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1、了解传感器的简单应用二 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望图实图实111 三、三、实验实验器材器材 热热敏敏电电阻、光敏阻、光敏电电阻、多用阻、多用电电表、表、铁铁架台、架台、烧烧杯、杯、冷水、冷水、热热水、小灯泡、学生水、小灯泡、学生电电源、源、继电继电器、滑器、滑动变动变阻器、阻器、开关、开关、导线导线等。等。四、四、实验过实验过程程 1研究研究热热敏敏电电阻的阻的热热敏特性敏特性 (1)实验实验步步骤骤：按按图实图实112所示所示连连接好接好电电
2、路，将路，将热热敏敏电电阻阻绝缘绝缘处处理；理；图实图实112 把多用把多用电电表置于表置于“欧姆欧姆”挡挡，并，并选择选择适当的量程适当的量程测测出出烧烧杯中没有杯中没有热热水水时热时热敏敏电电阻的阻阻的阻值值，并，并记记下温度下温度计计的的示数；示数；向向烧烧杯中注入少量的冷水，使杯中注入少量的冷水，使热热敏敏电电阻浸没在冷阻浸没在冷水中，水中，记记下温度下温度计计的示数和多用的示数和多用电电表表测测量的量的热热敏敏电电阻的阻的阻阻值值；将将热热水分几次注入水分几次注入烧烧杯中，杯中，测测出不同温度下出不同温度下热热敏敏电电阻的阻阻的阻值值，并，并记录记录。(2)数据数据处处理：理：根据根
3、据记录记录数据，把数据，把测测量到的温度、量到的温度、电电阻阻值值填入下填入下表中，分析表中，分析热热敏敏电电阻的特性。阻的特性。电电阻阻()温度温度()次数次数待待测测量量 在在图实图实113坐坐标标系中，粗略画系中，粗略画出出热热敏敏电电阻的阻阻的阻值值随温度随温度变变化的化的图线图线。根据根据实验实验数据和数据和Rt图线图线，得出，得出结论结论：热热敏敏电电阻的阻阻的阻值值随温度的升高而减小，随温度的随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。降低而增大。图实图实113 2研究光敏研究光敏电电阻的光敏特性阻的光敏特性 (1)实验实验步步骤骤：将光敏将光敏电电阻、多用阻、多用电电表、灯泡、表、
4、灯泡、滑滑动变动变阻器按如阻器按如图实图实114所示所示电电路路连连接好，其中多用接好，其中多用电电表置于表置于“100”挡挡；先先测测出在室内自然光的照射下光敏出在室内自然光的照射下光敏电电阻的阻阻的阻值值，并并记录记录数据；数据；接通接通电电源，源，让让小灯泡小灯泡发发光，光，调节调节滑滑动变动变阻器使小阻器使小灯泡的亮度逐灯泡的亮度逐渐变渐变亮，亮，观观察表察表盘盘指指针显针显示示电电阻阻阻阻值值的情的情况，并况，并记录记录；图实图实114 用手掌用手掌(或黑或黑纸纸)遮住光，遮住光，观观察光敏察光敏电电阻的阻阻的阻值值又是又是多少，并多少，并记录记录。(2)数据数据处处理：理：把把记录
5、记录的的结结果填入下表中，根据果填入下表中，根据记录记录数据分析光敏数据分析光敏电电阻的特性。阻的特性。结论结论：光敏：光敏电电阻的阻阻的阻值值被光照射被光照射时发时发生生变变化，光照增化，光照增强强电电阻阻变变小，光照减弱小，光照减弱电电阻阻变变大。大。阻阻值值()无光照射无光照射强强中中弱弱光照光照强强度度 五、注意事五、注意事项项 (1)在做在做热热敏敏电电阻阻实验时实验时，加开水后要等一会儿再，加开水后要等一会儿再测测其阻其阻值值，以使，以使电电阻温度与水的温度相同，并同阻温度与水的温度相同，并同时读时读出水出水温。温。(2)在做光敏在做光敏电电阻阻实验实验中，如果效果不明中，如果效果
6、不明显显，可将，可将电电阻部分阻部分电电路放入路放入带带盖的盖的纸纸盒中，并通盒中，并通过过盖上小孔改盖上小孔改变变射射到光敏到光敏电电阻上的光的多少。阻上的光的多少。(3)欧姆表每次欧姆表每次换挡换挡后都要重新后都要重新调调零。零。实验实验原理与操作原理与操作 例例1热热敏敏电电阻是阻是传传感感电电路中常用的路中常用的电电子元件，子元件，现现用伏安法研究用伏安法研究电电阻在不同温度下的伏安特性曲阻在不同温度下的伏安特性曲线线，要求，要求特性曲特性曲线线尽可能完整。已知常温下待尽可能完整。已知常温下待测热测热敏敏电电阻的阻阻的阻值值约约45。将。将热热敏敏电电阻和温度阻和温度计计插入插入带带塞
