2019-2020年高考物理復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)11 傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用教案.doc
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2019-2020年高考物理復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)11 傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用教案 【考綱鏈接】 1.本實(shí)驗(yàn)在新課標(biāo)物理《高考大綱》中是必考內(nèi)容實(shí)驗(yàn)之十一.傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用。 2. 本實(shí)驗(yàn)見普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《物理》選修3-2(人民教育出版社課程教材研究所物理課程教材研究開發(fā)中心編著,人民教育出版社出版)的第6章傳感器 第4節(jié)傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)(第70~72頁)。由于本實(shí)驗(yàn)是歷來的教科書所沒有的,許多教師沒有做過,不太熟悉,有些學(xué)校實(shí)驗(yàn)室沒有所需器材(如施密特觸發(fā)器等),所以要特別重視。 以型號(hào)HEF40106B施密特觸發(fā)器為例 圖6-2-1 圖6-2-1是型號(hào)HEF40106B觸發(fā)器的引腳示意圖,由圖可以看出,在同一塊集成片上分別做了6塊獨(dú)立的施密特觸發(fā)器,如果使用第1塊,只需要在接輸入電壓,在接輸出電壓,然后分別把接到穩(wěn)壓電源,接地,就可以工作了。 實(shí)驗(yàn)原理: 圖6-2-2 將電路按圖6-2-2連接,為光敏電阻,,為電阻箱,為發(fā)光二極管,A點(diǎn)為施密特觸發(fā)器的輸入端,Y點(diǎn)為施密特觸發(fā)器的輸出端。適當(dāng)選擇,的阻值后,當(dāng)外界光線很強(qiáng)時(shí),上的電阻相對(duì)比較小,A點(diǎn)的電壓小于,Y點(diǎn)輸出高電位,發(fā)光二極管兩端的電勢(shì)差很小,因此不能發(fā)光;當(dāng)外界光線變?nèi)鯐r(shí),上的電阻顯著增大, A點(diǎn)的電壓也顯著增大,當(dāng)增大到時(shí),Y點(diǎn)輸出低電位,發(fā)光二極管兩端有大約5V的電勢(shì)差,發(fā)光二極管開始正常發(fā)光,如果光線強(qiáng)度又進(jìn)一步開始回升,上的電阻減小,A點(diǎn)的電壓也開始減小,當(dāng)A點(diǎn)的電壓小于時(shí),Y點(diǎn)又輸出高電位,發(fā)光二極管熄滅。 為了更直觀地了解整個(gè)電路工作過程,也可以分別用兩個(gè)電壓表對(duì)A點(diǎn)和Y點(diǎn)的電壓進(jìn)行測(cè)量。 實(shí)驗(yàn)一:光控開關(guān) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饪亻_關(guān),對(duì)自動(dòng)控制有初步理解。 實(shí)驗(yàn)電路:見圖6-2-3 圖6-2-3 實(shí)驗(yàn)電路 實(shí)驗(yàn)步驟: 1. 當(dāng)光弱時(shí),光敏電阻阻值大,電流小,A端輸入高電位(1),Y端輸出低電位(0),發(fā)光二極管亮,如圖6-2-4. 圖6-2-4 2. 當(dāng)光強(qiáng)時(shí),光敏電阻阻值小,電流大,A端輸入低電位(0),Y端輸出高電位(1),發(fā)光二極管不亮,如圖6-2-5。 圖6-2-5 3. 電阻R1的阻值對(duì)電路的作用。電阻R1的阻值由約20變?yōu)榧s42(見圖),發(fā)光二極管由亮變不亮的轉(zhuǎn)換電流(光敏電阻處)由400變?yōu)?00(見圖6-2-6),也就是轉(zhuǎn)換電阻變大了,也就是在光線更暗的情況下燈才能亮。反推之,光控開關(guān)用于路燈控制,要想在天更暗時(shí)路燈才會(huì)亮,應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些。 圖6-2-6 4. 由于集成電路允許通過的電流比較小,要用白熾燈泡模擬路燈,就要使用繼電器來啟閉另外的供電電路,如圖6-2-7,燈泡可用“6V 0.06A”的,繼電器可以使用微型繼電器,本實(shí)驗(yàn)的繼電器的參數(shù)為:額定電壓: 6 V ,操作電壓: 4 V (minimum) ,釋放電壓: 2 V ,線圈電阻: 100 ohms ,接觸電阻: 0 ohms ,最大電流: 5 A ,最大電壓: 400 V。為了防止繼電器釋放銜鐵時(shí)線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)損壞集成電路,必須給它并聯(lián)一只二極管,以提供自感電流的通路。 