導學教程高考物理總復習 第十章 交變電流 傳感器 實驗十一 傳感器的簡單應用課件 新人教版

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1、實驗十一傳感器的簡單應用實驗十一傳感器的簡單應用【實驗目的實驗目的】1認識熱敏電阻、光敏電阻等傳感器中的敏感認識熱敏電阻、光敏電阻等傳感器中的敏感元件。元件。2了解傳感器在技術(shù)上的簡單應用。了解傳感器在技術(shù)上的簡單應用。【實驗原理實驗原理】(1)傳感器是將它感受到的信號傳感器是將它感受到的信號(如力、熱、光、如力、熱、光、聲等聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量轉(zhuǎn)換成便于測量的量(一般是電學量一般是電學量)。課前預習課前預習基礎(chǔ)落實基礎(chǔ)落實 (2)(2)其工作過程如圖實其工作過程如圖實1所示：所示：圖實圖實1【實驗器材實驗器材】熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺、燒熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺、

2、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學生電源、繼電器、滑杯、冷水、熱水、小燈泡、學生電源、繼電器、滑動變阻器、開關(guān)、導線等。動變阻器、開關(guān)、導線等。【實驗過程實驗過程】一、研究熱敏電阻的熱敏特性一、研究熱敏電阻的熱敏特性1實驗步驟實驗步驟(1)按圖實按圖實2所示連接好電路，將熱敏電阻絕所示連接好電路，將熱敏電阻絕緣處理。緣處理。圖實圖實2(2)把多用電表置于把多用電表置于“歐姆擋歐姆擋”，并選擇適當?shù)?，并選擇適當?shù)牧砍虦y出燒杯中沒有熱水時熱敏電阻的阻值，并記量程測出燒杯中沒有熱水時熱敏電阻的阻值，并記下溫度計的示數(shù)。下溫度計的示數(shù)。 (3)(3)向燒杯中注入少量的冷水，使熱敏電阻浸向燒杯中注入少量的冷水

3、，使熱敏電阻浸沒在冷水中，記下溫度計的示數(shù)和多用電表測量的沒在冷水中，記下溫度計的示數(shù)和多用電表測量的熱敏電阻的阻值。熱敏電阻的阻值。(4)將熱水分幾次注入燒杯中，測出不同溫度下將熱水分幾次注入燒杯中，測出不同溫度下熱敏電阻的阻值，并記錄。熱敏電阻的阻值，并記錄。2數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理(1)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，把測量到的溫度、電阻值填根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，把測量到的溫度、電阻值填入下表中，分析熱敏電阻的特性。入下表中，分析熱敏電阻的特性。次數(shù)次數(shù)待測量待測量溫度溫度()電阻電阻()(2)在圖實在圖實3所示坐標系中，粗略畫出熱敏電所示坐標系中，粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線。阻的阻值隨溫度變化的圖線。圖實

4、圖實3(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和Rt圖線，得出結(jié)論：熱敏圖線，得出結(jié)論：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，隨溫度的降低而電阻的阻值隨溫度的升高而減小，隨溫度的降低而增大。增大。二、研究光敏電阻的光敏特性二、研究光敏電阻的光敏特性1實驗步驟實驗步驟(1)將光電傳感器、多用電表、燈泡、滑動變阻將光電傳感器、多用電表、燈泡、滑動變阻器按圖實器按圖實4所示電路連接好，其中多用電表置于所示電路連接好，其中多用電表置于歐姆歐姆“100”擋。擋。圖實圖實4 (2)(2)先測出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的先測出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值，并記錄數(shù)據(jù)。阻值，并記錄數(shù)據(jù)。(3)打開電源，讓小燈泡

5、發(fā)光，調(diào)節(jié)小燈泡的亮打開電源，讓小燈泡發(fā)光，調(diào)節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮，觀察多用電表表盤指針顯示電阻度使之逐漸變亮，觀察多用電表表盤指針顯示電阻阻值的情況，并記錄。阻值的情況，并記錄。(4)用手掌用手掌(或黑紙或黑紙)遮光時電阻值又是多少？并記遮光時電阻值又是多少？并記錄。錄。2數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理把記錄的結(jié)果填入下表中，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析把記錄的結(jié)果填入下表中，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性。光敏電阻的特性。結(jié)論：結(jié)論：光敏電阻的阻值被光照射時發(fā)生變化，光敏電阻的阻值被光照射時發(fā)生變化，光照增強電阻變小，光照減弱電阻變大。光照增強電阻變小，光照減弱電阻變大。光照強度光照強度弱弱中中強強無光照射無

