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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,试验十二,传感器简单使用,1/100,【,试验目标,】,1.,认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中敏感元件。,2.,了解传感器在技术上简单应用。,2/100,【,试验原理,】,1.,传感器能够将感受到物理量,(,力、热、光、声等,),转换成便于测量量,(,普通是电学量,),。,2.,工作过程如图,:,3/100,【,试验器材,】,热敏电阻、光敏电阻、电压表、电流表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。,4/100,【,试验过程,】,一、研究热敏电阻热敏特征,1.,试验步骤,:,(1),按图示连接好电路,将热敏电阻绝缘处理。,5/100,(2),将热水和冷水分,n,次注入烧杯中,统计每一次温度值,和两电表读数。,(3),利用,R=,计算出每一次热敏电阻阻值。,6/100,2.数据处理:,(1)依据统计数据,把测量到温度值和电阻值填入表中,分析热敏电阻特征。,次数,待测量,温度,/,电阻,/,7/100,(2),在坐标系中,粗略画出热敏电阻阻值随温度改变图线。,(3),依据,R-t,图线,得出结论,(,热敏电阻阻值随温度升高而减小,),。,8/100,二、研究光敏电阻光敏特征,1.,试验步骤,:,(1),将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器按如图所表示电路连接好,并将多用电表置于“,100”,挡。,9/100,(2),先测出在室内自然光照射下光敏电阻阻值,并统计数据。,(3),打开电源,让小灯泡发光,调整小灯泡亮度使之逐步变亮,观察表盘指针显示电阻阻值情况,并统计。,(4),用手掌,(,或黑纸,),遮光,观察表盘指针显示电阻阻值情况,并统计。,10/100,2.,数据处理,:,把统计结果填入表中,依据统计数据分析光敏电阻特征。,结论,:,光敏电阻阻值被光照射时发生改变,光照增强电阻变小,光照减弱电阻变大。,光照强度,弱,中,强,无光照射,阻值,/,11/100,【,注意事项,】,1.,在做热敏电阻试验时,加开水后要等一会儿再测其阻值,以使电阻温度与水温度相同,并同时读出水温、电压和电流值。,2.,光敏电阻试验中,假如效果不显著,可将电阻部分电路放入带盖纸盒中,并经过盖上小孔改变照射到光敏电阻上光强度。,12/100,3.,欧姆表每次换挡后都要重新调零。,13/100,热点一对试验原理和数据处理考查,【,典例,1】,(,洛阳模拟,),如图所表示,图甲为热敏电阻,R-t,图象,图乙为用此热敏电阻,R,和继电器组成一个简单恒温箱温控电路,继电器线圈电阻为,150,。当线圈中电流大于或等于,20 mA,时,继电器衔铁被吸合。为继电器线圈供电电池电动势,E=6 V,内阻能够不计。图中“电源”是恒温箱加热器电源。,导学号,04450247,14/100,(1),应该把恒温箱内加热器接在,_(,选填“,A,、,B,端”或“,C,、,D,端”,),。,(2),假如要使恒温箱内温度保持,100,可变电阻,R,值应调整为,_,。,(3),为使恒温箱内温度保持在更高数值,可变电阻,R,值应,_(,选填“增大”或“减小”,),。,15/100,16/100,【,解题指导,】,解答本题应注意以下两点,:,(1),弄懂试验原理,:,加热器应接在,A,、,B,端还是,C,、,D,端需从其原理出发,当温度低时候,加热器要工作进行加热,加热器电路应接通。,17/100,(2),挖掘隐含条件,:,要使恒温箱内温度保持,100,也就是当温度到达,100,时,电路要断开,此时流过线圈电流要到达,20 mA,结合热敏电阻,R-t,图象,依据闭合电路欧姆定律即可求得电阻大小。,18/100,【,规范解答,】,(1),当温度较低时候,热敏电阻电阻较大,电路中电流较小,此时继电器衔铁与,AB,部分连接,此时是需要加热,恒温箱内加热器要工作,所以该把恒温箱内加热器接在,A,、,B,端。