2019年高考物理13個搶分實驗 專題12.1 傳感器的簡單應用搶分精講.doc

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實驗12.1 傳感器的簡單應用 【高考導航】 搶分題型 ◎題型1 熱敏電阻的原理及應用 ◎題型2 光敏電阻傳感器的應用 ◎題型3 傳感器在實驗中的應用 實驗目的 1．認識熱敏電阻、光敏電阻等傳感器中的敏感元件。 2．了解傳感器在技術上的簡單應用。 實驗原理 (1)傳感器是將它感受到的信號(如力、熱、光、聲等)轉換成便于測量的量(一般是電學量)。 (2)其工作過程如圖實Ⅺ－1所示： 題型1　熱敏電阻的原理及應用 例1　用對溫度敏感的半導體材料制成的某熱敏電阻RT，在給定溫度范圍內，其阻值隨溫度的變化是非線性的。某同學將RT和兩個適當?shù)墓潭娮鑂1、R2連成圖實Ⅺ－6虛線框內所示的電路，以使該電路的等效電阻RL的阻值隨RT所處環(huán)境溫度的變化近似為線性的，且具有合適的阻值范圍。為了驗證這個設計，他采用伏安法測量在不同溫度下RL的阻值，測量電路如圖實Ⅺ－7所示，圖中的電壓表內阻很大。RL的測量結果如下表所示。 回答下列問題： (1)根據圖實Ⅺ－6所示的電路，在圖實Ⅺ－7所示的實物圖上連線。 (2)為了檢驗RL與t之間近似為線性關系，在圖實Ⅺ－8上作RL－t關系圖線。 (3)在某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖實Ⅺ－9甲、乙所示。電流表的讀數(shù)為________，電壓表的讀數(shù)為______。此時等效電阻RL的阻值為______；熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為________。 答案　(1)連線如圖所示 (2)RL－t關系圖線如圖所示 (1) 根據數(shù)據描出點，連接成直線，圖象如下所示。 分析： （1）根據原理圖連接即可，注意電表的正負極不要和電源連反了． （2）用直線將在坐標上描述的點連接，直線盡量多穿過點． （3）從電表中讀出電壓和電流表示數(shù)，然后根據歐姆定律求出等效電阻阻值，結合圖象可求出此時的溫度． 題型2　光敏電阻傳感器的應用 例2　為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所使用光控開關控制照明系統(tǒng)。光控開關可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強弱，光越強照度越大，照度單位為lx)。某光敏電阻RP在不同照度下的阻值如下表： 照度（lx） 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 電阻（kΩ） 75 40 28 23 20 18 (1)根據表中數(shù)據，請在給定的坐標系(圖實Ⅺ－10)中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點。 (2)如圖實Ⅺ－11所示，當1、2兩端所加電壓上升至2 V時，控制開關自動啟動照明系統(tǒng)，請利用下列器材設計一個簡單電路，給1、2兩端提供電壓，要求當天色漸暗照度降低至1.0(lx)時啟動照明系統(tǒng)，在虛線框內完成電路原理圖。 (不考慮控制開關對所設計電路的影響)提供的器材如下： 光敏電阻RP(符號 ，阻值見上表)； 直流電源E(電動勢3 V，內阻不計)； 定值電阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限選其中之一并在圖中標出) 開關S及導線若干。 答案　見解析 解析 　(1)光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如圖所示。 故選定值電阻R1，電路原理圖如圖所示。 題型3　傳感器在實驗中的應用 例3　利用傳感器可以探測、感受外界的信號、物理條件等。圖實Ⅺ－12甲所示為某同學用傳感器做實驗得到的小燈泡的U－I關系圖線。 (1)實驗室提供的器材有：電流傳感器、電壓傳感器、滑動變阻器A(阻值范圍0～10 Ω)、滑動變阻器B(阻值范圍0～100 Ω)、電動勢為6 V的電源(不計內阻)、小燈泡、開關、導線若干。該同學做實驗時，滑動變阻器選用的是________(選填“A”或“B”)；請在圖乙的方框中畫出該實驗的電路圖。 (2)如果將該小燈泡接入丙圖所示的電路中，已知電流傳感器的示數(shù)為0.3 A，電源電動勢為3 V。則此時小燈泡的電功率為________ W，電源的內阻為________ Ω。 答案　(1)A　實驗電路圖如圖所示 (2)0.69(0.66～0.72均可)　2.33(2.00～2.67均可) 解析 (1) 為方便實驗操作，滑動變阻器可以選A；小燈泡電阻較小，電流傳感器應采用外接法，描繪小燈泡伏安特性曲線，電壓與電流應從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法，電路圖如圖1所示； 該直線斜率絕對值等于電源的內阻r=△U/△I=(3V?2.3V)/0.3A≈2.3Ω，