2022届高三统考物理人教版一轮复习学案：实验十二 传感器的简单使用 WORD版含答案.docx

1、实验十二传感器的简单使用实验溯本求源一、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欧姆调零误差分析1温度计读数带来误差2多用电表读数带来误差3热敏电阻与水温不同带来误差4作Rt图象时的不规范易造成误差实验热点探究热点一教材原型实验师生共研题型1|器材选择与实验操作过程例1 如图甲所示为热敏电阻的Rt图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，

2、继电器线圈的电阻为200 .当线圈中的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合为继电器线圈供电电池的电动势E8 V，内阻可以不计图中的“电源”是恒温箱加热电源(1)图甲说明热敏电阻的阻值随着温度的升高_(选填“增大”“减小”或“不变”)(2)应该把恒温箱内加热器接_(选填“AB”或“CD”)端(3)如果要使恒温箱内的温度保持100 ，滑动变阻器R1接入电路的电阻值为_ .题型2|光敏电阻传感器例2 电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度，将光敏电阻Rx和定值电阻R0接在9 V的电源上，光敏电阻阻值随光强变化关系如表所示：光强E/cd12345电阻值/18963.6“光强”表示光强

3、弱程度的物理量，符号为E，单位坎德拉(cd)(1)当光照强度为4坎德拉(cd)时光敏电阻Rx的大小为_.(2)其原理是光照增强，光敏电阻Rx阻值变小，施加于玻璃两端的电压降低，玻璃透明度下降，反之则玻璃透明度上升若电源电压不变，R0是定值电阻，则下列电路图中符合要求的是_(填序号)练12020和平区模拟热电传感器利用了热敏电阻对温度变化响应很敏感的特性某学习小组的同学探究某种类型的热敏电阻的阻值如何随温度变化，从室温升到80 时，所提供的热敏电阻Rt的阻值变化范围可能是由5 变到1 或由5 变到45 .除热敏电阻外，可供选用的器材如下：温度计，测温范围10100 ；电流表A1：量程3A，内阻r

4、A0.1 ；电流表A2：量程0.6 A，内阻约为0.2 ；电压表V1：量程6 V，内阻rV1.5 k；电压表V2：量程3 V，内阻约为1 k；标准电阻：阻值R1100 ；滑动变阻器R2：阻值范围05 ；电源E，电动势3 V，内阻不计；开关及导线若干(1)甲同学利用如图所示的电路测量室温下热敏电阻的阻值要使测量效果最好，应选下列_组器材AA1和V1BA2和V2CA1和V2(2)在测量过程中，随着倒入烧杯中的开水增多，热敏电阻的温度升高到80 时，甲同学发现电流表、电压表的示数几乎都不随滑动变阻器R2的阻值的变化而改变(电路保持安全完好)，这说明该热敏电阻的阻值随温度升高而_(选填“增大”或“减小

5、”)(3)学习小组的同学根据甲同学的实验，建议他在测量较高温度下热敏电阻的阻值时重新设计电路，更换器材请你在如图所示的虚线框内完成测量温度80 时热敏电阻阻值的实验电路图热点二实验拓展创新例3 某实验小组利用传感器来探究弹力与弹簧伸长的关系如图甲所示，先将轻弹簧上端通过力传感器固定在水平的长木板A上，下端自由下垂，将距离传感器轻轻靠近轻弹簧下端，当力传感器示数为零时，距离传感器的示数为x0；然后再将轻弹簧下端与距离传感器固定，下面连接轻质木板B，距离传感器可以测量出其到力传感器的距离x，木板B下面用轻细绳挂住一小桶C.(1)逐渐往小桶C内添加细沙，记录相应的力传感器的示数F和距离传感器的示数x

6、，作出Fx图象如图乙所示由图及相关信息可知，弹簧的劲度系数k_ N/m，弹簧原长L0_ cm.(2)将该弹簧应用到电子秤上，如图丙所示(两根弹簧)闭合开关S，称不同物体的质量时，滑片P上下滑动，通过电子显示器得到示数弹簧处于自然伸长状态时，滑片P位于R的最上端，通过验证可知，电子显示器的示数I与物体质量m的关系为makbkI (a、b均为常数，k为轻弹簧的劲度系数)，则滑动变阻器R的长度L_，电源电动势E_.(保护电阻和滑动变阻器最大阻值均为R0，电源内阻不计，已知当地重力加速度为g)练22020河南洛阳联考 (多选)指纹传感器为在一块半导体基板上阵列了10万金属颗粒，每一颗粒充当电容器的一极

7、，外表面绝缘，手指在其上构成电容器的另外一极，当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹深浅不同，对应的峪(本义：山谷)和嵴(本义：山脊)与半导体基板上的金属颗粒间形成一个个电容值不同的电容器，若金属颗粒与手指间组成的每个电容器电压保持不变，则()A指纹的嵴处与半导体上对应的金属颗粒距离近，电容小B指纹的峪处与半导体上对应的金属颗粒距离远，电容小C在手指挤压绝缘表面时，电容电极间的距离减小，金属颗粒电极电荷量增加D在手指挤压绝缘表面时，电容电极间的距离减小，金属颗粒电极电荷量减少练3某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图甲所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E

