第5講實(shí)驗(yàn):利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置一、實(shí)驗(yàn)原理1.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(cè)量的量(一般是電學(xué)量)。2.工作過(guò)程二、實(shí)驗(yàn)器材熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺(tái)、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學(xué)生電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線等。三、實(shí)驗(yàn)操作及步驟1.研究熱敏電阻的熱敏特性(1)將熱敏電阻放入燒杯中的水中,測(cè)量水溫和熱敏電阻的阻值(如圖甲所示)。(2)準(zhǔn)備好記錄電阻與溫度關(guān)系的表格(如下表)。次數(shù)123456溫度/℃電阻/Ω(3)改變水的溫度,多次測(cè)量水的溫度和熱敏電阻的阻值,記錄在表格中,把記錄的數(shù)據(jù)畫(huà)在R-t圖中,得到圖像如圖乙所示。2.研究光敏電阻的光敏特性(1)將光電傳感器、多用電表、燈泡、滑動(dòng)變阻器按如圖所示電路連接好,其中多用電表置于“×100”擋。(2)先測(cè)出在室內(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(kāi)電源,讓小燈泡發(fā)光,調(diào)節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮,觀察表盤(pán)指針顯示電阻阻值的變化情況,并記錄。(4)測(cè)出用手掌(或黑紙)遮光時(shí)的電阻值,并記錄。把記錄的結(jié)果填入下表中,根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性。光照強(qiáng)度弱中強(qiáng)無(wú)光照射阻值/Ω結(jié)論:光敏電阻的阻值被光照射時(shí)發(fā)生變化,光照增強(qiáng)時(shí)電阻變小,光照減弱時(shí)電阻變大。四、誤差分析1.溫度計(jì)讀數(shù)帶來(lái)誤差。2.多用電表讀數(shù)帶來(lái)誤差。3.作R-t圖像時(shí)不規(guī)范造成誤差。五、注意事項(xiàng)1.在研究熱敏電阻的熱敏特性實(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.在研究光敏電阻的光敏特性實(shí)驗(yàn)時(shí),如果效果不明顯,可將光敏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.多用電表每次換擋后都要重新歐姆調(diào)零?？键c(diǎn)一基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)[例1]【溫度傳感器】在2022北京冬奧會(huì)室內(nèi)賽場(chǎng)利用溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控賽場(chǎng)溫度,溫度傳感器的主要部件通常是熱敏電阻,某科技小組用一個(gè)熱敏電阻,設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易的“過(guò)熱自動(dòng)報(bào)警電路”。(1)科技小組采用圖甲的電路探究熱敏電阻與溫度間的關(guān)系。將熱敏電阻置于溫度控制室中,記錄不同溫度下電壓表和毫安表的示數(shù),計(jì)算出相應(yīng)的熱敏電阻阻值。若某次測(cè)量中電壓表和毫安表的示數(shù)分別為1.43V和26mA,則此時(shí)熱敏電阻的阻值為Ω(結(jié)果保留1位小數(shù))。這種方法測(cè)量的熱敏電阻的阻值比真實(shí)值(選填“偏大”或“偏小”)。通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)描繪出熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關(guān)系如圖乙所示。

(2)該科技小組設(shè)計(jì)的“過(guò)熱自動(dòng)報(bào)警電路”如圖丙所示,電源U1的電動(dòng)勢(shì)E=1.5V,電源內(nèi)阻可忽略,繼電器線圈用漆包線繞成,阻值R0=17Ω。將熱敏電阻Rt安裝在需要探測(cè)溫度的地方,當(dāng)線圈中的電流大于或等于50mA時(shí),繼電器的銜鐵將被吸合,警鈴響起,同時(shí)指示燈熄滅。則圖丙中警鈴的接線柱C應(yīng)與接線柱(選填“A”或“B”)相連,指示燈的接線柱D應(yīng)與接線柱(選填“A”或“B”)相連;當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)℃時(shí),警鈴響起報(bào)警;若電源有一定的內(nèi)阻,則警鈴報(bào)警時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度將(選填“升高”“降低”或“不變”)。

