試驗(yàn)利用傳感器設(shè)計(jì)并制作簡(jiǎn)潔的自動(dòng)限制裝置

實(shí)險(xiǎn)整合?雙基過關(guān)I緊抓教材自主落實(shí)

1.探討熱敏電阻的熱敏特性

裝置及器材操作要領(lǐng)

(1)絕緣：熱敏電阻要絕緣處理。(2)適當(dāng)：“歐姆”擋

要選擇適當(dāng)?shù)谋堵省?/p>

1多用,電表(3)調(diào)零：要先進(jìn)行歐姆調(diào)零再測(cè)量。

溫度i卜一J-J(4)等待：加開水后要等一會(huì)兒再測(cè)阻值，以使電殂溫

____NTC熱

燒杯一騎保黑度與水的溫度相同。

口涼水(?)重新調(diào)零：歐姆表每A換擋后都要重新調(diào)零。

(6)記錄：登記溫度計(jì)的示數(shù)和多用電表測(cè)出的熱敏電

阻的阻值。

2.探討光敏電阻的光敏特性

裝置及器材操作要領(lǐng)

(1)連接：按圖示電路連接好。

(2)選擋：多用電表置于“X100”擋。

滑動(dòng)變陽器小燈泡(3)調(diào)零：要先進(jìn)行歐姆調(diào)零再測(cè)量。

稗笊

(4)遮光：用手掌(或黑紙)遮光，變更射到光敏電殂上

的光的多少。

光敏電阻多用電表

(5)重新調(diào)零：歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零。

(6)記錄：登記不同光照下光敏電阻的阻值。

數(shù)據(jù)處理

(1)探討熱敏電阻的熱敏特性

①在此一￡坐標(biāo)系中，粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變更的圖線。

②結(jié)論：半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值隨溫度的上升而減小，隨溫度的降低而增大。

(2)探討光敏電阻的光敏特性

①依據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性。

②結(jié)論：光敏電阻的阻值被光照耀時(shí)發(fā)生變更，光照增加電阻變小，光照減弱電阻變大。

誤差分析

(1)溫度計(jì)讀數(shù)帶來誤差。

(2)多用電表讀數(shù)帶來誤差。

(3)熱敏電阻與水溫不同帶來誤差。

（4）作用一，圖象時(shí)的不規(guī)范易造成誤差。

澳監(jiān)探究?熱點(diǎn)突破I實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)各個(gè)擊破

熱AH教材原型試驗(yàn)

類型一熱敏電阻問題

【例1］利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻制作的熱傳感器，一股體積很小，可以用來測(cè)量很小范圍

內(nèi)的溫度變更，反應(yīng)快，而且精確度高。

（1）假如將負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻與電源、電流表和其他兀件串聯(lián)成一個(gè)電路，其他因素不變，

只要熱敏電阻所處區(qū)域的溫度降低，電路中電流將變（填“大”或“小”）。

（2）上述電路中，我們將電流表中的電流刻度換成相應(yīng)的溫度刻度，就能干脆顯示出熱敏電阻

旁邊的溫度。假如刻度盤正中的溫度為20℃（如圖1甲所示），則25℃的刻度應(yīng)在2C°C的

刻度的（填“左”或“右”）側(cè)。

配有溫度刻度的電流表

------?——

圖1

（3）為了將熱敏電阻放置在某蔬菜大棚內(nèi)檢測(cè)大棚內(nèi)溫度變更，請(qǐng)用圖乙中的器材（可增加元

器件）設(shè)計(jì)一個(gè)電路。

解析（1）因?yàn)樨?fù)溫度系數(shù)熱敏電阻溫度降低時(shí)，電阻增大。故電路中電流會(huì)減小。

配有溫度刻度的電流表

————

熱敏電阻77

（2）由（1）的分析知，溫度越高，電流越大，25°C的刻度應(yīng)對(duì)應(yīng)較大電流，故在20°C的刻度

的右側(cè)。

（3）如圖所示。

答案（1）?。?）右（3）見解析

類型二光敏電阻問題

【例2】光敏電阻是阻值隨光的照度而發(fā)生變更的元件（照度是描述光的強(qiáng)弱的物理量，單位

為（lx）,某同學(xué)想用下列器材探究光的照度與光敏電阻的阻值之間的關(guān)系：

光敏電阻"；

電流表A（量程。?0.6A）；

直流電源￡（2?6V,內(nèi)阻忽視不計(jì)）;

