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2021版高考物理大一轮复习通用版课件：实验十二 传感器的简单使用课件PPT
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这是一份2021版高考物理大一轮复习通用版课件：实验十二 传感器的简单使用课件PPT，共24页。PPT课件主要包含了热点一教材原型实验，热点二实验拓展创新，答案BC，不偏转，⑤④②③①等内容，欢迎下载使用。
题型1|器材选择与实验操作过程例1 如图甲所示为热敏电阻的Rt图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为200 Ω.当线圈中的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电电池的电动势E＝8 V，内阻可以不计．图中的“电源”是恒温箱加热电源．
(1)图甲说明热敏电阻的阻值随着温度的升高________(选填“增大”“减小”或“不变”)．(2)应该把恒温箱内加热器接________(选填“AB”或“CD”)端．(3)如果要使恒温箱内的温度保持100 ℃，滑动变阻器R1接入电路的电阻值为________ Ω.
题型2|光敏电阻传感器例2 电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度，将光敏电阻Rx和定值电阻R0接在9 V的电源上，光敏电阻阻值随光强变化关系如表所示：[“光强”表示光强弱程度的物理量，符号为E，单位坎德拉(cd)](1)当光照强度为4坎德拉(cd)时光敏电阻Rx的大小为________Ω.
(2)其原理是光照增强，光敏电阻Rx阻值变小，施加于玻璃两端的电压降低，玻璃透明度下降，反之则玻璃透明度上升．若电源电压不变，R0是定值电阻，则下列电路图中符合要求的是________(填序号)．
练1 [2020·和平区模拟]热电传感器利用了热敏电阻对温度变化响应很敏感的特性．某学习小组的同学探究某种类型的热敏电阻的阻值如何随温度变化，从室温升到80 ℃时，所提供的热敏电阻Rt的阻值变化范围可能是由5 Ω变到1 Ω或由5 Ω变到45 Ω.除热敏电阻外，可供选用的器材如下：温度计，测温范围－10～100 ℃；电流表A1：量程3A，内阻rA＝0.1 Ω；电流表A2：量程0.6 A，内阻约为0.2 Ω；电压表V1：量程6 V，内阻rV＝1.5 kΩ；电压表V2：量程3 V，内阻约为1 kΩ；标准电阻：阻值R1＝100 Ω；滑动变阻器R2：阻值范围0～5 Ω；电源E，电动势3 V，内阻不计；开关及导线若干．
(1)甲同学利用如图所示的电路测量室温下热敏电阻的阻值．要使测量效果最好，应选下列________组器材．A．A1和V1 B．A2和V2 C．A1和V2(2)在测量过程中，随着倒入烧杯中的开水增多，热敏电阻的温度升高到80 ℃时，甲同学发现电流表、电压表的示数几乎都不随滑动变阻器R2的阻值的变化而改变(电路保持安全完好)，这说明该热敏电阻的阻值随温度升高而________(选填“增大”或“减小”)．
解析：(1)因电路中热敏电阻两端的电压不大于3 V，所以电压表选用量程为3 V的V2，电路电流不大于0.6 A，电流表选用量程为0.6 A的A2，则应选用B组电表；(2)温度升高到80 ℃时，电流表、电压表的示数几乎都不随滑动变阻器R2的阻值的变化而改变，是由于热敏电阻的阻值远大于滑动变阻器的电阻，所以该热敏电阻的阻值随温度升高而增大；
(3)学习小组的同学根据甲同学的实验，建议他在测量较高温度下热敏电阻的阻值时重新设计电路，更换器材．请你在如图所示的虚线框内完成测量温度80 ℃时热敏电阻阻值的实验电路图．
因温度较高时热敏电阻的阻值较大，控制电路应改为分压接法，如图所示．
例3 某实验小组利用传感器来探究弹力与弹簧伸长的关系．如图甲所示，先将轻弹簧上端通过力传感器固定在水平的长木板A上，下端自由下垂，将距离传感器轻轻靠近轻弹簧下端，当力传感器示数为零时，距离传感器的示数为x0；然后再将轻弹簧下端与距离传感器固定，下面连接轻质木板B，距离传感器可以测量出其到力传感器的距离x，木板B下面用轻细绳挂住一小桶C.(1)逐渐往小桶C内添加细沙，记录相应的力传感器的示数F和距离传感器的示数x，作出Fx图象如图乙所示．由图及相关信息可知，弹簧的劲度系数k＝______ N/m，弹簧原长L0＝________ cm.