【答案】(1)55.0偏小(2)BA10升高【解析】(1)由R=UI,得熱敏電阻的阻值為R=55.0Ω;由于測(cè)得的電流包含電壓表的電流,故電流偏大,(2)當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)某一值,繼電器的下觸點(diǎn)接觸,上觸點(diǎn)分離,警鈴響,所以警鈴的接線柱C應(yīng)與接線柱B相連,指示燈的接線柱D應(yīng)與接線柱A相連。當(dāng)線圈中的電流大于或等于50mA時(shí),繼電器的銜鐵將被吸合,由閉合電路的歐姆定律有E=I(R0+Rt),得Rt=EI-R0=13Ω,由題圖乙可得,此時(shí)的環(huán)境溫度約為10℃。若電源有一定的內(nèi)阻,由于總電阻不變,繼電器的銜鐵吸合時(shí),熱敏電阻的電阻將減小,[例2]【光電傳感器】智能化育苗蔬菜基地對(duì)環(huán)境要求嚴(yán)格,其中包括對(duì)光照強(qiáng)度的調(diào)控,光照強(qiáng)度簡(jiǎn)稱(chēng)照度I,反映光照的強(qiáng)弱,光越強(qiáng),照度越大,單位為勒克斯(lx)。為了控制照度,科技人員設(shè)計(jì)了圖甲所示的智能光控電路。(1)智能光控電路的核心元件是光敏電阻R,某同學(xué)用如圖乙所示電路,測(cè)量光敏電阻在不同照度時(shí)的阻值,實(shí)驗(yàn)所用器材:電源E1(9V)、滑動(dòng)變阻器R4(最大阻值為20Ω),電壓表(量程為0～3V,內(nèi)阻為3kΩ)和毫安表(量程為0～3mA,內(nèi)阻不計(jì)),定值電阻R0=6kΩ、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干。則在閉合電路開(kāi)關(guān)前應(yīng)該把滑動(dòng)變阻器的滑片移到最(選填“左”或“右”)端。

(2)某次測(cè)量時(shí)電壓表的示數(shù)如圖丙所示,其讀數(shù)為V,電流表讀數(shù)為1.5mA,此時(shí)光敏電阻的阻值為kΩ。

(3)通過(guò)測(cè)量得到6組數(shù)據(jù)如下表,請(qǐng)?jiān)趫D丁中作出阻值R隨照度I變化的圖像,由圖可判斷光敏電阻的阻值與照度(選填“滿足”或“不滿足”)反比例函數(shù)關(guān)系。

照度I/klx2.04.06.08.010.012.0電阻R/kΩ7.54.02.82.32.01.8(4)該同學(xué)用上述光敏電阻接入圖甲所示的電路,其中電源電動(dòng)勢(shì)E=6.0V,內(nèi)阻忽略不計(jì),電阻R1=100Ω,電阻箱R2的阻值調(diào)節(jié)范圍是0～9999.9Ω,光敏電阻R的電壓U增加到2.0V時(shí)光照系統(tǒng)開(kāi)始工作,為了使照度降低到4klx時(shí),自動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)始補(bǔ)光,R2的阻值應(yīng)該調(diào)節(jié)為kΩ。