圖6-2-7 (1) 當(dāng)光線較強(qiáng)時(shí),光敏電阻的阻值較小,輸入電壓較低,輸出電壓較高,繼電器電流小,不能吸引銜鐵,繼電器開關(guān)處斷開狀態(tài),白熾燈泡不亮,如圖6-2-7. (2)當(dāng)光線較弱時(shí),光敏電阻的阻值較大,輸入電壓較高,輸出電壓較低,繼電器電流大,繼電器動(dòng)作,吸引銜鐵,繼電器開關(guān)處接通狀態(tài),白熾燈泡亮,如圖6-2-8. 圖6-2-8 實(shí)驗(yàn)二、溫度報(bào)警器 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉁囟葓?bào)警器的原理,對(duì)自動(dòng)控制進(jìn)一步理解。 仿真實(shí)驗(yàn)電路:見圖6-2-9 圖6-2-9 圖6-2-9中,為熱敏電阻,溫度升高時(shí)阻值減小,為可變電阻, 實(shí)驗(yàn)步驟: 1. 當(dāng)溫度較低時(shí),熱敏電阻的阻值較大,輸入電壓較低,輸出電壓較高,蜂鳴器不響。如圖6-2-10. 2. 當(dāng)溫度較高時(shí),熱敏電阻的阻值較小,輸入電壓較高,輸出電壓較低,蜂鳴器響。如圖6-2-11. 圖6-2-10 圖6-2-11 在圖6-2-11的情況下,可以看到蜂鳴器在發(fā)聲,用耳機(jī)可以聽到響聲。 例1.熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件?,F(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線,要求特性曲線盡可能完整。已知常溫下待測(cè)熱敏電阻的阻值約4~5Ω。熱敏電阻和溫度計(jì)插入帶塞的保溫杯中,杯內(nèi)有一定量的冷水,其它備用的儀表和器具有:盛有熱水的熱水杯(圖中未畫出)、電源(3V、內(nèi)阻可忽略)、直流電流表(內(nèi)阻約1Ω)、直流電壓表(內(nèi)阻約5kΩ)、滑動(dòng)變阻器(0~20Ω)、開關(guān)、導(dǎo)線若干。 圖Ⅱ(a) 圖Ⅱ(b) A 3 0.6 V 3 15 圖6-2-12 ①在圖(a)的方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖,要求測(cè)量誤差盡可能小。 ②根據(jù)電路圖,在圖(b)的實(shí)物圖上連線。 ③簡(jiǎn)要寫出完成接線后的主要實(shí)驗(yàn)步驟 1)、往保溫杯中加入熱水,稍等讀出溫度值。 2)、 . 3)、重復(fù)①,②測(cè)出不同溫度下的數(shù)據(jù)。 4)、 . (2)廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱和微波爐等家用電器中的溫度傳感器,是利用熱敏電阻隨溫度變化而變化的特性工作的。在圖甲中,電源的電動(dòng)勢(shì)E = 9.0 V,內(nèi)電阻不可忽略;為內(nèi)阻不計(jì)的靈敏電流表;R0為保護(hù)電阻;R為熱敏電阻,其電阻值與溫度變化關(guān)系如圖乙的R- t圖象所示。則熱敏電阻R與攝氏溫度t的關(guān)系為R= ;閉合電鍵S,當(dāng)R的溫度等于40℃時(shí),電流表示數(shù)I1=2.25 mA,則當(dāng)電流表的示數(shù)I2=3.6 mA時(shí),熱敏電阻R的溫度是________攝氏度。 甲 S R0 R E G 0 40 80 120 160 4 3 2 1 R / kΩ t /℃ 乙 圖6-2-13 【解析】 (1)因?yàn)闊崦綦娮璧淖柚担ǔ叵录s~5Ω)與直流電流表內(nèi)阻(1Ω)差不多而比直流電壓表內(nèi)阻(5kΩ)小得多,所以用電流表外接法,為了多次測(cè)量以便列表做圖象,所以滑動(dòng)變阻器接成分壓器。 (2)因?yàn)閳D象是直線,用斜截式求熱敏電阻R與攝氏溫度t的關(guān)系,設(shè)為,則根據(jù)時(shí),(此處易誤讀為,要小心),得,再根據(jù)時(shí),,得,所以得R與t的關(guān)系為 R=1.87510 -2 t + 4.25。 A V 熱敏電阻 S 從圖甲,有,(含電池的內(nèi)阻),從圖乙讀出,當(dāng)時(shí),,代入得,可求出,又有,解得,查圖乙得。 答案 (1)①如圖所示 ②連線圖略 ③ ①、往保溫杯中加入熱水,稍等讀出溫度值。 ②、調(diào)節(jié)R,快速測(cè)出多組I,U值。 ③、重復(fù)①,②測(cè)出不同溫度下的數(shù)據(jù)。 圖6-2-14 ④、繪出各溫度下熱敏電阻的伏安特性曲線。 (2)R = –1.87510 -2 t + 4.25 120 點(diǎn)評(píng) 本題兩問中的熱敏電阻是不同的,兩問考查的知識(shí)點(diǎn)也不同,第(1)問考查伏安法測(cè)電阻的常規(guī)問題:電流表的內(nèi)接、外接問題及滑動(dòng)變阻器接成分壓器還是限流器問題,電路圖及實(shí)物圖也是常規(guī)要求。第(2)問則考查了電路圖和圖象,考變化的情況,結(jié)合數(shù)學(xué)方法解決問題??