6、光照射阻值阻值()【注意事項注意事項】1在做熱敏實驗時，加開水后要等一會再測其在做熱敏實驗時，加開水后要等一會再測其阻值，以使電阻溫度與水溫相同，并同時讀出水溫。阻值，以使電阻溫度與水溫相同，并同時讀出水溫。2在光敏實驗中，如果效果不明顯，可將電阻在光敏實驗中，如果效果不明顯，可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中，并通過蓋上小孔改變部分電路放入帶蓋的紙盒中，并通過蓋上小孔改變射到光敏電阻上的光的多少。射到光敏電阻上的光的多少。3歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零。歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零?！緦嶒灨倪M實驗改進】對于熱敏電阻的特性，可用以下實驗進行：如對于熱敏電阻的特性，可用以下實驗進行：如圖實圖實5所

7、示，將多用電表的選擇開關(guān)置于所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于“歐姆歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與負溫度系數(shù)的熱敏電阻擋，再將電表的兩支表筆與負溫度系數(shù)的熱敏電阻RT的兩端相連，這時表針指在某一刻度，觀察下述的兩端相連，這時表針指在某一刻度，觀察下述操作下的指針偏轉(zhuǎn)情況：操作下的指針偏轉(zhuǎn)情況：圖實圖實51往往RT上擦一些酒精。上擦一些酒精。2用吹風機將熱風吹向電阻用吹風機將熱風吹向電阻RT。根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)方向判定熱敏電阻的特性。根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)方向判定熱敏電阻的特性。【實驗分析實驗分析】11中指針左偏，說明中指針左偏，說明RT的阻值增大。酒精蒸的阻值增大。酒精蒸發(fā)吸熱，溫度降低，所以熱敏電阻的阻值隨溫度

8、的發(fā)吸熱，溫度降低，所以熱敏電阻的阻值隨溫度的降低而增大。降低而增大。22中指針右偏，說明中指針右偏，說明RT的阻值減小。電阻的阻值減小。電阻RT溫度升高，故熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小。溫度升高，故熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小。優(yōu)點：改進后的實驗簡單易操作，能很快得出優(yōu)點：改進后的實驗簡單易操作，能很快得出結(jié)論。結(jié)論。課堂互動課堂互動考點突破考點突破考點一熱敏電阻的原理及應用考點一熱敏電阻的原理及應用例例1用對溫度敏感的半導體材料制成的某熱敏用對溫度敏感的半導體材料制成的某熱敏電阻電阻RT，在給定溫度范圍內(nèi)，其阻值隨溫度的變化是，在給定溫度范圍內(nèi)，其阻值隨溫度的變化是非線性的。某同學

9、將非線性的。某同學將RT和兩個適當?shù)墓潭娮韬蛢蓚€適當?shù)墓潭娮鑂1、R2連成圖實連成圖實6虛線框內(nèi)所示的電路，以使該電路的虛線框內(nèi)所示的電路，以使該電路的等效電阻等效電阻RL的阻值隨的阻值隨RT所處環(huán)境溫度的變化近似為線所處環(huán)境溫度的變化近似為線性的，且具有合適的阻值范圍。為了驗證這個設計，性的，且具有合適的阻值范圍。為了驗證這個設計，他采用伏安法測量在不同溫度下他采用伏安法測量在不同溫度下RL的阻值，測量電路的阻值，測量電路如圖實如圖實7所示，圖中的電壓表內(nèi)阻很大。所示，圖中的電壓表內(nèi)阻很大。RL的測的測量結(jié)果如下表所示。量結(jié)果如下表所示。圖實圖實6溫度溫度t/30.040.050.060

10、.070.080.090.0RL阻值阻值/ 54.351.548.344.741.437.934.7回答下列問題：回答下列問題：(1)根據(jù)圖實根據(jù)圖實6所示的電路，在圖實所示的電路，在圖實7所示所示的實物圖上連線。的實物圖上連線。圖實圖實7(2)為了檢驗為了檢驗RL與與t之間近似為線性關(guān)系，在圖實之間近似為線性關(guān)系，在圖實8上作上作RLt關(guān)系圖線。關(guān)系圖線。圖實圖實8(3)在某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示在某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖實數(shù)如圖實9甲、乙所示。電流表的讀數(shù)為甲、乙所示。電流表的讀數(shù)為_，電壓表的讀數(shù)為，電壓表的讀數(shù)為_。此時等效電阻。此時等效電阻RL的阻值