(5)要加快蔬菜的生長(zhǎng),適度提高光照時(shí)間,可調(diào)節(jié)的方法是。

【答案】(1)左(2)1.803.6(3)圖見(jiàn)解析不滿足(4)7.9(5)減小R2【解析】(1)為了保證電路的安全應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑到最左端,從而使光敏電阻兩端的電壓為零。(2)由題圖丙可知電壓表的量程為0～3V,最小刻度為0.1V,電壓表的讀數(shù)為1.80V;根據(jù)串聯(lián)電路電壓與電阻成正比的關(guān)系,光敏電阻兩端的電壓為1.80V3kΩ×(3kΩ+6kΩ)=5.40V,電流表讀數(shù)為1.5mA,故此時(shí)光敏電阻的阻值為R(3)如圖所示。根據(jù)圖像可知縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的乘積不是一個(gè)常數(shù),所以光敏電阻的阻值R與照度不滿足反比例函數(shù)關(guān)系。(4)根據(jù)閉合電路歐姆定律I=ER+R1+R2,根據(jù)圖像可知,在照度降低到4klx時(shí),對(duì)應(yīng)的阻值為R=4kΩ,又有U=IR,其中(5)減小R2的阻值,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,總電流變大,R兩端的電壓變大,從而導(dǎo)致自動(dòng)控制系統(tǒng)正常工作時(shí)的最小照度高于4klx,可加快蔬菜的生長(zhǎng)?？键c(diǎn)二創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)[例3]【實(shí)驗(yàn)方法的創(chuàng)新】(2024·廣東茂名聯(lián)考)如圖甲為一利用光敏電阻測(cè)量?jī)?chǔ)液罐中液面高度的裝置的示意圖。當(dāng)罐中裝滿液體時(shí),液面與出液口高度差為h,罐外有一豎直放置的管,管內(nèi)一側(cè)有沿豎直線排列的多個(gè)光敏電阻,另一側(cè)有一列光強(qiáng)穩(wěn)定的光源。液面上一浮塊與一塊遮光板通過(guò)定滑輪相連,遮光板可隨浮塊的升降在管內(nèi)上下運(yùn)動(dòng),光敏電阻的總長(zhǎng)度和遮光板的總長(zhǎng)度都為h。當(dāng)儲(chǔ)液罐內(nèi)裝滿液體時(shí),遮光板的上沿與最下面的光敏電阻的下邊緣等高。管內(nèi)的光均勻地照射在光敏電阻上,光敏電阻和儀表相連?，F(xiàn)要求設(shè)計(jì)一電路以利用上述裝置測(cè)量液面的高度。為將問(wèn)題簡(jiǎn)化,假設(shè)管內(nèi)只有3個(gè)光敏電阻R1、R2、R3,分別位于管的上端、下端和中央;它們的暗電阻均為R=10kΩ,被管內(nèi)光源照亮?xí)r電阻均為R′=1.0kΩ。給定的儀器還有:直流電源E(電動(dòng)勢(shì)為9V,電阻不計(jì)),3個(gè)定值電阻,阻值分別為R4=2.5kΩ,R5=1.8kΩ,R6=1.5kΩ;電壓表V(量程為0～3V,內(nèi)阻可視為無(wú)窮大),開(kāi)關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干。要求:當(dāng)罐內(nèi)裝滿液體時(shí),電壓表恰好為滿量程。(1)如圖乙為某次電壓表的示數(shù),其大小為V。

(2)選擇合適的定值電阻,在虛線框內(nèi)畫(huà)出電路圖,并用題中給定的符號(hào)標(biāo)明圖中各元件。(3)液面與出液口等高時(shí)電壓表的示數(shù)為V。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

(4)若管內(nèi)的光強(qiáng)變暗,使得光敏電阻被照亮?xí)r的阻值變?yōu)?.2kΩ,則定值電阻的阻值應(yīng)變?yōu)閗Ω,便可達(dá)到題目要求。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

【答案】(1)1.40(2)圖見(jiàn)解析(3)0.43(4)1.8【解析】(1)電壓表量程為0～3V,每小格表示0.1V,指針示數(shù)為1.40V。(2)當(dāng)罐內(nèi)裝滿液體時(shí),3個(gè)光敏電阻均受到光照射,電阻均為1.0kΩ,可把三個(gè)光敏電阻串聯(lián)后再與定值電阻Rx串聯(lián),接在直流電源兩端,把電壓表接在定值電阻兩端,則有Rx3R'+Rx=U'E,得Rx=1.5kΩ,故Rx為電阻R6(3)當(dāng)液面與出液口等高時(shí),光源完全被遮光板遮住,此時(shí)三個(gè)光敏電阻的阻值均為10kΩ,則電壓表的示數(shù)為U=E3R+R(4)若光敏電阻被照亮?xí)r的阻值變?yōu)?.2kΩ,為使電壓表滿量程,則定值電阻的阻值變?yōu)镽x′,Rx′滿足3V=ERx'Rx[例4]【實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新】某同學(xué)制作恒溫室,室溫保持在45℃左右。他設(shè)計(jì)了如圖所示的控溫裝置,通過(guò)電磁繼電器的電流達(dá)到一定值時(shí),電磁繼電器將把銜鐵吸下,觸點(diǎn)C、D斷開(kāi),結(jié)合水銀溫度計(jì)可以控制室溫。(1)為實(shí)現(xiàn)溫度高于45℃時(shí)電熱絲停止加熱,溫度低于45℃時(shí)電熱絲開(kāi)始加熱,請(qǐng)連接電路圖。(2)E1內(nèi)阻不計(jì),當(dāng)滑動(dòng)變阻器調(diào)至最左端,E1=6V時(shí),電接點(diǎn)水銀溫度計(jì)達(dá)到45℃,電磁繼電器達(dá)到工作電流值;當(dāng)滑動(dòng)變阻器調(diào)至R=20Ω,E1′=8V時(shí),電接點(diǎn)水銀溫度計(jì)達(dá)到45℃,電磁繼電器達(dá)到工作電流值,則水銀溫度計(jì)達(dá)到45℃時(shí)的等效電阻為Ω。