,19/100,(2),当温度抵达,100,时,加热电路就要断开,此时继电,器衔铁要被吸合,即控制电路电流要抵达,20 mA,根,据闭合电路欧姆定律可得,I=,解得,R=,100,。,(3),由上可知,若恒温箱内温度保持在更高数值,则,可变电阻,R,值应增大,会造成,R,电阻变小,从而实现,目标。,20/100,答案,:,(1)A,、,B,端,(2)100,(3),增大,21/100,【,强化训练,】,1.(,运城模拟,),角速度计可测量飞机、航天器、潜艇转动角速度,其结构如图所表示。当系统绕轴,OO,转动时,元件,A,发生位移并输出对应电压信号,成为飞机、卫星等制导系统信息源。已知,A,质量为,m,弹簧劲度系数为,k,、自然长度为,l,电源电动势为,E,、内阻不计。滑动变阻器总长也为,l,电阻分布均匀,系统静止时,P,在,B,点,当系统以角速度,转动时,则,(,),22/100,A.,电路中电流随角速度增大而增大,B.,电路中电流随角速度减小而减小,C.,弹簧伸长量为,x=,D.,输出电压,U,与,函数式为,U=,23/100,【,解析,】,选,D,。系统在水平面内以角速度,转动时,无,论角速度增大还是减小,BC,电阻不变,依据闭合电路,欧姆定律得知,电路中电流保持不变,与角速度无关,故,A,、,B,项错误,;,设系统在水平面内以角速度,转动时,弹,簧伸长长度为,x,则对元件,A,依据牛顿第二定律得,:,24/100,kx=m,2,(,l,+x),x=,又输出电压,U=E,联立两式得,U=,故,C,项错误,D,项正确。,25/100,2.(,三明模拟,),如图所表示是工业生产中大部分光电控制设备用到光控继电器示意图,它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成。,26/100,(1),示意图中,a,端就是电源,_,极。,(2),光控继电器原理是,:,当光照射光电管时,_,_,。,27/100,【,解析,】,(1),示意图中,a,端就是电源正极。,(2),光控继电器原理是,:,当光照射光电管时,阴极,K,发射电子,电路中产生电流,经放大器放大后电流使电磁铁,M,磁化,将衔铁,N,吸住,;,无光照射光电管时,电路中无电流,N,自动离开,M,。,28/100,答案,:,(1),正,(2),看法析,29/100,3.(,大庆模拟,),如图所表示为一个加速度仪示意图。质量为,m,振子两端连有劲度系数均为,k,轻弹簧,电源电动势为,E,不计内阻,滑动变阻器总阻值为,R,有效长度为,L,系统静止时,滑动触头位于滑动变阻器正中,这时电压表指针恰好在刻度盘正中。,30/100,(1),系统加速度,a(,以向右为正,),和电压表读数,U,函数关系式为,_,。,(2),若电压表指针指在满刻度 位置,此时系统加速度大小为,_,和方向向,_(,选填“左”或“右”,),。,31/100,【,解析,】,(1),当振子向左偏离变阻器中间位置,x,距离时,对振子,依据牛顿第二定律得,:,2kx=ma,依据欧姆定律和串联电路分压特点得,:,U=E,联立得,:a=(E-2U),。,32/100,(2),由加速度表示式可知,a,与,U,是线性关系,所以加速,度仪刻度盘是均匀,当变阻器触片滑到最右端时电,压表读数等于电源电动势,E,得到电压表指针指在,满刻度 位置时电压值为,U=E,。,代入到加速度,a,表示式得,:a=-,负号表示方向向,左。,33/100,答案,:,(1)a=(E-2U),(2),左,34/100,【,反思归纳,】,1.,热敏、光敏电阻特点和应用,:,(1),热敏电阻特点,:,相对金属热电阻,对温度改变更敏感。分为正温度系数和负温度系数两种热敏电阻,正温度系数热敏电阻,温度越高,电阻越大,;,负温度系数热敏电阻,温度越高,电阻越小。,35/100,(2),光敏电阻特点,:,光敏电阻电阻大小随光照增强而减小。,(3),热敏、光敏电阻应用,:,热敏、光敏电阻普通用来控制电流、电压,所以能够依据电压或电流计算热敏、光敏电阻阻值,结合热敏、光敏电阻阻值随温度、光强改变曲线分析温度、光强。