梢姡锢韺?shí)驗(yàn)既不要忘記常規(guī),也要求注意創(chuàng)新。 例2.(xx年高考江蘇物理卷第19題(13分)(計(jì)算題,壓軸題)) 題目:圖1所示為一根豎直懸掛的不可伸長的輕繩,下端拴一小物塊A,上端固定在C點(diǎn)且與一能測(cè)量繩的拉力的測(cè)力傳感器相連.已知有一質(zhì)量為m0的子彈B沿水平方向以速度v0射入A內(nèi)(未穿透),接著兩者一起繞C點(diǎn)在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),在各種阻力都可忽略的條件下測(cè)力傳感器測(cè)得繩的拉力F隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖2所示。已知子彈射入的時(shí)間極短,且圖2中t=0為A、B開始以相同速度運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻,根據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中(包括圖)提供的信息,對(duì)反映懸掛系統(tǒng)本身性質(zhì)的物理量(例如A的質(zhì)量)及A、B一起運(yùn)動(dòng)過程中的守恒量,你能求得哪些定量的結(jié)果? 圖6-2-15 【解析】由圖2可直接看出,A、B一起做周期性運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)的周期T=2t0 ① 令表示A的質(zhì)量,表示繩長.表示B陷入A內(nèi)時(shí)即時(shí)A、B的速度(即圓周運(yùn)動(dòng)最低點(diǎn)的速度),表示運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)的速度,F(xiàn)1表示運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)繩的拉力,F(xiàn)2表示運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)繩的拉力,根據(jù)動(dòng)量守恒定律,得 ② 在最低點(diǎn)和最高點(diǎn)處運(yùn)用牛頓定律可得③ ④ 根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得 ⑤ 由圖2可知 ⑥ ⑦ 由以上各式可解得,反映系統(tǒng)性質(zhì)的物理量是 ⑧ ⑨ A、B一起運(yùn)動(dòng)過程中的守恒量是機(jī)械能E,若以最低點(diǎn)為勢(shì)能的零點(diǎn),則 ⑩ 由②⑧⑩式解得⑾ 點(diǎn)評(píng):這是一道開放題,題目的設(shè)問不明確,要靠考生去尋找,答案當(dāng)然也要靠考生去解決,本題由于其開放性,成為當(dāng)年高考題的一個(gè)亮點(diǎn)。就傳感器而言,測(cè)力傳感器在本題只作為題目來源的工具,告訴我們測(cè)力傳感器可以測(cè)得繩的拉力F隨時(shí)間的變化關(guān)系圖象,題目的解決對(duì)傳感器沒有實(shí)質(zhì)性的要求。 例3. xx高考題19.(2)(12分)某研究性學(xué)習(xí)小組為了制作一種傳感器,需要選用一電器元件。圖為該電器元件的伏安特性曲線,有同學(xué)對(duì)其提出質(zhì)疑,先需進(jìn)一步驗(yàn)證該伏安特性曲線,實(shí)驗(yàn)室備有下列器材: 器材(代號(hào)) 規(guī)格 電流表(A1) 電流表(A2) 電壓表(V1) 電壓表(V2) 滑動(dòng)變阻器(R1) 滑動(dòng)變阻器(R2) 直流電源(E) 開關(guān)(S) 導(dǎo)線若干 量程0~50mA,內(nèi)阻約為50 量程0~200mA,內(nèi)阻約為10 量程0~3V,內(nèi)阻約為10k 量程0~15V,內(nèi)阻約為25k 阻值范圍0~15,允許最大電流1A 阻值范圍0~1k,允許最大電流100mA 輸出電壓6V,內(nèi)阻不計(jì) ①為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度,電流表應(yīng)選用 ;電壓表應(yīng)選用 ;滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 。(以上均填器材代號(hào)) ②為達(dá)到上述目的,請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出正確的實(shí)驗(yàn)電路原理圖,并標(biāo)明所用器材的代號(hào)。 ③若發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的伏安特性曲線與圖中曲線基本吻合,請(qǐng)說明該伏安特性曲線與小電珠的伏安特性曲線有何異同點(diǎn)? 相同點(diǎn): , 不同點(diǎn): 。 答案. (2)①A2 V1 R1 ②如圖 ③相同點(diǎn):通過該元件的電流與電壓的變化關(guān)系和通過小電珠的電流與電壓的變化關(guān)系都是非線性關(guān)系,該元件的電阻隨電壓的增大而減小,而笑電珠的電阻值隨電壓的升高而增大。 