7、的保温杯中，塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他杯内有一定量的冷水，其他备备用的用的仪仪表和器具有：盛有表和器具有：盛有热热水的水的热热水瓶水瓶(图图中未画出中未画出)、电电源源(3 V、内阻可忽略、内阻可忽略)、直流直流电电流表流表(内阻内阻约约1 )、直流、直流电压电压表表(内阻内阻约约5 k)、滑、滑动变动变阻器阻器(020)、开关、开关、导线导线若干。若干。图实图实115(1)画出画出实验电实验电路路图图。(2)根据根据电电路路图图，在，在图实图实115所示的所示的实实物物图图上上连线连线。(3)简简要写出完成接要写出完成接线线后的主要后的主要实验实验步步骤骤。解析解析常温下待常温下
8、待测热测热敏敏电电阻的阻阻的阻值值(约约45)较较小，小，应该选应该选用安培表外接法。用安培表外接法。热热敏敏电电阻的阻阻的阻值值随温度的升高随温度的升高而减小，而减小，热热敏敏电电阻两端的阻两端的电压电压由零逐由零逐渐渐增大，滑增大，滑动变动变阻阻器器选选用分用分压压式。式。(1)实验电实验电路如路如图实图实116所示。所示。图实图实116(2)根据根据电电路路图图，连连接接实实物物图图如如图实图实117所示。所示。图实图实117 (3)完成接完成接线线后的主要后的主要实验实验步步骤骤：往保温杯里加一往保温杯里加一些些热热水，待温度水，待温度计稳计稳定定时读时读出温度出温度计值计值；调节调节
9、滑滑动变动变阻器，快速阻器，快速测测出几出几组电压组电压表和表和电电流表的流表的值值；重复重复和和，测测量不同温度下的数据；量不同温度下的数据；绘绘出各出各测测量温度下的量温度下的热热敏敏电电阻的伏安特性曲阻的伏安特性曲线线。答案答案见见解析解析题组演练题组演练1(2011江苏高考江苏高考)美国科学家美国科学家 Willard S.Boyle与与George E.Smith 因因电电荷耦合器件荷耦合器件(CCD)的重要的重要发发明荣明荣获获 2009 年度年度诺贝诺贝尔尔物理学物理学奖奖。CCD 是将光学量是将光学量转变转变成成电电学量的学量的传传感器。下列器件可作感器。下列器件可作为传为传感
10、器的有感器的有()A发发光二极管光二极管B热热敏敏电电阻阻C霍霍尔尔元件元件 D干干电电池池解析：解析：传传感器是指能感器是指能够够感受感受诸诸如力、温度、光、声、化如力、温度、光、声、化学成分等非学成分等非电电学量，并把它学量，并把它们们按照一定的按照一定的规规律律转换为电转换为电压压、电电流等流等电电学量的元件。学量的元件。发发光二极管是光二极管是电电学元件，是学元件，是电电能能转换转换成光能的元件，不是成光能的元件，不是传传感器，感器，A错误错误；干；干电电池是池是一种一种电电源，不是源，不是传传感器，感器，D错误错误；热热敏敏电电阻受阻受热时热时，其，其电电阻会阻会发发生生变变化，能把
11、化，能把热热学量学量转换转换成成电电学量，是学量，是传传感器，感器，B正确；霍正确；霍尔尔元件能元件能够够把磁感把磁感应应强强度度这这个非个非电电学量学量转换转换成成电压这电压这个个电电学量，是学量，是传传感器，感器，C正确。正确。答案：答案：BC22007年度年度诺贝诺贝尔尔物理学物理学奖奖授予了法国和德国的两位科授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他学家，以表彰他们发现们发现“巨磁巨磁电电阻效阻效应应”。基于巨磁。基于巨磁电电阻效阻效应应开开发发的用于的用于读读取硬取硬盘盘数据的技数据的技术术，被，被认为认为是是纳纳米技米技术术的第一次真正的第一次真正应应用。在下列有关其他用。在下列有关其