,36/100,2.,作图及图象分析,:,(1),描绘图象时,若规律不明确,应描绘平滑曲线,;,若确定为线性关系图象,应描绘直线,让直线过尽可能多点,不在直线上点均匀分布直线两侧。,(2),利用图象时,可利用图象上某点坐标分析问题,也可应用线性图象斜率、截距分析问题。,37/100,热点二对电路图和实物图连接考查,【,典例,2】,(,济南模拟,),光控开关可采取光敏电阻来控制,光敏电阻是阻值伴随光照度而发生改变元件,(,照度能够反应光强弱,光越强照度越大,照度单位为,l,x),。某光敏电阻,R,P,在不一样照度下阻值如表,:,导学号,04450248,38/100,照度,/,l,x,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,电阻,/k,75,40,28,23,20,18,39/100,(1),依据表中数据,请在给定坐标系中描绘出阻值随照度改变曲线。,40/100,(2),光敏电阻随照度改变特点是,_,。,(3),如图所表示,当,1,、,2,两端所加电压上升至,2 V,时,控制,开关自动开启照明系统。直流电源电动势,E=3 V,内阻,不计,;,光敏电阻,R,P,(,符号,阻值见表格,);,定值电阻,R,1,=10 k,。求当日色渐暗照度降低至,_lx,时开启,照明系统。并将电路图补充完整。,(,不考虑控制开关对,所设计电路影响,),41/100,42/100,【,规范解答,】,(1),依据表中试验数据在坐标系内描出对应点,然后依据描出点作出图象,图象如图所表示。,43/100,(2),由,(1),图能够看出,光敏电阻电阻阻值随照度改变特点是,:,光敏电阻阻值随光照强度增大非线性减小。,44/100,(3),由题意,开启照明系统时,电源电动势为,3 V,分压电,阻两端电压是,1 V,分压电阻阻值为,10 k,所以此时,光敏电阻两端电压为,2 V,由串联电路分压特点得,:,则,R,P,=2R,1,=210 k=20 k,。,45/100,由表格中数据可知,当日色渐暗照度降低至,1.0(lx),时开启照明系统,即此时光敏电阻阻值为,20 k,两端电压为,2 V,会开启照明系统。,46/100,答案,:,(1),见规范解答图,(2),光敏电阻阻值随光照强度增大非线性减小,(3)1.0,电路图见规范解答,47/100,【,强化训练,】,1.(1),为了测定光敏电阻,R,x,光敏特征,某同学使用多用表“,100”,欧姆挡测其在正常光照下大致电阻,示数如图甲所表示,则所测得阻值,R,x,=_,。,48/100,(2),为了比较光敏电阻在正常光照射和强光照射时电阻大小关系,采取伏安法测电阻得出两种“,U-I”,图线如图乙所表示,由此可知正常光照射时光敏电阻阻值为,_,强光照射时光敏电阻阻值为,_,_,。,49/100,(3),考虑到电表内阻对试验结果影响,图丙电路中测量值,_(,选填“大于”“小于”或“等于”,),真实值,请依据图丙将图丁中仪器连接成完整试验电路。,50/100,【,解析,】,(1),所测得阻值,R,x,=32100=3 200,。,(2),正常光照射时光敏电阻阻值为,R,1,=,3 000;,强光照射时光敏电阻阻值为,R,2,=,200,。,51/100,(3),依据,R,测,=R,真,图丙电路中测量值小于真实,值,;,试验电路如图所表示。,52/100,答案,:,(1)3 200,(2)3 000,200,(3),小于实物图看法析图,53/100,2.(,开封模拟,),如图甲所表示是一个惯用力传感器,它是利用金属电阻应变片将力大小转换为电阻大小改变传感器。惯用力传感器由金属梁和应变片组成,且力,F,越大,应变片弯曲程度越大,应变片电阻改变就越大,输出电压差,U=|U,1,-U,2,|,也就越大。已知传感器不受压力时电阻约为,19,为了准确地测量该阻值,设计了以下试验,试验原理图如图乙所表示。