实验12-1 传感器的简单应用（抢分精讲）-剑指2019年高考物理的13个抢分实验

实验12-1 传感器的简单应用（抢分精讲）-剑指2019年高考物理的13个抢分实验

剑指2019年高考物理的13个抢分实验 实验12.1 传感器的简单应用 抢分精讲 ‎【高考导航】‎ 抢分题型 ‎◎题型1 热敏电阻的原理及应用 ‎◎题型2 光敏电阻传感器的应用 ‎◎题型3 传感器在实验中的应用 实验目的 ‎1．认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件。‎ ‎2．了解传感器在技术上的简单应用。‎ 实验原理 ‎(1)传感器是将它感受到的信号(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。‎ ‎(2)其工作过程如图实Ⅺ－1所示：‎ 题型1　热敏电阻的原理及应用 例1　用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的。某同学将RT和两个适当的固定电阻R1、R2连成图实Ⅺ－6虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围。为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下RL的阻值，测量电路如图实Ⅺ－7所示，图中的电压表内阻很大。RL的测量结果如下表所示。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)根据图实Ⅺ－6所示的电路，在图实Ⅺ－7所示的实物图上连线。‎ ‎(2)为了检验RL与t之间近似为线性关系，在图实Ⅺ－8上作RL－t关系图线。‎ ‎(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图实Ⅺ－9甲、乙所示。电流表的读数为________，电压表的读数为______。此时等效电阻RL的阻值为______；热敏电阻所处环境的温度约为________。‎ 答案　(1)连线如图所示 ‎(2)RL－t关系图线如图所示 (1) 根据数据描出点，连接成直线，图象如下所示。‎ 分析：‎ ‎（1）根据原理图连接即可，注意电表的正负极不要和电源连反了． （2）用直线将在坐标上描述的点连接，直线尽量多穿过点． （3）从电表中读出电压和电流表示数，然后根据欧姆定律求出等效电阻阻值，结合图象可求出此时的温度．‎ 题型2　光敏电阻传感器的应用 ‎ 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lx)。某光敏电阻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 电阻（kΩ）‎ ‎75‎ ‎40‎ ‎28‎ ‎23‎ ‎20‎ ‎18‎ ‎(1)根据表中数据，请在给定的坐标系(图实Ⅺ－10)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。‎ ‎(2)如图实Ⅺ－11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(lx)时启动照明系统，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)提供的器材如下：‎ 光敏电阻RP(符号 ，阻值见上表)；‎ 直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；‎ 定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限选其中之一并在图中标出)‎ 开关S及导线若干。‎ 答案　见解析 解析 ‎　(1)光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图所示。‎ 故选定值电阻R1，电路原理图如图所示。‎ 题型3　传感器在实验中的应用 例3　利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等。图实Ⅺ－12甲所示为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的U－I关系图线。‎ ‎(1)实验室提供的器材有：电流传感器、电压传感器、滑动变阻器A(阻值范围0～10‎ ‎ Ω)、滑动变阻器B(阻值范围0～100 Ω)、电动势为6 V的电源(不计内阻)、小灯泡、开关、导线若干。该同学做实验时，滑动变阻器选用的是________(选填“A”或“B”)；请在图乙的方框中画出该实验的电路图。‎ ‎(2)如果将该小灯泡接入丙图所示的电路中，已知电流传感器的示数为0.3 A，电源电动势为3 V。则此时小灯泡的电功率为________ W，电源的内阻为________ Ω。‎ 答案　(1)A　实验电路图如图所示 ‎(2)0.69(0.66～0.72均可)　2.33(2.00～2.67均可)‎ 解析 (1) 为方便实验操作，滑动变阻器可以选A；小灯泡电阻较小，电流传感器应采用外接法，描绘小灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，电路图如图1所示；‎ 该直线斜率绝对值等于电源的内阻r=△U/△I=(3V−2.3V)/0.3A≈2.3Ω，‎ ‎ ‎