高考一轮复习备考资料之物理人教版讲义第十一章实验十二.docx

实验十二传感器的简单使用

一、研究热敏电阻的特性

1.实验原理

闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察.

2.实验器材

半导体热敏电阻、多用电表、温度计、铁架台、烧杯、凉水和热水.

3.实验步骤

(1)按图1连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；

图1

(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，并记下温度计的示数；

(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下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.

4.数据处理

在图2坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线.

图2

5.实验结论

热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大.

6.注意事项

实验时，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.

二、研究光敏电阻的光敏特性

1.实验原理

闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察.

2.实验器材

光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线、电源.

3.实验步骤

(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图3所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡；

图3

(2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据；

(3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录；

(4)用手掌(或黑纸)遮光时，观察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录.

4.数据处理

根据记录数据分析光敏电阻的特性.

5.实验结论

(1)光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小；

(2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量.

6.注意事项

(1)实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的多少来达到实验目的；

(2)欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零.

命题点一温度传感器的应用

例1(2016·全国卷Ⅰ·23)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60℃时，系统报警.提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干.

在室温下对系统进行调节.已知U约为18V，Ic约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60℃时阻值为650.0Ω.

(1)在图4中完成待调节的报警系统原理电路图的连线.

图4

(2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”).

(3)按照下列步骤调节此报警系统：

①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片置于______(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是________.

②将开关向______(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________.

(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用.

答案(1)见解析图(2)R2

(3)①650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏②c报警器开始报警

解析(1)先用电阻箱替代热敏电阻，连接成闭合回路进行调试.电路图连接如图所示.

(2)当电路中电流Ic＝10mA时，根据闭合电路欧姆定律有Ic＝eq\f(U,R总)，解得R总＝1800Ω，此时热敏电阻的阻值为650Ω，则滑动变阻器的阻值为1150Ω，所以滑动变阻器选R2.

(3)①当热敏电阻阻值小于650Ω时，报警器就会报警，用电阻箱替代热敏电阻进行调节，应把电阻箱的阻值调到650Ω.若接通电源后电路中的电流过大(超过20mA)，报警器就会损坏，电流越小越安全，所以为了电路安全，闭合开关前滑片应置于b端.

②用电阻箱替代热敏电阻进行调试，应将开关向c端闭合，开关闭合后要减小电路中的电阻直至报警器报警.

变式1利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高.

(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变______(填“大”或“小”).

(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度.如果刻度盘正中的温度为20