第十二章 实验16 利用传感器制作简单的自动控制装置-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（新教材，人教版）

实验16　利用传感器制作简单的自动控制装置 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)将不同温度的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。 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。 (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 将数据记入表中,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 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强度。 考点一　基础性实验 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 [例1] [温度传感器] 图甲是某同学研究热敏电阻阻值随温度的变化规律时设计的电路图。 (1)根据电路图,在图乙的实物图上连线。 (2)通过实验,他得到了该热敏电阻的伏安特性曲线如图丙所示,由图可知,热敏电阻的阻值随温度的升高而　　　　(选填“增大”或“减小”)。  (3)他将这个热敏电阻接入如图丁所示的电路中,已知电源电压为9 V,R1=300 Ω,毫安表读数为60 mA,则R2的阻值为　　　　 Ω。  解析:(1)根据实验原理图,依次连接如图所示。 (2)由题图丙所示图像可知,电压增大,通过热敏电阻的电流增大,电压与电流的比值减小,即电阻阻值减小。 (3)R1的电流为I1== A=0.03 A, R2的电流I2=0.06 A-0.03 A=0.03 A。 由图线可知热敏电阻的电压是5 V,R2两端的电压为4 V,则R2= Ω≈133 Ω。 答案:(1)图见解析　(2)减小　(3)133 [例2] [光电传感器] 某小组研究光敏电阻阻值随光照强度的变化规律。实验已选用了规格和量程合适的器材。 (1)用多用电表粗测光敏电阻在实验室正常光照条件下的阻值。选择“×1k”倍率的欧姆挡,将两表笔短接,调节　　　　旋钮,使指针指在“0 Ω”处。将两表笔与光敏电阻连接,测量的示数如图甲,则其电阻为　　　　 Ω。  (2)按图乙连接好电路进行测量。 ①闭合开关S前,将电阻箱调至　　　　(选填“最大值”或“最小值”)。将一光源对准光敏电阻的透光窗口,利用手机软件测量光敏电阻所处位置的光照强度。闭合开关S,调节电阻箱,使电压表(可视为理想电表)的指针偏转到某一位置。待示数稳定后记录此时的光照强度,测出电压表的示数U和电阻箱阻值R0,断开开关S。已知电源电动势为E,内阻可以忽略不计,则此时光敏电阻阻值RL=　　　　。  ②改变光敏电阻处的光照强度,测量不同光照强度下的光敏电阻阻值,并据此绘出如图丙的关系图线,可以大致得到光敏电阻阻值随光照强度的变大而　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。  解析:(1)选择“×1k”倍率的欧姆挡,将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在“0 Ω”处;如题图甲所示,指针恰好指在16刻度上,所选倍率“×1k”,所以阻值为16 kΩ,即1.6×104 Ω。 (2)①为了保护电路,电阻箱的阻值应先调到最大值,使得回路总阻值最大,回路电流最小,因此电压表的电压值最小,避免电压表的指针超过电压表的量程。由闭合电路欧姆定律可知E=U+R0,整理可得RL=R0。 ②由题图丙可知横坐标为光照强度