人教版高考物理一轮总复习第14章实验14探究传感器元件特性及简单应用课时学案

展开

这是一份人教版高考物理一轮总复习第14章实验14探究传感器元件特性及简单应用课时学案，共7页。学案主要包含了自主解答等内容，欢迎下载使用。

实验十四　探究传感器元件特性及简单应用

1．热敏电阻的特性

2．光敏电阻的特性

1．在做热敏电阻实验时，加热水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温。

2．在做光敏电阻实验时，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光的多少。

3．欧姆表每次换挡后都要重新调零。

考点1　热敏电阻的特性及应用

(2020·全国卷Ⅲ)已知一热敏电阻当温度从10 ℃ 升至60 ℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)、电压表(可视为理想电表)和毫安表(内阻约为100 Ω)。

(1)在图甲中所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。

甲

(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为________kΩ(结果保留2位有效数字)。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图乙所示。

乙

(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 kΩ。由图乙可知，此时室温为________ ℃(结果保留3位有效数字)。

(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图丙所示。图中，E为直流电源(电动势为10 V，内阻可忽略)；当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时环境温度为50 ℃，则图中________(选填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻，另一定值电阻的阻值应为________kΩ(结果保留2位有效数字)。

丙

【自主解答】

解析：(1)根据题意利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系，设计电路。由于电压表为理想电表，所以应采用电流表外接电路。由于滑动变阻器R的最大阻值为 20 Ω，远小于热敏电阻阻值，所以应采用滑动变阻器分压接法，见答案图。

(2)若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为 5.5 V和3.0 mA，由欧姆定律可得此时热敏电阻的阻值为R＝＝1.8 kΩ。

(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 kΩ。由题图乙可知，对应图线中纵坐标值为2.2 kΩ点的横坐标值为25.5 ℃，所以此时室温为25.5 ℃。

(4)由串联电路规律，＝，即＝，要求开始报警时环境温度为50 ℃，对应图线中横坐标值为50 ℃点的纵坐标值为0.8 kΩ，则图中R1应使用热敏电阻，由＝可得另一定值电阻的阻值应为R2＝1.2 kΩ。

答案：(1)如图所示　(2)1.8　(3)25.5　(4)R1　1.2

考点2　光敏电阻的特性及应用

为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx)。

(1)某光敏电阻R在不同照度下的阻值如表所示，根据表中已知数据，在如图甲所示的坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线。由图像可求出照度为1.0 lx 时的电阻约为________ kΩ。

照度/lx	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0	1.2
电阻/kΩ	5.8	3.7	2.8	2.3		1.8

甲

(2)街道路灯自动控制模拟电路如图乙所示，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在________(选填“A、B”或“B、C”)之间，请用笔画线代替导线，正确连接电路元件。

乙

(3)用多用电表“×10 Ω”挡，按正确步骤测量图乙中电磁铁线圈电阻时，指针示数如图丙所示，则线圈的电阻为_______ Ω。已知当线圈中的电流大于或等于2 mA时，继电器的衔铁将被吸合。图中直流电源的电动势E＝6 V，内阻忽略不计，滑动变阻器有三种规格可供选择：R1(0～10 Ω，2 A)、R2(0～200 Ω，1 A)、R3(0～1 750 Ω，0.1 A)。要求天色渐暗照度降低至1.0 lx时点亮路灯，滑动变阻器应选择_______(选填“R1”“R2”或“R3”)。为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地_______(选填“增大”或“减小”)滑动变阻器的电阻。

丙

【自主解答】

解析：(1)根据题图甲直接读出照度为 1.0 lx 时的电阻约为2.0 kΩ。

(2)光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，所以白天光敏电阻的阻值小，电路中的电流大，电磁铁将被吸住，动触点与C接通；晚上光线暗，光敏电阻的阻值大，电路中的电流小，动触点与A接通。所以要达到晚上灯亮、白天灯灭的效果，路灯应接在A、B之间。电路图见答案图。

(3)欧姆表的读数是先读出表盘的刻度，然后乘以倍率，表盘的刻度是14，倍率是“×10 Ω”，所以电阻值是14×10 Ω＝140 Ω；天色渐暗照度降低至 1.0 lx 时点亮路灯，此时光敏电阻的电阻值是2.0 kΩ，电路中的电流是2.0 mA，R＝－R光＝1 000 Ω，所以要选择滑动变阻器R3。由于光变暗时，光敏电阻变大，分得的电压变大，所以为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地减小滑动变阻器的电阻。

答案：(1)2.0　(2)A、B　如图所示

(3)140　R3　减小

考点3　利用传感器设计简单的自动控制装置

(1)如图甲所示为某宾馆的房卡，只有把房卡插入槽中，房间内的灯和插座才会有电。房卡的作用相当于一个________(填电路元件名称)接在干路上。

(2)如图乙所示，当房客进门时，只要将带有磁体的卡P插入盒子Q中，这时由于磁体吸引簧片，开关B就接通，通过继电器J使整个房间的电器的总开关接通，房客便能使用室内的各种用电器。当继电器工作时，c、d相吸，a、b便接通。请你将各接线端1、2、3、4、5、6、7、8、9、10适当地连接起来，构成正常的电门卡电路。