1、2021高中物理一輪復習實驗十三傳感器的簡單應用ZHI SHI SHU LI ZI CE GONG GU知識梳理自測鞏固一、實驗目的1 .知道什么是傳感器，知道光敏電阻和熱敏電阻的作用。2 .能夠通過實驗探究光敏電阻和熱敏電阻的特征。3 . 了解常見的各種傳感器的工作原理、元件特性及設計方案。二、實驗原理傳感器是將它所感受到的物理量（如力、熱、光、聲等）轉換成便于測量的量 （一般是電學量）的一類元件。例如：熱電傳感器是利用熱敏電阻將熱信號轉換成 電信號；光電傳感器是利用光敏電阻將光信號轉換成電信號，轉換后的信號經過相應的儀器進行處理，就可達到自動控制等各種目的。三、實驗器材鐵架臺，溫度計，多用

2、電表，燒杯，開水（可裝在熱水瓶內），冷水，熱敏電 阻，光敏電阻，導線，紙帶，光電計數器，鉤碼。四、實驗步驟1 .熱敏電阻特性實驗：如圖所示。在燒杯內倒入少量冷水，放在鐵架臺上，將懸掛在鐵架臺上的溫度計放入 水中。將多用電表的選擇開關置于“歐姆”擋，將兩支表筆短接，調零后再將兩支表筆分別與熱敏電阻的兩個輸出端相連。將熱敏電阻放入燒杯內的水中，在歐姆擋上選擇合適的倍率，再重新 調零，把兩支表筆接到熱敏電阻兩輸出端，觀察表盤指示的熱敏電阻的阻值， 填入表格內。實驗記錄：實驗次數123456溫度/ c電阻/ Q分幾次向燒杯內倒入開水，觀察不同溫度時熱敏電阻的阻值，記錄在表格 內。通過比較這些測得的數據

3、，看看熱敏電阻的阻值是怎樣隨溫度變化的。將多用電表的選擇開關置于 交流電壓最高 擋或“ OFF _擋，拆開 裝置，將器材按原樣整理好。2 .光敏電阻特性實驗：如圖所示。將多用電表的選擇開關置于歐姆擋， 選擇合適的倍率，將兩支表筆短接后 調零。把多用電表的兩支表筆接到光敏電阻的兩個輸出端， 觀察表盤指示的光敏 電阻的阻值，記錄下來。將手張開放在光敏電阻的上方，擋住照到光敏電阻上的部分光線， 觀察表 盤所示光敏電阻阻值的變化，記錄下來。上下移動手掌，觀察光敏電阻阻值的變化。將多用電表的選擇開關置于交流電壓最高擋或“ OFF擋，拆開裝置，將 器材按原樣整理好。3 .光電計數的基本原理將鉤碼放在紙帶上

4、，如圖所示。拖動紙帶向前運動，觀察光電計數器上的數 字變化。4 .簡單自動控制實驗請同學們自己設計一個由熱敏電阻或光敏電阻作為傳感器的簡單自動控制 實驗。五、注意事項1 .在做熱敏實驗時，加開水后要等一會再測其阻值，以使電阻溫度與水的 溫度相同，并同時讀出水溫。2 .可用圖象描出電阻隨溫度的變化圖象來分析其規律。3 .光敏實驗中，如果效果不明顯，可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中, 并通過蓋上小孔改變射到光敏電阻上的光的多少。4 .光電計數器是比較精密的儀器，使用過程中注意輕拿輕放。HE XIN KAO DIAN ZHONG DIAN TU PO核心考點重點突破考點一熱敏電阻的原理及應用金屬熱電

5、阻和熱敏電阻金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，用金屬絲可以制作溫度傳感器，稱為熱 電阻。與金屬不同的是有些半導體的導電能力隨溫度的升高而增強， 故可以用半 導體材料制成熱敏電阻。與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的化學穩定性好，測溫范 圍大，但靈敏度較差。* 例1 (2019 山東濱州期末)某同學通過實驗制作一簡易溫控開 關，實驗原理圖如圖所示，當繼電器電流超過 10 mAM,銜鐵吸合，加熱器停止 加熱，實現溫控。繼電器的電阻約為 20 Q,熱敏電阻與溫度t的關系如下表所 示。t/ C30.040.050.060.070.080.0R/ Q199.5145.4108.181.862.949.7(1)提供