電阻箱R;

開關(guān)S；

導(dǎo)線若干。已知沒有光照時(shí)該光敏電阻的阻值為80Q,照度為1.2lx時(shí)間敏電阻的阻值約

為20Q。現(xiàn)要求測(cè)量照度從0增加到1.2lx的多個(gè)光強(qiáng)下的吊的阻值。

（1）在圖中畫出連線，完成試驗(yàn)原理電路圖。

丐令

Ri.3E

（2）完成下列試驗(yàn)步驟中的填空：

①依照試驗(yàn)原理電路圖連線；

②調(diào)整光照強(qiáng)度為零；

③將電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)某踔?，以保證儀器平安；

④閉合開關(guān)，調(diào)整電阻箱，記錄電流表的示數(shù)及和;

⑤將光照強(qiáng)度調(diào)為0.1lx,調(diào)整電阻箱，使電流表的示數(shù)仍為九記錄;

⑥則光照強(qiáng)度調(diào)為0.1lx時(shí)間敏電阻的阻值R\=；

⑦逐步提高光照強(qiáng)度值，每次增大0.1lx,直至達(dá)到1.2lx為止；在每一光照強(qiáng)度下重復(fù)步

驟⑤⑥可得到不同光強(qiáng)卜的R的阻值。

解析（1）光敏電阻的阻值較大，假如用電流表干脆測(cè)量光敏電阻電流，讀數(shù)誤差較大，為減

小試驗(yàn)誤差，可將光敏電阻與電阻箱并聯(lián)，用電流表測(cè)干路電流，電路圖如圖所示：

（2）直流電源的電動(dòng)勢(shì)？沒有給出明確數(shù)值，因此須要先在光照強(qiáng)度為零時(shí)，結(jié)合光敏電阻（80

P

Q）和電阻箱讀數(shù)而計(jì)算￡的大小，此時(shí)通過光敏電阻的電流通過電阻箱的電流/用

=（，又/.+/笛=九解得￡=黑與；將光照強(qiáng)度調(diào)為

0.1lx,調(diào)整電阻箱，使電流表的示數(shù)仍為Z）,記錄電阻箱讀數(shù)凡此時(shí)通過光敏電阻的電流

光敏電阻的阻值4=7=80〃+/-80分。

80E加執(zhí)點(diǎn)

答案（1）見解析圖（2）④電阻箱讀數(shù)吊⑤電阻箱讀數(shù)4⑥2

804+你?-80

試驗(yàn)拓展創(chuàng)新

【例3】（2024?江蘇單科）某同學(xué)通過試驗(yàn)制作一個(gè)簡(jiǎn)易的溫控裝置，試驗(yàn)原理電路圖如圖

2甲所示，繼電器與熱敏電阻相、滑動(dòng)變阻器"串聯(lián)接在電源￡兩端，當(dāng)繼電器的電流超過1

5mA時(shí)，銜鐵被吸合，加熱器停止加熱，實(shí)現(xiàn)溫控。繼電器的電阻約20Q,熱敏電阻的阻

值片與溫度，的關(guān)系如下表所示。

t/℃30.040.050.060.070.080.0

199.5145.4108.181.862.949.1

（1）供應(yīng)的試驗(yàn)器材有：電源￡（3V,內(nèi)阻不計(jì)）、電源為16%內(nèi)阻不計(jì)）、滑動(dòng)變阻器用（0?

