1)先用
6、电阻箱替代热敏电阻,连接成闭合回路进行调试.电路图连接如图所示. (2)当电路中电流 Ic10 mA 时,根据闭合电路欧姆定律有 Ic,解得 R总1 800 ,此时 U R总 热敏电阻的阻值为 650 ,则滑动变阻器的阻值为 1 150 ,所以滑动变阻器选 R2. (3)当热敏电阻阻值达到 650 时,报警器就会报警,用电阻箱替代热敏电阻进行调节,应 把电阻箱的阻值调到 650 .若接通电源后电路中的电流过大(超过 20 mA), 报警器就会损坏,电流越小越安全,所以为了电路安全,闭合开关前滑片应置于 b 端. 用电阻箱替代热敏电阻进行调试,应将开关向 c 端闭合,开关闭合后要减小电路中的电阻
7、 直至报警器开始报警. 变式 1 利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器,一般体积很小,可以用来测量很小范围 内的温度变化,反应快,而且精确度高. (1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路,其他因素不变, 只要热敏电阻所处区域的温度降低,电路中电流将变_(填“大”或“小”). (2)上述电路中,我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度,就能直接显示出热敏电阻 附近的温度.如果刻度盘正中的温度为 20 (如图 5 甲所示), 则 25 的刻度应在 20 的刻度 的_(填“左”或“右”)侧. 图 5 (3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化, 请用图乙中
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