1、實驗十二傳感器的簡單使用實驗十二傳感器的簡單使用實驗基礎實驗基礎熱點定位熱點定位跟蹤訓練跟蹤訓練實驗基礎實驗基礎理解落實理解落實 夯基礎夯基礎一、研究熱敏電阻的熱敏特性一、研究熱敏電阻的熱敏特性二、研究光敏電阻的光敏特性二、研究光敏電阻的光敏特性注意事項注意事項1.1.在做熱敏實驗時在做熱敏實驗時, ,加熱水后要等一會兒再測其阻值加熱水后要等一會兒再測其阻值, , 以使電阻溫度與以使電阻溫度與水的溫度相同水的溫度相同, ,并同時讀出水溫并同時讀出水溫. .2.2.在光敏實驗中在光敏實驗中, ,如果效果不明顯如果效果不明顯, ,可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中,

2、,并通過蓋上小孔改變照射到光敏電阻上的光的強度并通過蓋上小孔改變照射到光敏電阻上的光的強度. .3.3.歐姆表每次換擋后都要重新調零歐姆表每次換擋后都要重新調零. .熱點定位熱點定位重點透析重點透析 通熱點通熱點熱點一溫度傳感器的應用熱點一溫度傳感器的應用【例【例1 1】 對溫度敏感的半導體材料制成的某熱敏電阻對溫度敏感的半導體材料制成的某熱敏電阻R RT T, ,在給定溫度范圍在給定溫度范圍內內, ,其阻值隨溫度的變化是非線性的其阻值隨溫度的變化是非線性的. .某同學將某同學將R RT T和兩個適當的定值電阻和兩個適當的定值電阻R R1 1,R,R2 2連成圖連成圖( (甲甲) )虛線框內所

3、示的電路虛線框內所示的電路, ,以使該電路的等效電阻以使該電路的等效電阻R RL L的阻值隨的阻值隨R RT T所處環境溫度的變化近似為線性的所處環境溫度的變化近似為線性的, ,且具有合適的阻值范圍且具有合適的阻值范圍. .為了驗證為了驗證這個設計這個設計, ,他采用伏安法測量在不同溫度下他采用伏安法測量在不同溫度下R RL L的阻值的阻值, ,測量電路如圖測量電路如圖( (甲甲) )所示所示, ,圖中的電壓表內阻很大圖中的電壓表內阻很大. .實驗中的部分實驗數據測量結果如表所示實驗中的部分實驗數據測量結果如表所示. .溫度溫度t/t/30.030.040.040.050.050.060.06

4、0.070.070.080.080.090.090.0R RL L阻值阻值/54.354.351.051.047.547.544.344.341.041.037.937.934.734.7回答下列問題回答下列問題: :(1)(1)根據圖根據圖( (甲甲) )所示的電路所示的電路, ,在圖在圖( (乙乙) )所示的實物圖上連線所示的實物圖上連線. .核心點撥核心點撥 (1)(1)實物圖的連接要注意先串聯后并聯的順序實物圖的連接要注意先串聯后并聯的順序. .解析解析: : (1)(1)連線如圖連線如圖(a)(a)所示所示答案答案: :(1)(1)見解析見解析 (2)(2)為了檢驗為了檢驗R RL

5、L與與t t之間近似為線性關系之間近似為線性關系, ,在圖在圖( (丙丙) )中作出中作出R RL L- -t t關系圖線關系圖線. .核心點撥核心點撥(2)(2)電表的讀數要根據最小刻度確定讀數的位數電表的讀數要根據最小刻度確定讀數的位數, ,圖圖( (丁丁) )最最小刻度為小刻度為5 mA5 mA, ,因此在本位內估讀因此在本位內估讀, ,電壓表的最小刻度為電壓表的最小刻度為0.1 V,0.1 V,要估讀到要估讀到下一位下一位. .解析解析: :(2)R(2)RL L- -t t關系圖線如圖關系圖線如圖(b)(b)所示所示答案答案: :(2)(2)見解析見解析 (3)(3)在某一溫度下在某