200Q）、滑動(dòng)變阻器是（0~500。）、熱敏電阻曲、繼電器、電阻箱（0-999.9。）、開關(guān)S、

導(dǎo)線若干。

為使該裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)30?80℃之間任一制度的限制，電源E應(yīng)詵用_____（詵填"W’或

“反”）,滑動(dòng)變阻器〃應(yīng)選用（選填“吊”或“品”）。

------1電同I-

加熱普

RR

繼電法

2S

甲

圖2

（2）試驗(yàn)發(fā)覺電路不工作。某同學(xué)為排查電路故障，用多用電表測(cè)量各接點(diǎn)間的電壓，則應(yīng)將

如圖乙所示的選擇開關(guān)旋至________（選填“4”“8”或“

（3）合上開關(guān)S,用調(diào)整好的多用電表進(jìn)行排查。在圖甲中，若只有從。間斷路，則應(yīng)發(fā)覺表

筆接入&、。時(shí)指針________（選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”），接入a、c時(shí)指針________（選填

“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”）。

（4）解除故障后，欲使銜鐵在熱敏電阻為50°C時(shí)被吸合，下列操作步驟的正確依次是

（填寫各步驟前的序號(hào)）

①將熱敏電阻接入電路

②視察到繼電器的銜鐵被吸合

③斷開開關(guān)，將電阻箱從電路中移除

④合上開關(guān)，調(diào)整滑動(dòng)變阻器的阻值

⑤斷開開關(guān)，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調(diào)至108.1Q

解析（1）為保持繼電器的靈敏度，即電路中的電流易超過15mA,應(yīng)選電動(dòng)勢(shì)大的電源￡；

當(dāng)溫度為80°C時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的最小電阻為2=｝一吊=350.9Q,故滑動(dòng)變阻器

應(yīng)選出

（2）因電路中有電源，排查電路故障應(yīng)選用多用電表的直流電壓擋，故選心

（3）只有次。間斷路，表筆接入a、〃間時(shí)?，電表與電源之間形不成閉合電路，則電表指針不

偏轉(zhuǎn)，表筆接入a、c間時(shí)，能形成閉合電路，電表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

（4）欲使銜鐵在50°C被吸合，由表中數(shù)據(jù)可知，此時(shí)熱敏電阻的阻值為108.1Q,操作步驟

應(yīng)是先斷開開關(guān)，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調(diào)至：08.1。，閉合開關(guān)，調(diào)整滑動(dòng)變阻

器的阻值，視察繼電器的銜鐵被吸合，然后斷開開關(guān)，將電阻箱從電路中移除，再將熱敏電

阻接入電路原位置.，故步驟依次應(yīng)為⑤④②③?

答案⑴氏是（2）C⑶不偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)⑷⑤④②③?

高考模切?演練提升效果驗(yàn)收高考通關(guān)

1.（2024?浙江高考）如圖3所示為一種常見的身高體重測(cè)量?jī)x。測(cè)量?jī)x頂部向卜.放射波速為r

的超聲波，超聲波經(jīng)反射后返回，被測(cè)量?jī)x接收，測(cè)量?jī)x記錄放射和接收的時(shí)間間隔.質(zhì)量

為他的測(cè)重臺(tái)置于壓力傳感器上，傳感器輸出電壓與作用在其上的壓力成正比。當(dāng)測(cè)重臺(tái)沒

有站人時(shí)，測(cè)量?jī)x記錄的時(shí)間間隔為由輸出電壓為￡6,某同學(xué)站上測(cè)重臺(tái)，測(cè)量?jī)x記錄的

時(shí)間間隔為K輸出電壓為〃，則該同學(xué)的身高和質(zhì)量分別為（）

圖3

A.r（t）,y;UB.to-f）,的〃

cbZLb

C.F（to—t）,%（〃一㈤D.?（〃一㈤

tb乙Lb

解析當(dāng)測(cè)重臺(tái)沒有站人時(shí)，2x=rZo,當(dāng)測(cè)重臺(tái)站人時(shí)，2（＞一為=九，聯(lián)立可得忌《°

