1、高考研究传感器的简单应用|热敏电阻的特性研究及应用实验原理实验（如图所示）应用了闭合电路的欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察 方法突破1.实验步骤(1)按如图所示连接好电路，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。方法突破(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出的热敏电阻的阻值。(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。2.数据处理(1)RT-t 坐标系中，粗略画出热敏电阻阻值随温度变化的图线。方法突破(2)结论：半导体热敏电阻的阻值随温度的升
2、高而减小，随温度的降低而增大。3.应用抓住热敏电阻的特性，结合电路进行有关分析或计算。例 1(2016全国乙卷)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
3、阻的阻值随温度升高而减小，在 60 时阻值为 650.0。(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。(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_；滑动变阻器的滑片应置于_(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_。(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。解析(1)电路图连接如图。(2)报警器开始报警时，对整个回路有 UIc(R 滑R 热)，代入数据可得 R 滑1 150.0，
4、因此滑动变阻器应选择 R2。(3)在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻的阻值，即为650.0 。滑动变阻器在电路中为限流接法，滑片应置于 b端附近，若置于另一端 a 时，闭合开关，则电路中的电流 I 18650.0 A27.7 mA，超过报警器最大电流 20 mA，报警器可能损坏。开关应先向 c 端闭合，移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警为止。答案(1)连线见解析图(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 报警器开始报警名师指津高考中关于传感器的实验主要侧重于实验电路的设计与连接，实
5、验数据的图像处理，解决该类问题应注意以下两点：1依据题目要求或根据热敏电阻的估计阻值设计电路，如分压、限流接法，电流表的内、外接。2实物连线时，一般先将串联的主体电路连接好，然后连接并联的器材。跟进训练1(2016北京高考)热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值 R 随温度 t 变化的示意图。由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力_(选填“增强”或“减弱”)；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更_(选填“敏感”或“不敏感”)。解析：由 R-t 图像可知，热敏电阻在温度上升时电阻减小，则导电能力增强。相对金属热电阻，热敏电阻在相同的温度变化情况下
6、电阻变化大，则热敏电阻对温度变化的响应更敏感。答案：增强 敏感|光敏电阻的特性研究及应用实验原理实验（如图所示）应用了闭合电路的欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察 方法突破1.实验步骤(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如图所示电路连接好，其中多用电表置于“100”挡。方法突破(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，观察欧姆表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，观察并记录电阻值。2.数据处理(1)根据记录数据分析光敏电阻的特性。方法突破(2)结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化
7、，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。3.应用抓住光敏电阻的特性，结合电路进行有关分析或计算。例 2 为节约能源采用光电池为路灯提供电能，用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制。光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为 0；照射光较弱(如天黑)时电阻接近于无穷大。利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，天黑时打开。电磁开关的内部结构如图所示。1、2 两接线柱之间是励磁线圈，3、4 两接线柱分别与弹簧片和触点连接。当励磁线圈中电流大于 50 mA 时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4 断开；电
8、流小于 50 mA 时，3、4 接通。励磁线圈中允许通过的最大电流为 100 mA。(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，在方框中画出电路原理图。光敏电阻 R1，符号；灯泡 L，额定功率 40 W，额定电压 36 V，符号；保护电阻 R2，符号；电磁开关，符号；蓄电池 E，电压 36 V，电阻很小；开关S，导线若干。(2)回答下列问题：如果励磁线圈的电阻为 200，励磁线圈允许加的最大电压为_ V，保护电阻 R2 的阻值范围为_。在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱 3、4 之间从断开变为接通。为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部
9、结构图说明。解析 要使光敏电阻能够对电路进行控制，且有光照时路灯熄灭，光敏电阻应与 1、2 串联，3、4 与路灯串联，电路图如图所示。(2)由 UIR 得励磁线圈允许加的最大电压 UmImR0.1200 V20 V；依据允许通过励磁线圈的电流最大值和最小值计算得 R2minEUmIm160.1 160，R2maxERIminI 260.05 520，因此保护电阻 R2 的阻值范围为 160520；解析略。答案(1)见解析(2)20 160520把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4 之间接通；不吸合时，3、4 之间断开跟进训练2为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关
10、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表：照度(lx)0.20.40.60.81.01.2光敏电阻(k)754028232018(1)根据表中数据，请在图甲的坐标系中描绘出光敏电阻阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。(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
11、。(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。解析：(1)图线应用平滑曲线，光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图(a)所示，光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小。(2)根据题意，E3 V，当照度降低至 1.0 lx 时，光敏电阻电压需升至 2 V，由图线知，此时光敏电阻 RP20 k，URP2 V，串联电阻分压 UR1 V，由URPUR RPR 2 得 RRP2 10 k，故选定值电阻 R1。电路原理图如图
12、(b)所示。答案：见解析|其他传感器的应用实验原理1.传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。2.其工作过程如图所示。方法突破1.传感器问题的分析思路物理传感器是将所感受的物理量(如力、热、光等)转换为便于测量的电学量的器件。可以把传感器的应用过程分为三个步骤：(1)信息采集。(2)信息加工、放大、传输。(3)利用所获得的信息执行某种操作。2.分析传感器问题要注意四点(1)感受量分析：要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等。方法突破(2)输出信号分析：明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律。(3
13、)电路结构分析：认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点的基础上，分析电路输出信号与输入信号间的规律。(4)执行机构工作分析：传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程，还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程。例 3 (2016浙江高考)如图所示为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为 v 的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为 M0 的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为 t0，输出电压为 U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间
14、隔为 t，输出电压为 U，则该同学身高和质量分别为()Av(t0t)，M0U0U B.12v(t0t)，M0U0UCv(t0t)，M0U0(UU0)D.12v(t0t)，M0U0(UU0)解析 设人的身高为 x，质量为 m。当测重台没有站人时：Hvt02当人站在测重台上时：Hxvt2由两式得人的身高 x12v(t0t)当测重台上没站人时：M0gkU0当人站在测重台上时：(M0m)gkU由两式得人的质量 mM0U0(UU0)可知选项 D 正确。答案 D名师指津 解答本题的两个关键：1弄清测量仪记录时间间隔的原理和作用。2据题列出输出电压的信息公式：kUmg。跟进训练3.在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示。M 是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻 RM 发生变化，导致 S 两端电压 U 增大，装置发出警报，此时()ARM 变大，且 R 越大，U 增大越明显BRM 变大，且 R 越小，U 增大越明显CRM 变小，且 R 越大，U 增大越明显DRM 变小，且 R 越小，U 增大越明显解析：选 C S 两端的电压 U 增大，总电流变大，总电阻变小，说明 M 的电阻变小，RM 变小，且 R 越大，并联电阻减小越快，干路电流增大越明显，电压U 增大越明显，C 项正确。