6、一溫度下, ,電路中的電流表、電壓表的示數如圖電路中的電流表、電壓表的示數如圖( (丁丁)()(戊戊) )所示所示, ,電電流表的讀數為流表的讀數為, ,電壓表的讀數為電壓表的讀數為. .此時等效電阻此時等效電阻R RL L的阻值的阻值為為; ;熱敏電阻所處環境的溫度約為熱敏電阻所處環境的溫度約為.核心點撥核心點撥(3)(3)回答熱敏電阻的溫度時要利用回答熱敏電阻的溫度時要利用R RL L- -t t圖像進行讀數圖像進行讀數. .解析：解析：(3)(3)因為電流表的最小刻度為因為電流表的最小刻度為5 mA5 mA, ,故讀數時只需要精確到故讀數時只需要精確到1 mA1 mA, ,所以電流表的讀

7、數為所以電流表的讀數為115 mA115 mA, ,而電壓表的最小刻度為而電壓表的最小刻度為0.1 V,0.1 V,故讀數時要故讀數時要估讀到估讀到0.01 V,0.01 V,所以電壓表的讀數為所以電壓表的讀數為5.00 V.5.00 V.等效電阻等效電阻R RL L= 43.5 ,= 43.5 ,結合結合R RL L- -t t圖像可知熱敏電阻所處環境的溫度約為圖像可知熱敏電阻所處環境的溫度約為64.0 .64.0 .答案答案: :(3)115 mA(3)115 mA5.00 V5.00 V43.5 64.0 43.5 64.0 UI方法技巧方法技巧 解決傳感器實驗的主要方法解決傳感器實驗的

8、主要方法(1)(1)在高中階段關于傳感器的實驗主要側重于實驗電路的設計與連接、實在高中階段關于傳感器的實驗主要側重于實驗電路的設計與連接、實驗數據的處理或根據實驗數據畫圖像驗數據的處理或根據實驗數據畫圖像. .(2)(2)實驗電路一般采用滑動變阻器的分壓或限流實驗電路一般采用滑動變阻器的分壓或限流, ,電流表的內接或外接電流表的內接或外接. .(3)(3)數據的處理一般是圖像法數據的處理一般是圖像法, ,要充分利用好實驗得到的數據獲得實驗要充分利用好實驗得到的數據獲得實驗結果結果. .(4)(4)連接實物圖時連接實物圖時, ,一般先將串聯的主體電路連接好一般先將串聯的主體電路連接好, ,然后連

9、接并聯的器材然后連接并聯的器材, ,最后一定要進行檢查最后一定要進行檢查. .【教師備用【教師備用】 如圖如圖, ,一熱敏電阻一熱敏電阻R RT T放在控溫容器放在控溫容器M M內內;mA;mA為毫安表為毫安表, ,量程量程6 mA6 mA, ,內阻為數十歐姆內阻為數十歐姆;E;E為直流電源為直流電源, ,電動勢約為電動勢約為3 V,3 V,內阻很小內阻很小;R;R為電阻為電阻箱箱, ,最大阻值為最大阻值為999.9 ;S999.9 ;S為開關為開關. .已知已知R RT T在在95 95 時的阻值為時的阻值為150 ,150 ,在在20 20 時的阻值約為時的阻值約為550 .550 .現要

10、求在降溫過程中測量在現要求在降溫過程中測量在95 95 20 20 之之間的多個溫度下間的多個溫度下R RT T的阻值的阻值. .(1)(1)在圖中畫出連線在圖中畫出連線, ,完成實驗原理電路圖完成實驗原理電路圖. .解析解析: : (1)(1)根據所給器材根據所給器材, ,要測量在不同溫度下要測量在不同溫度下R RT T的阻值的阻值, ,只能將電阻箱、只能將電阻箱、熱敏電阻、毫安表與電源串聯形成測量電路熱敏電阻、毫安表與電源串聯形成測量電路, ,如圖所示如圖所示. .答案答案: : (1)(1)見解析見解析(2)(2)完成下列實驗步驟中的填空完成下列實驗步驟中的填空: :a.a.依照實驗原理