12、他电电阻阻应应用用的的说说法中，法中，错误错误的是的是 ()A热热敏敏电电阻可阻可应应用于温度用于温度测测控装置中控装置中B光敏光敏电电阻是一种光阻是一种光电传电传感器感器C电电阻阻丝丝可可应应用于用于电热设备电热设备中中D电电阻在阻在电电路中主要起到通路中主要起到通过过直流、阻碍交流的作用直流、阻碍交流的作用解析：解析：热热敏敏电电阻阻对对温度很敏感，光敏温度很敏感，光敏电电阻阻对对光照很敏感，光照很敏感，电电阻阻丝丝可用于可用于电电加加热热，这这很常很常见见，所以，所以A、B、C三个三个说说法均正确；交流法均正确；交流电电、直流、直流电电均可通均可通过电过电阻，阻，电电阻阻对对它它们们均可
13、均可产产生阻碍作用，所以生阻碍作用，所以D错误错误。答案：答案：D3.(2013聊城模拟聊城模拟)如如图实图实118所示，所示，R1、R2为为定定值电值电阻，阻，L为为小灯泡，小灯泡，R3为为光敏光敏电电阻，当照射光阻，当照射光强强度增大度增大时时 ()A电压电压表的示数增大表的示数增大BR2中中电电流减小流减小C小灯泡的功率增大小灯泡的功率增大D电电路的路端路的路端电压电压增大增大图实图实118解析：当照射光解析：当照射光强强度增大度增大时时，R3阻阻值值减小，外减小，外电电路路电电阻阻随随R3的减小而减小，的减小而减小，R1两端两端电压电压因干路因干路电电流增大而增大，流增大而增大，同同时
14、时内内电压电压增大，故增大，故电电路路端路路端电压电压减小，减小，电压电压表的示数表的示数增大，增大，A项项正确，正确，D项错误项错误；由路端；由路端电压电压减小，减小，R1两端两端电电压压增大知，增大知，R2两端两端电压电压必减小，必减小，则则R2中中电电流减小，故流减小，故B项项正确；正确；结结合干路合干路电电流增大知流流增大知流过过小灯泡的小灯泡的电电流必增大，流必增大，则则小灯泡的功率增大，故小灯泡的功率增大，故C项项正确。正确。答案：答案：ABC数据数据处处理与理与误误差分析差分析 例例2用用对对温度敏感的半温度敏感的半导导体材料制成的某体材料制成的某热热敏敏电电阻阻RT，在，在给给
15、定温度范定温度范围围内，其阻内，其阻值值随温度的随温度的变变化是非化是非线线性的。某同学将性的。某同学将RT和两个适当的固定和两个适当的固定电电阻阻R1、R2连连成成图图实实119虚虚线线框内所示的框内所示的电电路，以使路，以使该电该电路的等效路的等效电电阻阻RL的阻的阻值值随随RT所所处环处环境温度的境温度的变变化近似化近似为线为线性的，且具性的，且具有合适的阻有合适的阻值值范范围围。为为了了验证这验证这个个设计设计，他采用伏安法，他采用伏安法测测量在不同温度下量在不同温度下RL的阻的阻值值，测测量量电电路如路如图图所示，所示，图图中中的的电压电压表内阻很大。表内阻很大。RL的的测测量量结结
16、果如下表所示。果如下表所示。图实图实11934.737.941.444.748.351.554.3阻阻值值RL()90.080.070.060.050.040.030.0温度温度t()回答下列回答下列问题问题：(1)根据根据图实图实119所示的所示的电电路，在路，在图实图实1110所所示的示的实实物物图图上上连线连线。图实图实1110 (2)为为了了验证验证RL与与t之之间间近似近似为线为线性关系，在性关系，在图实图实1111坐坐标纸标纸上作上作RLt关系关系图线图线。图实图实1111 (3)在某一温度下，在某一温度下，电电路中的路中的电电流表、流表、电压电压表的示数表的示数如如图实图实111
17、2所示。所示。电电流表的流表的读读数数为为_，电压电压表的表的读读数数为为_。此。此时时等效等效电电阻阻RL的阻的阻值为值为_；热热敏敏电电阻所阻所处环处环境的温度境的温度约为约为_。图实图实1112解析解析(1)根据根据电电路路图连图连接接实实物物图图。图实图实1113(2)根据数据描出点，作出直根据数据描出点，作出直线线。图实图实1114 答案答案(1)见见解析解析图图(2)见见解析解析图图(3)115 mA500 V43.5 64.0 题组演练题组演练4利用光敏利用光敏电电阻制作的光阻制作的光传传感器，感器，记录记录了了传传送送带带上工上工作的作的输输送情况，如送情况，如图实图实1115
