第12章 实验13 利用传感器制作简单的自动控制装置-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（粤教版 新教材 新高考）

实验十三　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330页 1．实验目的 (1)了解传感器的工作过程，探究敏感元件的特性。 (2)学会传感器的简单使用。 2．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)其工作过程如下图所示。 3．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。 4．实验过程 (1)研究热敏电阻的热敏特性 ①将热敏电阻放入烧杯的水中，测量水温和热敏电阻的阻值(如图甲所示)。 ②在下表中记录水的温度与热敏电阻的阻值。 　次数 待测量　　　 1 2 3 4 5 6 温度(℃) 电阻(Ω) ③改变水的温度，多次测量水的温度和热敏电阻的阻值，记录在表格中，把记录的数据画在R－T图像中，得到的图线如图乙所示。 (2)研究光敏电阻的光敏特性 ①将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器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，观察多用电表表盘指针指示电阻阻值的情况，并记录。 ④用手掌(或黑纸)遮光时，观察多用电表表盘指针指示电阻阻值的情况，并记录。 把记录的结果填入下表中，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) 5.结论：热敏电阻的阻值随温度的升高而变小，随温度的降低而变大；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。 1．误差分析 误差主要来源于温度计和欧姆表的读数。 2．注意事项 (1)在做热敏实验时，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)光敏实验中，如果效果不明显，可将光敏电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的多少。 (3)欧姆表每次换挡后都要重新进行电阻调零。 授课提示：对应学生用书第331页 命题点一　教材原型实验 角度1　热敏电阻的应用 典例1　某同学通过实验制作一简易温控开关，实验原理图如图所示，当继电器电流超过10 mA 时，衔铁吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约为20 Ω，热敏电阻与温度t的关系如下表所示。 t/℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 RT/Ω 199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.7 (1)提供的实验器材如下： 电源E1(2.5 V，内阻不计)； 电源E2(6 V，内阻不计)； 滑动变阻器R1(0～20 Ω)； 滑动变阻器R2(0～200 Ω)； 热敏电阻RT； 电阻箱(0～999.9 Ω)； 开关S，导线若干。 为使该装置实现对30 ℃～80 ℃之间任意温度的控制，电源应选________(选填“E1”或“E2”)；滑动变阻器应选________(选填“R1”或“R2”)； (2)欲使热敏电阻为40 ℃时衔铁吸合，下列操作步骤正确的顺序是________。 ①将热敏电阻接入电路 ②观察到继电器的衔铁被吸合 ③断开开关，将电阻箱从电路中移除 ④合上开关，调节滑动变阻器的阻值 ⑤断开开关，用变阻箱替换热敏电阻，将变阻箱电阻调至145.4 Ω A．⑤④②③①　　　　　 B．③⑤④②① C．①④⑤②③ D．④⑤②③① [解析]　(1)为使该装置实现对30 ℃～80 ℃之间任意温度的控制，滑动变阻器的最大阻值必定大于热敏电阻的电阻变化，故R>150 Ω，故滑动变阻器应选用R2；若选电源E2，则电路最小电流大于10 mA，不能实现温控，则电源应选E1。 (2)欲使热敏电阻为40 ℃时衔铁吸合，先将热敏电阻用与热敏电阻40 ℃时电阻的等值电阻箱替换，调节滑动变阻器使衔铁吸合，然后断开开关，换回热敏电阻即可，故操作步骤顺序为⑤④②③①，故选A。 [答案]　(1)E1　R2　(2)A 角度2　光敏电阻的应用 典例2　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，光控开关可用光敏电阻控制，某光敏电阻阻值随光的照度变化曲线如图甲所示，照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为勒克斯(lx)。 (1)如图乙所示，电源电动势为3 V，内阻不计，当控制开关两端电压上升至2 V时控制开关自动启动照明系统。要求当天色渐暗照度降至1.0 lx时控制开关接通照明系统，则R1＝________kΩ。 (2)某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值，设计了如图戊所示的电路进行测量，电源E＝3 V，内阻未知，电