《2019版高考物理總復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新增分 專題十二 傳感器簡(jiǎn)單使用學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019版高考物理總復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新增分 專題十二 傳感器簡(jiǎn)單使用學(xué)案（13頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 實(shí)驗(yàn)十二　傳感器簡(jiǎn)單使用 一、研究熱敏電阻的熱敏特性 二、研究光敏電阻的光敏特性 注意事項(xiàng) 1．在做熱敏實(shí)驗(yàn)時(shí)，加開(kāi)水后要等一會(huì)兒再測(cè)其阻值，以使電阻溫度與水的溫度相同，并同時(shí)讀出水溫。 2．光敏實(shí)驗(yàn)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(guò)蓋上小孔改變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。 考點(diǎn)1　基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) [例1]　為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場(chǎng)所使用光控開(kāi)關(guān)控制照明系統(tǒng)。光控開(kāi)關(guān)可采用光敏電阻來(lái)控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度變化而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大，照度單位為lx)。某光敏電

2、阻RP在不同照度下的阻值如下表： 照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 電阻(kΩ) 75 40 28 23 20 18 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)谌鐖D甲所示的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說(shuō)明阻值隨照度變化的特點(diǎn)。 (2)如圖乙所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2 V時(shí)，控制開(kāi)關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)。請(qǐng)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單電路，給1、2兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗照度降低至1.0 lx時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖。(不考慮控制開(kāi)關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響) 提供的器材如下： 光敏電阻RP(符號(hào)，阻值見(jiàn)上表)； 直流電

3、源E(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì))； 定值電阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限選其中之一并在圖中標(biāo)出)；開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干。 解析　(1)描繪圖象應(yīng)注意：各點(diǎn)均勻分布在圖線兩側(cè)，且圖線應(yīng)用平滑曲線，而不能只是各點(diǎn)的連線。光敏電阻的阻值隨照度變化的曲線如圖a所示，電阻的阻值隨光照度的增大而減小。 (2)根據(jù)串聯(lián)電阻的正比分壓關(guān)系，E＝3 V，當(dāng)照度降低至1.0 lx時(shí)，其電壓升至2 V，由圖線a知，此時(shí)光敏電阻RP＝20 kΩ，URP＝2 V，則串聯(lián)電阻分壓UR＝1 V，由＝＝2得R＝＝10 kΩ，故選定值電阻R1，電路原理圖如圖b所示。 答案　見(jiàn)

4、解析 本題考查了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、圖象的分析和光控照明電路的設(shè)計(jì)，通過(guò)圖象得出了光敏電阻隨光照度的增大阻值減小的特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)光控照明電路時(shí)，正好利用了光敏電阻的這個(gè)特點(diǎn)，利用串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)光敏電阻對(duì)光控開(kāi)關(guān)的控制。 如圖是測(cè)試熱敏電阻R的實(shí)驗(yàn)電路圖，滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)到某一定值，實(shí)驗(yàn)中觀察到當(dāng)溫度升高時(shí)燈更亮，下列對(duì)該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析正確的是(　　) A．電路中電流減小了 B．電路中電流增大了 C．溫度升高時(shí)，熱敏電阻的阻值增大 D．溫度升高時(shí)，燈泡電阻的阻值減小 答案　B 解析　燈更亮說(shuō)明燈泡的電功率更大了；由燈泡電功率P＝I2R可知，電路中電流增大了，故A錯(cuò)誤

5、、B正確；溫度升高時(shí)，電路中電流增大了，說(shuō)明熱敏電阻與燈泡組成的串聯(lián)電路電阻減小，燈泡電阻的阻值將增大，故熱敏電阻的阻值減小，故C錯(cuò)誤；溫度升高時(shí)，燈泡電阻的阻值將增大，D錯(cuò)誤。 考點(diǎn)2　創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) [例2]　(2017·洛陽(yáng)一模)某同學(xué)要研究一質(zhì)地均勻、圓柱形的熱敏電阻電阻率隨溫度的變化規(guī)律，其部分步驟如下： (1)用游標(biāo)為20分度的卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度如圖甲所示，由圖可知其長(zhǎng)度為_(kāi)_______mm。 (2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑如圖乙，由圖可知其直徑為_(kāi)_______ mm。 (3)該同學(xué)利用以下實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究熱敏電阻阻值隨溫度的變化規(guī)律： A．熱敏電阻(常溫下