(3)當(dāng)電源E2=24V、內(nèi)阻r2=2Ω時(shí),為使電熱絲的發(fā)熱功率最大,應(yīng)將電熱絲的阻值調(diào)至Ω,最大功率為W。

【答案】(1)圖見(jiàn)解析(2)60(3)272【解析】(1)要求溫度高于45℃時(shí)電熱絲停止加熱,溫度低于45℃時(shí)電熱絲開(kāi)始加熱,所以電磁鐵與溫度計(jì)連接。溫度高于45℃時(shí),溫度計(jì)E、F與A、B接通,電磁鐵將銜鐵吸下,電熱絲所在的電路立刻斷開(kāi),停止加熱;當(dāng)溫度低于45℃時(shí),溫度計(jì)液面下降,控制電路斷開(kāi),電磁鐵失去磁性,銜鐵被松開(kāi),C、D觸點(diǎn)會(huì)接觸,加熱電路會(huì)接通,電熱絲加熱。電路圖如圖。(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器調(diào)至最左端時(shí),接入電路的電阻為零,此時(shí)電路中只有水銀溫度計(jì)達(dá)到45℃時(shí)的等效電阻,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,此時(shí)電路中的電流為I=E1R等=6VR等;當(dāng)滑動(dòng)變阻器調(diào)至R=20Ω,E1′=8V時(shí),電接點(diǎn)水銀溫度計(jì)達(dá)到45℃時(shí),根據(jù)歐姆定律可知,此時(shí)電路中的電流為I=E1(3)當(dāng)電源E2=24V、內(nèi)阻r2=2Ω時(shí),根據(jù)當(dāng)外電阻與電源內(nèi)阻相等時(shí),電源輸出功率最大,可知當(dāng)電熱絲的電阻R=r2=2Ω時(shí)電熱絲的功率最大,最大功率為Pm=E224[例5]【實(shí)驗(yàn)情境的創(chuàng)新】(2024·廣東汕頭模擬)現(xiàn)要組裝一個(gè)酒精測(cè)試儀,它利用的是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器。此傳感器的電阻Rx隨酒精氣體濃度的變化而變化,規(guī)律如圖甲所示,酒精測(cè)試儀的調(diào)試電路如圖乙所示。2024年的酒駕標(biāo)準(zhǔn)是“0.2mg/mL≤酒精氣體濃度<0.8mg/mL”,醉駕標(biāo)準(zhǔn)是“酒精氣體濃度≥0.8mg/mL”。提供的器材有:A.二氧化錫半導(dǎo)體型酒精傳感器RxB.直流電源(電動(dòng)勢(shì)為4V,內(nèi)阻不計(jì))C.電壓表(量程為3V,內(nèi)阻非常大)D.電阻箱(最大阻值為999.9Ω)E.定值電阻R1(阻值為50Ω)F.定值電阻R2(阻值為10Ω)G.單刀雙擲開(kāi)關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干(1)為使電壓表改裝成酒精濃度測(cè)試表以判斷是否酒駕,R應(yīng)選用定值電阻(選填“R1”或“R2”)。

(2)按照下列步驟調(diào)節(jié)此測(cè)試儀:①電路接通前,先將電阻箱調(diào)為30.0Ω,然后開(kāi)關(guān)向(選填“a”或“b”)端閉合,將電壓表此時(shí)指針對(duì)應(yīng)的刻度線標(biāo)記為mg/mL。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

②逐步減小電阻箱的阻值,電壓表的示數(shù)不斷(選填“變大”或“變小”)。按照?qǐng)D甲數(shù)據(jù)將電壓表上“電壓”刻度線標(biāo)為對(duì)應(yīng)的“酒精濃度”。

③將開(kāi)關(guān)向另一端閉合,測(cè)試儀即可正常使用。(3)在電壓表刻度線上標(biāo)注一段紅色的長(zhǎng)度以提醒酒駕的讀數(shù)范圍,該長(zhǎng)度與電壓表總刻度線長(zhǎng)度的比例為1∶。