18、甲所示甲所示为为某工厂成品某工厂成品包装包装车间车间的光的光传传感感记录记录器，光器，光传传感器感器B能接收到能接收到发发光光元件元件A发发出的光，每当工件出的光，每当工件挡挡住住A发发出的光出的光时时，光，光传传感器感器输输出一个出一个电电信号，并在屏幕上信号，并在屏幕上显显示出示出电电信号与信号与时间时间的关系，如的关系，如图图乙所示，若乙所示，若传传送送带带始始终终匀速运匀速运动动，每两个工件每两个工件间间的距离的距离为为0.2 m，则则下述下述说说法正确的是法正确的是 ()图实图实1115A传传送送带带运运动动的速度是的速度是0.1 m/sB传传送送带带运运动动的速度是的速度是0.2
19、m/sC该传该传送送带带每小每小时输时输送送3600个工件个工件D该传该传送送带带每小每小时输时输送送7200个工件个工件答案：答案：BC5温度温度传传感器广泛感器广泛应应用于室内空用于室内空调调、电电冰箱等家用冰箱等家用电电器器中，它是利用中，它是利用热热敏敏电电阻的阻阻的阻值值随温度随温度变变化的特性工作化的特性工作的。如的。如图实图实1116甲所示，甲所示，电电源的源的电动势电动势E9.0 V，内，内电电阻不阻不计计；G为为灵敏灵敏电电流流计计，内阻，内阻Rg保持不保持不变变；R为热为热敏敏电电阻，其阻，其电电阻阻值值与温度的与温度的变变化关系如化关系如图图乙所示。乙所示。闭闭合开关合开
20、关S，当，当R的温度等于的温度等于20时时，电电流表示数流表示数I12 mA；当；当电电流表的示数流表的示数I23.6 mA时时，热热敏敏电电阻的温阻的温度是度是_。图实图实1116答案：答案：120实验实验的改的改进进与与创创新新 例例3为为了了节节能和能和环环保，一些公共保，一些公共场场所使用光控开所使用光控开关控制照明系关控制照明系统统。光控开关可采用光敏。光控开关可采用光敏电电阻来控制，光阻来控制，光敏敏电电阻是阻阻是阻值值随着光的照度而随着光的照度而发发生生变变化的元件化的元件(照度可以照度可以反映光的反映光的强强弱，光越弱，光越强强照度越大，照度照度越大，照度单单位位为为lx)。某
21、光。某光敏敏电电阻阻RP在不同照度下的阻在不同照度下的阻值值如下表：如下表：182023284075电电阻阻(k)1.21.00.80.60.40.2照度照度(lx)(1)根据表中数据，根据表中数据，请请在在图实图实1117所示的坐所示的坐标标系系中描中描绘绘出阻出阻值值随照度随照度变变化的曲化的曲线线，并，并说说明阻明阻值值随照度随照度变变化的特点。化的特点。图实图实1117(2)如如图实图实1118所示，当所示，当1、2两端所加两端所加电压电压上升至上升至2 V时时，控制开关自，控制开关自动动启启动动照明系照明系统统。请请利用下列器材利用下列器材设计设计一个一个简单电简单电路，路，给给1、
22、2两端提供两端提供电压电压，要求当天色，要求当天色渐渐暗暗照度降低至照度降低至1.0 lx时时启启动动照明系照明系统统，在虚，在虚线线框内完成框内完成电电路路原理原理图图。(不考不考虑虑控制开关控制开关对对所所设计电设计电路的影响路的影响)提供的器材如下：提供的器材如下：光敏光敏电电阻阻RP(符号符号 ，阻，阻值见值见上表上表)；直流直流电电源源E(电动势电动势3 V，内阻不，内阻不计计)；定定值电值电阻：阻：R110 k，R220 k，R340 k(限限选选其中之一并在其中之一并在图图中中标标出出)；开关开关S及及导线导线若干。若干。图实图实1118 解析解析(1)描描绘图绘图象象应应注意：
23、各点均匀分布在注意：各点均匀分布在图线图线两两侧侧，且，且图线应图线应用平滑曲用平滑曲线线，而不能成，而不能成为为各点的各点的连线连线。光敏光敏电电阻的阻阻的阻值值随光照度随光照度变变化的曲化的曲线线如如图实图实1119所所示，示，电电阻的阻阻的阻值值随光照度的增大而减小。随光照度的增大而减小。(2)根据串根据串联电联电阻的正比分阻的正比分压压关系，关系，E3 V，当照度，当照度降低至降低至1.0 lx时时，其，其电压电压升至升至2 V，图实图实1120答案答案见见解析解析题组演练题组演练6利用利用负负温度系数温度系数热热敏敏电电阻制作的阻制作的热传热传感器，一般体感器，一般体积积很小，可以用
