第十二章 实验十二 利用传感器制作简单的自动控制装置-【金版教程】2024高考物理一轮复习解决方案全书word（新教材）

金版教程 高考科学复习解决方案 物理 实验　利用传感器制作简单的自动控制装置 1．按图连接好电路，将热敏电阻绝缘处理。 2．把多用电表置于“欧姆”挡，并选择适当的倍率测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数。 3．向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值。 4．将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录。 1．根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入表中，分析热敏电阻的特性。 次数 待测量 1 2 3 4 5 6 温度(℃) 电阻(Ω) 2.在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线，如图所示。 3．根据实验数据和R－t图像，得出结论：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。 1．将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器等按如图所示电路连接好，其中多用电表置于“欧姆”挡。 2．先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据。 3．打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。 4．用手掌(或黑纸)遮光，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。 1．把记录的结果填入表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性。 光照强度 弱 中 强 无光照射 阻值/Ω 2.根据实验数据得出结论：光敏电阻在被光照射时阻值发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。 1．温度计读数带来的误差：可以选用精度高的温度计并读数三次取平均值。 2．欧姆表的读数带来的误差：可以对同一温度、同一光照强度下的电阻读数三次取平均值。 1．在做研究热敏电阻的特性实验时，加入水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温和电阻值。 2．研究光敏电阻的特性实验中，如果效果不明显，可将光敏电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的强度。 3．欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零。 考点一　热敏电阻的特性及应用 例1　(2022·重庆高考)某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时，其阻值随温度的变化关系。实验电路如图所示，实验设定恒定电流为50.0 μA，主要实验器材有：恒压直流电源E、加热器、测温仪、热敏电阻RT、可变电阻R1、电流表A、电压表V。 (1)用加热器调节RT的温度后，为使电流表的示数仍为50.0 μA，须调节____________(选填一种给定的实验器材)。当RT两端未连接电压表时，电流表示数为50.0 μA；连接电压表后，电流表示数显著增大，须将原电压表更换为内阻________(选填“远大于”“接近”“远小于”)RT阻值的电压表。 (2)测得RT两端的电压随温度的变化如图所示，由图可得温度从35.0 ℃变化到40.0 ℃的过程中，RT的阻值随温度的平均变化率是________ kΩ·℃－1(保留2位有效数字)。 [答案]　(1)可变电阻R1　远大于　(2)－1.2 [解析]　(1)由题知恒压直流电源E提供的电压不变，用加热器调节RT的温度后，RT的阻值发生改变，要确保电流表的示数仍为50.0 μA，则必须控制整个回路的总电阻不变，故须调节的器材是可变电阻R1。连接电压表后，电流表示数显著增大，则说明电压表与RT并联的总阻值R总明显小于RT，根据并联电阻R总＝＝，可知要保证R总近似等于RT，须将原电压表更换为内阻RV远大于RT阻值的电压表。 (2)由题中U­t图像可得，温度为35.0 ℃时RT两端的电压为1.60 V，根据欧姆定律可知此时热敏电阻的阻值RT1＝ Ω＝32 kΩ；温度为40.0 ℃时RT两端的电压为1.30 V，根据欧姆定律可知此时热敏电阻的阻值RT2＝ Ω＝26 kΩ。则温度从35.0 ℃变化到40.0 ℃的过程中，RT的阻值随温度的平均变化率是k＝＝ kΩ·℃－1＝－1.2 kΩ·℃－1，负号表示随着温度升高RT的阻值减小。 [对点跟进训练] 由半导体材料制成的热敏电阻阻值是温度的函数。基于热敏电阻对温度敏感原理制作一个火灾报警系统，要求热敏电阻温度升高至50 ℃时，系统开始自动报警。所用器材有： 直流电源E(36 V，内阻不计)； 电流表(量程250 mA，内阻约0.1 Ω)； 电压表(量程50 V，内阻约1 MΩ)； 热敏电阻RT； 报警器(内阻很小，流过的电流超过10 mA时就会报警，超过30 mA时就会损伤)； 滑动变阻器R1(最大阻值4000 Ω)； 电阻箱R2(最大阻值9999.9 Ω)； 单刀单掷开关S1； 单刀双掷开关S2； 导线若干。 (1)用图a所示电路测量热敏电阻RT的阻值。当温度为27 ℃时，电压表读数为30.0 V