1、第71课时 传感器的简单使用(实验增分课)课时跟踪检测NO.2 常规考法掌握牢 NO.3 创新考法迁移好 NO.1 实验基础全知晓 返回NO.1 实验基础全知晓返回一、实验目的1认识热敏电阻、光敏电阻等敏感元器件的特性。2了解传感器的使用方法。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传感器工作过程如图所示。返回三、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。谨记部分器材用途光敏电阻光照增强时电阻变小热敏电阻温度升高时电阻变小多用电表测量敏感元件的电阻继电器自动控制电
2、路的元件，相当于开关返回四、实验过程1研究热敏电阻的特性(1)实验步骤按图示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理。将热水和冷水分 n 次注入烧杯中，记录每一次温度值和两电表读数。利用 RUI 计算出每一次热敏电阻的阻值。返回在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。根据 R-t 图线，得出结论(热敏电阻的阻值随温度的升高而减小)。根据记录数据，把测量到的温度值和电阻值填入表中，分析热敏电阻的特性。温度()电阻()(2)数据处理返回2研究光敏电阻的特性(1)实验步骤将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器按如图所示电路连接好，并将多用电表置于欧姆“100”挡。先测出在室内自然光的照射下光敏电
3、阻的阻值，并记录数据。打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。用手掌(或黑纸)遮光，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。返回(2)数据处理把记录的结果填入表中，根据记录数据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。返回五、注意事项1在做热敏电阻实验时，加入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，并同时读出水温和电压、电流值。2光敏电阻实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上的小孔改变照射到光敏电阻上的光的强度。返
4、回NO.2 常规考法掌握牢返回1数码相机的普及逐渐淘汰了传统胶片相机。数码相机的主要部件是电荷耦合器(CCD)，能将光学量转化为电学量。该部件可视为一种()A力传感器 B温度传感器C光传感器D霍尔元件解析：由题意可知 CCD 能把光学量转化为电学量，因而是一种光传感器，C 正确。答案：C 返回2如图所示，将一光敏电阻接在多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时，表针自左向右的偏角为；现用手掌挡住部分光线，表针自左向右的偏角为，则可判断()ABD不能确定解析：光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，用手掌挡住部分光线，阻值变大，由欧姆挡的特点知，表针向左偏，故表针自左向
5、右的偏转角度。故 B 正确。答案：B 返回3如图所示是观察电阻 R 的阻值随温度变化情况的原理图，现在将杯中的冷水加热，关于欧姆表的读数变化情况正确的是()A如果 R 为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B如果 R 为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C如果 R 为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化非常明显D如果 R 为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显解析：如果 R 为金属热电阻，则读数变大，但不会非常明显，故 A、B 错；如果 R 为热敏电阻，读数变化非常明显，故 C 对，D 错。答案：C 返回4如图 1 所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的 I
6、-U 关系图线。(1)为了通过测量得到如图 1 所示 I-U 关系的完整图线，在图 2 甲和乙两个电路中 应 选 择 的 电 路 是_(选 填“甲”或“乙”)；简要说明理由：_。返回(2)在如图 3 所示电路中，电源电压恒为 9 V，电流表读数为 70 mA，定值电阻 R1250。由热敏电阻的 I-U 关系图线可知，热敏电阻两端的电压为_V；电阻 R2 的阻值为_。解析：(1)应选择电路甲，因为电路甲电压可从 0 调到所需电压，电压调节范围大。(2)由题图 3 知 R2 与热敏电阻串联后，与 R1 并联接在 9 V 电源上，总电流 I70 mA，R1250。设通过热敏电阻的电流为I2，通过 R
7、1 的电流为 I1，则 II1I2，故 I2II170 9250103 mA34 mA。由题图 1 查得 34 mA 对应的电压约为 51 V，R2 两端电压 U29 V51 V39 V，所以R23.9 V34103 A1147。答案：(1)甲 因为电路甲电压可从 0 调到所需电压，电压调节范围大(2)51 1147返回5(1)如图甲所示为某宾馆的房卡，只有把房卡插入槽中，房间 内 的 灯 和 插 座 才 会 有 电。房 卡 的 作 用 相 当 于 一 个_(填电路元件名称)接在干路上。(2)如图乙所示，当房客进门时，只要将带有磁铁的卡 P 插入盒子 Q 中，这时由于磁铁吸引簧片，开关 B 就