24、来很小，可以用来测测量很小范量很小范围围内的温度内的温度变变化，反化，反应应快，而快，而且精确度高。且精确度高。(1)如果将如果将负负温度系数温度系数热热敏敏电电阻与阻与电电源、源、电电流表和其他元件流表和其他元件串串联联成一个成一个电电路，其他因素不路，其他因素不变变，只要，只要热热敏敏电电阻所阻所处处区域区域的温度降低，的温度降低，电电路中路中电电流将流将变变_(填填“大大”或或“小小”)。(2)上述上述电电路中，我路中，我们们将将电电流表中的流表中的电电流刻度流刻度换换成相成相应应的温的温度刻度，就能直接度刻度，就能直接显显示出示出热热敏敏电电阻附近的温度。如果刻度阻附近的温度。如果刻度
25、盘盘正中的温度正中的温度为为20(如如图实图实1121甲甲)，则则25 的刻度的刻度应应在在20 的刻度的的刻度的_(填填“左左”或或“右右”)侧侧。图实图实1121(3)为为了将了将热热敏敏电电阻放置在某蔬菜大棚内阻放置在某蔬菜大棚内检测检测大棚内温度大棚内温度变变化，化，请请用用图图乙中的器材乙中的器材(可增加元器件可增加元器件)设计设计一个一个电电路。路。解析：解析：(1)因因为负为负温度系数温度系数热热敏敏电电阻温度降低阻温度降低时时，电电阻增阻增大，故大，故电电路中路中电电流会减小。流会减小。(2)由由(1)的分析知，温度越高，的分析知，温度越高，电电流越大，流越大，25 的刻度的刻
26、度应对应较应对应较大大电电流，故在流，故在20 的刻度的右的刻度的右侧侧。(3)如如图图所示。所示。答案：答案：(1)小小(2)右右(3)见见解析解析7.如如图实图实1122所示，一所示，一热热敏敏电电阻阻RT放在控温容器放在控温容器M内；内；A为为毫安表，毫安表，量程量程6 mA，内阻，内阻为为数十欧姆；数十欧姆；E为为直流直流电电源，源，电动势约为电动势约为3 V，内阻，内阻很小；很小；R为电为电阻箱，最大阻阻箱，最大阻值为值为999.9，S为为开关。开关。已知已知RT在在95 时时的阻的阻值为值为150，在，在20 时时的阻的阻值值约为约为550。现现要求在降温要求在降温过过程中程中测测
27、量在量在2095 之之间间的多个温度下的多个温度下RT的阻的阻值值。图实图实1122(1)在在图图中画出中画出连线连线，完成，完成实验实验原理原理电电路路图图。(2)完成下列完成下列实验实验步步骤骤中的填空：中的填空：a依照依照实验实验原理原理电电路路图连线图连线。b调节调节控温容器控温容器M内的温度，使得内的温度，使得RT的温度的温度为为95。c将将电电阻箱阻箱调调到适当的初到适当的初值值，以保，以保证仪证仪器安全。器安全。d闭闭合开关。合开关。调节电调节电阻箱，阻箱，记录电记录电流表的示数流表的示数I0，并，并记记录录_。e将将RT的温度降的温度降为为T1(20 T195)；调节电调节电阻
28、箱，阻箱，使得使得电电流表的流表的读读数数_，记录记录_。f温度温度为为T1时热时热敏敏电电阻的阻的电电阻阻值值RT1_。g逐步降低逐步降低T1的数的数值值，直到，直到20 为为止；在每一温度下止；在每一温度下重复步重复步骤骤ef。解析：解析：(1)电电阻箱的最大阻阻箱的最大阻值值与与热热敏敏电电阻的最大阻阻的最大阻值值相差相差不大，因此不大，因此电电阻箱阻箱应应与与热热敏敏电电阻串阻串联联。(2)本本实验实验原理是当原理是当电电路的两种状路的两种状态态的的电电流相等流相等时时，外，外电电路的路的总电总电阻相等。阻相等。95 和和RT时对应时对应的的电电路的路的电电阻相等，有阻相等，有150R0RTR1，即，即RTR0R1150。答案：答案：(1)实验实验原理原理电电路路图图如如图图所示所示(2)d.电电阻箱的阻箱的读读数数R0e仍仍为为I0电电阻箱的阻箱的读读数数R1fR0R1150 章末验收章末验收评估见评估见“阶段验收阶段验收评估（十）评估（十）”