【解析】(1)①游標(biāo)卡尺方便地測(cè)量?jī)?nèi)徑、外徑和深度,而螺旋測(cè)微器只能測(cè)外徑。故選A ②多次測(cè)量取平均值的目的就是減小偶然誤差。 (2)①圖像中電流0~0.14A,電流表選A2;電源電壓6V,但圖像只要求電壓在0~3V之間調(diào)整,為了測(cè)量準(zhǔn)確電壓表選V1;由于繪制圖像的需要,要求電壓從0~3V之間調(diào)整,所以滑動(dòng)變阻器只能采用分壓式接法,為了能很好調(diào)節(jié)電壓,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用阻值較小的R1。 ②該元件約幾十Ω,,電壓表的分流作用可以忽略,所以采用電流表外接法;實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集要求從零開始,所以滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法。 ③從圖像的形狀和斜率變化趨勢(shì)上去找相同點(diǎn)和不同點(diǎn),突出都是“非線性”,圖像上某點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率是電阻的倒數(shù)。 例4.xx高考寧夏23.(11分) 青島奧運(yùn)會(huì)帆船賽場(chǎng)采用風(fēng)力發(fā)電給蓄電池充電,為路燈提供電能。用光敏電阻作為傳感器控制路燈電路的開關(guān),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 光敏電阻的阻值隨照射光的強(qiáng)弱而變化,作為簡(jiǎn)化模型,可以近似認(rèn)為,照射光較強(qiáng)(如白天)時(shí)電阻幾乎為0;照射光較弱 (如黑天)時(shí)電阻接近于無窮大。利用光敏電阻作為傳感器,借助電磁開關(guān),可以實(shí)現(xiàn)路燈自動(dòng)在白天關(guān)閉,黑天打開。電磁開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如 圖所示。1、2兩接線柱之間是勵(lì)磁線圈,3、4兩接線柱分別與彈簧片和觸點(diǎn)連接。當(dāng)勵(lì)磁線圈中電流大于50mA時(shí),電磁鐵吸合鐵片,彈簧片和觸點(diǎn)分離3、4斷開;電流流小于50 mA時(shí),3、4接通。勵(lì)磁線圈中允許通過的最大電流為100 mA。 (1) 利用以下器材設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)控制路燈的電路,畫出電路原理圖。 光敏電阻R1,符號(hào) 燈泡L,額定功率40W,額定電壓36V,符合 保護(hù)電阻R2,符號(hào) 電磁開關(guān),符號(hào) 蓄電池E,電壓36V,內(nèi)阻很?。婚_關(guān)S,導(dǎo)線若干。 (2) 回答下列問題。 ① 如果勵(lì)磁線圈的電阻為200,勵(lì)磁線圈允許加的最大電壓為______V,保護(hù)電阻R2的阻值范圍為______。 ② 在有些應(yīng)用電磁開關(guān)的場(chǎng)合,為了安全,往往需要在電磁鐵吸合鐵片時(shí),接線柱3、4之間從斷開變?yōu)榻油?。為此,電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)如何改造?請(qǐng)結(jié)合本題中電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說明。 答:______________________________________________________________________ ③ 任意舉出一個(gè)其它的電磁鐵應(yīng)用的例子。 答:__________________________________________________。 答案:(1)電路原理圖如圖所示 (2)①20 160-520 ②把觸點(diǎn)從彈簧片右側(cè)移到彈簧片左側(cè),保證當(dāng)磁鐵吸合鐵片時(shí),3、4之間接通;不吸合,3、4之間斷開。 ③電磁起重機(jī) 解析:(2)① ,其中,所以在160-520之間。 例5.xx高考全國1。22.(8分) 如圖所示的電路中,1、2、3、4、5、6為連接點(diǎn)的標(biāo)號(hào)。在開關(guān)閉合后,發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮?,F(xiàn)用多用電表檢查電路故障,需要檢測(cè)的有:電源、開關(guān)、小燈泡、3根導(dǎo)線以及電路中的各點(diǎn)連接。 (1)為了檢測(cè)小燈泡以及3根導(dǎo)線,在連接點(diǎn)1、2已接好的情況下,應(yīng)當(dāng)選用多用電表的 擋。在連接點(diǎn)1、2同時(shí)斷開的情況下,應(yīng)當(dāng)選用多用電表的 擋。 (2)在開關(guān)閉合情況下,若測(cè)得5、6兩點(diǎn)間的電壓接近電源的電動(dòng)勢(shì),則表明___ 可能有故障 (3)將小燈泡拆離電路,寫出用多用表檢測(cè)該小燈泡是否有故障的具體步驟。 答案(1)電壓;歐姆 (2)開關(guān)或連接點(diǎn)5、6 (3)①調(diào)到歐姆檔 ②將紅、黑表筆相接,檢查歐姆檔能否正常工作 ③測(cè)量小燈泡的電阻,如電阻無窮大,表明小燈泡有故障. 【解析】(1)在1、2兩點(diǎn)接好的情況下,應(yīng)當(dāng)選用多用電表的電壓檔,在1、2同時(shí)斷開的情況下,應(yīng)選用歐姆檔 (2)表明5、6兩點(diǎn)可能有故障. (3) ①調(diào)到歐姆檔②將紅黑表筆相接,檢查歐姆檔能否正常工作③測(cè)量小燈泡的電阻,如電阻無窮大,表明小燈泡有故障. 例6. xx高考全國2。22、(5分) 某同學(xué)利用多用電表測(cè)量二極管的反向電阻。完成下列測(cè)量步驟: (1) 檢查多用電表的機(jī)械零點(diǎn)。 (2) 將紅、黑表筆分別插入正、負(fù)表筆插孔,將選擇開關(guān)拔至電阻測(cè)量擋適當(dāng)?shù)牧砍烫帯? (3) 將紅、黑表筆____①_______,進(jìn)行歐姆調(diào)零。 (4) 測(cè)反向電阻時(shí),將____②______表筆接二極管正極,將____③_____表筆接二極管負(fù)極,讀出電表示數(shù)。 (5) 為了得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果,應(yīng)讓電表指針盡量指向表盤____④_______(填“左側(cè)”、“右側(cè)”或“中央”);否則,在可能的條件下,應(yīng)重新選擇量程,并重復(fù)步驟(3)、(4)。 (6) 測(cè)量完成后,將選擇開關(guān)拔向_____________⑤________________位置。 答案(3)短接 (4)紅 黑 (5)中央 (6)OFF 【解析】本題考查多用電表的使用.首先要機(jī)械調(diào)零.在選擇量程后還要進(jìn)行歐姆調(diào)零而且每一次換量程都要重復(fù)這樣的過程.(3)將紅黑表筆短接,即為歐姆調(diào)零.測(cè)量二極管的反向電阻時(shí)應(yīng)將紅筆接二極管的正極,黑接負(fù)極.歐姆表盤的刻度線分布不均勻,在中央的刻度線比較均勻,所以盡量讓指針指向表盤的中央.測(cè)量完成后應(yīng)將開關(guān)打到off檔. 例7.xx高考山東23. (2)為了節(jié)能和環(huán)保,一些公共場(chǎng)所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)。光控開頭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(k) 75 40 28 23 20 18 ①根據(jù)表中數(shù)據(jù),請(qǐng)?jiān)诮o定的坐標(biāo)系(見答題卡)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(diǎn)。 ②如圖所示,當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2V時(shí),控制開關(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(1x)時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng),在虛線框內(nèi)完成電路原理圖。 (不考慮控制開關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響) 提供的器材如下: 光敏電源E(電動(dòng)勢(shì)3V,內(nèi)阻不計(jì)); 定值電阻:R1=10k,R2=20k,R3=40k(限選其中之一并在圖中標(biāo)出) 開關(guān)S及導(dǎo)線若干。 答案:(2)①光敏電阻的阻值隨光照變化的曲線如圖所示。 特點(diǎn):光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大非線性減小 ②電路原理圖如圖所示。 解析:當(dāng),控制開關(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(1x)時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng),即此時(shí)光敏電阻阻值為20k,兩端電壓為2V,電源電動(dòng)勢(shì)為3V,所以應(yīng)加上一個(gè)分壓電阻,分壓電阻阻值為10k,即選用R1。 【考點(diǎn)】驗(yàn)證平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)、閉合電路歐姆定律 練習(xí)題1: 1.熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件?,F(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線,要求特性曲線盡可能完整。