2025版新教材高考物理一轮复习第十三章交变电流电磁振荡与电磁波传感器实验十九利用传感器制作简单的自动控制装置学生用书.docxVIP

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试验十九利用传感器制作简洁的自动限制装置

【必备学问·自主排查】

一、试验目的

1．相识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件．

2．了解传感器在自动限制装置中的应用．

二、试验器材

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．

三、试验原理

1．闭合电路的欧姆定律，用多用电表的欧姆挡进行测量和视察．

2．工作过程如图

四、试验过程

1．探讨热敏电阻的特性

(1)按试验原理图甲连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；

(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；

(5)画出热敏电阻的阻值随温度变更的图线；

(6)依据试验数据和R-t图线，分析得到热敏电阻的特性．

2．探讨光敏电阻的光敏特性

(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按试验原理图乙所示连接好电路，其中多用电表置于“×100Ω”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；

光照强度

弱

中

强

无光照耀

阻值/Ω

(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指示电阻阻值的状况，并记录；

(4)用手掌(或黑纸)遮光时，视察多用电表表盘指针指示电阻阻值的状况，并记录．

(5)数据处理

依据记录的数据分析光敏电阻的特性．

五、误差分析

1．温度计读数带来的误差．

2．多用电表读数带来的误差．

3．热敏电阻水温不同所带来的误差．

4．作R-t图像所带来的误差．

六、留意事项

1．在探讨热敏电阻的特性试验中，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．

2．探讨光敏电阻的光敏特性试验中，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射到光敏电阻上的光的多少来达到试验目的．

3．欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零．

【关键实力·分层突破】

考点一自动限制电路的设计及组装

例1如图甲所示是一测量硫化镉光敏电阻特性的试验电路，电源电压恒定，电流表内阻不计，开关闭合后，调整滑动变阻器滑片，使小灯泡发光渐渐增加，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示．试依据丙图所给器材设计一个路灯自动光控电路．要求有光照时路灯不亮，无光照时路灯工作．

【跟进训练】

1.[2024·沈阳质检]为了节能和环保，一些公共场所用光控开关限制照明系统，光控开关可用光敏电阻限制，如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度变更曲线，照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为：勒克斯(lx)．

(1)如图乙所示，电源电动势为3V，内阻不计，当限制开关两端电压上升至2V时限制开关自动启动照明系统．要求当天色渐暗照度降至1.0(lx)时限制开关接通照明系统，则R1＝________kΩ．

(2)某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值，设计了如图丙所示的电路进行测量，电源(E＝3V，内阻未知)，电阻箱(0～99999Ω)．试验时将电阻箱阻值置于最大，闭合S1，将S2与1相连，减小电阻箱阻值，使灵敏电流计的示数为I，图丁为试验时电阻箱的阻值，其读数为________kΩ；然后将S2与2相连，调整电阻箱的阻值如图戊所示，此时电流表的示数恰好为I，则光敏电阻的阻值为________kΩ(结果保留3位有效数字)．

2．由半导体材料制成的热敏电阻阻值是温度的函数．基于热敏电阻对温度敏感原理制作一个火灾报警系统，要求热敏电阻温度上升至50℃时，系统起先自动报警．所用器材有：直流电源E(36V，内阻不计)；电流表(量程250mA，内阻约0.1Ω)；电压表(量程50V，内阻约1MΩ)；热敏电阻RT；报警器(内阻很小，流过的电流超过10mA时就会报警，超过30mA时就会损伤)；滑动变阻器R1(最大阻值4000Ω)；电阻箱R2(最大阻值9999.9Ω)；单刀单掷开关S1；单刀双掷开关S2；导线若干．

(1)用图(a)所示电路测量热敏电阻R1的阻值，当温度为27℃时，电压表读数为30.0V，电流表读数为15.0mA；当温度为50℃时，调整R1，使电压表读数仍为30.0V，电流表指针位置如图(b)所示．

温度为50℃时，热敏电阻的阻值为________Ω，从试验原理上看，该方法测得的阻值比真实值略微________(填“偏大”或“偏小”)．假如热敏电阻阻值随温度上升而变大，则其为正温度系数热敏电阻，反之为负温度系数热敏电阻．基于以上试验