8、接通，通过继电器 J 使整个房间的电器的总开关接通，房客便能使用室内各种用电器。当继电器工作时，cd 相吸，ab 便接通。请你将各接线端 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10 适当地连接起来，构成正常的电门卡电路。返回解析：(1)房卡可以控制房间内的灯和插座，不插入槽中，房间内所有的灯和插座都不工作，所以房卡相当于干路上的开关。(2)将开关 B 与电源 E、线圈连成一个回路；将三个灯泡所在电路与交流电源接成回路，即按 87,45,69,13,210 连接起来，构成正常的电门卡电路如图所示。答案：(1)开关(2)见解析图返回深化拓展传感器可以看成一种电学元件，所以对传感器实验的考查，归根结底
9、还是对电学电路实验的考查。返回NO.3 创新考法迁移好返回例 1 某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化，这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”。现用如图甲所示的电路研究某长薄板电阻 Rx 的压阻效应，已知电阻Rx 的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：A电源 E(3 V，内阻约为 1)B电流表 A1(006 A，内阻 r15)C电流表 A2(006 A，内阻 r2 约为 1)D开关 S，定值电阻 R0返回(1)为了比较准确地测量电阻 Rx 的阻值，请完成图甲虚线框内电路图的设计。(2)在电阻 Rx 上加一个竖直向下的力 F(设竖直向下为正
10、方向)，闭合开关 S，记下电流表读数，电流表 A1 读数为 I1，电流表 A2 读数为 I2，得 Rx_(用字母表示)。(3)改变力 F 的大小，得到不同电阻 Rx 的值。然后让力 F反向从下向上挤压电阻 Rx，并改变力 F 的大小，得到不同电阻 Rx 的值，最后绘成图像如图乙所示，除观察到电阻 Rx 的阻值随力 F 增大而均匀减小外，还可得到的结论是_，当力 F 竖直向下时可得电阻 Rx 与其所受力 F 的数值关系式是Rx_。返回三步化“新”为“熟”1本实验的实验目的是研究长薄板电阻 Rx 的“压阻效应”。2实验原理是伏安法测电阻，但本题中没有给出电压表，则可将内阻已知的一只电流表改装为电压
11、表后进行测量。3数据处理是测出电流表 A1、A2 的读数 I1、I2，则被测电阻的电压 UI1r1，通过电阻的电流 II2I1，则电阻 RxUI I1r1I2I1，多次测量获得不同力 F 下的 Rx 值。作出 RxF 图像，分析图像就可以得知薄板电阻 Rx“压阻效应”的规律。返回解析(1)测量电阻 Rx 的阻值需要测出电阻 Rx 两端电压与通过电阻 Rx 的电流，所给实验器材中没有电压表，可以用已知内阻的电流表 A1 与待测电阻 Rx 并联，测出电阻 Rx 两端电压，用电流表 A2 串联在电路中测电路电流，实验电路图如图所示。(2)电流表 A1 两端的电压 UI1r1，通过电阻 Rx 的电流
12、II2I1，故电阻 Rx 的阻值为 RxUI I1r1I2I1。返回(3)由题图乙所示图像可知，该图像具有对称性，当正、反向力 F 大小相等时，对应的电阻 Rx 阻值相等；由题图乙可知，电阻与力 F 是一次函数关系，设关系式为 RxR0kF，由题图乙可知 R016，把 Rx14，F1 N 代入关系式，解得k2，则数值关系式为 Rx162F。答案 (1)见解析图(2)I1r1I2I1(3)当正、反向力 F 大小相等时，对应的电阻阻值相等 162F返回例 2(2016全国卷)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
13、阻很小，流过的电流超过Ic 时就会报警)，电阻箱(最大阻值为 9999)，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；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在 60 时阻值为 6500。返回(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
14、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的滑片，直至_。(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。返回三步化“新”为“熟”1本实验的目的是设计报警电路并对电路进行调节。2本题从热敏电阻的应用、电路设计、等效替代、估算法等几方面进行了实验创新，而在仪器的选择、滑动变阻器的限流式连接、电阻箱的等效替代等方面和其他电学实验是一致的。3本题进行数据处理的前提和关键在于弄清实验原理，完成电路图的连接
15、后，利用欧姆定律进行计算。返回解析(1)电路图连接如图所示。(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 1500，因此滑动变阻器应选用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 6500 。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，闭合开关时，电路中的电流 I 18650.0 A277 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)6500 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 报警器开始报警返回创新角度归纳 利用估算法、图像法处理实验数据或者选择滑动变阻器，利用等效替代法对含敏感元件的电路进行调试数据处理的创新使用单刀双掷开关实现热敏电阻和电阻箱的等效替代，如图所示实验器材的替代使用热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻等敏感元件可以实现自动报警、自动控制等实验原理的拓展返回“课时跟踪检测”见“课时检测(七十一)”(单击进入电子文档)