已知常溫下待測(cè)熱敏電阻的阻值約4~5Ω。熱敏電阻和溫度計(jì)插入帶塞的保溫杯中,杯內(nèi)有一定量的冷水,其它備用的儀表和器具有:盛有熱水的熱水杯(圖中未畫出).電源(3V.內(nèi)阻可忽略).直流電流表(內(nèi)阻約1Ω).直流電壓表(內(nèi)阻約5kΩ).滑動(dòng)變阻器(0~20Ω).開關(guān).導(dǎo)線若干。 ⑴在圖6-2-16(a)的方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖,要求測(cè)量誤差盡可能小。 ⑵根據(jù)電路圖,在圖(b)的實(shí)物圖上連線。 圖(a) 圖(b) A 3 0.6 V 3 15 ⑶簡(jiǎn)要寫出完成接線后的主要實(shí)驗(yàn)步驟______________________。 圖6-2-16 2.圖6-2-17為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度 的改變而改變,且對(duì)溫度很敏感)的I—U關(guān)系曲線圖。 (1) 為了通過測(cè)量得到圖1所示I—U關(guān)系的完整 曲線,在圖2圖3兩個(gè)電路中應(yīng)選擇的是圖 ; 簡(jiǎn)要說明理由: (電源電動(dòng)勢(shì)為9V,內(nèi)阻不計(jì),滑線變阻器的阻值為0-100Ω)。 圖6-2-17 (2)在圖4電路中,電源電壓恒為9V,電流表讀數(shù)為70mA,定值電阻R1=250Ω。由熱敏電阻的I—U關(guān)系曲線可知,熱敏電阻兩端的電壓為 V;電阻R2的阻值為 Ω。 (3)舉出一個(gè)可以應(yīng)用熱敏電阻的例子: 。 3. 有同學(xué)在做“研究溫度不變時(shí)氣體的壓強(qiáng)跟體積的 關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí),用連接計(jì)算機(jī)的壓強(qiáng)傳感器直接測(cè)得注射器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)值。緩慢推動(dòng)活塞,使注射器內(nèi)空氣柱從初始體積20.0ml變?yōu)?2.0ml。實(shí)驗(yàn)共測(cè)了5次,每次體積值直接從注射器的刻度上讀出并輸入計(jì)算機(jī),同時(shí)由壓強(qiáng)傳感器測(cè)得對(duì)應(yīng)體積的壓強(qiáng)值。實(shí)驗(yàn)完成后,計(jì)算機(jī)屏幕上立刻顯示出如下表中所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 圖6-2-18 序號(hào) V (ml) P (105Pa) PV (105Paml) 1 20.0 1.0010 20.020 2 18.0 1.0952 19.714 3 16.0 1.2313 19.701 4 14.0 1.4030 19.642 5 12.0 1.6351 19.621 (1)仔細(xì)觀察不難發(fā)現(xiàn),pV(105Paml)一欄中的數(shù)值越來越小,造成這一現(xiàn)象的可能原因是 A.實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器活塞與筒壁間的摩擦力不斷增大。 B.實(shí)驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度增大了。 C.實(shí)驗(yàn)時(shí)外界大氣壓強(qiáng)發(fā)生了變化。 D.實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器內(nèi)的空氣向外發(fā)生了泄漏。 (2)根據(jù)你在(1)中的選擇,說明為了減小誤差,應(yīng)采取的措施是: 4.某學(xué)生為了測(cè)量一物體的質(zhì)量,找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器,該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力(比例系數(shù)為k),如圖所示.測(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓。使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為0;而后在其受壓面上放一物體,即可測(cè)得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U?,F(xiàn)有下列器材:力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動(dòng)變阻器、干電池各一個(gè)、電鍵及導(dǎo)線若干、待測(cè)物體(可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上)。 