6、約300 Ω) B．溫度計(jì) C．電流表A1(0～60 mA，約10 Ω) D．電流表A2(0～3 A，約0.1 Ω) E．電壓表V(0～6 V，約15 kΩ) F．滑動(dòng)變阻器R1(200 Ω，0.5 A) G．滑動(dòng)變阻器R2(5 Ω，2 A) H．蓄電池(9 V,0.05 Ω) I．開(kāi)關(guān)一個(gè)，帶夾的導(dǎo)線若干 ①實(shí)驗(yàn)要求通過(guò)熱敏電阻的電流從零開(kāi)始增加，電流表應(yīng)選擇________，滑動(dòng)變阻器選擇________。 ②為精確測(cè)量該熱敏電阻，請(qǐng)?jiān)谙聢D中完成實(shí)驗(yàn)器材連接。 解析　(1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為50

7、 mm＋11×0.05 mm＝50.55 mm。 (2)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為4.5 mm＋30.0×0.01 mm＝4.800 mm。 (3)①估算電路中電流值I＝＝ A＝30 mA，電流表應(yīng)選C。實(shí)驗(yàn)要求電流從零開(kāi)始增加，即滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)選阻值小的G。 ②電路連接如圖所示。 答案　(1)50.55　(2)4.800(4.799～4.801均正確)　 (3)①C　G　②圖見(jiàn)解析 該題考查游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的讀數(shù)，實(shí)驗(yàn)儀器的選擇、實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)和實(shí)物連接，在電路設(shè)計(jì)中主要考查電流表外接法和滑動(dòng)變阻器的分壓式接法，這一點(diǎn)和電學(xué)其他實(shí)驗(yàn)沒(méi)有很大區(qū)別。題

8、目中的傳感器只是電路中的一個(gè)元件。因此，與傳感器有關(guān)的實(shí)驗(yàn)大都可以利用常規(guī)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的思路來(lái)解題。 (多選)如圖所示的電路中，當(dāng)半導(dǎo)體材料做成的熱敏電阻浸泡到熱水中時(shí)，電流表示數(shù)增大，則說(shuō)明(　　) A．熱敏電阻在溫度越高時(shí)，電阻越大 B．熱敏電阻在溫度越高時(shí)，電阻越小 C．半導(dǎo)體材料溫度升高時(shí)，導(dǎo)電性能變差 D．半導(dǎo)體材料溫度升高時(shí)，導(dǎo)電性能變好 答案　BD 解析　熱敏電阻浸泡在熱水中，電流表示數(shù)變大，說(shuō)明溫度越高，熱敏電阻阻值越小，半導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能變好，故B、D正確。 1．(多選)壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學(xué)設(shè)計(jì)了利用壓敏電阻判斷升降機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

9、的裝置，其工作原理如圖所示，將壓敏電阻固定在升降機(jī)底板上，其上放置一個(gè)物塊，在升降機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的0到t1時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)靜止，電流表示數(shù)I0，則(　　) A．t1到t2時(shí)間內(nèi)升降機(jī)勻速上升 B．t1到t2時(shí)間內(nèi)升降機(jī)加速上升 C．t2到t3時(shí)間內(nèi)升降機(jī)勻速上升 D．t2到t3時(shí)間內(nèi)升降機(jī)勻加速上升 答案　BD 解析　0到t1時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)靜止，則物塊對(duì)壓敏電阻的壓力等于物塊的重力G；t1到t2時(shí)間內(nèi)電流變大，說(shuō)明電路的總電阻減小，壓敏電阻減小，說(shuō)明壓力變大且大于G，則升降機(jī)加速上升，A錯(cuò)誤、B正確；t2到t3時(shí)間內(nèi)電流不變，但是大于I0，說(shuō)明壓敏電阻受不變的壓力(大于G)作用，故可

10、知升降機(jī)勻加速上升，D正確、C錯(cuò)誤。 2. (多選)如圖所示，Rt為正溫度系數(shù)熱敏電阻，R1為光敏電阻，R2和R3均為定值電阻，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，為理想電壓表，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大，可能的原因是(　　) A．熱敏電阻溫度升高，其他條件不變 B．熱敏電阻溫度降低，其他條件不變 C．光照增強(qiáng)，其他條件不變 D．光照減弱，其他條件不變 答案　BD 解析　電壓表示數(shù)變大，而R3為定值電阻，說(shuō)明流經(jīng)R3的電流增大，由電路結(jié)構(gòu)可知，這可能是由于Rt減小或R1增大，由正溫度系數(shù)熱敏電阻和光敏電阻特性知，可能是由于溫度降低或光照減弱，故B、D正確，A、C錯(cuò)誤。 3．(多選)如圖所示為