,54/100,55/100,试验室提供以下器材,:,A.,定值电阻,R,0,(R,0,=5),B.,滑动变阻器,(,阻值为,2,额定功率为,50 W),C.,电流表,A,1,(0.6 A,内阻,r,1,=1),D.,电流表,A,2,(0.6 A,内阻,r,2,约为,5),E.,直流电源,E,1,(,电动势,3 V,内阻约为,1),56/100,F.,直流电源,E,2,(,电动势,6 V,内阻约为,2),G.,开关,S,及导线若干,57/100,(1),当金属梁没有受到压力时,两应变片电阻相等,经过两应变片电流相等,则输出电压差,U_(,选填“大于零”“小于零”或“等于零”,),。,(2),图乙中、为电流表,其中电流表选,_,_(,选填“,A,1,”,或“,A,2,”),电源选,_(,选填“,E,1,”,或“,E,2,”),。,58/100,(3),在供电电路中滑动变阻器有两种连接方式,:,一个是限流式,另一个是分压式,本试验应选择方式为,_,_,。,(4),在图丙中,将原电路,B,、,C,间导线断开,并将滑动变阻器与原设计电路,A,、,B,、,C,端一些端点连接,调整滑动变阻器,测量多组数据,从而使试验结果更准确,请在图丙中正确连接电路。,59/100,(5),结合上述试验步骤能够得出电阻表示式为,_,_(,两电流表电流分别用,I,1,、,I,2,表示,),。,60/100,【,解析,】,(1),当金属梁没有受到压力时,两应变片电阻相等,经过两应变片电流相等,U,1,、,U,2,相等,则输出电压差等于零。,61/100,(2),图中要当电压表使用,所以内阻已知,选取电流表,A,1,;,压力传感器与,A,1,并联后总电阻约为,1,。除电源内阻,回路总电阻约为,R,0,+r,2,+1=11,电流表满偏电流都为,0.6 A,所以电源电压需要靠近于,6.6 V,选电源,E,2,。,62/100,(3),滑动变阻器总阻值约为待测电阻,用限流式,时,电流改变范围太小,所以滑动变阻器接成份压式。,(4),将原电路,B,、,C,间导线断开,A,、,B,两端接全阻值,C,端,接在变阻器滑动端,如图所表示,:,63/100,(5),由电路图知,经过待测电阻电流为,I,2,-I,1,加在待,测电阻两端电压为,I,1,r,故待测电阻为 。,64/100,答案,:,(1),等于零,(2)A,1,E,2,(3),分压式,(4),电路看法析图,(5),65/100,【,反思归纳,】,画电路图、连实物图注意事项,(1),画电路图时要用直尺画,画成长方形,元件不画在拐角上,尽可能画成标准串联或并联电路,除开关外其余部分应是封闭。,66/100,(2),连实物图时按电路图次序,从电源开始,;,连线不交叉,不连在导线中间,应连在接线柱上,;,注意电表正、负接线柱及量程选取,;,滑动变阻器接线应合理选取,使其处于有效控制状态。,67/100,热点三试验拓展与创新,【,典例,3】,(,全国卷,),现要组装一个由热敏电,阻控制报警系统,要求当热敏电阻温度到达或超,过,60,时,系统报警。提供器材有,:,热敏电阻,报警,器,(,内阻很小,流过电流超出,I,c,时就会报警,),电阻箱,(,最大阻值为,999.9),直流电源,(,输出电压为,U,内阻,68/100,不计,),滑动变阻器,R,1,(,最大阻值为,1 000),滑动变阻器,R,2,(,最大阻值为,2 000),单刀双掷开关一个,导线若干。在室温下对系统进行调整,已知,U,约为,18 V,I,c,约为,10 mA;,流过报警器电流超出,20 mA,时,报警器可能损坏,;,该热敏电阻阻值随温度升高而减小,在,60,时阻值为,650.0,。导学号,04450249,69/100,(1)完成待调整报警系统原理电路图连线。,70/100,(2),电路中应选取滑动变阻器,_(,选填“,R,1,”,或“,R,2,”),。,71/100,(3),按照以下步骤调整此报警系统,:,电路接通前,需将电阻箱调到一固定阻值,依据试验要求,这一阻值为,_;,滑动变阻器滑片应置于,_(,选填“,a”,或“,b”),端附近,不能置于另一端原因是,_,_,。,72/100,将开关向,_(,选填“,c”,或“,d”),端闭合,迟缓移动滑动变阻器滑片,直至,_,。,(4),保持滑动变阻器滑片位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用。