1、实验十六传感器的简单应用考纲解读1.知道什么是传感器.2.知道热敏电阻和光敏电阻的作用.3.会讨论常见的各种传感器的工作原理、元件特征及设计方案.4.会设计简单的温度报警器基本实验要求研究热敏电阻的特性1实验原理闭合电路的欧姆定律，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、烧杯、凉水和热水3实验步骤(1)按实验原理图连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；(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热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
2、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1坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线图15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其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温基本实验要求研究光敏电阻的光敏特性1实验原理闭合电路的欧姆定律，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3实验步骤(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器如实验原理图所示电路连接好，其中多用电表置于“100”挡；(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
3、光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录(4)用手掌(或黑纸)遮光时，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，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调零考点一热敏电阻的实际应用例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
4、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20C(如图2甲所示)，则25C的刻度应在20C的刻度的_(填“左”或“右”)侧 甲乙图2(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，请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路解析(1)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会减小(2)由(1)的分析知，温度越高，电流越大，25C的刻度应对应较大电
5、流，故在20C的刻度的右侧(3)电路如图所示答案(1)小(2)右(3)见解析图 考点二光敏电阻传感器例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ROS在不同照度下的阻值如下表所示：照度(lx)0.20.40.60.81.01.2电阻(k)754028232018(1)根据表中数据，请在图3给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点图3(2)如图4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
6、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)图4提供的器材如下：光敏电阻ROS(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及导线若干解析(1)根据表中的数据，在坐标系中描点连线，得到如图所示的变化曲线由图可知阻值随照度变化的特点：光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小(2)因天色渐暗、照度降低至1.0 lx时启动照明系统，此时光敏电阻阻值为20 k，两端电压为2 V，电源电动势为
7、3 V，故应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为10 k，即选用R1.此电路的原理图如图所示答案见解析考点三力电传感器的实际应用例3图5所示装置可以用来测量硬弹簧(即劲度系数较大的弹簧)的劲度系数k.电源的电动势为E，内阻可忽略不计；滑动变阻器全长为L，重力加速度为g.为理想电压表当木板上没有放重物时，滑动变阻器的触头位于图中a点，此时电压表示数为零在木板上放置质量为m的重物，滑动变阻器的触头随木板一起下移由电压表的示数U及其他给定条件，可计算出弹簧的劲度系数k.图5(1)写出m、U与k之间所满足的关系式(2)已知E1.50 V，L12.0 cm，g9.80 m/s2.测量结果如下表：M(kg)1
8、.001.503.004.506.007.50U(V)0.1080.1540.2900.4460.6080.740在图6中给出的坐标纸上利用表中数据描出mU直线图6mU直线的斜率为_kg/V；弹簧的劲度系数k_N/m(结果均保留三位有效数字)解析(1)设放置质量m的物体时弹簧压缩量为x，则有mgkx又UE解得mU.(2)用描点法作图，作出的图象如图所示选取(0,0)、(0.90,9)两点，则斜率为 kg/V10.0 kg/V.因mU，故，k10.0 N/m1.23103 N/m.答案(1)mU(2)见解析图10.01.231031关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是()A非电学量敏感元
9、件转换电路电学量转换元件B电学量敏感元件转换电路转换元件非电学量C非电学量敏感元件转换元件转换电路电学量D非电学量转换电路转换元件敏感元件电学量答案C解析传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量，因此A、B、D错，C对2(2011江苏6)美国科学家Willard S. Boyle与George E. Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖CCD是将光学量转变成电学量的传感器下列器件可作为传感器的有()A发光二极管 B热敏电阻C霍尔元件 D干电池答案BC3为了保护电脑元件不
10、受损害，在电脑内部有很多传感器，其中最重要的就是温度传感器，常用的温度传感器有两种：一种是用金属做的热电阻；另一种是用半导体做的热敏电阻关于这两种温度传感器的特点，下列说法正确的是()A金属做的热电阻随着温度的升高电阻变大B金属做的热电阻随着温度的升高电阻变小C用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变大D用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变小答案AD解析金属的电阻率随着温度的升高而变大，半导体在温度升高时电阻会变小，故选A、D.4如图7(a)所示，光敏电阻R2上加上如图(b)所示的光照，那么R2两端的电压变化是下列图中的()图7答案B解析光敏电阻阻值随光照的增强而减小，根据题图乙知R2两端
11、的电压随之同频率地先减小后增大，但不会是零，所以选B.5如图8所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中R3为用半导体热敏材料制成的传感器值班室的显示器为电路中的电流表，a、b之间接报警器当传感器R3所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是() 图8AI变大，U变大 BI变大，U变小CI变小，U变小 DI变小，U变大答案C解析当传感器R3所在处出现火情时，温度升高，R3阻值变小，电路的总电阻变小，电路的总电流变大r两端的电压变大，所以路端电压(即报警器两端的电压U)变小；又R1两端的电压变大，R2与R3的并联电压变小，所以流过R2的电流(即显示器的电流I)变小6如图9所示
12、，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时()A电压表的示数增大BR2中电流减小图9C小灯泡的功率增大D电路的路端电压增大答案ABC解析当照射光强度增大时，R3阻值减小，外电路总电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，A项正确，D项错误；由路端电压减小，R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，故C项正确7一台臭氧发生器P的电阻为10 k，当供电电压等于24 V时能正常工作，否则不产生臭氧现要用这种臭氧发生
13、器制成自动消毒装置，要求它在有光照时能产生臭氧，在黑暗时不产生臭氧，拟用一个光敏电阻R1对它进行控制，R1的阻值在有光照时为100 ，黑暗时为1 000 ，允许通过的最大电流为3 mA；电源E的电压为36 V，内阻不计；另有一个滑动变阻器R2，阻值为0100 ，允许通过的最大电流为0.4 A；一个开关S和导线若干臭氧发 图10生器P和光敏电阻R1的符号如图10所示设计一个满足上述要求的电路图，图中各元件要标上字母代号，其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母A、B.(电路图画在虚线框内)答案见解析图解析为了能控制臭氧发生器，应该用滑动变阻器的分压式接法，有光照时P能正常工作，无光照时P不工作电
14、路图如图所示：8热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求该特性曲线尽可能完整已知常温下待测热敏电阻的阻值约4 5 .将热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 )、直流电压表(内阻约5 k)、滑动变阻器(020 )、开关、导线若干(1)在下面的虚线框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小(2)根据电路图，在图11的实物图上连线图11(3)简要写出完成接线后的主要实验步骤答案见解析解析(1)为获得更多的数据，应使电压从零开始变化，故应采用分压电路由于待测热敏电阻阻值约4 5 ，故应采用电流表外接法，电路图如图所示(2)按电路图连接实物图如图所示(3)往保温杯中加入一些热水，待温度稳定时读出温度计示数；调节滑动变阻器，快速测出几组电流表和电压表的值并记录；重复、，测量不同温度下的电流表和电压表的值并作记录；绘出各测量温度下热敏电阻的伏安特性曲线