IL

-Z）;當(dāng)測(cè)重臺(tái)沒有站人時(shí)，及=〃檢；當(dāng)測(cè)重臺(tái)站人時(shí)，〃三4GM+磔），聯(lián)立可得，m=T（U

-60;故選項(xiàng)D正確。

答案D

2.（多選）利用光敏電阻制作的光傳感器，記錄了傳送帶上工件的輸送狀況，如圖4甲所示為

某工廠成品包裝車間的光傳感記錄器，光傳感器8能接收到發(fā)光元件A發(fā)出的光，每當(dāng)工件

攔住A發(fā)出的光時(shí)，光傳感器就輸出一個(gè)電信號(hào)，并在屏幕上顯示出電信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系，

如圖乙所示。若傳送帶始終勻速運(yùn)動(dòng)，每?jī)蓚€(gè)工件間的距離為0.2m,則下列說法正確的是

（）

w/mV

O23z/s

甲

圖4

A.傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.1m/s

B.傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.2m/s

C.該傳送帶每小時(shí)輸送3600個(gè)工件

D.該傳送帶每小時(shí)輸送7200個(gè)工件

解析從乙圖可以知道：每間隔1秒的時(shí)間光傳感器就輸出一個(gè)電信號(hào)，而在這一段時(shí)間內(nèi)

傳送帶運(yùn)動(dòng)了兩個(gè)工件之間的距離，所以傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是。=

02

—pm/s=0.2m/s,選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；傳送帶每小時(shí)傳送的距離為x="=0.2X

3600m,工件個(gè)數(shù)為〃=亍=3600個(gè)，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。

答案BC

3.一些材料的電阻隨溫度的上升而變更。如圖5甲是由某金屬材料制成的電阻力隨攝氏溫度t

變更的圖象，若用該電阻與電池（電動(dòng)勢(shì)￡=L5V,內(nèi)阻不計(jì)）、電流表（量程為5mA,內(nèi)阻

不計(jì)）、電阻箱R'串聯(lián)起來，連接成如圖乙所示的電路，用該電阻做測(cè)溫探頭，把電流表的

電流刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個(gè)簡(jiǎn)潔的“金屬電阻溫度計(jì)”。

圖5

（D電流刻度較大處對(duì)應(yīng)的溫度刻度（選填“較大”或“較小”）;

（2）若電阻箱阻值*=150Q,當(dāng)電流為5mA時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)值為________

解析（1）由題圖甲可知，溫度上升，電阻阻值增大，電路中電流減小，因此電流刻度較大處

對(duì)應(yīng)的溫度刻度較小。

⑵電流為5mA時(shí)，電路總電阻為300Q,電阻箱阻值尸=150。，則"=150。，由題圖

甲得對(duì)應(yīng)的溫度為50℃。

答案（1）較?。?）50

4.傳感器是把非電學(xué)量（如速度、溫度、壓力等）的變更轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變更的一種元件，在

自動(dòng)限制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。有?種測(cè)量人的體重的電子秤，其測(cè)量部分的原理圖如圖6

中的虛線框所示，它主要由壓力傳感器〃（電阻值會(huì)隨所受壓力大小發(fā)生變更的可變電阻）和顯

示體重大小的儀表A（實(shí)質(zhì)是志向的電流表）組成。壓力傳感器表面能承受的最大壓強(qiáng)為1X107

Pa,且已知壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關(guān)系如下表所示。設(shè)踏板和壓桿的質(zhì)量可以忽

視不計(jì)，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4.8V,g取10m/s2o請(qǐng)回答：

踏板

①〃〃〃〃為

壓力傳感器R

圖6

壓力”N0250