圖6-2-19 請(qǐng)完成對(duì)該物體質(zhì)量的測(cè)量。 (l)設(shè)計(jì)一個(gè)電路,要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào),并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大,在方框中畫出完整的測(cè)量電路圖。 (2)簡(jiǎn)要說明測(cè)量步驟,求出比例系數(shù)k,并測(cè)出待測(cè)物體的質(zhì)量m. (3)請(qǐng)?jiān)O(shè)想實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)出現(xiàn)的一個(gè)問題。 【參考答案及解析】 1.(1)如答圖1 A 3 0.6 V 3 15 答圖2 圖6-2-20 圖6-2-21 (2)如答圖2所示。 (3)?、偻乇屑尤胍恍崴郎囟确€(wěn)定時(shí)讀出溫度計(jì)值; 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,快速測(cè)出電流表和電壓表的值; ③重復(fù)①~②,測(cè)量不同溫度下的數(shù)據(jù); ④繪出各測(cè)量溫度下熱敏電阻的伏安特性曲線。 2.(1)2;圖2電路電壓可從0V調(diào)到所需電壓,調(diào)節(jié)范圍較大。(或圖3電路不能測(cè)得0V附近的數(shù)據(jù)) (2)5.2;111.8(111.6-112.0均給分) (3)熱敏溫度計(jì)(提出其他實(shí)例,只要合理均給分) 3.(1)D (2)在注射器活塞上涂上潤滑油增加密封性 4.(1)設(shè)計(jì)的電路圖如圖所示。 圖6-2-22 (2)測(cè)量步驟與結(jié)果: ①調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零; ②將砝碼放在轉(zhuǎn)換器上,記下輸出電壓U0; ③將待測(cè)物放在轉(zhuǎn)換器上,記下輸出電壓U1; 由 U0=km0g,得k=U0/m0g 測(cè)得 U=kmg,所以m=m0U/U0。 (3)①因電源電壓不夠而輸出電壓調(diào)不到零; ②待測(cè)物體質(zhì)量超出轉(zhuǎn)換器量程。 練習(xí)題2 1.xx年高考江蘇物理卷第13題(13分)(實(shí)驗(yàn)題) 題目:如題13(a)圖,質(zhì)量為M的滑塊A放在氣墊導(dǎo)軌B上,C為位移傳感器,它能將滑塊A到傳感器C的距離數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)上,經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后在屏幕上顯示滑塊A的位移-時(shí)間(s-t)圖象和速率-時(shí)間(v-t)圖象。整個(gè)裝置置于高度可調(diào)節(jié)的斜面上,斜面的長度為l、高度為h。(取重力加速度g=9.8m/s2,結(jié)果可保留一位有效數(shù)字) (1)現(xiàn)給滑塊A一沿氣墊導(dǎo)軌向上的初速度,A的v-t圖線如題13(b)圖所示。從圖線可得滑塊A下滑時(shí)的加速度a= m/s2 ,摩擦力對(duì)滑塊A運(yùn)動(dòng)的影響 。(填“明顯,不可忽略”或“不明顯,可忽略”) (2)此裝置還可用來驗(yàn)證牛頓第二定律。實(shí)驗(yàn)時(shí)通過改變 ,可驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí),加速度與力成正比的關(guān)系;實(shí)驗(yàn)時(shí)通過改變 ,可驗(yàn)證力一定時(shí),加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系。 圖6-2-23 (3)將氣墊導(dǎo)軌換成滑板,滑塊A換成滑塊A’,給滑塊A’一沿滑板向上的初速度,A’的s-t圖線如題13(c)圖。圖線不對(duì)稱是由于 造成的,通過圖線可求得滑板的傾角θ= ?。ㄓ梅慈呛瘮?shù)表示),滑塊與滑板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ= 圖6-2-24 2.圖A是在高速公路上用超聲波測(cè)速儀測(cè)量車速的示意圖,測(cè)速儀發(fā)出并接收超聲波沖信號(hào),根據(jù)發(fā)出和接收到的信號(hào)間的時(shí)間差,測(cè)出被測(cè)物體的速度。圖B中p1、、p2是測(cè)速儀發(fā)出的超聲波信號(hào),n1、n2是p1、p2由汽車反射回來的信號(hào)。設(shè)測(cè)速儀勻速掃描,p1、p2之間的時(shí)間間隔Δt=1.0 s,超聲波在空氣中傳播的速度是 v=340m/s,若汽車是勻速行駛的,則根據(jù)圖B可知,汽車在接收到p1、p2兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間內(nèi)前進(jìn)的距離是______,汽車的速度是______m/s。 