1、知识梳理 重难突破 栏目索引 实验目的1.探究热敏电阻、光敏电阻的特性,了解传感器的工作原理。知识梳理 2.了解传感器在技术上的应用。实验原理1.传感器的作用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)。知识梳理 重难突破 栏目索引 2.传感器的工作过程通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于测量的信号。例如,光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号。热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温度信号转换成电信号,转换后的信号经过电子电路的处理就可达到方便检测、自动控制、遥控等各种目的。传感器工作的原理可用下图表示:知识梳理 重难突破 栏
2、目索引 实验器材热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小电珠、学生电源、光电计数器、滑动变阻器、开关、导线、光源等。实验步骤知识梳理 重难突破 栏目索引 1.研究热敏电阻的热敏特性(1)将热敏电阻与多用电表接成电路,如图所示。(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杯中,测出不同温度下热敏电阻的阻值,并记录。知识梳理 重难突破 栏目索引(1)将光敏电阻、多用电表、小电珠、滑动变阻器、开关、
3、学生电源按如图所示电路连接好,其中多用电表置于“100”挡。(2)先测出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,让小电珠发光,调节小电珠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)测出用手掌(或黑纸)遮光时电阻的阻值,并记录。2.研究光敏电阻的光敏特性知识梳理 重难突破 栏目索引 数据处理1.研究热敏电阻的热敏特性(1)根据记录数据,把测量到的温度、电阻值填入表中,分析热敏电阻的特性。次数待测量温度/电阻/知识梳理 重难突破 栏目索引(2)在如图所示坐标系中,粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图象。(3)根据实验数据和R-t图线,得出结论:热敏电阻的
4、阻值随温度的升高而减小,随温度的降低而增大。知识梳理 重难突破 栏目索引 2.研究光敏电阻的光敏特性(1)把记录的结果填入表中:(2)根据记录的数据分析光敏电阻的特性,得出结论:光敏电阻被光照射时其阻值发生变化,光照增强电阻变小,光照减弱电阻变大。光照强度弱中强无光照射阻值/注意事项1.在做热敏电阻实验时,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。2.在做光敏电阻实验时,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照强度。3.欧姆表每次换挡后都要重新调零。知识梳理 重难突破 栏目索引 1.(多选)计算机光驱的主要部分是激
5、光头,它可以发射脉冲激光信号,激光扫描光盘时,激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统,再通过计算机显示出相应信息,光敏电阻自动计数器的示意图如图所示,其中R1为光敏电阻,R2为定值电阻,此光电计数器的基本工作原理是()知识梳理 重难突破 栏目索引 A.当有光照射R1时,处理系统获得高电压B.当有光照射R1时,处理系统获得低电压C.信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D.信号处理系统每获得一次高电压就计数一次 答案ADR1、R2和电源组成一个闭合电路,只有R2两端获得高电压时,处理系统才能进行信号处理,当激光照到光敏电阻R1时,R1的阻值变小,总电流变大,则R2两端
6、获得高电压,因此选A、D。知识梳理 重难突破 栏目索引 2.温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中,它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性工作的。如图甲所示,电源的电动势E=9.0 V,内电阻不计;G为灵敏电流计,内阻Rg保持不变;R为热敏电阻,其电阻值与温度的变化关系如图乙所示。闭合开关S,当R的温度等于20 时,电流表示数I1=2 mA;当电流表的示数I2=3.6 mA时,热敏电阻的温度是 。知识梳理 重难突破 栏目索引 得:Rg=-R=k-4 k=0.5 k当I2=3.6 mA时,设热敏电阻的阻值为R,则R=-Rg=k-0.5 k=2 k从图乙查得此时对应的温度t2=120。1
