第十三章 实验十六　利用传感器制作简单的自动控制装置-【创新思维】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版 新教材 新高考）

实验十六　利用传感器制作简单的自动控制装置 授课提示：对应学生用书第285页 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．设计并制作光报警装置和温度报警装置。 3．了解制作的报警装置的工作原理。 二、实验思路 1．光报警装置：如图所示，利用光敏电阻作控制元件从而通过光线来实现自动控制，当光照强度发生变化时，电阻R发生变化，电路中的电流变化，当R的阻值变化到一定值时，蜂鸣器发生报警。 2．温度报警装置：如图所示，利用热敏电阻作控制元件从而通过温度来实现自动控制，当温度发生变化时，电阻RT发生变化，电路中的电流变化，当RT的阻值变化到一定值时，蜂鸣器发生报警。 三、实验器材 光敏电阻、热敏电阻、温度计、干电池、手电筒、蜂鸣器、开关、导线若干、滑动变阻器。 四、实验步骤 1．光报警装置实验步骤 (1)按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上。 (2)检查各元件的连接，确保无误。 (3)接通电源，调节滑动变阻器，使蜂鸣器在普通光照条件下不报警。 (4)用黑纸逐渐遮住光敏电阻，注意蜂鸣器是否发声，并做好记录。 (5)逐渐撤掉黑纸，注意蜂鸣器是否发声，并做好记录。 2．温度报警装置 (1)按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上。 (2)检查各元件的连接，确保无误。 (3)接通电源，调节滑动变阻器，使蜂鸣器常温下不报警。 (4)用热水使热敏电阻的温度升高，注意蜂鸣器是否发声，并做好记录。 (5)将热敏电阻从热水中取出，注意蜂鸣器是否发声，并做好记录。 五、注意事项 1．安装前，对器材进行测试，确保各元件性能良好后，再进行安装。 2．光报警装置实验中，光敏电阻的特性选择是否合适，否则继电器不能正常工作。 3．光报警装置实验中要想光更弱时蜂鸣器报警，应该把滑动变阻器的阻值调小些。 4．温度报警装置实验中要使蜂鸣器在更低的温度时报警，应该把滑动变阻器的阻值调小些。 授课提示：对应学生用书第286页 　　自主探究 1．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表所示： 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) 提供的器材如下： 光敏电阻RP(符号，阻值见表格)； 直流电源E(电动势3 V，内阻不计)； 定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限选其中之一并在图中标出)； 开关S及导线若干。 解析：(1)光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图甲所示。特点：光敏电阻的阻值随照度的增大非线性减小。 (2)控制开关自动启动照明系统，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，即此时光敏电阻阻值为20 kΩ，两端电压为2 V，电源电动势为3 V，所以应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为10 kΩ，即选用R1，电路原理图如图乙所示。 答案：见解析 2．(2023·山东威海模拟)某实验小组要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，实验原理如图所示，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。该热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如表所示。 t/℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 Rt/Ω 220.0 165.0 130.0 100.0 80.0 70.0 可供选用的器材有： A．电源E1(3 V，内阻不计) B．电源E2(9 V，内阻不计) C．滑动变阻器R1(0～100 Ω) D．滑动变阻器R2(0～1 000 Ω) E．热敏电阻Rt F．报警器(电阻不计，流过的电流超过40 mA就会报警，超过80 mA将损坏) G．开关S H．导线若干 (1)电路中电源应选用________，滑动变阻器应选用________(填器材前的代号)； (2)实验中发现电路不工作。某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将选择开关旋至________(选填“直流2.5 V”“直流10 V”或“交流2.5 V”)挡，合上开关S，用调节好的多用电表进行排查，现测量a、b和a、c两点间的电压，则接在a点的应是________(选填“