练2 [2020·河南洛阳联考] (多选)指纹传感器为在一块半导体基板上阵列了10万金属颗粒，每一颗粒充当电容器的一极，外表面绝缘，手指在其上构成电容器的另外一极，当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹深浅不同，对应的峪(本义：山谷)和嵴(本义：山脊)与半导体基板上的金属颗粒间形成一个个电容值不同的电容器，若金属颗粒与手指间组成的每个电容器电压保持不变，则( )A．指纹的嵴处与半导体上对应的金属颗粒距离近，电容小B．指纹的峪处与半导体上对应的金属颗粒距离远，电容小C．在手指挤压绝缘表面时，电容电极间的距离减小，金属颗粒电极电荷量增加D．在手指挤压绝缘表面时，电容电极间的距离减小，金属颗粒电极电荷量减少
练3 某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图甲所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15 mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控．继电器的电阻约20 Ω，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示．
(1)提供的实验器材有：电源E1(3 V，内阻不计)、电源E2(6 V，内阻不计)、滑动变阻器R1(0～200 Ω)、滑动变阻器R2(0～500 Ω)、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0～999.9 Ω)、开关S、导线若干．为使该装置实现对30～80 ℃之间任一温度的控制，电源E应选用________(选填“E1”或“E2”)，滑动变阻器R应选用________(选填“R1”或“R2”)．
(2)实验发现电路不工作．某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图乙所示的选择开关旋至________(选填“A”“B”“C”或“D”)．(3)合上开关S，用调节好的多用电表进行排查．在图乙中，若只有b、c间断路，则应发现表笔接入a、b时指针________(选填“偏转”或“不偏转”)，接入a、c时指针________(选填“偏转”或“不偏转”)．
解析：(2)由于是用多用电表测直流电压，且电源电动势为6 V，故应选择直流电压10 V挡．(3)若只有b、c间断路，电路中无电流，a、b间电压为0，a、c间电压等于电源电压，故表笔接入a、b时指针不偏转，接入a、c时指针偏转，且示数等于电源电动势．
(4)排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是______________．(填写各步骤前的序号)①将热敏电阻接入电路②观察到继电器的衔铁被吸合③断开开关，将电阻箱从电路中移除④合上开关，调节滑动变阻器的阻值⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1 Ω
解析：(4)欲使衔铁在50 ℃时被吸合，则要求温度达到50 ℃时电路中电流达到15 mA，而此时热敏电阻的阻值为108.1 Ω.为确定滑动变阻器应接入电路中的阻值，先将电阻箱调到108.1 Ω并替代热敏电阻接入电路，调节滑动变阻器使衔铁恰好被吸合，然后再保持滑动变阻器滑片位置不动，将热敏电阻再替换回电阻箱即可，故合理的顺序应为⑤④②③①.
题型1|器材选择与实验操作过程例1 如图甲所示为热敏电阻的Rt图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为200 Ω.当线圈中的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电电池的电动势E＝8 V，内阻可以不计．图中的“电源”是恒温箱加热电源．
(1)图甲说明热敏电阻的阻值随着温度的升高________(选填“增大”“减小”或“不变”)．(2)应该把恒温箱内加热器接________(选填“AB”或“CD”)端．(3)如果要使恒温箱内的温度保持100 ℃，滑动变阻器R1接入电路的电阻值为________ Ω.
题型2|光敏电阻传感器例2 电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度，将光敏电阻Rx和定值电阻R0接在9 V的电源上，光敏电阻阻值随光强变化关系如表所示：[“光强”表示光强弱程度的物理量，符号为E，单位坎德拉(cd)](1)当光照强度为4坎德拉(cd)时光敏电阻Rx的大小为________Ω.