11、光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻。此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是(　　) A．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓 B．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓 C．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次 D．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次 答案　AC 解析　當(dāng)光照射到光敏電阻R1上時(shí)，R1電阻減小，電路中電流增大，R2兩端電壓升高，信號(hào)處理系統(tǒng)得到高電壓；當(dāng)光照被物體擋住時(shí)，光敏電阻R1增大，電路中電流減小，R2兩端電壓降低，信號(hào)處理系統(tǒng)得到低電壓，所以計(jì)數(shù)器每由高電壓轉(zhuǎn)到低電壓，就計(jì)一個(gè)數(shù)，從而達(dá)到自動(dòng)計(jì)數(shù)目的，由以上分析A、C正確。

12、 4. (2017·河南安陽(yáng)一模)(多選)如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，R1為定值電阻，R2為光敏電阻。光強(qiáng)增大時(shí)，R2的阻值減小，R3為滑動(dòng)變阻器，平行板電容器與定值電阻R1并聯(lián)，閉合開(kāi)關(guān)，下列判斷正確的是(　　) A．僅增加光照強(qiáng)度時(shí)，電容器所帶電荷量將減小 B．僅減弱光照強(qiáng)度時(shí)，電源的輸出功率一定減小 C．僅將滑動(dòng)變阻器的滑片向上移動(dòng)時(shí)，電容器貯存的電場(chǎng)能將減小 D．僅將滑動(dòng)變阻器的滑片向下移動(dòng)時(shí)，電源的效率將增大 答案　CD 解析　僅增加光照強(qiáng)度，則R2電阻變小，總電阻變小，總電流變大，電源內(nèi)阻分壓變大，路端電壓變小，則通過(guò)R3的電流變小，通過(guò)R1的電流變大，則R

13、1的分壓變大，電容器電壓變大，帶電荷量增加，A錯(cuò)誤；僅減弱光照強(qiáng)度，R2電阻變大，電源的輸出功率由內(nèi)、外電阻關(guān)系決定，因其大小關(guān)系不確定，所以不能判斷電源輸出功率的變化，B錯(cuò)誤；滑動(dòng)變阻器的滑片向上移動(dòng)時(shí)電阻減小，外電阻變小，路端電壓變小，則電容器的電壓變小，貯存的電場(chǎng)能減小，C正確；滑動(dòng)變阻器的滑片向下移動(dòng)時(shí)電阻增大，外電阻增大，路端電壓增大，則電源效率增大，D正確。 5．(2016·北京高考) 熱敏電阻常用于溫度控制或過(guò)熱保護(hù)裝置中。圖為某種熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值R隨溫度t變化的示意圖。由圖可知，這種熱敏電阻在溫度上升時(shí)導(dǎo)電能力________(選填“增強(qiáng)”或“減弱”)；相對(duì)金

14、屬熱電阻而言，熱敏電阻對(duì)溫度變化的影響更________(選填“敏感”或“不敏感”)。 答案　增強(qiáng)　敏感 解析　由題圖可得出熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，隨著阻值減小導(dǎo)電能力增強(qiáng)。在變化相同的溫度時(shí)，熱敏電阻阻值變化量要大于金屬熱電阻，故熱敏電阻對(duì)溫度變化反應(yīng)更敏感。 6．如圖所示，圖甲為熱敏電阻的R-t圖象，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個(gè)簡(jiǎn)單恒溫箱溫控電路，繼電器的電阻為100 Ω。 當(dāng)線圈的電流大于或等于20 mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合。為繼電器線圈供電的電池的電動(dòng)勢(shì)E＝9.0 V，內(nèi)阻可以不計(jì)。圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源。則： (1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器

15、接在________(填“A、B端”或“C、D端”)。 (2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持50 ℃，可變電阻R′的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為_(kāi)_______Ω。 答案　(1)A、B端　(2)260 解析　(1)恒溫箱內(nèi)的加熱器應(yīng)該接在A、B端。因?yàn)楫?dāng)恒溫箱內(nèi)的溫度降低時(shí)，熱敏電阻R阻值增大，線圈中的電流變小，繼電器的銜鐵松開(kāi)，使A、B端電路導(dǎo)通，恒溫箱的加熱器處于工作狀態(tài)，恒溫箱內(nèi)溫度升高。 (2)隨著恒溫箱內(nèi)溫度升高，熱敏電阻R的阻值變小，則線圈中的電流變大，當(dāng)線圈中的電流大于或等于20 mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸到下方來(lái)，使恒溫箱加熱器與電源斷開(kāi)、加熱器停止工作，恒溫箱內(nèi)溫度降低。隨著恒溫箱內(nèi)溫

