1、要点回顾知识点一 实验目的1了解传感器的工作过程，探究敏感元件的特性2能够简单使用传感器知识点二 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：知识点三 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、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等知识点四 实验过程一、研究热敏电阻的热敏特性1实验步骤(1)按图所示连接好电路，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；(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
2、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2数据处理(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(2)在如图的坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线(3)根据实验数据和 Rt 图线，得出结论：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二、研究光敏电阻的光敏特性1实验步骤(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器如图所示电路连接好，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，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察
3、表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录；(4)用手掌(或黑纸)遮光时电阻值又是多少，并记录2数据处理把记录的结果填入下表中，根据记录分析光敏电阻的特性光照强度弱中强无光照射阻值()结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大知识点五 注意事项1在做热敏实验时，加开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光敏实验中，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3欧姆表每次换挡后都要重新调零思维诊断(1)传感器是能够将其他量转换为便于测量的电学量()(2)金属热电阻的阻值随温度的升高而增大()(
4、3)热敏电阻的阻值随温度的升高而增大()(4)光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小()考点一 热敏电阻的应用例 1 某物理兴趣小组的同学想用如图甲所示的电路探究一种热敏电阻的温度特性(1)请按电路原理图将图乙中所缺的导线补接完整为了保证实验的安全，滑动变阻器的滑动触头 P 在实验开始前应置于_端(选填“a”或“b”)(2)正确连接电路后，在保温容器中注入适量冷水接通电源，调节 R 记下电压表和电流表的示数，计算出该温度下的电阻值，将它与此时的水温一起记入表中改变水的温度，测量出不同温度下的电阻值该组同学的测量数据如下表所示，请你在图中的坐标系中画出该热敏电阻的 Rt 图线对比实验结果与理论曲线
5、(图中已画出)可以看出二者有一定的差异除了读数等偶然误差外，你认为还可能是由什么原因造成的？_.图见解析a图见解析 电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大；随着温度的升高，热敏电阻的阻值变小，电流表的分压作用更明显，相对误差更大温度/30405060708090100阻值/k7.85.03.42.21.51.10.90.7(3)已知电阻的散热功率可表示为 P 散k(tt0)，其中 k 是比例系数，t 是电阻的温度，t0 是周围环境温度现将本实验所用的热敏电阻接到一个恒流电源中，使流过它的电流恒为 40 mA，t020，k0.16W/.由理论曲线可知：该电阻的温度大约稳定在_.此时电阻的发热功
6、率为_W.504.8解析(1)滑动变阻器的滑动触头 P 在实验开始前应置于阻值最小处，即 a 端(2)该热敏电阻的 Rt 图线如图所示；实验结果与理论曲线存在差异，原因有：电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大；随着温度的升高，热敏电阻的阻值变小，电流表的分压作用更加明显，相对误差更大(3)通电热敏电阻消耗的电功率 PI2R0.042R0.001 6R，而热敏电阻的散热功率 P 散k(tt0)0.16(t20)，根据两者相等，得 R100(t20)，在 Rt 图象中作出如图所示的图线，根据其与理论曲线的交点即可求得：该电阻的温度大约稳定在 50(在 4852之间皆可)；由图可知此时电阻 R3
7、 k，其发热功率 PI2R0.0423103 W4.8 W(在 4.5 W5.1 W 之间皆可)变式训练 1 用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻 RT，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的某同学将 RT和两个适当的固定电阻 R1、R2 连成图甲虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻 RL的阻值随 RT 所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下 RL的阻值，测量电路如图甲所示，图中的电压表内阻很大RL的测量结果如下表所示温度 t()30.040.050.060.070.080.090.0RL 阻值()54.351.548
8、.344.741.437.934.7回答下列问题：(1)根据图甲所示的电路，在图乙所示的实物图上连线见解析(2)为了检验 RL 与 t 之间近似为线性关系，在坐标纸上作 RL-t 关系图线见解析(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图丙、丁所示电流表的读数为_，电压表的读数为_此时等效电阻 RL 的阻值为_；热敏电阻所处环境的温度约为_115 mA5.00 V43.5 64.0【解析】(1)根据电路图连接实物图，R1与 RT并联，再与 R2串联，滑动变阻器为限流接法，注意各电表的极性，开关控制整个电路连线如图所示(2)用描点法作出 RLt 图象，如图所示(3)读出 I115 mA，
9、U5.00 VRLUI 43.5，再由 RLt 图象找出 RL43.5 对应的温度 t 为 64.0 左右考点二 光敏电阻的应用例 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：照度/lx0.20.40.60.81.01.2电阻/k754028232018(1)根据表中数据，请在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见解析；光敏电阻的阻值随照度变化的特点；光敏电阻的阻值随照度的增大非
10、线性减小(2)如图所示，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 及导线若干见解析解析(1)描绘图线时应注意：各点均匀分布在图线两侧，且图线应用平滑曲线，不能成为各点的连线所得图线为曲线，即阻值随照度的变化为非线性变化