,73/100,【,创新方向分析,】,(1),利用热敏电阻控制电路,使之成为温度报警系统。在设置报警温度时,借助于电阻箱进行电阻设置,使之到达报警温度。,(2),能够设计成可调温度报警器。,74/100,【,规范解答,】,(1),电路连接如图所表示,75/100,(2),据,R=-R,t,=1 800-650=1 150,可知电路,中应选取滑动变阻器,R,2,。,(3),调试时将电阻箱调到热敏电阻在,60,时阻值,即,650.0,滑动变阻器滑片应置于阻值最大处,即,b,端,附近,若置于另一端,则流过报警器电流超出,20 mA,报警器可能损坏。开关向,c,端闭合,迟缓移动滑动变阻,器滑片,直至报警器开始报警,调试完成。,76/100,答案,:,(1),见规范解答,(2)R,2,(3)650.0,b,若置于另一端则流过报警器电流超出,20 mA,报警器可能损坏,c,报警器开始报警,77/100,【,强化训练,】,1.(,江苏高考,),某同学经过试验制作一个简易温控装置,试验原理电路图如图甲所表示,继电器与热敏电阻,R,t,、滑动变阻器,R,串联接在电源,E,两端,当继电器电流超出,15 mA,时,衔铁被吸合,加热器停顿加热,实现温控。继电器电阻约为,20,热敏电阻阻值,R,t,与温度,t,关系如表所表示。,78/100,t/,30.0,40.0,50.0,60.0,70.0,80.0,R,t,/,199.5,145.4,108.1,81.8,62.9,49.1,79/100,(1),提供试验器材有,:,电源,E,1,(3 V,内阻不计,),、电源,E,2,(6 V,内阻不计,),、滑动变阻器,R,1,(0,200),、滑动变阻器,R,2,(0,500),、热敏电阻,R,t,、继电器、电阻箱,(0,999.9),、开关,S,、导线若干。,为使该装置实现对,30,80,之间任一温度控制,电源,E,应选取,_(,选填“,E,1,”,或“,E,2,”),滑动变阻器,R,应选取,_(,选填“,R,1,”,或“,R,2,”),。,80/100,(2),试验发觉电路不工作。某同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间电压,则应将如图乙所表示选择开关旋至,_(,选填“,A”“B”“C”,或“,D”),。,81/100,(3),合上开关,S,用调整好多用电表进行排查,在图甲中,若只有,b,、,c,间断路,则应发觉表笔接入,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”,),。,82/100,(4),排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为,50,时被吸合,以下操作步骤正确次序是,_,。,(,填写各步骤前序号,),将热敏电阻接入电路,观察到继电器衔铁被吸合,断开开关,将电阻箱从电路中移除,83/100,合上开关,调整滑动变阻器阻值,断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至,108.1,84/100,【,解析,】,(1),要想控制,30,时情况,此时热敏电阻,阻值约为,200,需要最小电动势,E=0.015(200+,20)V=3.3 V;,因为还要考虑滑动变阻器阻值,所以,3 V,电源电动势太小,应选择,6 V,电源,E,2,;,要想控制,80,时情况,电路中最小电阻,R,min,=400,滑动变阻器接入电阻,R,滑,=400-49.1-20=,85/100,330.9,故应选择滑动变阻器,R,2,。,(2),要想测量电压,应将旋钮旋至直流电压挡位上,因电动势为,6 V,故应选,择,10 V,量程,故旋至,C,点。,(3),若只有,b,、,c,间断路,则应,发觉表笔接入,a,、,b,时电表与电源不连接,所以指针不,偏转,;,而接入,a,、,c,时,电表与电源直接连接,故指针发,生偏转。