第11章 实验12 传感器的简单使用(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(老高考)人教版

　传感器的简单使用 教材原型实验　 1．某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现用直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线连成如图甲所示的实物图。 甲 (1)实验的主要步骤： ①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值； ②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，________，________，断开开关。 ③重复第②步操作若干次，测得多组数据。 (2)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得如图乙所示的R­t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R­t关系式：R＝________＋________t(Ω)(保留3位有效数字)。 乙 [解析]　(1)因本实验是探究热敏电阻的阻值随温度变化的特性，所以实验需要测出热敏电阻的阻值及相应的温度，热敏电阻的阻值用R＝间接测量，故需要记录的数据是温度计的示数和电压表的示数。 (2)设热敏电阻R＝R0＋kt，k＝＝0.400。由图线知，温度为10 ℃时，热敏电阻R＝104 Ω，则R0＝R－kt＝(104－0.400×10)Ω＝100 Ω，所以R＝100＋0.400t(Ω)。 [答案]　(1)记录温度计的示数　记录电压表的示数　(2)100　0.400 2．如图所示，一热敏电阻RT放在控温容器M内；为毫安表，量程为6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω；S为开关。已知RT在95 ℃时的阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω。现要求在降温过程中测量在20～95 ℃之间的多个温度下RT的阻值。 (1)在图中画出连线，完成实验原理电路图。 (2)完成下列实验步骤中的填空： a．依照实验原理电路图连线。 b．调节控温容器M内的温度，使得RT的温度为95 ℃。 c．将电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全。 d．闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录________。 e．将RT的温度降为T1(20 ℃<T1<95 ℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数________，记录________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 f．温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1＝________。 g．逐步降低T1的数值，直到20 ℃为止；在每一温度下重复步骤e、f。 [解析]　(1)电阻箱的最大阻值与热敏电阻的最大阻值相差不大，因此电阻箱应与热敏电阻串联，电路图如图所示。 (2)本实验原理是电路对应不同状态时，通过调节电阻箱，使电路中的电流相等，外电路的总电阻相等。RT的温度为95 ℃和降为T1时对应的电路的电阻相等，有150 Ω＋R0＝RT1＋R1，即RT1＝R0－R1＋150 Ω。 [答案]　(1)见解析图　(2)d．电阻箱的读数R0　e．仍为I0　电阻箱的读数R1　f．R0－R1＋150 Ω 3．电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度，将光敏电阻Rx和定值电阻R0接在9 V的电源上，光敏电阻阻值随光强变化关系如表所示： 光强E/cd 1 2 3 4 5 电阻值/Ω 18 9 6 3.6 [“光强”是表示光强弱程度的物理量，符号为E，单位坎德拉(cd)] (1)当光照强度为4坎德拉(cd)时光敏电阻Rx的大小为________Ω。 (2)其原理是光照增强，光敏电阻Rx阻值变小，施加于玻璃两端的电压降低，玻璃透明度下降，反之则玻璃透明度上升。若电源电压不变，R0是定值电阻，则下列电路图中符合要求的是________(填序号)。 A　　　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　　　D [解析]　(1)由表格数据可知，光敏电阻Rx与光强E的乘积均为18 Ω·cd不变，则当E＝4 cd时，光敏电阻的阻值：Rx＝＝4.5 Ω。 (2)由题意可知，光敏电阻Rx与定值电阻R0串联连接，光照增强时，光敏电阻Rx阻值减小，电路中的总电阻减小，由I＝可知，电路中的电流增大，由U＝IR可知，R0两端的电压增大，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以Rx两端的电压减小，反之，光照减弱时，光敏电阻Rx阻值增大，R0两端的电压减小，Rx两端的电压增大，则玻璃并联在R0两端时不符合，玻璃并联在Rx两端时符合，故A项错误，C项正确；若玻璃与电源并联，光照变化时，玻璃两端的电压不变，故B、D项错误。 [答案]　(1)4.5　(2)C 拓展创新实验　 　实验原理创新 [典例1]　现要组装一个由热敏电阻控制的