1、高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十章 實驗十一 傳感器的簡單使用課件第1頁，共23頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四實驗?zāi)康?.探究熱敏電阻、光敏電阻的特性,了解傳感器的工作原理。知識梳理2.了解傳感器在技術(shù)上的應(yīng)用。實驗原理1.傳感器的作用傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(一般是電學(xué)量)。第2頁，共23頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四2.傳感器的工作過程通過對某一物理量敏感的元件將感受到的信號按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于測量的信號。例如,光電傳感器是利用光敏電阻將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。熱電傳感器是利用熱敏電阻或金屬熱電阻將溫度信號轉(zhuǎn)換成電信號,轉(zhuǎn)換后

2、的信號經(jīng)過電子電路的處理就可達到方便檢測、自動控制、遙控等各種目的。傳感器工作的原理可用下圖表示:第3頁，共23頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四實驗器材熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺、燒杯、冷水、熱水、小電珠、學(xué)生電源、光電計數(shù)器、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、光源等。實驗步驟第4頁，共23頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四1.研究熱敏電阻的熱敏特性(1)將熱敏電阻與多用電表接成電路,如圖所示。(2)把多用電表置于“歐姆”擋,并選擇適當(dāng)?shù)牧砍虦y出燒杯中沒有熱水時熱敏電阻的阻值,并記下溫度計的示數(shù)。(3)向燒杯中注入少量的冷水,使熱敏電阻浸沒在冷水中,記下溫度計的示

3、數(shù)和多用電表測量的熱敏電阻的阻值。(4)將熱水分幾次注入燒杯中,測出不同溫度下熱敏電阻的阻值,并記錄。第5頁，共23頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四(1)將光敏電阻、多用電表、小電珠、滑動變阻器、開關(guān)、學(xué)生電源按如圖所示電路連接好,其中多用電表置于“100”擋。(2)先測出室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值,并記錄數(shù)據(jù)。(3)打開電源,讓小電珠發(fā)光,調(diào)節(jié)小電珠的亮度使之逐漸變亮,觀察表盤指針顯示電阻阻值的情況,并記錄。(4)測出用手掌(或黑紙)遮光時電阻的阻值,并記錄。2.研究光敏電阻的光敏特性第6頁，共23頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四數(shù)據(jù)處理1.研究熱敏電阻

4、的熱敏特性(1)根據(jù)記錄數(shù)據(jù),把測量到的溫度、電阻值填入表中,分析熱敏電阻的特性。次數(shù)待測量 溫度/ 電阻/ 第7頁，共23頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四(2)在如圖所示坐標(biāo)系中,粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖象。(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和R-t圖線,得出結(jié)論:熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小,隨溫度的降低而增大。第8頁，共23頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四2.研究光敏電阻的光敏特性(1)把記錄的結(jié)果填入表中:(2)根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性,得出結(jié)論:光敏電阻被光照射時其阻值發(fā)生變化,光照增強電阻變小,光照減弱電阻變大。光照強度弱中強無光照射阻值/

5、注意事項1.在做熱敏電阻實驗時,加熱水后要等一會兒再測其阻值,以使電阻溫度與水的溫度相同,并同時讀出水溫。2.在做光敏電阻實驗時,如果效果不明顯,可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中,并通過蓋上小孔改變射到光敏電阻上的光照強度。3.歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零。第9頁，共23頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四1.(多選)計算機光驅(qū)的主要部分是激光頭,它可以發(fā)射脈沖激光信號,激光掃描光盤時,激光頭利用光敏電阻自動計數(shù)器將反射回來的脈沖信號傳輸給信號處理系統(tǒng),再通過計算機顯示出相應(yīng)信息,光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖如圖所示,其中R1為光敏電阻,R2為定值電阻,此光電計數(shù)器的基本工作原理是(

6、)第10頁，共23頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四A.當(dāng)有光照射R1時,處理系統(tǒng)獲得高電壓B.當(dāng)有光照射R1時,處理系統(tǒng)獲得低電壓C.信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次D.信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次答案ADR1、R2和電源組成一個閉合電路,只有R2兩端獲得高電壓時,處理系統(tǒng)才能進行信號處理,當(dāng)激光照到光敏電阻R1時,R1的阻值變小,總電流變大,則R2兩端獲得高電壓,因此選A、D。第11頁，共23頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四2.溫度傳感器廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱等家用電器中,它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性工作的。如圖甲所示,電源的電動

7、勢E=9.0 V,內(nèi)電阻不計;G為靈敏電流計,內(nèi)阻Rg保持不變;R為熱敏電阻,其電阻值與溫度的變化關(guān)系如圖乙所示。閉合開關(guān)S,當(dāng)R的溫度等于20 時,電流表示數(shù)I1=2 mA;當(dāng)電流表的示數(shù)I2=3.6 mA時,熱敏電阻的溫度是。第12頁，共23頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四得:Rg=-R= k-4 k=0.5 k當(dāng)I2=3.6 mA時,設(shè)熱敏電阻的阻值為R,則R=-Rg= k-0.5 k=2 k從圖乙查得此時對應(yīng)的溫度t2=120 。答案120解析從圖乙查得t=20 時,R的阻值為4 k由E=I1(R+Rg)第13頁，共23頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四3

