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1、实验十二 传感器的简单使用 大一轮复习讲义 第十一章 交变电流 传感器 NEIRONGSUOYIN 内容索引 过好双基关 研透命题点 回扣基础知识 训练基础题目 细研考纲和真题 分析突破命题点 过好双基关 一、研究热敏电阻的特性 1.实验原理 闭合电路欧姆定律，用 表进行测量和观察. 2.实验器材 半导体热敏电阻、多用电表、 、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 欧姆 温度计 (2)把多用电表置于 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
2、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，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线. 欧姆 温度计的示数 图2 5.实验结论 热敏电阻的阻值随温度的升高而 ，随温度的降低而 . 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. 减小增大 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 表进行测量和观察. 2.实验器材 光敏电阻、多用电表、 、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
3、 电路连接好，其中多用电表置于“100”挡； 欧姆 小灯泡 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 ； (2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为 这个电学量. 很小 电阻 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，
4、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. 研透命题点 例1 (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
5、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 . 命题点一 温度传感器的应用 (1)在图4中完成待调节的报警系统原理电路图的连线. 图4 答案 见解析图 解析 先用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)电路中应选用滑动变阻器_(填“R1”或“R2”). 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_. 650.0b 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 解析
6、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. 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. c 报警器开始报警 解析 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
7、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”). 小 解析 因为负温度系数热敏电阻温度降低时，电阻增大，故电路中电流变小. (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. 右 解析 由(1)的分析知，温度越高，电流越大，25 的刻度应对应较大电流， 故在20 的刻度的右侧. 图5 (3
8、)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，请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路.(请在 图乙中作图) 答案 见解析图 解析 如图所示. 例2 为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统.光控开关可 采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可 以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx).某光敏电阻RP在不同照度下 的阻值如下表： 命题点二 光电传感器的应用 照度(lx)0.20.40.60.81.01.2 电阻(k)754028232018 (1)根据表中数据，请在图6甲所示的坐标系描绘出阻值随照度变化的曲线，并 说明阻值随照度变
9、化的特点. 答案 见解析 图6 解析 光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图甲所示，光敏电阻的阻值随 照度的增大而减小. (2)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系 统.请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗 照度降低至1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图.(不考虑控制开 关对所设计电路的影响) 提供的器材如下： 光敏电阻RP(符号 ，阻值见上表)； 直流电源E(电动势3 V，内阻不计)； 定值电阻：R110 k，R220 k，R340 k(限选其中 之一，并在图中标出)； 开关S及导线若干. 答案 见解析 例3 材料
10、的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用这种效应 可以测量压力大小.若图7甲为某压敏电阻在室温下的电阻压力特性曲线，其 中RF、R0分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值.为了测量压力F，需先测量压 敏电阻处于压力中的电阻值RF.请按要求完成下列实验. 命题点三 压力传感器的应用 图7 (1)设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，在图乙的虚线框中 画出实验电路原理图(压敏电阻及所给压力已给出，待测压力大小约为0.4102 N 0.8102 N，不考虑压力对电路其他部分的影响)，要求误差较小，提供的器 材如下： A.压敏电阻，无压力时阻值R06 000 B.滑动变阻器R，最大
11、阻值为200 C.电流表A，量程2.5 mA，内阻约30 D.电压表V，量程3 V，内阻约3 k E.直流电源E，电动势3 V，内阻很小 F.开关S，导线若干 答案 见解析图 解析 根据题述对实验电路的要求，应该采用分压式接法、电流表内接的 电路，原理图如图所示. (2)正确接线后，将压敏电阻置于待测压力下，通过压敏电阻的电流是1.33 mA， 电压表的示数如图丙所示，则电压表的读数为_ V.2.00 解析 根据电压表读数规则，电压表读数为2.00 V. (3)此时压敏电阻的阻值为_ ；结合图甲可知待测压力的大小F_ N. (计算结果均保留两位有效数字) 1.510360 变式2 某些固体材料
12、受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化，这 种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”.现用如图 8所示的电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应，已知Rx的阻值变化范围为几欧到 几十欧，实验室中有下列器材： A.电源E(电动势3 V，内阻约为1 ) B.电流表A1(00.6 A，内阻r15 ) C.电流表A2(00.6 A，内阻r21 ) D.开关S，定值电阻R05 (1)为了比较准确地测量电阻Rx的阻值，请完成虚线框内电路图的设计. 图8 答案 见解析图 解析 利用伏安法测量电阻阻值，但所给器材缺少电压表，可以用内阻已知 的电流表A1代替，另一个电流表A2测量电流.电路图如图所示. (2)在电阻Rx上加一个竖直向下的力F(设竖直向下为正方向)，闭合开关S，记下 电表读数，A1的读数为I1，A2的读数为I2，得Rx_.(用字母表示) (3)改变力的大小，得到不同的Rx值，然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变 力的大小，得到不同的Rx值.最后绘成的图像如图9所示，除观察到电阻Rx的阻 值随压力F的增大而均匀减小外，还可以得到的结论是_ _.当F竖直向下时，可得Fx与所受压力F的数值关系是Rx_. 图9 压力等大反向时，阻值 相等172F