6、的實驗器材如下：電源Ei(2.5 V ,內阻不計)；電源E2(6 V ,內阻不計)；滑動變阻器R(020 Q);滑動變阻器R2(0200 Q );熱敏電阻R;電阻箱(0999.9 Q);開關S,導線若干。為使該裝置實驗對30 C80 C之間任意溫度的控制，電源應選 巨_(填“Ei”或)；滑動變阻器應選 _R_(填“R”或“R2” )0(2)欲使熱敏電阻為40 C時銜鐵吸合，下列操作步驟正確的順序是 _A_0將熱敏電阻接入電路觀察到繼電器的銜鐵被吸合斷開開關，將電阻箱從電路中移除合上開關，調節滑動變阻器的阻值斷開開關，用變阻箱替換熱敏電阻，將變阻箱電阻調至145.4 QA.B.C.D.解析本題考

7、查簡易溫控開關的實驗原理。(1)為使該裝置實驗對30 C80之之間任意溫度的控制，滑動變阻器的最 大阻值必定大于熱敏電阻的電阻變化，故R150 Q,故滑動變阻器應選用 R;繼電器電阻r=20 Q,電路中的電流1= E e,要使電路能實現任意溫度的r + R + R控制，當熱敏電阻最大時，10 mA220 QX10 mA= 2.2 V,若選 電源E,則電路最小電流大于10 mA,不能實現溫控，則電源應選 日。(2)欲使熱敏電阻為40 C時銜鐵吸合，先將熱敏電阻用與熱敏電阻 40 C時 電阻的等值電阻箱替換，然后調節滑動變阻器使銜鐵吸合， 然后斷開開關，換回 熱敏電阻即可，故操作步驟順序為， A正

8、確，B C D錯誤。*考點二光敏電阻的原理及應用光敏電阻在被光照射時電阻發生變化，光照增強電阻變小，光照減弱電阻變大。 例2 (2020 湖南常德模擬)光敏電阻是阻值隨著光照度的變化而 發生變化的元件(照度的大小可以反映光的強弱，光越強照度越大，照度單位為 lx)。某光敏電阻R的阻值隨照度變化的曲線如圖甲所示。(1)如圖乙所示是街道路燈自動控制模擬電路所需元件。利用直流電源給電 磁鐵供電，利用220 V交流電源給路燈供電。為達到天亮燈熄、天暗燈亮的效果,請用筆畫線代替導線，正確連接電路元件甲答(2)用多用電表電阻X 100擋，測量圖中電磁鐵線圈電阻時，指針偏轉角度太大，為了更準確地測量其阻值，

9、接下來應選用電阻X10 (填“X 1 k”或“X10”)擋，進行歐姆調零后重新測量其示數如圖內所示，則線圈的電阻為140 Qo(3)已知當線圈中的電流大于或等于 2 mAW,繼電器的銜鐵將被吸合。圖中 直流電源的電動勢 E= 6 V,內阻忽略不計，滑動變阻器有三種規格可供選擇： Ri(010 Q)、R(0200 Q)、R(01 750 Q)。要求天色漸暗照度降低至 0.92 lx時點亮路燈，滑動變阻器應選擇_R_(填“R” 或R”)。為使天色 更暗時才點亮路燈，應適當地_減小_(填“增大”或“減小”)滑動電阻器的電 阻。解析(1)光敏電阻的電阻值隨光照強度的增大而減小，所以白天時光敏 電阻的電

10、阻值小，電路中的電流值大，電磁鐵將被吸住；靜觸點與C接通；晚上時的光線暗，光敏電阻的電阻值大，電路中的電流值小，所以靜觸點與B接通,所以要達到晚上燈亮，白天燈滅，則路燈應接在 AB之間，電路圖如圖；(2)用多用電表“X 100” Q擋，測量圖中電磁鐵線圈電阻時，指針偏轉角度太大，說明電阻較小，換用小量程擋位，接下來應選用“X 10” Q擋，進行 歐姆調零后重新測量，歐姆表的讀數是先讀出表盤的刻度， 然后乘以倍率，表盤 的刻度是14,倍率是“X 10 Q”，所以電阻值是14X 10= 140 Q；(3)天色漸暗照度降低至1.0 lx 時點亮路燈，此時光敏電阻的電阻值是2kQ,電路中的電流是 2

11、mA, R= E- R 光=Q-2 000 Q =1 000 Q,I2X10所以要選擇?t動變阻器 R;由于光變暗時，光敏電阻變大，分的電壓變大，所以 為使天色更暗時才點亮路燈，應適當地減小滑動變阻器的電阻。考點三壓力傳感器的應用“ 例3 (2019 江西師范大學附屬中學期末)某興趣小組利用壓敏電 阻(壓敏電阻的阻值 R隨所受壓力的增大而減小)設計了判斷電梯運動狀態的裝 置，示意圖如圖甲所示。將壓敏電阻 B平放在電梯內，受壓面朝上，在上面放一 物體A,電梯靜止時電壓表示數為U0,電梯在某次運動過程中，電壓表的示數變 化情況如圖乙所示，下列判斷中正確的是(C )甲乙A. 0ti內電梯可能勻加速上