圖A 圖B 圖6-2-25 3.xx年高考上海物理卷第23題(14分)(計(jì)算題,壓軸題) 題目:一水平放置的圓盤繞豎直固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),在圓盤上沿半徑開有一條寬度為2mm的均勻狹縫.將激光器與傳感器上下對(duì)準(zhǔn),使二者間連線與轉(zhuǎn)軸平行,分別置于圓盤的上下兩側(cè),且可以同步地沿圓盤半徑方向勻速移動(dòng),激光器連續(xù)向下發(fā)射激光束.在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,當(dāng)狹縫經(jīng)過激光器與傳感器之間時(shí),傳感器接收到一個(gè)激光信號(hào),并將其輸入計(jì)算機(jī),經(jīng)處理后畫出相應(yīng)圖線.圖(a)為該裝置示意圖,圖(b)為所接收的光信號(hào)隨時(shí)間變化的圖線,橫坐標(biāo)表示時(shí)間,縱坐標(biāo)表示接收到的激光信號(hào)強(qiáng)度,圖中Δt1=1.010-3s,Δt2=0.810-3s. (1)利用圖(b)中的數(shù)據(jù)求1s時(shí)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度; (2)說明激光器和傳感器沿半徑移動(dòng)的方向; (3)求圖(b)中第三個(gè)激光信號(hào)的寬度Δt3. 圖6-2-26 1.答案:(1)6 不明顯,可忽略 (2)斜面高度h 滑塊A的質(zhì)量M及斜面高度h,且使Mh不變 ?。ǎ常┗瑒?dòng)摩擦力 ?。ā妓銓?duì) ?。埃常ǎ埃病埃炊妓銓?duì)) 解析:(1)下滑時(shí),加速度為;上滑時(shí),加速度為摩擦力對(duì)滑塊A運(yùn)動(dòng)的影響不明顯,可忽略。 (2)改變斜面高度h, 即改變斜面的傾角,則改變產(chǎn)生加速度的力(),可驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí),加速度與力成正比的關(guān)系;改變滑塊A的質(zhì)量M及斜面的高度h,且使Mh不變,因?yàn)?,使Mh不變,則F不變,可驗(yàn)證力一定時(shí),加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系。 (3)圖線不對(duì)稱是由于滑動(dòng)摩擦力造成的,因?yàn)樵诨瑝K上滑時(shí),加速度的大小為 ,在滑塊下滑時(shí),加速度的大小為,在滑動(dòng)摩擦力不可忽略的情況下,二者不等,圖象不對(duì)稱。從題13(b)圖中得,又,所以=。從題13(c)圖中上滑階段讀出,,,根據(jù)得,代入=,已知,則,解得。 2.(1)分析(情景分析法): 作運(yùn)動(dòng)情景分析示意圖,圖中,P1N1中間時(shí)刻是汽車接收P1時(shí)刻發(fā)出的超聲波信號(hào)的時(shí)刻,此位置A是汽車的初位置; P2N2中間時(shí)刻是汽車接收P2時(shí)刻發(fā)出的超聲波信號(hào)的時(shí)刻,此位置B是汽車的末位置,要求的汽車前進(jìn)的距離就是A、B之間的距離。 O A B P1 N1 P2 N2 P1N1中間 P2N2中間 (2) 求解 第1步,先讀出B圖中各時(shí)刻對(duì)應(yīng)的讀數(shù): 點(diǎn) P1 N1 P1N1中點(diǎn) P2 N2 P2N2中點(diǎn) 讀數(shù)(格) 0.5 1.7 1.1 3.5 4.4 3.95 對(duì)應(yīng)的時(shí)刻(s) 0.17 0.57 0.37 1.17 1.47 1.32 第2步,算出對(duì)應(yīng)的時(shí)刻,算法如下:先算每1大格對(duì)應(yīng)的時(shí)間 , 再算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間,,填入上表的第3行。 第3步,算出A與O的距離:, 第4步,算出B與O的距離:, 第5步,算出A與B的距離:, 這就是汽車在接收P1、P2兩個(gè)時(shí)刻發(fā)出的超聲波信號(hào)中間前進(jìn)的距離。 第6步,算出汽車從A到B用的時(shí)間:, 第7步,算出汽車的速度:。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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- 2019-2020年高考物理復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)11 傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用教案 2019 2020 年高 物理 復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn) 11 傳感器 簡(jiǎn)單 應(yīng)用 教案
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