,(4),要使,50,时衔铁被吸合,由表格数据可,86/100,以知道,电阻为,108.1;,应先用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至,108.1;,再合上开关,调整滑动变阻器阻值,直到观察到继电器衔铁被吸合,;,此时再断开开关将电阻箱取下,接入热敏电阻即可实现试验目标,;,故步骤为。,87/100,答案,:,(1)E,2,R,2,(2)C,(3),不偏转偏转,(4),88/100,2.,小明在观看了宾馆等处光电烟雾探测器,(,如图甲所表示,),后,自己设计了一只“火灾报警器”。该报警器由“控制电路”和“工作电路”所组成,其中“控制电路”由光敏电阻,R,、电磁铁,(,线圈阻值,R,0,=15),、电源,U=6 V,、开关等组成,;“,工作电路”由工作电源、电铃、导线等组成,其中工作电压为,220 V,报警器工作时电路中电流为,0.3 A,。,89/100,90/100,小明设计思想,:,当光敏电阻接收到光照减弱到一定程度时,工作电路接通,电铃报警。,已知该光敏电阻阻值,R,与光强,E,之间一组试验数据如表所表示,:(“,光强”表示光强弱程度,符号为,E,单位为,cd,。,),光强,E/cd,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,6.0,光敏电阻,R/,36.0,18.0,12.0,9.0,_,6.0,91/100,(1),小明分析如表数据并归纳出光敏电阻阻值,R,随光,强,E,改变关系式为,R=,试填写表格空格处数据为,_,。,(2),闭合开关,S,假如当线圈中电流大于或等于,250 mA,时,继电器衔铁被吸合,则光敏电阻接收到光照强,度需要在多少,cd,以上,?,92/100,(3)按小明设计,当室内烟雾增大时,光照减弱,光敏电阻阻值增大到一定值时,衔铁与_(选填“上方”或“下方”)M、N接触,报警器工作报警。,(4)报警器报警时,工作电路功率为多大?,93/100,【,解析,】,(1),表格中数据,R=7.2,。,(2),当线圈中电流,I=250 mA=0.25 A,时,由,I=,可得,电路中总电阻,:R,总,=24,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,光敏电,阻阻值,:R=R,总,-R,0,=24-15=9,查表可知,当,电阻,R=9,时,光强,E=4.0 cd,。,94/100,(3),读图可知,当光照减弱时,电阻增大,电磁铁磁性减弱,所以衔铁会在弹簧作用下弹向上方,与上方,M,、,N,接触,报警器工作报警。,(4),报警器报警时,工作电路功率,:,P=UI=220 V0.3 A=66 W,。,95/100,答案,:,(1)7.2,(2)4.0 cd,(3),上方,(4)66 W,96/100,3.,当前有些居民区内,楼道灯控制使用是一个延时开关。该延时开关简化原理如图所表示。图中,D,是红色发光二极管,(,只要有很小电流经过就能使其发出红色亮光,),R,为限流电阻,K,为按钮式开关,虚线框内,S,表示延时开关电路,当按下,K,接通电路瞬间,延时开关触发,相当于,S,闭合。这时释放,K,后,延时开关,S,约在,1 min,后断开,电灯熄灭。依据上述信息和原理图,我们可推断,:,97/100,按钮开关,K,按下前,发光二极管是,_(,选填“发光”或“熄灭”,),按钮开关,K,按下再释放后,电灯,L,发光连续时间约,_min,。这一过程中发光二极管是,_,。限流电阻,R,阻值和灯丝电阻,R,L,相比,应满足,R_R,L,条件。,98/100,【,解析,】,开关,K,按下前,S,为断开,有电流经过发光二极管,故发光二极管是发光。当按下开关,K,后,延时开关,S,闭合,二极管和,K,被短路,二极管不发光,因为延时开关,S,约,1 min,后断开,故电灯,L,能连续发光,1 min,因为,R,为限流电阻,且二极管只要有很小电流经过就能发光,故应满足,R,R,L,。,99/100,答案,:,发光,1,熄灭,100/100,
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