11、電路圖連線依照實驗原理電路圖連線. .b.b.調節控溫容器調節控溫容器M M內的溫度內的溫度, ,使得使得R RT T的溫度為的溫度為95 .95 .c.c.把電阻箱調到適當的初值把電阻箱調到適當的初值, ,以保證儀器安全以保證儀器安全. .d.d.閉合開關閉合開關, ,調節電阻箱調節電阻箱, ,記錄電流表的示數記錄電流表的示數I I0 0, ,并記錄并記錄.e.e.將將R RT T的溫度降為的溫度降為T T1 1(20 T(20 T1 195 );0,k0).0,k0).設計電路如圖所示設計電路如圖所示, ,并按如下步驟進行操作并按如下步驟進行操作. .(1)(1)將滑動變阻器滑片將滑動變阻

12、器滑片P P滑到滑到( (填填“a”a”或或“b”)b”)端端, ,單刀雙擲開單刀雙擲開關關S S擲于擲于( (填填“c”c”或或“d”)d”)端端, ,調節滑片調節滑片P P使電流表使電流表, ,并并在以后的操作中保持滑片在以后的操作中保持滑片P P位置不動位置不動, ,設此時電路總電阻為設此時電路總電阻為R,R,斷開電路斷開電路.解析解析: :(1)(1)為了電路的安全滑動變阻器在閉合開關前為了電路的安全滑動變阻器在閉合開關前, ,應調至應調至a a端端, ,將單刀將單刀雙擲開關雙擲開關S S擲于擲于c c端端, ,并調節滑動變阻器并調節滑動變阻器, ,使電流表達到滿偏使電流表達到滿偏;

13、;答案答案: :(1)a(1)ac c滿偏滿偏(2)(2)容器中倒入適量開水容器中倒入適量開水, ,觀察標準溫度計觀察標準溫度計, ,每當標準溫度計示數下降每當標準溫度計示數下降5 ,5 ,就將開關就將開關S S置于置于d d端端, ,并記錄此時的溫度并記錄此時的溫度t t和對應的電流表的示數和對應的電流表的示數I,I,然后斷開開關然后斷開開關. .請根據溫度表的設計原理和電路圖請根據溫度表的設計原理和電路圖, ,寫出電流與溫度的關寫出電流與溫度的關系式系式( (用題目中給定的符號用題目中給定的符號)I=)I=.(3)(3)根據對應溫度記錄的電流表示數根據對應溫度記錄的電流表示數, ,重新刻制

14、電流表的表盤重新刻制電流表的表盤, ,改裝成溫改裝成溫度表度表. .根據改裝原理根據改裝原理, ,此溫度表表盤刻度線的特點是此溫度表表盤刻度線的特點是: :低溫刻度在低溫刻度在 . .( (填填“左左”或或“右右”) )側側, ,刻度線分布是否均勻刻度線分布是否均勻? ? ( (填填“是是”或或“否否”).).(3)(3)右否右否跟蹤訓練跟蹤訓練即時鞏固即時鞏固 測效果測效果1.(1.(20162016華中師大附中適應考試華中師大附中適應考試)()(多選多選) )電子眼系統通過路面下埋設的電子眼系統通過路面下埋設的感應線來感知汽車的壓力感應線來感知汽車的壓力, ,感應線是一個壓電薄膜傳感器感應

15、線是一個壓電薄膜傳感器, ,壓電薄膜在受壓電薄膜在受壓時兩端產生電壓壓時兩端產生電壓, ,壓力越大電壓越大壓力越大電壓越大, ,壓電薄膜與電容器壓電薄膜與電容器C C和電阻和電阻R R組成組成圖圖( (甲甲) )所示的回路所示的回路, ,紅燈亮時紅燈亮時, ,如果汽車的前、后輪先后經過感應線如果汽車的前、后輪先后經過感應線, ,回回路中產生兩脈沖電流路中產生兩脈沖電流, ,如圖如圖( (乙乙) )所示所示, ,即視為即視為“闖紅燈闖紅燈”, ,電子眼拍照電子眼拍照, ,則則紅燈亮時紅燈亮時( ( ) )A.A.車輪停在感應線上時車輪停在感應線上時, ,電阻電阻R R上有恒定電流上有恒定電流B.