【答案】(1)R2(2)①b0.20②變大(3)3【解析】(1)本實(shí)驗(yàn)電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端,由歐姆定律可得,定值電阻兩端的電壓UR=ERRx+R,由題圖甲可知10Ω≤Rx≤70Ω,電動(dòng)勢(shì)為4V,電壓表量程為3V,得URmax=4R10+R≤3V,可得(2)①本實(shí)驗(yàn)采用替代法,用電阻箱的阻值替代傳感器的電阻Rx,故應(yīng)先將電阻箱調(diào)到30.0Ω,結(jié)合電路圖,開(kāi)關(guān)應(yīng)向b端閉合;由題圖甲可知Rx=30Ω時(shí),酒精氣體濃度為0.20mg/mL。②逐步減小電阻箱的阻值,根據(jù)串聯(lián)電路電阻兩端電壓與電阻關(guān)系可知,定值電阻上的分壓變大,電壓表的示數(shù)不斷變大。(3)根據(jù)電路分壓原理,酒精濃度為0.20mg/mL時(shí)傳感器電阻為30Ω,此時(shí)電壓表示數(shù)為U1=R2R2+RxE=1010+30×4V=1V,酒精濃度為0.80mg/mL時(shí)傳感器電阻為10Ω,此時(shí)電壓表示數(shù)為U2=R2R2+Rx'(滿分:50分)1.(10分)(2025·廣東一模)某同學(xué)利用下列實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)一個(gè)電路來(lái)研究某壓敏電阻Rx的壓阻效應(yīng),然后將該壓敏電阻改裝為壓力傳感器測(cè)量壓力。已知該電阻Rx的阻值變化范圍為50～250Ω。供選擇的實(shí)驗(yàn)器材如下:A.電源E:電動(dòng)勢(shì)為3V,內(nèi)阻不計(jì)B.電流表A1:量程為3mA,內(nèi)阻r1=10ΩC.電流表A2:量程為30mA,內(nèi)阻r2約為1ΩD.電阻箱R1:阻值范圍0～9999.9ΩE.定值電阻R0:R0=50ΩF.開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線若干(1)為了較準(zhǔn)確地測(cè)量電阻Rx,某同學(xué)設(shè)計(jì)了圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路圖,根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路圖,設(shè)電流表A1、A2的示數(shù)分別為I1、I2,電阻箱的電阻為R1,則Rx的測(cè)量值為Rx=。

(2)該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果,作出壓敏電阻Rx隨所加外力F變化的Rx-F圖像,如圖乙所示。由此圖像可知,隨壓力F的增大,壓敏電阻Rx的阻值(選填“增大”“減小”或“不變”)。

(3)該同學(xué)將這種壓敏電阻Rx與一個(gè)量程為3V的理想電壓表按如圖丙所示電路改裝成測(cè)量壓力的儀表,已知電源電動(dòng)勢(shì)E=4V,內(nèi)阻不計(jì),為了使改裝后的壓力表的量程為0～100N,壓力為100N時(shí)對(duì)應(yīng)電壓表3V的刻度,則定值電阻R的阻值應(yīng)取R=Ω,電壓表2V刻度對(duì)應(yīng)壓力表N的刻度。

【答案】(1)I1(r1+R1)I【解析】(1)Rx的測(cè)量值為Rx=I1(2)由題圖乙可知,隨壓力F的增大,壓敏電阻Rx的阻值減小。(3)由題圖乙知Rx=250-250-50100F(Ω)=250-2F(Ω),根據(jù)歐姆定律有E=U+URRx=U+UR(250-2F),當(dāng)F=100N時(shí),Rx=50Ω,此時(shí)電壓表示數(shù)為3V,定值電阻的阻值為R2.(10分)(2024·廣東深圳期末)某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了一個(gè)聲、光燈光控制系統(tǒng)。聲、光控制開(kāi)關(guān)需要同時(shí)滿足光線較暗、有活動(dòng)聲音時(shí)才接通電路的工作要求。其示意圖如圖甲所示。(1)聲、光控制開(kāi)關(guān)中的聲控繼電器與光控繼電器是(選填“并聯(lián)”或“串聯(lián)”)關(guān)系。

(2)其中光控繼電器的電路結(jié)構(gòu)如圖乙所示。已知環(huán)境亮度越大,光敏元件阻值越小,當(dāng)電路電流小于某閾值I0時(shí),繼電器開(kāi)始工作。在設(shè)定的光照度條件下調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使繼電器恰好開(kāi)始工作,此時(shí)電流表示數(shù)如圖丙所示,此時(shí)I0=A。

(3)為了節(jié)約用電,需要降低光照度閾值,應(yīng)該把滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)(選填“大”或“小”)。