8、两端，当继电器的电流超过15 mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控继电器的电阻约20 ，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示t/30.040.050.060.070.080.0Rt/199.5145.4108.181.862.949.1(1)提供的实验器材有：电源E1(3 V，内阻不计)、电源E2(6 V，内阻不计)、滑动变阻器R1(0200 )、滑动变阻器R2(0500 )、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0999.9 )、开关S、导线若干为使该装置实现对3080 之间任一温度的控制，电源E应选用_(选填“E1”或“E2”)，滑动变阻器R应选用_(选填“R1”或“R2”)图甲图乙

9、(2)实验发现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的电压，则应将如图乙所示的选择开关旋至_(选填“A”“B”“C”或“D”)(3)合上开关S，用调节好的多用电表进行排查在图乙中，若只有b、c间断路，则应发现表笔接入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”)(4)排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50 时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是_(填写各步骤前的序号)将热敏电阻接入电路观察到继电器的衔铁被吸合断开开关，将电阻箱从电路中移除合上开关，调节滑动变阻器的阻值断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1 实验十二传感器的简单

10、使用实验热点探究例1解析：(1)由图甲可知热敏电阻的阻值随着温度的升高而减小；(2)当温度较低的时候，热敏电阻的电阻较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁与AB部分连接，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以应该把恒温箱内的加热器接在AB端(3)当温度达到100 时，加热电路就要断开，此时的继电器的衔铁要被吸合，即控制电路的电流要到达20 mA0.02 A，根据闭合电路欧姆定律可得：IER+R+R0，即：0.02 A8 V200 +50 +R，解得：R150 .答案：(1)减小(2)AB(3)150例2解析：(1)由表格数据可知，光敏电阻Rx与光强E的乘积均为1.8 cd不变，则当E

11、4 cd时，光敏电阻的阻值：Rx18 cd4cd4.5 .(2)由题意可知，光敏电阻Rx与定值电阻R0串联连接，光照增强时光敏电阻Rx阻值减小，电路中的总电阻减小，由IUR可知，电路中的电流增大，由UIR可知，R0两端的电压增大，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以Rx两端的电压减小，反之，光照减弱时，光敏电阻Rx阻值增大，R0两端的电压减小Rx两端的电压增大，则玻璃并联在R0两端时不符合，玻璃并联在Rx两端时符合，故A项错误，C项正确；若玻璃与电源并联，光照变化时，玻璃两端的电压不变，故B、D项错误答案：(1)4.5(2)C练1解析：(1)因电路中热敏电阻两端的电压不大于3 V，所以电压

12、表选用量程为3 V的V2，电路电流不大于0.6 A，电流表选用量程为0.6 A的A2，则应选用B组电表；(2)温度升高到80 时，电流表、电压表的示数几乎都不随滑动变阻器R2的阻值的变化而改变，是由于热敏电阻的阻值远大于滑动变阻器的电阻，所以该热敏电阻的阻值随温度升高而增大；(3)因温度较高时热敏电阻的阻值较大，控制电路应改为分压接法，如图所示答案：(1)B(2)增大(3)见解析图例3解析：(1)由弹簧的弹力与其形变量的关系可得：Fk(LL0)，由表达式结合图象可知图象斜率表示弹簧的劲度系数，而横截距表示弹簧的原长，故弹簧的劲度系数kFx160.16 N/m100 N/m；弹簧原长L04 cm

13、；(2)当所称的物体质量为零时，有：akbkI，此时由电路结构可得：E2IR0，联立解得电源电动势：E2bR0a；当所称的物体质量最大时，弹簧被压缩L，此时有：IER0，mg2kL，联立解得：L14ag.答案：(1)1004(2)14ag2bR0a练2解析：本题考查指纹传感器及其相关知识点，指纹的嵴处与半导体基板上对应的金属颗粒距离近，根据电容的决定式CrS4kd得知，电容大，A错误；指纹的峪处与半导体基板上对应的金属颗粒距离远，根据电容的决定式CrS4kd得知，电容小，B正确；在手指挤压绝缘表面时，手指与对应的金属颗粒距离减小，电容增大，而电压一定，则由QCU可知，各金属颗粒电极电荷量增加，

14、C正确，D错误答案：BC练3解析：本题考查器材选择，故障检测，实验操作(1)因通过继电器的电流超过15 mA时加热器停止加热，为使该装置实现对3080 之间任一温度的控制，要求电路在3080 之间的任一温度下的电流能通过调节达到15 mA.当控制到30 时，电路的最小阻值为Rmin199.5 20 219.5 ，要使电流达到15 mA，则所需电源电动势至少为EminIRmin3.29 V，故电源只能选用电动势为6 V的E2.为使温度控制在80 ，则在6 V电源下电路中的电流能达到15 mA，故此时滑动变阻器接入电路中的阻值为RE2I(R1R继)60.015 49.1 20 330.9 ，故滑动

15、变阻器应选用R2.(2)由于是用多用电表测直流电压，且电源电动势为6 V，故应选择直流电压10 V挡(3)若只有b、c间断路，电路中无电流，a、b间电压为0，a、c间电压等于电源电压，故表笔接入a、b时指针不偏转，接入a、c时指针偏转，且示数等于电源电动势(4)欲使衔铁在50 时被吸合，则要求温度达到50 时电路中电流达到15 mA，而此时热敏电阻的阻值为108.1 .为确定滑动变阻器应接入电路中的阻值，先将电阻箱调到108.1 并替代热敏电阻接入电路，调节滑动变阻器使衔铁恰好被吸合，然后再保持滑动变阻器滑片位置不动，将热敏电阻再替换回电阻箱即可，故合理的顺序应为.答案：(1)E2R2(2)C(3)不偏转偏转(4)