【物理】2018届二轮复习传感器的简单使用学案（全国通用） 6页

实验十二　传感器的简单使用 一、研究热敏电阻的热敏特性 ‎)‎ 二、研究光敏电阻的光敏特性 注意事项 ‎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射到光敏电阻上的光的多少。‎ ‎3．欧姆表每次换挡后都要重新调零。‎ 热点一　温度传感器的应用 ‎【例1】　利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高。‎ ‎(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变________(填“大”或“小”)。‎ ‎(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度。如果刻度盘正中的温度为20 ℃(如图1甲所示)，则25 ℃的刻度应在20 ℃的刻度的________(填“左”或“右”)侧。‎ 图1‎ ‎(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路。‎ 解析　(1)因为负温度系数热敏电阻温度降低时，电阻增大。故电路中电流会减小。(2)由(1)的分析知，温度越高，电流越大，25 ℃的刻度应对应较大电流，故在20 ℃的刻度的右侧。‎ ‎(3)如图所示。‎ 答案　(1)小　(2)右　(3)见解析 热点二　光电传感器的应用 ‎【例2】　为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，某同学用如图2甲所示的电路进行实验，得出两种U－I图线，如图乙所示。‎ 图2‎ ‎ (1)根据U－I图线可知正常光照射时光敏电阻的阻值为__________ Ω，强光照射时电阻为__________Ω；‎ ‎ (2)若实验中所用电压表的内阻约为5 kΩ，毫安表的内阻约为100 Ω，考虑到电表内阻对实验结果的影响，此实验中__________(选填“正常光照射时”或“强光照射时”‎ ‎)测得的电阻误差较大。若测量这种光照下的电阻，则需将实物图中毫安表的连接方式采用__________(选填“内接”或“外接”)法进行实验，实验结果较为准确。‎ 解析　(1)光敏电阻的阻值随光照的增强而减小，结合图乙知正常光照射时R1＝＝＝3 000 Ω ，强光射时R2＝＝＝200 Ω；(2)实验电路采用的是毫安表内接法，测得的结果比真实值偏大，当待测电阻远大于毫安表电阻时实验误差较小，所以强光照射时误差较大；强光照射时采用毫安表外接法实验结果较为准确。‎ 答案　(1)3 000　200　(2)强光照射时　外接 热点三　压力传感器的应用 ‎【例3】　传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图3中的虚线框所示，它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)和显示体重大小的仪表(实质是理想 电流表)组成。压力传感器表面能承受的最大压强为1×107 Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如表所示。设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8 V，取g＝10 m/s2。‎ 图3‎ 请作答：‎ 压力F/N ‎0‎ ‎250‎ ‎500‎ ‎750‎ ‎1 000‎ ‎1 250‎ ‎ 1 500‎ ‎…‎ 电压R/Ω ‎300‎ ‎270‎ ‎240‎ ‎210‎ ‎180‎ ‎150‎ ‎120‎ ‎…‎ ‎(1)该秤零点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘__________A处。‎ ‎(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA，这个人的质量是__________kg。‎ 解析　(1)由题表格知，踏板空载时，压力传感器的电阻R＝300 Ω，此时中电流I＝＝ A＝1.6×10－2 A。(2)当电流I′＝20 mA＝2×10－2 A时，压力传感器的电阻R′＝＝ Ω＝240 Ω，由表格可知，这个人受到的重力为500‎ ‎ N，此人质量为50 kg。‎ 答案　(1)1.6×10－2　 (2)50‎ ‎1．(2016·大连调研)(多选)如图4甲所示，电源的电动势E＝9 V，它和灵敏电流表G的内阻均不可忽略，电压表V的内阻很大，热敏电阻R的阻值随温度的变化关系如图乙所示。闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA。根据以上信息判断，下列说法正确的是(　　)‎ 图4‎ A．电流表内阻与电源内阻之和为0.5 kΩ B．电流表示数I2＝3.6 mA时热敏电阻的温度是100 ℃‎ C．温度升高时电压表示数U与电流表示数I的比值变大 D. 温度升高时电压表示数变化量的绝对值ΔU与电流表示数变化量的绝对值ΔI的比值不变 答案　ABD ‎2．(多选)如图5所示为光敏电阻自动计数器的示意图，图中虚线表示激光，圆柱体表示随传送带运动的货物，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是(　　)‎ 图5‎ A．当光照射R1时，信号处理系统获得高电压 B．当光照射R1时，信号处理系统获得低电压 C．信号处理系统每获一次低电压就计数一次 D．信号处理系统每获一次高电压就计数一次 解析　激光是照在光敏电阻R1上，信号处理系统与R1并联，其电压就是R1上的电压，当货物挡光时R1阻值大，电压高，货物挡光一次，就计数(货物的个数)一次，故B、D正确。‎ 答案　BD ‎3．利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等。图6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。‎ 图6‎ ‎(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R1(阻值范围0～10 Ω)、滑动变阻器R2(阻值范围0～100 Ω)、电动势为6 V的电源(不计内阻)、小灯泡、电键、导线若干。该同学做实验时，滑动变阻器选用的是________(选填“R1”或“R2”)；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0.3A，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)R1　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)‎