8、.傳感器是把非電學(xué)量(如速度、溫度、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變化的一種元件,在自動控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。有一種測量人的體重的電子秤,其測量部分的原理圖如圖虛線框中所示,它主要由壓力傳感器R(電阻值會隨所受壓力大小發(fā)生變化的可變電阻),顯示體重大小的儀表A(實質(zhì)是理想的電流表)組成。壓力傳感器表面能承受的最大壓強為1107 Pa,且已知壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關(guān)系如表所示。設(shè)踏板和壓桿的質(zhì)量可以忽略不計,接通電源后,壓力傳感器兩端的電壓恒為4.8 V,取g=10 m/s2。請回答:第14頁，共23頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四(1)該秤零起點(即踏板空載時)的刻線

9、應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤A處。(2)如果某人站在該秤的踏板上,電流表刻度盤的示數(shù)為 20 mA,這個人的質(zhì)量是kg。答案(1)1.610-2(2)50解析本題是傳感器的應(yīng)用問題,考查學(xué)生的實驗與探究能力。(1)由圖表知,踏板空載時,壓力傳感器的電阻R=300 ,此時電流表中電流I= A=1.610-2 A。(2)當(dāng)電流I=20 mA=2010-3 A時,壓力傳感器的電阻R= =240 ,對應(yīng)表格中F=500 N,所以這個人的質(zhì)量為50 kg。壓力F/N02505007501 0001 2501 500電阻R/300270240210180150120第15頁，共23頁，2022年，5月20日，23點

10、29分，星期四4.一熱敏電阻阻值隨溫度變化的圖象如圖甲所示,請應(yīng)用這一熱敏電阻自行設(shè)計一控制電路,當(dāng)溫度高于某一值時紅色指示燈亮,而溫度低于這一值時綠色指示燈亮,并且說明滑動變阻器的作用。給你的器材有:如圖乙所示的繼電器一只(a、b為常閉觸點,c、d為常開觸點)、熱敏電阻一只、滑動變阻器一只、紅綠指示燈各一個、兩個獨立的電池組、開關(guān)一個、導(dǎo)線若干等。第16頁，共23頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四答案見解析解析設(shè)計的電路如圖所示此方案中滑動變阻器的作用:主要是通過調(diào)節(jié)滑動變阻器滿足對熱敏電阻的要求。第17頁，共23頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四典例1如圖所示,

11、圖甲為熱敏電阻的R-t圖象,圖乙為此熱敏電阻R和繼電器組成的一個簡單恒溫箱溫控電路,繼電器線圈電阻為100 。當(dāng)線圈電流大于或等于10 mA時,繼電器的銜鐵被吸合。為繼電器線圈供電的電池的電動勢E=6 V,內(nèi)阻不計。圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源。一、熱敏電阻的特性及其應(yīng)用重難突破第18頁，共23頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四(1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在兩端(填“A、B”或“C、D”);(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;(3)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持100 ,可變電阻R的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為;(4)若可變電阻R可在380 到470 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)

12、,則此恒溫箱可控制的恒溫范圍是。第19頁，共23頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四器應(yīng)接A、B兩端。(2)恒溫箱的溫度保持50 ,由甲圖可知熱敏電阻在此溫度時的阻值為100 ,由閉合電路歐姆定律可知E=I(100+R+100),得R=400 ,所以可變電阻R的值應(yīng)調(diào)為400 。解析(1)溫度低于要求時,電路加熱設(shè)備應(yīng)工作,此時熱敏電阻的阻值大,由閉合電路的歐姆定律可知,電路中電流小,彈簧將銜鐵向上拉起,故加熱第20頁，共23頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四恒溫范圍是40150 。答案(1)A、B(2)400(3)450(4)40150(3)恒溫箱內(nèi)的溫度保持100

13、 ,由甲圖可知熱敏電阻在此溫度時的阻值為50 ,由閉合電路歐姆定律可知E=I(100+R+50),得R=450 ,所以可變電阻R的值應(yīng)調(diào)為450 。(4)可變電阻R可在380 到470 范圍內(nèi)調(diào)節(jié),由閉合電路歐姆定律可知E=I(100+R1+380)和E=I(100+R2+470),解得熱敏電阻的阻值分別為R1=120 ,R2=30 ,由甲圖可知對應(yīng)的溫度分別是t1=40 ,t2=150 ,此恒溫箱可控制的第21頁，共23頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四典例2如圖所示,R1、R2為定值電阻,L為小燈泡,R3為光敏電阻,當(dāng)照射光強度增大時()A.電壓表的示數(shù)增大B.R2中電流減小C.小燈泡的功率增大二、光敏電阻的特性及其應(yīng)用D.電路的路端電壓增大第22頁，共23頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四解析當(dāng)光強