第11章 第5讲 实验：利用传感器制作简单的自动控制装置（课件PPT）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（江苏专版）

第5讲 实验：利用传感器制作简单的自动控制装置 开始 1 01 03 实验知能·系统归纳 迁移应用·发展素养 2 第5讲　实验：利用传感器制作简单的自动控制装置(基础实验) 一、实验目的 1．认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件。 2．学会利用传感器制作简单的自动控制装置。 二、实验原理 1．传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。 2．工作过程 三、实验器材 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。 实验(一)　研究热敏电阻的热敏特性 1．实验步骤 (1)按如图所示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理。 (2)把多用电表置于“欧姆”挡，并选择适当的量程测出 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。 2．数据处理 (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。 (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。 (3)根据实验数据和R-t图线，得出结论。 3．注意事项 在做本实验时，加热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。 实验(二)　研究光敏电阻的光敏特性 1．实验步骤 (1)将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、学生 电源按如图所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”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，调节滑动变阻器使小灯泡逐渐变亮，观察表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录。 (4)用手掌(或黑纸)遮光时，观察表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录。 2．数据处理 根据记录数据分析光敏电阻的特性。 3．注意事项 本实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少。 题组(一)　热敏传感器的考查 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 2．炎热的夏季，养殖户用自动控温通风系统对养殖场进行控温。要求当养殖场内的温度升高到27 ℃时，通风系统立即启动。某同学设计的通风系统工作原理如图甲所示：虚线框内的两接线柱间接测温电阻RT。当R1两端的电压升高到3 V时，控制电路恰能启动通风系统，低于3 V时，通风系统立即停止工作。 提供的器材为： 直流电源(电动势E＝5 V，内阻忽略不计)； 电阻箱R1、R2(阻值范围均为0～99 999.9 Ω)； 控制电路模块(电阻可视为无穷大)； 两测温电阻RT1、RT2(工作特性分别如图乙、丙所示)。 根据原理，选择器材，并完成调试： (1)图甲中测温电阻应选用____________(选填“RT1”或“RT2”)。 (2)接好测温电阻后，为实现27 ℃时开启通风系统，对电路进行调试，先将开关K2拨到触点b，并将电阻箱R2的阻值调至__________kΩ、电阻箱R1的阻值调至__________kΩ，再闭合开关K1，测试通风系统能否正常工作。若能正常工作，再将开关K2拨回触点a即可。(本问结果均保留2位有效数字) (3)若长时间使用，电阻箱R1老化后的电阻率会变大，若不对其阻值进行调整，当通风系统再次启动时，养殖场内的实际温度要________(选填“高”或“低”)于设定的启动温度27 ℃。 解析：(1)由于当R1两端的电压升高到3 V时，控制电路恰能启动通风系统，低于3 V时，通风系统立即停止工作。则测温电阻的阻值必定随温度的升高而减小，则题图甲中测温电阻应选用RT1。 (3)若长时间使用，电阻箱R1老化后的电阻率会变大，则其阻值增大，即当测温电阻RT1的阻值比较大时，即温度还比较低时，电阻箱