16、度降低，熱敏電阻R的阻值變大，則線圈中的電流變小，當(dāng)線圈的電流小于20 mA時(shí)，繼電器的銜鐵又被釋放到上方，則恒溫箱加熱器又開(kāi)始工作，這樣就可以使恒溫箱內(nèi)保持在某一溫度。 要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持50 ℃，即50 ℃時(shí)線圈內(nèi)的電流為20 mA。由閉合電路歐姆定律I＝，r為繼電器的電阻，即r＝100 Ω。由題圖甲可知，50 ℃時(shí)熱敏電阻的阻值R＝90 Ω，所以R′＝－R－r＝260 Ω。 7. 如圖所示，一熱敏電阻RT放在控溫容器M內(nèi)；為毫安表，量程6 mA，內(nèi)阻為數(shù)十歐姆；E為直流電源，電動(dòng)勢(shì)約為3 V，內(nèi)阻很??；R為電阻箱，最大阻值為999.9 Ω，S為開(kāi)關(guān)。已知RT在95 ℃時(shí)的阻值為

17、150 Ω，在20 ℃時(shí)的阻值約為550 Ω?，F(xiàn)要求在降溫過(guò)程中測(cè)量在20 ℃～95 ℃之間的多個(gè)溫度下RT的阻值。 (1)在圖中畫出連線，完成實(shí)驗(yàn)原理電路圖； (2)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空： a．依照實(shí)驗(yàn)原理電路圖連線； b．調(diào)節(jié)控溫容器M內(nèi)的溫度，使得RT的溫度為95 ℃； c．將電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)淖柚?，以保證儀器安全； d．閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱，記錄電流表的示數(shù)I0，并記錄__________________； e．將RT的溫度降為T1(20 ℃

18、電阻的電阻值RT1＝____________； g．逐步降低T1的數(shù)值，直到20 ℃為止；在每一溫度下重復(fù)步驟e、f。 答案　(1)圖見(jiàn)解析' (2)d.電阻箱的讀數(shù)R0 'e.仍為I0'電阻箱的讀數(shù)R1' f．R0－R1＋150 Ω 解析　 (1)電阻箱的最大阻值與熱敏電阻的最大阻值相差不大，因此電阻箱應(yīng)與熱敏電阻串聯(lián)，電路圖如圖所示。 (2)本實(shí)驗(yàn)原理是當(dāng)電路的兩種狀態(tài)的電流相等時(shí)，外電路的總電阻相等。RT的溫度為95 ℃和降為T1時(shí)對(duì)應(yīng)的電路的電阻相等，有150＋R0＝RT1＋R1，即RT1＝R0－R1＋150 Ω。 8．(2016·全國(guó)卷Ⅰ)現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警

19、系統(tǒng)，要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過(guò)60 ℃時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。提供的器材有：熱敏電阻，報(bào)警器(內(nèi)阻很小，流過(guò)的電流超過(guò)Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警)，電阻箱(最大阻值為999.9 Ω)，直流電源(輸出電壓為U，內(nèi)阻不計(jì))，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為1000 Ω)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為2000 Ω)，單刀雙擲開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。 在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。已知U約為18 V，Ic約為10 mA；流過(guò)報(bào)警器的電流超過(guò)20 mA時(shí)，報(bào)警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在60 ℃時(shí)阻值為650.0 Ω。 (1)完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線。 (2)電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器_______

20、_(填“R1”或“R2”)。 (3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng)： ①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為_(kāi)_______Ω；滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_____________________。 ②將開(kāi)關(guān)向________(填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至________________。 (4)保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，將開(kāi)關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用。 答案　(1)連線如圖所示　(2)R2　(3)①650.0　b　接通電源后，流過(guò)報(bào)警器的電流會(huì)超過(guò)20 mA，報(bào)警器可能損壞?、赾　報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警 解析　(1)見(jiàn)答案。 (2)由R＝＝ Ω＝1800 Ω可知，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R2。 (3)①電阻箱的電阻值應(yīng)調(diào)為熱敏電阻在60 ℃時(shí)的阻值，即650.0 Ω?；瑒?dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于b端，使開(kāi)關(guān)接通后回路中電流最小，以保護(hù)報(bào)警器，即防止因過(guò)載而損壞報(bào)警器。 ②應(yīng)將開(kāi)關(guān)向c端閉合，然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 13