7、EI922EI93.6 答案120 解析 从图乙查得t=20 时,R的阻值为4 k由E=I1(R+Rg)知识梳理 重难突破 栏目索引 3.传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件,在自动控制中有着相当广泛的应用。有一种测量人的体重的电子秤,其测量部分的原理图如图虚线框中所示,它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻),显示体重大小的仪表A(实质是理想的电流表)组成。压力传感器表面能承受的最大压强为1107Pa,且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如表所示。设踏板和压杆的质量可以忽略不计,接通电源后,压力传感器两端的电压恒为4.8 V
8、,取g=10 m/s2。请回答:知识梳理 重难突破 栏目索引(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻线应标在电流表刻度盘 A处。(2)如果某人站在该秤的踏板上,电流表刻度盘的示数为 20 mA,这个人的质量是 kg。答案(1)1.610-2(2)50 解析 本题是传感器的应用问题,考查学生的实验与探究能力。(1)由图表知,踏板空载时,压力传感器的电阻R=300,此时电流表中电流I=A=1.610-2 A。(2)当电流I=20 mA=2010-3 A时,压力传感器的电阻R=240,对应表格中F=500 N,所以这个人的质量为50 kg。UR4.8300UI34.820 10压力F/N02505007
9、501 0001 2501 500 电阻R/300270240210180150120 知识梳理 重难突破 栏目索引 4.一热敏电阻阻值随温度变化的图象如图甲所示,请应用这一热敏电阻自行设计一控制电路,当温度高于某一值时红色指示灯亮,而温度低于这一值时绿色指示灯亮,并且说明滑动变阻器的作用。给你的器材有:如图乙所示的继电器一只(a、b为常闭触点,c、d为常开触点)、热敏电阻一只、滑动变阻器一只、红绿指示灯各一个、两个独立的电池组、开关一个、导线若干等。知识梳理 重难突破 栏目索引 答案 见解析 解析 设计的电路如图所示 此方案中滑动变阻器的作用:主要是通过调节滑动变阻器满足对热敏电阻的要求。知
10、识梳理 重难突破 栏目索引 典例1 如图所示,图甲为热敏电阻的R-t图象,图乙为此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路,继电器线圈电阻为100。当线圈电流大于或等于10 mA时,继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势E=6 V,内阻不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。一、热敏电阻的特性及其应用重难突破 知识梳理 重难突破 栏目索引(1)应该把恒温箱内的加热器接在 两端(填“A、B”或“C、D”);(2)如果要使恒温箱内的温度保持50,可变电阻R的阻值应调节为;(3)如果要使恒温箱内的温度保持100,可变电阻R的阻值应调节为;(4)若可变电阻R可在380 到470 范
11、围内调节,则此恒温箱可控制的恒温范围是 。知识梳理 重难突破 栏目索引 器应接A、B两端。(2)恒温箱的温度保持50,由甲图可知热敏电阻在此温度时的阻值为100,由闭合电路欧姆定律可知E=I(100+R+100),得R=400,所以可变电阻R的值应调为400。解析(1)温度低于要求时,电路加热设备应工作,此时热敏电阻的阻值大,由闭合电路的欧姆定律可知,电路中电流小,弹簧将衔铁向上拉起,故加热知识梳理 重难突破 栏目索引 恒温范围是40150。答案(1)A、B(2)400(3)450(4)40150(3)恒温箱内的温度保持100,由甲图可知热敏电阻在此温度时的阻值为50,由闭合电路欧姆定律可知E
12、=I(100+R+50),得R=450,所以可变电阻R的值应调为450。(4)可变电阻R可在380 到470 范围内调节,由闭合电路欧姆定律可知E=I(100+R1+380)和E=I(100+R2+470),解得热敏电阻的阻值分别为R1=120,R2=30,由甲图可知对应的温度分别是t1=40,t2=150,此恒温箱可控制的知识梳理 重难突破 栏目索引 典例2 如图所示,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B.R2中电流减小C.小灯泡的功率增大二、光敏电阻的特性及其应用D.电路的路端电压增大知识梳理 重难突破 栏目索引 解析 当光强度增大时,R3阻值减小,外电路总电阻随R3的减小而减小,干路电流增大,R1两端电压因干路电流增大而增大,同时因干路电流增大,故电路路端电压减小,A项正确,D项错误;由于路端电压减小,而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;结合干路电流增大而R2中电流减小知流过小灯泡的电流必增大,则小灯泡的功率增大,C项正确。答案ABC
