2024年高考物理一轮复习第12章交变电流传感器实验专题十三第58讲传感器的简单使用学案含解析.docVIP

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第58讲传感器的简洁运用

考点一光敏电阻

探讨光敏电阻的光敏特性

1．试验原理

闭合电路欧姆定律，用eq\o(□,\s\up1(01))多用电表进行测量和视察。

2．试验器材

光敏电阻、多用电表、eq\o(□,\s\up1(02))灯泡、滑动变阻器、导线、电源。

3．试验步骤

(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器、电源按如图所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡；

(2)先测出在室内自然光的照耀下光敏电阻的阻值，并记录数据；

(3)打开电源，让小灯泡发光，调整小灯泡的亮度使之渐渐变亮，视察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的状况，并记录；

(4)用手掌(或黑纸)遮光时，视察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的状况，并记录。

4．数据处理

依据记录数据分析光敏电阻的特性。

5．试验结论

(1)光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照耀下电阻值eq\o(□,\s\up1(03))很小；

(2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为eq\o(□,\s\up1(04))电阻这个电学量。

6．留意事项

(1)试验中，假如效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔变更照耀到光敏电阻上的光的多少来达到试验目的；

(2)欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零。

(2024·济南模拟)光控开关可采纳光敏电阻来限制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变更的元件(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表：

(1)依据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变更的曲线。

(2)光敏电阻的阻值随照度变更的特点是______________________。

(3)如图所示，当1、2两端所加电压上升至2V时，限制开关自动启动照明系统。直流电源电动势E＝3V，内阻不计；光敏电阻RP(符号，阻值见表格)；定值电阻R1＝10kΩ。求当天色渐暗照度降低至________lx时启动照明系统。并将电路图补充完整。(不考虑限制开关对所设计电路的影响)

解析(1)依据表中试验数据在坐标系内描出对应点，然后依据描出的点作出图象，图象如图所示。

(2)由第(1)问答图可以看出，光敏电阻的阻值随照度变更的特点是：光敏电阻的阻值随照度的增大非线性减小。

(3)由题意，天色越暗，光敏电阻阻值越大，1、2两端电压越大，故1、2两端之间接光敏电阻，电路图如图所示。当光敏电阻两端电压为2V时，定值电阻两端电压为1V，由串联电路的分压特点得：

eq\f(RP,R1)＝eq\f(UP,U1)＝eq\f(2,1)，则RP＝2R1＝2×10kΩ＝20kΩ。

由表格中的数据可知，当天色渐暗照度降低至1.0lx时间敏电阻阻值为20kΩ，两端电压为2V，会启动照明系统。

答案(1)图见解析

(2)光敏电阻的阻值随照度的增大非线性减小

(3)1.0电路图见解析

方法感悟

在设计光控电路时，光敏电阻是其中最核心的元件。

电控调光玻璃能依据光照强度自动调整玻璃的透亮度，将光敏电阻Rx和定值电阻R0接在9V的电源上，光敏电阻阻值随光强变更关系如表所示：

[“光强”是表示光强弱程度的物理量，符号为E，单位为坎德拉(cd)]

(1)当光照强度为4坎德拉(cd)时间敏电阻Rx的大小为________Ω。

(2)其原理是光照增加，光敏电阻Rx阻值变小，施加于玻璃两端的电压降低，玻璃透亮度下降，反之则玻璃透亮度上升。若电源电压不变，R0是定值电阻，则下列电路图中符合要求的是________(填序号)。

(3)现已知定值电阻R0为12Ω，用电压表测得光敏电阻两端的电压为3V，则此时间照强度为________cd。

答案(1)4.5(2)C(3)3

解析(1)由表格数据可知，光敏电阻Rx与光强E的乘积均为18Ω·cd不变，则当E＝4cd时，光敏电阻的阻值：Rx＝eq\f(18Ω·cd,4cd)＝4.5Ω。

(2)由题意可知，光敏电阻Rx与定值电阻R0串联连接，光照增加时，光敏电阻Rx阻值减小，电路中的总电阻减小，由I＝eq\f(U,R)可知，电路中的电流增大，由U＝IR可知，R0两端的电压增大，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以Rx两端的电压减小，反之，光照减弱时，光敏电阻Rx阻值增大，R0两端的电压减小，Rx两端的电压增大，则玻璃并联在R0两端时不符合，玻璃并联在Rx两端时符合，故A错误，C正确；若玻璃与电源并联，光照变更时，玻璃两端的电压不变，故B、D错误。

(3)当R0＝12Ω，光敏电阻两端的电压Ux＝3V时，因串联电路中总电压等于各分电压之和，R0两端的电压：U0＝U－Ux＝9V－3V＝6V，因串联电路中各处的