第十一章 实验十二　传感器的简单使用-【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 老教材 老高考）

实验十二　传感器的简单使用 授课提示：对应学生用书第315页 [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．了解传感器的简单应用。 [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 [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。 [注意事项] 1．在做热敏电阻实验时，加开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。 2．光敏电阻实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上的小孔改变照射到光敏电阻上的光的强度。 [实验过程] (一)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，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，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)遮光时光敏电阻阻值又是多少，并记录。 2．数据处理 (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。 (2)结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。 (二)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Rt图线，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。 授课提示：对应学生用书第316页 热点一　热敏电阻的特性与应用 　温度传感器的应用 　(2020·全国卷Ⅲ)已知一热敏电阻当温度从10 ℃升至60 ℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)、电压表(可视为理想电表)和毫安表(内阻约为100 Ω)。 (1)在虚线框中所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。 (2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为________kΩ(保留两位有效数字)。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图(a)所示。 (3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 kΩ。由图(a)求得，此时室温为________℃(保留三位有效数字)。 (4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图(b)所示。图中，E为直流电源(电动势为10 V，内阻可忽略)；当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时环境温度为50 ℃，则图中________(选填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为________kΩ(保留两位有效数字)。 [解析]　(1)滑动变阻器最大阻值仅20 Ω，采用分压式接法，电压表为理想电表，采用毫安表外接法，测量电路图如图所示。 (2)热敏电阻的阻值R＝＝≈1.8 kΩ。 (3)根据Rt图象，R＝2.2 kΩ时，t＝26.0 ℃。 (4)温度升高时，R2两端电压变大，R1两端电压变小。根据Rt图象知，温度升高时热敏电阻的阻值减小，则热敏电阻应为R1，t＝50 ℃时，R1＝0.8 kΩ，根据串联电路中电阻与电压的关系可得＝，解得R2＝1.2 kΩ。 [答案]　(1)图见解析　(2)1.8　(3)26.0　(4)R1　1.2 　光敏电阻的特性与应用 　为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻来自动控制照明系统的开关，如图甲所示，其中电源电动势E＝3 V，内阻不计，定值电阻R0＝10 kΩ，电阻R1是光敏电阻，阻值大小随光照强弱的变化而变化，二者对应关系如表所示，物理学中用照度描述光照强弱，光越强，照度越大，lx是照度的单位。M是电磁开关，内部结构如图乙所示，当电磁铁中通过的电流大于 0.1 mA时，电磁铁吸合铁片，下列说法正确的是(　　) 照度/lx 0.2 0.