16、B.車輪經過感應線的過程中車輪經過感應線的過程中, ,電容器先充電后放電電容器先充電后放電C.C.車輪經過感應線的過程中車輪經過感應線的過程中, ,電阻電阻R R上的電流先增大后減小上的電流先增大后減小D.D.汽車前輪剛越過感應線汽車前輪剛越過感應線, ,又倒回到線內又倒回到線內, ,仍會被電子眼拍照仍會被電子眼拍照BD BD 解析解析: :車輪停在感應線上時車輪停在感應線上時, ,壓力不變壓力不變, ,則電壓不變則電壓不變, ,電容器不充電電容器不充電, ,也也不放電不放電, ,電阻電阻R R上沒有電流上沒有電流, ,選項選項A A錯誤錯誤; ;由由( (乙乙) )圖可知圖可知, ,當車輪經

17、過時電當車輪經過時電流先增大后減小流先增大后減小, ,然后再反向增大減小然后再反向增大減小; ;因電壓是在受壓時產生的因電壓是在受壓時產生的, ,故故說明電容器先充電后放電說明電容器先充電后放電, ,選項選項B B正確正確,C,C錯誤錯誤; ;若汽車前輪越過感應線若汽車前輪越過感應線, ,又倒回線內又倒回線內, ,則前輪兩次壓線則前輪兩次壓線, ,仍形成兩個脈沖電流仍形成兩個脈沖電流, ,符合拍照條件符合拍照條件, ,選選項項D D正確正確. .2.(2.(20162016福建三明模擬福建三明模擬) )熱敏電阻包括正溫度系數電阻器熱敏電阻包括正溫度系數電阻器(PTC)(PTC)和負溫度和負溫度

18、系數電阻器系數電阻器(NTC),(NTC),正溫度系數電阻器正溫度系數電阻器(PTC)(PTC)在溫度升高時電阻值增大在溫度升高時電阻值增大, ,負負溫度系數電阻器溫度系數電阻器(NTC)(NTC)在溫度升高時電阻值減小在溫度升高時電阻值減小. .某實驗小組欲探究通過某實驗小組欲探究通過熱敏電阻熱敏電阻R R1 1( (常溫下阻值約為常溫下阻值約為10 )10 )的電流隨其兩端電壓變化的特點的電流隨其兩端電壓變化的特點, ,現現提供下列器材提供下列器材: :A.A.電流表電流表A A1 1( (量程量程100 mA100 mA, ,內阻約內阻約1 )1 )B.B.電流表電流表A A2 2( (

19、量程量程1.0 A,1.0 A,內阻約內阻約0.3 )0.3 )C.C.電壓表電壓表V V1 1( (量程量程3.0 V,3.0 V,內阻約內阻約3 k3 k) )D.D.電壓表電壓表V V2 2( (量程量程10.0 V,10.0 V,內阻約內阻約10 k10 k) )E.E.滑動變阻器滑動變阻器R(R(最大阻值為最大阻值為10 k10 k) )F.F.電源電源E(E(電動勢電動勢15 V,15 V,內阻忽略內阻忽略) )G.G.開關開關, ,導線若干導線若干(1)(1)該小組測出熱敏電阻該小組測出熱敏電阻R R1 1的的U-U-I I圖線如圖線如( (甲甲) )圖曲線圖曲線所示所示, ,該

20、熱敏電阻該熱敏電阻是是( (填填“PTC”PTC”或或“NTC”)NTC”)熱敏電阻熱敏電阻(2)(2)請在所提供的器材中選擇必需的器材請在所提供的器材中選擇必需的器材, ,電流表應選電流表應選, ,電壓表電壓表應選應選( (填寫器材前面的字母填寫器材前面的字母););并在虛線框內畫出該小組設計的并在虛線框內畫出該小組設計的電路圖電路圖.解析解析: :(1)(1)(甲甲) )圖曲線圖曲線所示的熱敏電阻阻值隨電流的增大所示的熱敏電阻阻值隨電流的增大( (即溫度的即溫度的升高升高) )而增大而增大, ,是正溫度系數電阻器是正溫度系數電阻器(PTC).(PTC).(2)(2)由由U-U-I I圖線可