11、，光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图所示(2)根据串联电阻的正比分压关系，E3 V，当照度降低至 1.0(1x)时，其电压升至 2 V，由表中数据知此时光敏电阻 RP20 k，URP2 V，串联电阻两端电压 UR1 V，由URPUR RPR 2 得 RRP2 10 k，故选定值电阻 R1，电路图如图所示变式训练 2(多选)利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况，如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器 B 能接收到发光元件 A 发出的光，每当工件挡住 A 发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示。若传送带始终匀速运动，
12、每两个工件间的距离为 0.2 m，则下列说法正确的是()甲乙A传送带运动的速度是 0.1 m/sB传送带运动的速度是 0.2 m/sC传送带每小时输送 3 600 个工件D传送带每小时输送 7 200 个工件【解析】从乙图可以知道：每间隔 1 秒的时间光传感器就输出一个电信号，而在这一段时间内传送带运动了两个工件之间的距离，所以传送带运动的速度是 v0.21m/s0.2 m/s.故 A 错误、B 正确；传送带每小时传送的距离为：svt0.23 600 m，工件个数为：nSL3 600 个C 正确、D 错误【答案】BC真题检测1(多选)某同学设计的家庭电路保护装置如图所示铁芯左侧线圈 L1 由火
13、线和零线并行绕成当右侧线圈 L2 中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关 K，从而切断家庭电路仅考虑 L1 在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的是()A家庭电路正常工作时，L2 中的磁通量为零B家庭电路中使用的电器增多时，L2 中的磁通量不变C家庭电路发生短路时，开关 K 将被电磁铁吸起D地面上的人接触火线发生触电时，开关 K 将被电磁铁吸起【解析】当电路正常工作时，电流经火线流入用电器，再经零线流回由于火线和零线并行绕在铁芯左侧，火线和零线中的电流反向，合磁通量为零，A、B 正确用电器短路后，火线和零线中电流仍然等大、反向，铁芯中无磁通量，开关不会被电磁铁吸起，C 错误当地面上
14、的人接触火线发生触电时，火线中的电流经人体流入大地，由于电磁感应，L2 产生感应电流，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关 K，从而切断家庭电路，D 正确【答案】ABD2用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程下列所述与其工作原理相同的是()A走廊照明灯的声控开关B宾馆天花板上安装的火灾报警器C自动洗衣机中的压力传感装置D电饭煲中控制加热和保温的温控器【解析】声控开关是声传感器，火灾报警器是光传感器，自动洗衣机中的压力传感装置是力传感器，电饭煲中控制加热和保温的温控器是热传感器，B 正确【答案】B3图甲是利用激光测转速的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘
15、边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来(如图乙所示)(1)若图乙中示波器显示屏横向的每大格(5 小格)对应的时间为5.00102 s，则圆盘的转速为_r/s.(保留三位有效数字)(2)若测得圆盘直径为 10.20 cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为_cm.(保留三位有效数字)4.551.46【解析】(1)由题图乙可知圆盘转动的周期为 T22.00102 s，所以转速为 n1T4.55 r/s.(2)圆盘半径为 r5.10 cm，其边缘线速度为 vr，2n，反光涂层长度为 svt
16、，代入数据解得 s1.46 cm.4.如图所示，一热敏电阻 RT 放在控温容器 M 内；为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E 为直流电源，电动势约为 3 V，内阻很小；R 为电阻箱，最大阻值为 999.9；S 为开关已知 RT 在 95时的阻值为 150，在 20时的阻值约为 550.现要求在降温过程中测量在2095之间的多个温度下 RT 的阻值(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图实验原理电路图如图所示(2)完成下列实验步骤中的填空：a依照实验原理电路图连线b调节控温容器 M 内的温度，使得 RT 的温度为 95.c把电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全d闭合开关调节电阻箱，记录电流
17、表的示数 I0，并记录_e将 RT 的温度降为 T1(20T195)；调节电阻箱，使得电流表的读数_，记录_f温度为 T1 时热敏电阻的电阻值 RT1_.g逐步降低 T1 的数值，直至 20为止；在每一温度下重复步骤e、f.电阻箱的读数 R0仍为 I0电阻箱的读数 R1R0R1150【解析】(1)电阻箱的最大阻值与热敏电阻的最大阻值相差不大，因此电阻箱应为与热敏电阻串联(2)本实验原理是当通过 RT 的电流相等时，外电路的总电阻相等.95和 T1 时对应的电路的电阻相等，有 150R0RT1R1，即 RT1R0R1150.5(2016河南郑州一模)实验室备有以下器材：电压传感器、电流传感器、滑
18、动变阻器 R1(阻值变化范围 020)、滑动变阻器 R2(阻值变化范围 01 000)、电动势适当的电源、小灯泡(4 V,2 W)、开关、导线若干(1)要完整地描绘小灯泡的 UI 曲线，请在方框中画出实验电路图，并标出所用滑动变阻器的符号电路图见解析(2)实验中描绘出的小灯泡 UI 曲线如图所示，由图可知，小灯泡灯丝电阻随温度升高而_(填“增大”“减小”或“不变”)(3)如果用上述器材测量所给电源的电动势和内电阻，实验电路如图甲所示，图中 R0 是阻值为 9.0 的保护电阻，实验中测得多组数据记录在下表中，试在同一坐标系中画出等效电源的 UI 图象，由图象可求出电源自身内阻约为_.序号1234
19、56U/V4.003.402.802.001.500.80I/A0.200.250.330.400.460.52增大图见解析1.0(4)若将上述小灯泡直接与电源和保护电阻组成串联电路，如图乙所示，此时小灯泡消耗的电功率约为_W.0.82【解析】(1)要描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器要采用分压接法，由于小灯泡的阻值较小，电流传感器应用外接法，电路图如图所示(2)由图示 UI 图象可知，随电压与电流的增大，灯泡实际功率增大、灯丝温度升高，电压与电流的比值增大，灯丝电阻增大，由此可知，小灯泡灯丝电阻随温度升高而增大(3)根据表中实验数据作出等效电源的 UI 图象如图所示，由图示图象可知，电源内阻 rUI R060.69.0 1.0.(4)由图示图象可知，灯泡两端电压为 2.1 V，电流为 0.39 A，灯泡的电功率为 PUI2.10.39 W0.82 W.
