实验14：利用传感器制作简单的自动控制装置[5年58卷8考]--【实验攻略】备战2024年高考物理必考实验讲练

实验14：利用传感器制作简单的自动控制装置【5年58卷8考】 类型 角度 考查要素 考查内容 教材实验：传感器的特点研究 研究热敏电阻阻值随温度的变化规律(5年5考) 实验猜想 根据电阻温度与电表指针的偏转情况，猜想电阻阻值随温度的变化关系 实验原理器材使用 滑动变阻器的选择；电路图设计与实物图连接；欧姆调零；滑动变阻器滑片起始接口端的选择 实验原理数据处理 误差分析 调节电压表接口端，判断阻值大小；判断设计电路中的电阻类型；求解热敏电阻阻值；求解温度或分析阻值随温度变化关系；误差分析 研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系(2019全国Ⅱ23题) 实验原理 数据处理 图像处理 已知电流大小，求解电压；已知温度的变化，判断二极管阻值、电压表示数变化，根据电压表示数分析变阻器滑片调节方向；结合图像计算二极管的测温灵敏度 原理应用：控制电路的设计 自制简易电饭煲(2022河北12题) 实验操作 多用电表判断元件故障的实验操作 故障分析 实验现象判断；元件故障分析 自制微小压力测量装置(2023湖南12题) 电表读数 图像处理 多用电表读数；绘制电压U与质量m关系图 总结： （1）类型角度；常以探究热敏电阻特点的角度考查实验操作和数据分析，也会对传感器在控制电路装置中的应用和装置原理进行推理。 （2）考察要素与内容：考查不同传感器在不同条件下的电阻变化关系；应用传感器及其他元件进行设计实验，使用多用电表判断元件是否故障；通过考查传感器实验的设计原理，分析实验中的电流、电阻、电压等变化，并根据得到的数据、图像进行分析。 实验一　门窗防盗报警装置 一、实验器材和装置 干簧管SA、继电器、发光二极管LED、电阻R、蜂鸣器H、电源(干电池6 V)、小磁体、开关。 二、电路工作原理 闭合电路开关S，系统处于防盗状态。当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K，使继电器工作。继电器的动触点c与常开触点a接触，发光二极管LED发光，显示电路处于正常工作状态。当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电。继电器的动触点c与常闭触点b接触，蜂鸣器H发声报警。干簧管在电路中起传感器和控制开关的作用，继电器则相当于一个自动的双向开关。 3、 实验步骤 1．连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常动作。 2．确定各元件可以正常工作后，按照上图所示连接电路。 3．接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。 实验二　光控开关 一、实验器材和装置 可调电阻R1、限流电阻R2、光敏电阻RG。 三极管VT、发光二极管LED、继电器、小灯泡L、二极管D、电源等。 二、电路工作原理 1．三极管及其工作原理 晶体三极管是半导体基本元件之一，具有电流放大作用，在控制电路中常用作电子开关。本实验采用三极管配合光敏电阻完成光控开关的任务。三极管由三个电极组成，分别是发射极e，基极b和集电极c，有NPN型和PNP型两种(如图甲所示)。三极管的一个重要特性是，从基极输入一个较小的电流，就会在集电极获得较大的电流。此外，三极管还具有完成断路和接通的开关作用。 甲 乙 2．光控开关电路 当环境光比较强时，光敏电阻RG的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L不亮。 当环境光比较弱时，光敏电阻RG的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯 泡L。 4、 实验步骤 1．按照图乙所示连接电路，检查无误后，接通电源。 2．让光敏电阻RG受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。 3．遮挡RG，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光。 4．让光照加强，当光照强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L熄灭。 如果实验现象不明显，可用手电筒加强光照，或遮盖光敏电阻，再进行观察。 6、注意事项 （1）安装前，对实验器材进行测试，确保各元件性能良好后，再进行安装。 （2）光控开关实验中，二极管连入电路的极性不能反接。 A. 高考真题感知 1．（2022·河北·统考高考真题）某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲，设计电路如图1所示。选用的器材有：限温开关S1（手动将其按下，开始持续加热煮饭，当锅内温度高于103℃时自动断开，之后不能自动闭合）；保温开关S2（当锅内温度高于80℃时自动断开，温度低于70℃时自动闭合）；电饭煲的框架（结构如图2所示）。自备元件