21、知圖線可知, ,電流表應選電流表應選B,B,電壓表應選電壓表應選D,D,由于熱敏電阻阻值較由于熱敏電阻阻值較小小, ,電流表應外接電流表應外接, ,滑動變阻器采用分壓式接法滑動變阻器采用分壓式接法, ,電路圖如圖所示電路圖如圖所示. .答案答案: :(1)PTC(1)PTC(2)B(2)BD D電路圖見解析電路圖見解析(3)(3)該小組又通過查閱資料得出了熱敏電阻該小組又通過查閱資料得出了熱敏電阻R R2 2的的U-U-I I圖線如圖線如( (甲甲) )圖曲線圖曲線所示所示. .然后將熱敏電阻然后將熱敏電阻R R1 1,R,R2 2分別與某電池組連成如圖分別與某電池組連成如圖( (乙乙) )所

22、示電路所示電路. .測測得通過得通過R R1 1和和R R2 2的電流分別為的電流分別為0.30 A0.30 A和和0.60 A,0.60 A,則該電池組的電動勢為則該電池組的電動勢為V.(V.(結果保留三位有效數字結果保留三位有效數字)答案答案: : (3)10.0(3)10.0解析解析: :(3)(3)在熱敏電阻的伏安特性曲線上過通過在熱敏電阻的伏安特性曲線上過通過R R1 1和和R R2 2的電流分別為的電流分別為0.30 A0.30 A和和0.60 A0.60 A的兩點作直線的兩點作直線, ,該直線在縱軸的截距表示該電池組的該直線在縱軸的截距表示該電池組的電動勢電動勢, ,為為10.0

23、 V.10.0 V.3.(3.(20162016江西臨川模擬江西臨川模擬) )廣泛應用于室內空調、電冰箱和微波爐等家廣泛應用于室內空調、電冰箱和微波爐等家用電器中的溫度傳感器用電器中的溫度傳感器, ,是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化的是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化的特性工作的特性工作的. .在圖在圖( (甲甲) )中中, ,電源的電動勢電源的電動勢E=9.0 V,E=9.0 V,內電阻可忽略內電阻可忽略;G;G為為內阻不計的靈敏電流表內阻不計的靈敏電流表;R;R0 0為保護電阻為保護電阻;R;R為熱敏電阻為熱敏電阻, ,其電阻值與溫度其電阻值與溫度變化關系如圖變化關系如圖( (乙乙)

24、 )的的R-R-t t圖像所示圖像所示. .則熱敏電阻則熱敏電阻R R與攝氏溫度與攝氏溫度t t的關系為的關系為R=R=; ;閉合開關閉合開關S,S,當當R R的溫度等于的溫度等于40 40 時時, ,電流表示數電流表示數I I1 1=2.25 mA=2.25 mA, ,則當電流表的示數則當電流表的示數I I2 2=3.6 mA=3.6 mA時時, ,熱敏電阻熱敏電阻R R的溫度是的溫度是.答案答案: :-1.875-1.8751010-2-2t+4.25t+4.251201204.(4.(20162016全國全國卷卷,23,23) )現要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統現要組裝一個由熱敏電阻

25、控制的報警系統, ,要求當要求當熱敏電阻的溫度達到或超過熱敏電阻的溫度達到或超過60 60 時時, ,系統報警系統報警. .提供的器材有提供的器材有: :熱敏電阻、熱敏電阻、報警器報警器( (內阻很小內阻很小, ,流過的電流超過流過的電流超過I Ic c時就會報警時就會報警),),電阻箱電阻箱( (最大阻值為最大阻值為999.9 ),999.9 ),直流電源直流電源( (輸出電壓為輸出電壓為U,U,內阻不計內阻不計),),滑動變阻器滑動變阻器R R1 1( (最大阻值最大阻值為為1 000 ),1 000 ),滑動變阻器滑動變阻器R R2 2( (最大阻值為最大阻值為2 000 ),2 000 ),單刀雙擲開關一個單刀雙擲開關一個, ,導線若干導線若干. .在室溫下對系統進行調節在室溫下對系統進行調節, ,已知已知U U約為約為18 V,I18 V,Ic c約為約為10 mA10 mA; ;流過報警器的電流過報警器的電流超過流超過20 mA20 mA時時, ,報警器可能損壞報警器可能損壞; ;該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小, ,在在60 60 時阻值為時阻值為650.0