11、為的阻值為_；熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為；熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為_。圖實圖實9答案答案(1)連線如圖所示連線如圖所示(2)RLt關(guān)系圖線如圖所示關(guān)系圖線如圖所示(3)115 mA5.0 V43.5 64.0 (6266 均正均正確確)考點二光敏電阻傳感器的應用考點二光敏電阻傳感器的應用例例2為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所使用光控為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)。光控開關(guān)可采用光敏電阻來控開關(guān)控制照明系統(tǒng)。光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件件(照度可以反映光的強弱，光越強照度越大，照度照度可以

12、反映光的強弱，光越強照度越大，照度單位為單位為lx)。某光敏電阻。某光敏電阻RP在不同照度下的阻值如下在不同照度下的阻值如下表：表：照度照度(lx)0.20.40.60.81.01.2電阻電阻(k)754028232018(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請在給定的坐標系根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請在給定的坐標系(圖實圖實10)中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值隨照中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點。度變化的特點。圖實圖實10(2)如圖實如圖實11所示，當所示，當1、2兩端所加電壓上升至兩端所加電壓上升至2 V時，控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)，請利用下列器時，控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)，請利用下列

13、器材設計一個簡單電路，給材設計一個簡單電路，給1、2兩端提供電壓，要求兩端提供電壓，要求當天色漸暗照度降低至當天色漸暗照度降低至1.0(lx)時啟動照明系統(tǒng)，在虛時啟動照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖。線框內(nèi)完成電路原理圖。圖實圖實11(不考慮控制開關(guān)對所設計電路的影響不考慮控制開關(guān)對所設計電路的影響)提供的器材提供的器材如下：如下：光敏電阻光敏電阻RP(符號符號 ，阻值見上表，阻值見上表)；直流電源直流電源E(電動勢電動勢3 V，內(nèi)阻不計，內(nèi)阻不計)；定值電阻：定值電阻：R110 k，R220 k，R340 k(限限選其中之一并在圖中標出選其中之一并在圖中標出)開關(guān)開關(guān)S及導線若干。及導線

14、若干。解析解析(1)光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如圖所示。圖所示。光敏電阻的阻值隨光照度變化特點：光敏電阻的阻值隨光照度變化特點：光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性減小。光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性減小。答案答案見解析見解析考點三傳感器在實驗中的應用考點三傳感器在實驗中的應用例例3利用傳感器可以探測、感受外界的信號、利用傳感器可以探測、感受外界的信號、物理條件等。圖實物理條件等。圖實12甲所示為某同學用傳感器甲所示為某同學用傳感器做實驗得到的小燈泡的做實驗得到的小燈泡的UI關(guān)系圖線。關(guān)系圖線。圖實圖實12 (1)(1)實驗室提供的器材有：電流傳感器、

15、電壓實驗室提供的器材有：電流傳感器、電壓傳感器、滑動變阻器傳感器、滑動變阻器A(阻值范圍阻值范圍010 )、滑動變阻、滑動變阻器器B(阻值范圍阻值范圍0100 )、電動勢為、電動勢為6 V的電源的電源(不計不計內(nèi)阻內(nèi)阻)、小燈泡、開關(guān)、導線若干。該同學做實驗時，、小燈泡、開關(guān)、導線若干。該同學做實驗時，滑動變阻器選用的是滑動變阻器選用的是_(選填選填“A”或或“B”)；請在圖乙的方框中畫出該實驗的電路圖。請在圖乙的方框中畫出該實驗的電路圖。 (2)(2)如果將該小燈泡接入丙圖所示的電路中，如果將該小燈泡接入丙圖所示的電路中，已知電流傳感器的示數(shù)為已知電流傳感器的示數(shù)為0.3 A，電源電動勢為，電源電動勢為3 V。則此時小燈泡的電功率為則此時小燈泡的電功率為_ W，電源的內(nèi)阻，電源的內(nèi)阻為為_ 。 答案答案(1)A實驗電路圖如圖所示實驗電路圖如圖所示(2)0.69(0.660.72均可均可)2.33(2.002.67均可均可)