【答案】(1)串聯(lián)(2)0.42(3)小【解析】(1)由于聲、光控制開(kāi)關(guān)需要同時(shí)滿足光線較暗、有活動(dòng)聲音時(shí)才接通電路的工作要求,可知聲、光控制開(kāi)關(guān)中的聲控繼電器與光控繼電器是串聯(lián)關(guān)系。(2)題圖丙中電流表的量程為0.6A,分度值為0.02A,可知該電流表的讀數(shù)為0.42A。(3)由于環(huán)境亮度越大,光敏元件阻值越小,則當(dāng)降低光照度閾值時(shí),對(duì)應(yīng)光敏電阻的阻值增大,由于電路電流小于某閾值I0時(shí),繼電器開(kāi)始工作,可知此時(shí)應(yīng)把滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)小。3.(15分)某同學(xué)利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性,制作了一個(gè)簡(jiǎn)易的汽車(chē)低油位報(bào)警裝置。(1)該同學(xué)首先利用多用電表電阻“×100”擋粗測(cè)該熱敏電阻在常溫下的阻值,示數(shù)如圖甲所示,則此時(shí)熱敏電阻的阻值為RT=kΩ。

(2)該同學(xué)為了進(jìn)一步探究該熱敏電阻阻值隨溫度變化的關(guān)系,設(shè)計(jì)了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)電路,定值電阻R0=2.0kΩ,則在閉合開(kāi)關(guān)前,滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于最(選填“左”或“右”)端。在某次測(cè)量中,若毫安表A1的示數(shù)為2.25mA,A2的示數(shù)為1.50mA,兩電表可視為理想電表,則熱敏電阻的阻值為kΩ。

(3)經(jīng)過(guò)多次測(cè)量,該同學(xué)得到熱敏電阻阻值隨溫度變化的關(guān)系圖像如圖丙所示,可知該熱敏電阻的阻值隨溫度升高變化得越來(lái)越(選填“快”或“慢”)。

(4)該同學(xué)利用此熱敏電阻設(shè)計(jì)的汽車(chē)低油位報(bào)警裝置如圖丁所示,其中電源電動(dòng)勢(shì)E=6.0V,定值電阻R=1.8kΩ,長(zhǎng)為l=50cm的熱敏電阻下端緊靠在油箱底部,不計(jì)報(bào)警器和電源的內(nèi)阻。已知流過(guò)報(bào)警器的電流I≥2.5mA時(shí)報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警,若測(cè)得報(bào)警器報(bào)警時(shí)油液(熱敏電阻)的溫度為30℃,油液外熱敏電阻的溫度為70℃,由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距離約為cm。

【答案】(1)1.9(2)左3.0(3)慢(4)5【解析】(1)由多用電表的讀數(shù)規(guī)則可知,此時(shí)熱敏電阻的阻值為RT=19×100Ω=1.9kΩ。(2)滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法,為保護(hù)電路安全,在開(kāi)關(guān)閉合前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P置于最左端,由于RT和R0并聯(lián),故有I1R0=I2RT,代入數(shù)據(jù)解得RT=3.0kΩ。(3)從題圖丙曲線可以看出,圖線斜率越來(lái)越小,故該熱敏電阻的阻值隨溫度升高變化得越來(lái)越慢。(4)設(shè)警戒液面到油箱底部的距離為x,溫度為30℃時(shí)熱敏電阻的阻值為RT1=1.5kΩ,則在油液內(nèi)的熱敏電阻的阻值為R1=x50RT1;同理,可得油液外的熱敏電阻的阻值為R2=50-x50RT2,其中RT2=0.5kΩ,由閉合電路歐姆定律有E=I(R+R1+R2),將E=6V、I=2.5mA、4.(15分)某興趣學(xué)習(xí)小組根據(jù)所學(xué)的電學(xué)原理,利用相同的器材,自制了如圖甲、乙兩種不同的電子秤。實(shí)驗(yàn)器材有:直流電源(電動(dòng)勢(shì)為E=3.0V,內(nèi)阻為r=0.5Ω);理想電壓表V(量程為3.0V,限流電阻R0=9.5Ω);豎直固定的滑動(dòng)變阻器R(總長(zhǎng)l=10.0cm,總阻值R=20.0Ω);電阻可忽略不計(jì)的彈簧,下端固定于水平地面,上端固定秤盤(pán)且與滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)端