12、升B. tit2內電梯可能勻速上升C. tit 2內電梯可能勻減速上升D. t 2t 3內電梯可能勻減速下降解析本題考查利用壓敏電阻判斷電梯運動情況。 電梯靜止時電壓表示數 為UO,0ti內，電壓表讀數大于U0且不斷增大，故壓敏電阻B的阻值不斷增大， 其所受壓力小于A的重力且不斷減小，物塊A處于失重狀態，電梯的加速度向下 且不斷增大，電梯不可能勻加速上升， A錯誤；tit2內電壓表讀數大于U0且保 持不變，故壓敏電阻B的阻值不變且大于靜止時的阻值，其所受壓力小于A的重 力且保持不變，物塊A處于失重狀態，電梯的加速度向下，電梯可能勻減速上升 或勻加速下降，B錯誤，C正確；1213內電壓表讀數大于

13、U0且減小，故壓敏電 阻B的阻值不斷減小，其所受壓力小于A的重力且不斷增大，物塊A處于失重狀 態，電梯的加速度向下且不斷減小，電梯不可能勻減速下降，D錯誤。2 NIAN GAO KAO MO NI XUN LIAN2年高考模擬訓練1. （20i9 山東日照月考）下圖為火災報警器，在會議室、賓館房間的天花板上均有安裝。當有煙霧進入這種有孔的罩內時， 報警器立即發出警報，則該報 警器中裝有的傳感器是（A ）A.光傳感器B.壓力傳感器C.聲音傳感器D.溫度傳感器解析煙霧進入這種有孔的罩內時對光有散射作用，使光線的光路發生變化，改變傳感器上的光照強度使報警器發出警報，則該報警器中裝有的傳感器是光傳感器

14、。故A項正確。2. （2019 山西質檢）（多選）如圖所示，R是一個光敏電阻，其阻值隨光照 強度的增加而減小，理想變壓器原、副線圈的匝數比為10： 1,電壓表和電流表均為理想交流電表，從某時刻開始在原線圈兩端加上交變電壓，具瞬時值表達式為 U1 = 220sin 110 Ttt（V），貝U （ BD ）A.電壓表白示數為22 ；2 VB.在天逐漸變黑的過程中，電流表 A的示數變小C.在天逐漸變黑的過程中，電流表 A的示數變大D.在天逐漸變黑的過程中，理想變壓器的輸入功率變小解析本題考查理想變壓器、光敏電阻電路及其相關知識點。原線圈兩端 電壓的最大值為22班 V,根據理想變壓器電壓之比等于線圈匝

15、數之比可知， 副 線圈兩端電壓的最大值為 2242 V,電壓表的示數為電壓的有效值，所以示數為 5= 篝 丫 = 22 V，故A錯誤；在大變黑的過程中，光照變弱，R阻值增大，電 路的總電阻增大，由于輸出電壓不變，所以副線圈所在電路電流變小，電流表 A2的示數變小，故B正確；由于理想變壓器的輸入和輸出功率是相等的，副線圈 的電流減小，電壓不變，所以由P= UI可知，輸出功率減小，故輸入功率也減小， 因輸入電壓不變，故原線圈所在電路電流變小，故 C錯誤，D正確。3. （2019 ,廣東佛山質檢）國家有關酒駕的裁量標準如下表。駕駛員血液 酒精含量20 mg/100 mL,80 mg/100 mL行為

16、定性飲酒駕駛醉酒駕駛舉酒精檢測儀是交警執法時通過呼氣來檢測司機飲酒多少的檢測工具，如圖甲所示。現有一個酒精檢測儀的主要元件“酒精氣體傳感器”，其阻值隨氣體酒精濃度變化的情況如下表。R/ Q6040302010氣體酒精濃度/(mg/m3)05090140360(1)請根據上表數據在圖乙中描繪出“R氣體酒精濃度”的關系曲線答案見解析(2)已知人體血液酒精濃度是所呼出氣體酒精濃度的 2 200倍。若某司機經 過氣體酒精濃度測試，顯示呼氣酒精濃度為 120 mg/m3,則該司機應該是屬于_ 飲酒 駕駛,止匕時R的阻值為 _24(2226均可)_。(3)現有器材：電源E,電動勢為4.5 V,內阻約為1 Q;電壓表V,量程為 03 V,內阻約為2 000 Q;電流表A,量程為03 A,內阻約為5 Q;滑動 變阻器R,阻值050 Q;滑動變阻器 R，阻值0500 Q;開關、導線若干。 若要用以上器材和“酒精氣體傳感器”組成一個測定氣體酒精濃度的電路，該電路只使用一個電表，且正常工作時，被測氣體酒精濃度若為0,則電表指針滿偏， 且該電路可以在電源老化，內阻變大的情況