创新方案2014年高考物理精品教学案与知能演练 实验11传感器的简单使用

创新方案2014年高考物理精品教学案与知能演练 实验11传感器的简单使用内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (1)了解传感器的工作原理，知道热敏电阻、光敏电阻等敏感元件的特性。 (2)了解传感器在技术上的简单应用。 (1)传感器能够将感受到的物理量( 力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。 (2)工作过程如图：热敏电阻、光敏电阻、多用电表、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。 1研究热敏电阻的热敏特性图实111(1)实验步骤：按如图实111 所示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；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；光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 2、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；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。 (2)数据处理：根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入表中，分析热敏电阻的特性。 次数待测量温度( )电阻()在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。 图实112根据实验数据和 Rt 图线，得出结论：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。 2研究光敏电阻的光敏特性(1)实验步骤：将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器按如图实113 所示电路连接好，其中多用电表置于“100”挡；图实113先测出在室内自然光的照射下 3、光敏电阻的阻值，并记录数据；打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录；光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 用手掌(或黑纸)遮光时的电阻值又是多少，并记录。 (2)数据处理：把记录的结果填入表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性。 光照强度 弱 中 强 无光照射阻值()结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。 (1)在做热敏实验时，加开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)光敏实验中，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强 4、度。 (3)欧姆表每次换挡后都要重新调零。 实验原理与操作例 1如图实114 所示，图甲为热敏电阻的 Rt 图象，图乙为此热敏电阻 R 和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈电阻为 100。 当线圈电流大于或等于 10 ，继电器的衔铁被吸合。 为继电器线圈供电的电池的电动势 E6 V，内阻不计。 图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。 图实114(1)应该把恒温箱内的加热器接在_( 填“A、B ”或“C 、D ”)两端；(2)如果要使恒温箱内的温度保持 50 ，可变电阻 R的值应调节为 _；(3)如果要使恒温箱内的温度保持 100 ，可变电阻 R 的值应调节为_ ；(4)若可变电阻 R可在 38 5、0 到 470 范围内调节，则此恒温箱可控制的恒温范围是光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址。 解析(1)温度低于要求时，电路加热设备应工作，此时热敏电阻的阻值大，由闭合电路的欧姆定律可知，电路中电流小，弹簧将衔铁向上拉起，故恒温箱加热器应接 A、2)恒温箱内的温度保持 50 ，由甲图可知热敏电阻此温度的阻值为 100 ，由闭合电路欧姆定律可知 EI(100 R 100)，得 R400 ，所以可变电阻 R的值应调为 400。 (3)恒温箱内的温度保持 100 ，由甲图可知热敏电阻此温度的阻值为 50 ，由闭合电路欧姆定律可知 EI(100 R 50)，得 R450 ，所以可变电阻 R的值应调 6、为 450。 (4)可变电阻 R可在 380 到 470 范围内调节，由闭合电路欧姆定律可知EI (100R 1380)和 EI(100R 2470)，解得热敏电阻的阻值分别为 20 ，R 230 ，由甲图可知对应的温度分别是 0 ，t 2160 ，此恒温箱可控制的恒温范围是 40160。 答案(1)A、B(2)400(3)450(4)40 160 数据处理与误差分析例 2为了节能和环保，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 某光敏电阻 度(75 40 28 23 20 7、18(1)根据表中数据，请在给定的坐标系( 图实115)中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 115(2)如图实116 所示，当 1、2 两端所加电压上升至 2 V 时，控制开关自动启动照明系统。 请利用下列器材设计一个简单电路，给 1、2 两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至 1.0(启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。 ( 不考虑控制开关对所设计电路的影响)图实116提供的器材如下：光敏电阻 号 ，阻值见上表) ；直流电源 E(电动势 3 V，内阻不计)；定值电阻：R 110 220 R 340 限选其中之一并在图实116 中标 8、出) ；开关 S 及导线若干。 解析(1)光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图所示。 特点：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小。 (2)因天色渐暗照度降低至 启动照明系统，即此时光敏电阻阻值为 20 端电压为 2 V，电源电动势为 3 V，所以应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为 10 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，电路原理图如图所示。 答案见解析同类实验的拓展与创新例 3如图实117 所示为某种电子秤的原理示意图， 一均匀的滑动变阻器，阻值为 R，长度为 L，两边分别有 2 两个滑动头，与 连的金属细杆可在被固定的竖直光滑绝缘杆 保持水平状态，金属细杆与托盘相连。 金属细杆所受重力忽略不 9、计，弹簧处于原长时 好指向 A 端，若 2 间出现电压时，该电压经过放大通过信号转换后在显示屏上显示出质量的大小。 已知弹簧的劲度系数为 k，托盘自身质量为 源的电动势为 E，电源的内阻忽略不计，信号放大器、信号转换器和显示器的分流作用忽略不计。 求：图实117(1)托盘上未放物体时在托盘的自身重力作用下 A 端的距离 2)在托盘上放有质量为 m 的物体时 A 端的距离 3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调节 而使 2 间的电压为零，校准零点后将被称物体放在托盘上。 试推导出被称物体的质量 m 与 2 间电压U 的函数关系式。 解析(1)由力的平衡知识知，x 1。 )放上重物重新平衡后光 10、世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 mg，x 2。 m m0)设电路中的电流为 I，则 E设 2间的电阻为 离为 x，则UIR x， ，x x 2x 1，m U。 案(1) (2) (3)m m m0gk 材实验练基础1(2011江苏高考)美国科学家 . . 电荷耦合器件(重要发明荣获 2009 年度诺贝尔物理学奖。 将光学量转变成电学量的传感器。 下列器件可作为传感器的有()A发光二极管 B热敏电阻C霍尔元件 D干电池解析：选 感器是指能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量的元件。 发光二极管是电学元件，是电能转换成光能的元件，不是传感器， 11、A 错误；干电池是一种电源，不是传感器，D 错误；热敏电阻受热时，其电阻会发生变化，能把热学量转换成电学量，是传感器，B 正确；霍尔元件能够把磁感应强度这个非电学量转换成电压这个电学量，是传感器，C 正确。 2(2013江苏启东中学月考) 随着生活质量的提高，自动干手机已进入家庭。 洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干。 手靠近干手机能使传感器工作，是因为()A改变了湿度 B改变了温度光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 改变了磁场 D改变了电容解析：选 D人是导体，可以与其它导体构成电容器。 手靠近干手机时，改变了设置在干手机内的电容式传感器的 12、电容，干手机开始工作。 能否用湿度和温度来驱使电热器工作，理论上是可行的，但作为干手机，这种传感器的设置有很大缺陷。 干手机周围的环境(如湿度和温度)一年四季都在变化，与手的靠近无关，假如湿度、温度发生变化，干手机就马上工作，岂不成了“室内烘干机”。 故选项 D 正确。 3酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测。 它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图实118 所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，电压表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。 如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精 13、气体的浓度成正比，那么，电压表示数 U 与酒精气体浓度c 之间的对应关系正确的是( )图实118AU 越大，表示 c 越大，c 与 U 成正比BU 越大，表示 c 越大，但是 c 与 U 不成正比CU 越大，表示 c 越小，c 与 U 成反比DU 越大，表示 c 越小，但是 c 与 U 不成反比解析：选 B由于二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，有关系式 闭合电路的欧姆定律可得 U ，即 U1R 合数学知识可得：U 越大，c 越大，c 与 U 不成正比关系，B 正确。 R 1图实119 所示，一热敏电阻 在控温容器 M 内；A 为毫安表，量程 6 阻为数十欧姆；E 为直流电源，电动势约为 3 V，内阻很小；R 为电阻箱，最大阻值为 ，S 为开关。 已知 95 时的阻值为 150 ，在 20 时的阻值约为 550。 现要求在降温过程中测量在 9520 之间的多个温度下 阻值。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 119(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图。 (2)完成下列实验步骤中。