1、菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合实验十一 传感器的简单使用 菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合一、实验目的1认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的特性2了解传感器在技术上的简单应用二、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、导线等菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合三、实验过程1研究热敏电阻的热敏特性菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合2研究光敏电阻的光敏特性菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合四、
2、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菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合考点一热敏电阻的应用【例 1】如图实-11-1 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.
3、现要求在降温过程中测量在9520 之间的多个温度下 RT 的阻值菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图图实-11-1菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(2)完成下列实验步骤中的填空依照实验原理电路图连线调节控温容器 M 内的温度，使得 RT 温度为 95.将电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全闭合开关调节电阻箱，记录电流表的示数 I0，并记录_菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合将 RT 的温度降为 T1(20 T195)；调节电阻箱，使得电流表的读数_，记录_温度为 T1 时
4、热敏电阻的电阻值 RT1_.逐步降低 T1 的数值，直至 20 为止；在每一温度下重复步骤.菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【解析】(1)根据所给器材，要测量在不同温度下 RT的阻值，只能将电阻箱、热敏电阻、毫安表与电源串联成测量电路，如图所示菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(2)依照实验原理电路图连线；调节控温容器 M 内的温度，使得 RT 温度为 95，此时 RT 阻值为 150，将电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全；闭合开关，调节电阻箱，记录毫安表的示数 I0，并记录电阻箱的读数 R0，根据欧姆定律有：I0ER0150；将 R
5、T 的温度降为 T1(20 T195)；调节电阻箱，使得毫安表的读数仍为 I0，记录电阻箱的读数为 R1，根据欧姆定律：I0ER1RT1，则：ER0150 ER1RT1，解得 RT1R0R1150.菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【答案】(1)见解析(2)电阻箱的读数 R0 仍为 I0 电阻箱的读数为 R1 R0R1150 菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合考点二光敏电阻对电路的控制作用【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
6、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菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(1)根据表中数据，请在图实-11-2 甲给定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 甲 乙图实-11-2菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(2)如图实-11-2 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
7、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，阻值见图表)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 及导线若干菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【解析】(1)根据表中的数据，在坐标纸上描点连线，得到如图所示的变化曲线阻值随照度变化的特点：光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(2)因天色渐暗照度降低至 1.0 lx 时启动照明系
8、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 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菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【答案】(1)光敏电阻的阻值随照度变化的曲线见解析 光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小(2)电路原理图见解析图菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合考点三实验改进与创新【例 3】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(如黑天)时电阻接近于无穷大利用光敏电阻作为传感器，借助电
9、磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开电磁开关的内部结构如图实-11-3 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.菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合电磁开关内部结构图图实-11-3菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，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 3
10、6 V，符号保护电阻 R2，符号电磁开关，符号蓄电池 E，电压 36 V，内阻很小；开关 S，导线若干菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(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 的阻值范围是_.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结构图说明答_任意举出一个其他的电磁铁应用的例子答_菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【解析】(1)电路原理如图所示菜单析典例考点突破高三
11、总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(2)UmImR100103200 V20 V；EI(R2R)其中 50 mAI100 mA，故 R2 在 160520 之间把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当磁铁吸合铁片时，3、4 之间接通；不吸合时，3、4 之间断开电磁起重机【答案】见解析菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【反思总结】(1)自动控制路灯的电路设计，要分清工作电路和控制电路(2)光敏电阻的阻值随光照的增加而减小，是传感器中常用的元件菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合借题发挥高考命题角度分析一、本题创新点分析1真题溯源：本题中
12、涉及的主要元件为光敏电阻，其原理和应用与教材中涉及的方向相同2创新亮点：(1)借助电磁开关和光敏电阻电路的组合，设计自动控制电路，在电路设计上是一种创新(2)考查了电磁开关电路在不同要求下的改进菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合二、本实验的其他改进创新思路1应用光敏电阻、热敏电阻、压敏电阻等敏感元件，设计多种自动控制或自动报警电路2应用电阻随光亮、温度、压力等变化的图象，分析敏感元件的特点及在自动控制电路或自动报警电路中的作用.菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合1(多选)(2011江苏高考)美国科学家 Willard S.Boyle与 G
13、eorge ESmith 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.干电池菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【解析】热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，可以把温度转化为电学量，霍尔元件可以把磁场的磁感应强度转化为电学量，所以热敏电阻和霍尔元件可以作为传感器，B、C 正确；发光二极管具有单向导电性，A 错误；干电池可作为电源，D 错误【答案】BC菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合22007 年度诺贝尔物理学奖授予了法
14、国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”，基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用在下列有关其他电阻应用的说法中，错误的是()A热敏电阻可应用于温度测控装置中B光敏电阻是一种光电传感器C电阻丝可应用于电热设备中D电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【解析】电阻在电路中对直流电和交流电都有阻碍作用，将电能转换为热能，故 D 项错误【答案】D菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合3(多选)(2014天津一中模拟)如图实-11-4 所示，R1、R2为定值电阻
15、，L 为小灯泡，R3 为光敏电阻，当照射光强度增大时()图实-11-4菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合A电压表的示数增大BR2 中电流减小C小灯泡的功率增大D电路的路端电压增大菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【解析】当照射光强度增大时，R3 阻值减小，外电路电阻随 R3 的减小而减小，R1 两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，电压表的示数增大，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，
16、则小灯泡的功率增大，故 C 项正确【答案】ABC菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合4如图实-11-5 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 及报警器两端的电压 U 的变化情况是()图实-11-5菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合AI 变大，U 变大B.I 变大，U 变小CI 变小，U 变小D.I 变小，U 变大菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【解析】出现火情时，环
17、境温度升高，使得热敏电阻R3 的电阻减小，R2 与 R3 并联，总电阻将变小，这部分获得的电压减小，即 R2 两端电压减小，所以通过 R2 的电流减小，即电流表读数减小，外电路的总电阻减小，所以外电压即报警器两端的电压 U 减小，所以 C 正确【答案】C菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合5温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的如图实-11-6 甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势 E9.0 V，内电阻不计；G 为灵敏电流表，其内阻 Rg 保持不变；R 为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图实-11-6 乙所示，
18、闭合开关 S，当 R 的温度等于 20 时，电流表示数 I12 mA；当电流表的示数 I23.6 mA 时，热敏电阻的温度是()菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合甲 乙图实-11-6A60 B.80 C100 D.120 菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【解析】由图乙可知，当 R 的温度等于 20 时，热敏电阻 R14 k，根据闭合电路欧姆定律可得 I1ER1Rg，解得 Rg0.5 k；当电流表示数 I23.6 mA 时，由 I2ER2Rg解得此时热敏电阻 R22 k，由图乙可知热敏电阻的温度为120，正确选项是 D.【答案】D菜单析典
19、例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合6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”)菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(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(如图实-11-7 甲)，则 25 的刻度应在20 的刻度的_(填“左”或“右”)侧甲 乙图实-11-7菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(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，请用图实-11-7 乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【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，25 的刻度应对应较大电流，故在 20 的刻度的右侧(3)如图所示菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【答案】(1)小(2)右(3)见解析
