选修3-2 第十一章 实验 利用传感器设计并制作简单的自动控制装置-2022新高考物理【步步高】大一轮复习讲义题库（津鲁琼辽鄂）word

实验　利用传感器设计并制作简单的自动控制装置 1.研究热敏电阻的热敏特性 装置及器材 操作要领 (1)绝缘：热敏电阻要绝缘处理。 (2)适当：“欧姆”挡要选择适当的倍率。 (3)调零：要先进行欧姆调零再测量。 (4)等待：加开水后要等一会儿再测阻值，以使电阻温度与水的温度相同。 (5)重新调零：欧姆表每次换挡后都要重新调零。 (6)记录：记下温度计的示数和多用电表测出的热敏电阻的阻值。 2.研究光敏电阻的光敏特性 装置及器材 操作要领 (1)连接：按图示电路连接好。 (2)选挡：多用电表置于“×100”挡。 (3)调零：要先进行欧姆调零再测量。 (4)遮光：将光敏电阻这部分电路放入不透明的盒，通过小孔改变光的多少。 (5)重新调零：欧姆表每次换挡后都要重新调零。 (6)记录：记下不同光照下光敏电阻的阻值。 数据处理 (1)研究热敏电阻的热敏特性 ①在RT－t坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。 ②结论：半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。 (2)研究光敏电阻的光敏特性 ①根据记录数据分析光敏电阻的特性。 ②结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。 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－t图象时的不规范易造成误差。 　教材原型实验 类型一　热敏电阻的特性和应用 【例1】 (2016·全国卷Ⅰ，23)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。 在室温下对系统进行调节，已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω。 (1)在图1中完成待调节的报警系统原理电路图的连线。 图1 (2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)。 (3)按照下列步骤调节此报警系统： ①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_________________________________________________。 ②将开关向________(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至_________________________________________________________。 (4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。 解析　(1)电路图如答案图。 (2)U＝18 V，通过报警器的电流10 mA≤Ic≤20 mA，故电路中总电阻R＝，即900 Ω≤R≤1 800 Ω，故滑动变阻器选R2。 (3)热敏电阻为650.0 Ω时，报警器开始报警，电阻箱的阻值也应为650.0 Ω，实验调试时，将开关置于c端，缓慢调节滑动变阻器，直到报警器开始报警。为防止通过报警器电流过大，造成报警器烧坏，应使滑动变阻器的滑片置于b端。 答案　(1)如图所示 (2)R2 (3)①650.0　b　接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏 ②c　报警器开始报警 类型二　光敏电阻的特性和应用 【例2】 为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)。某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表： 照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻(kΩ) 75 40 28 23 20 18 (1)根据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。 (2)如图2所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统。请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗，照度降低至1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。(不考虑控制开关对所设计电路的影响) 图2 提供的器材如下： 光敏电阻RP(符号，阻值见上表)； 直流电源E(电动势3 V，内阻不计)； 定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 k