(2)其原理是光照增强，光敏电阻Rx阻值变小，施加于玻璃两端的电压降低，玻璃透明度下降，反之则玻璃透明度上升．若电源电压不变，R0是定值电阻，则下列电路图中符合要求的是________(填序号)．
练1 [2020·和平区模拟]热电传感器利用了热敏电阻对温度变化响应很敏感的特性．某学习小组的同学探究某种类型的热敏电阻的阻值如何随温度变化，从室温升到80 ℃时，所提供的热敏电阻Rt的阻值变化范围可能是由5 Ω变到1 Ω或由5 Ω变到45 Ω.除热敏电阻外，可供选用的器材如下：温度计，测温范围－10～100 ℃；电流表A1：量程3A，内阻rA＝0.1 Ω；电流表A2：量程0.6 A，内阻约为0.2 Ω；电压表V1：量程6 V，内阻rV＝1.5 kΩ；电压表V2：量程3 V，内阻约为1 kΩ；标准电阻：阻值R1＝100 Ω；滑动变阻器R2：阻值范围0～5 Ω；电源E，电动势3 V，内阻不计；开关及导线若干．
(1)甲同学利用如图所示的电路测量室温下热敏电阻的阻值．要使测量效果最好，应选下列________组器材．A．A1和V1 B．A2和V2 C．A1和V2(2)在测量过程中，随着倒入烧杯中的开水增多，热敏电阻的温度升高到80 ℃时，甲同学发现电流表、电压表的示数几乎都不随滑动变阻器R2的阻值的变化而改变(电路保持安全完好)，这说明该热敏电阻的阻值随温度升高而________(选填“增大”或“减小”)．
解析：(1)因电路中热敏电阻两端的电压不大于3 V，所以电压表选用量程为3 V的V2，电路电流不大于0.6 A，电流表选用量程为0.6 A的A2，则应选用B组电表；(2)温度升高到80 ℃时，电流表、电压表的示数几乎都不随滑动变阻器R2的阻值的变化而改变，是由于热敏电阻的阻值远大于滑动变阻器的电阻，所以该热敏电阻的阻值随温度升高而增大；
(3)学习小组的同学根据甲同学的实验，建议他在测量较高温度下热敏电阻的阻值时重新设计电路，更换器材．请你在如图所示的虚线框内完成测量温度80 ℃时热敏电阻阻值的实验电路图．
因温度较高时热敏电阻的阻值较大，控制电路应改为分压接法，如图所示．
例3 某实验小组利用传感器来探究弹力与弹簧伸长的关系．如图甲所示，先将轻弹簧上端通过力传感器固定在水平的长木板A上，下端自由下垂，将距离传感器轻轻靠近轻弹簧下端，当力传感器示数为零时，距离传感器的示数为x0；然后再将轻弹簧下端与距离传感器固定，下面连接轻质木板B，距离传感器可以测量出其到力传感器的距离x，木板B下面用轻细绳挂住一小桶C.(1)逐渐往小桶C内添加细沙，记录相应的力传感器的示数F和距离传感器的示数x，作出Fx图象如图乙所示．由图及相关信息可知，弹簧的劲度系数k＝______ N/m，弹簧原长L0＝________ cm.
练2 [2020·河南洛阳联考] (多选)指纹传感器为在一块半导体基板上阵列了10万金属颗粒，每一颗粒充当电容器的一极，外表面绝缘，手指在其上构成电容器的另外一极，当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹深浅不同，对应的峪(本义：山谷)和嵴(本义：山脊)与半导体基板上的金属颗粒间形成一个个电容值不同的电容器，若金属颗粒与手指间组成的每个电容器电压保持不变，则( )A．指纹的嵴处与半导体上对应的金属颗粒距离近，电容小B．指纹的峪处与半导体上对应的金属颗粒距离远，电容小C．在手指挤压绝缘表面时，电容电极间的距离减小，金属颗粒电极电荷量增加D．在手指挤压绝缘表面时，电容电极间的距离减小，金属颗粒电极电荷量减少
练3 某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图甲所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15 mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控．继电器的电阻约20 Ω，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示．
(1)提供的实验器材有：电源E1(3 V，内阻不计)、电源E2(6 V，内阻不计)、滑动变阻器R1(0～200 Ω)、滑动变阻器R2(0～500 Ω)、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0～999.9 Ω)、开关S、导线若干．为使该装置实现对30～80 ℃之间任一温度的控制，电源E应选用________(选填“E1”或“E2”)，滑动变阻器R应选用________(选填“R1”或“R2”)．
(2)实验发现电路不工作．某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图乙所示的选择开关旋至________(选填“A”“B”“C”或“D”)．(3)合上开关S，用调节好的多用电表进行排查．在图乙中，若只有b、c间断路，则应发现表笔接入a、b时指针________(选填“偏转”或“不偏转”)，接入a、c时指针________(选填“偏转”或“不偏转”)．
解析：(2)由于是用多用电表测直流电压，且电源电动势为6 V，故应选择直流电压10 V挡．(3)若只有b、c间断路，电路中无电流，a、b间电压为0，a、c间电压等于电源电压，故表笔接入a、b时指针不偏转，接入a、c时指针偏转，且示数等于电源电动势．
(4)排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是______________．(填写各步骤前的序号)①将热敏电阻接入电路②观察到继电器的衔铁被吸合③断开开关，将电阻箱从电路中移除④合上开关，调节滑动变阻器的阻值⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1 Ω
解析：(4)欲使衔铁在50 ℃时被吸合，则要求温度达到50 ℃时电路中电流达到15 mA，而此时热敏电阻的阻值为108.1 Ω.为确定滑动变阻器应接入电路中的阻值，先将电阻箱调到108.1 Ω并替代热敏电阻接入电路，调节滑动变阻器使衔铁恰好被吸合，然后再保持滑动变阻器滑片位置不动，将热敏电阻再替换回电阻箱即可，故合理的顺序应为⑤④②③①.
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