2025版高考物理大一轮复习第十一章实验十二传感器的简单使用讲义含解析教科版.docxVIP

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试验十二传感器的简洁运用

一、探讨热敏电阻的特性

1.试验原理

闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和视察.

2.试验器材

半导体热敏电阻、多用电表、温度计、铁架台、烧杯、凉水和热水.

3.试验步骤

(1)按图1连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；

图1

(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水时热敏电阻的阻值，并登记温度计的示数；

(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，登记温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.

4.数据处理

在图2坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变更的图线.

图2

5.试验结论

热敏电阻的阻值随温度的上升而减小，随温度的降低而增大.

6.留意事项

试验时，加热水后要等一会儿再测热敏电阻阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温.

二、探讨光敏电阻的光敏特性

1.试验原理

闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和视察.

2.试验器材

光敏电阻、多用电表、小灯泡、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、滑动变阻器按图3所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡；

图3

(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，强光照耀下电阻值很小；

(2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量.

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.

命题点一温度传感器的应用

例1(2024·全国卷Ⅰ·23)现要组装一个由热敏电阻限制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60℃时，系统报警.供应的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9Ω)，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1000Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干.

在室温下对系统进行调整.已知U约为18V，Ic约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度上升而减小，在60℃时阻值为650.0Ω.

(1)在图4中完成待调整的报警系统原理电路图的连线.

图4

(2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”).

(3)依据下列步骤调整此报警系统：

①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，依据试验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片置于______(填“a”或“b”)端旁边，不能置于另一端的缘由是________.

②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，报警系统即可正常运用.

答案(1)见解析图(2)R2

(3)①650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏②c报警器起先报警

解析(1)先用电阻箱替代热敏电阻，连接成闭合回路进行调试.电路图连接如图所示.

(2)当电路中电流Ic＝10mA时，依据闭合电路欧姆定律有Ic＝eq\f(U,R总)，解得R总＝1800Ω，此时热敏电阻的阻值为650Ω，则滑动变阻器的阻值为1150Ω，所以滑动变阻器选R2.

(3)①当热敏电阻阻值达到650Ω时，报警器就会报警，用电阻箱替代热敏电阻进行调整，应把电阻箱的阻值调到650Ω.若接通电源后电路中的电流过大(超过20mA)，

报警器就会损坏，电流越小越平安，所以为了电路平安，闭合开关前滑片应置于b端.

②用电阻箱替代热敏电阻进行调试，应将开关向c端闭合，开关闭合后要减小电路中的电阻直至报警器起先报警.

变式1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更，反应快，而且精确度高.

(1)假如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”).

(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，就能干脆显示出热敏电阻旁边的温度.假如刻度盘正中的温度为20℃(如