第12章 实验十七 利用传感器制作简单的自动控制装置(课件PPT)-【金榜题名】2026年高考物理一轮总复习

第十二章　交变电流　电磁波　传感器 实验十七　利用传感器制作简单的自动控制装置 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 提 分 集 训 （七 十三） 点击进入word 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 谢谢观看 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 考向 定位 1.知道什么是传感器，知道光敏电阻和热敏电阻等敏感元件的特性和应用；2.学会传感器的简单使用并会制作简单的自动控制装置． 一、五种敏感元件的作用和特点 敏感元件 作用 特点 热敏电阻 将温度这个热学量转换为电阻这个电学量 一般情况下，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 金属热 电阻 将温度这个热学量转换为电阻这个电学量 一般情况下，金属热电阻的阻值随温度的升高而增大，随温度的降低而减小 光敏 电阻 将光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量 一般情况下，光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，随光照强度的减弱而增大 敏感元件 作用 特点 霍尔 元件 将磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量 对于某个确定的霍尔元件，它的厚度d、霍尔系数k为定值，如果保持电流I恒定，则霍尔电压UH就与磁感应强度B成正比(UH＝k eq \f(IB,d)) 压敏 电阻 将压力这个力学量转换为电阻这个电学量 压敏电阻的阻值随压力的变化而变化 二、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中的水中，测量水温和热敏电阻的阻值(如图甲所示). (2)准备好记录电阻与温度关系的表格(如下表). 　　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图中，得图像如图乙所示． 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，观察表盘指针显示电阻阻值的变化情况，并记录． (4)用手掌(或黑纸)遮光时电阻值又是多少，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 结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强时电阻变小，光照减弱时电阻变大． 三、误差分析 1．温度计读数带来误差． 2．多用电表读数带来误差． 3．作R－t图像时的不规范易造成误差． 四、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欧姆调零． 考点一　用温度传感器设计控制电路 [例1]　(2025·江苏模拟)寒冷的冬季，某农场会用自动控温系统对蔬菜大棚进行控温，要求当蔬菜大棚内的温度低于15 ℃时，加热系统立即启动．实验小组对上述工作系统进行了如下探究： (1)先用伏安法测量某热敏电阻Rx的阻值(约为几十千欧)，实验室提供以下器材： A.电流表(量程0～0.6 A，内阻约为15 Ω) B.电流表(量程0～0.6 mA，内阻约为100 Ω) C.电压表(量程0～5 V，内阻约为5 kΩ) D.电压表(量程0～15 V，内阻约为20 kΩ) E.滑动变阻器(阻值范围0～200 Ω，允许的最大电流2 A) F.滑动变阻器(阻值范围0～20 Ω，允许的最大电流1 A) G.待测热敏电阻Rx H.蓄电池(电动势E＝12 V，内阻不计) I.开关和导线若干 J.恒温室 ①为了使测量结果更准确，采用下列实验电路进行实验，较合理的是________． A. INCLUDEPICTURE "B780.TIF" 　　　　B． C. D． ②实验时滑动变阻器应选用________，电压表应选用________，电流表应选用________．(均填器材前面的字母序号) (2)经过测量不同温度下热敏电阻Rx的阻值，得到其阻值与温度的关系如图甲所示．实验小组用该热敏电阻设计了如图乙、丙所示的两种温度控制电路，Rx为热敏电阻，R为电阻箱，控制系统可视为阻值为48 kΩ的定值电阻，电源的电动势E0＝10 V(内阻不计).当通过控制系统的电流大于0.2 mA时，加热系统将开启；当通过控制系统的电流小于0.2 mA时，加热系统将关闭．若要使得温度低于15 ℃时，加热系统立即启动，应该选用________(填“图乙”或“图丙”)电路，应将R调为________Ω；若将R调大，则加热系统的开启温度将________(填“高于”或“低于”)15 ℃. 【解析】　(1)由题意可知，热敏电阻阻值约为几十千欧，远远大于电流表的内阻，因此使用电流表内接，滑动变阻器阻值与热敏电阻的阻值相比均比较小，从操作角度考虑，使用分压接法，故选B； 若使用F，则干路的电流约为 I＝ eq \f(E,R)＝ eq \f(12,20) A＝0.6 A<1 A 没有超过滑动变阻器的额定电流，所以，为了便于调节，应选用阻值范围较小的F； 电源电动势为12 V，电压表量程选择15 V合理，故选D； 当热敏电阻与电流表两端电压为12 V时，通过热敏电阻的电流小于1 mA，因此电流表选择B. (2)温度越低，热敏电阻的阻值越大，图丙中控制系统与热敏电阻并联，则通过控制系统的电流越大，故应选图丙； 由图甲可知，当温度为15 ℃时，热敏电阻的阻值为Rx＝32 kΩ 控制系统可视为阻值为 R控＝48 kΩ 根据闭合电路欧姆定律可得 ( eq \f(IR控,Rx)＋I)R＋IR控＝E0 其中I＝0.2 mA 代入数据，解得 R＝0.8 kΩ＝800 Ω 若将R调大，要想维持控制系统两端的电压不变，则Rx应变大，温度降低，故加热系统的开启温度降低于15 ℃. 【答案】　(1)①B　②F　D　B (2)图丙　800　低于 [对点训练] 1．(2025·重庆期末)某项目式学习小组，在老师带领下设计了一个汽车轮胎温度报警器，其电路如图甲所示，其中温度传感器RT(核心部件在常温下阻值约为几千欧姆的热敏电阻)与一块变阻箱并联，滑动变阻器R1的最大阻值为10 kΩ，电路中没有使用电流表，而是将一块满偏U0＝27 mV 电压表与定值电阻R0＝90 Ω并联，电源不计内阻，且U＝3 V． (1)在连接电路时可供选择的变阻箱有两个不同规格：阻值范围为0－999.99 Ω的变阻箱R2；阻值范围为0－9999.9 Ω的变阻箱R3.应该选用________(填“R2”或“R3”)进行实验． (2)连接好电路后，在老师的带领下同学们测量温度传感器RT“温度－电阻”变化规律．闭合开关前应将变阻器R1的滑片往________(填“a”或“b”)端滑． (3)将图乙所示的传感器测温探头放在温度不断上升的水中，然后做如下操作：将S2闭合到“1”位置，调节滑动变阻器，使电压表的示数为U0(接近满偏)，再迅速将开关S2闭合到“2”位置，调节电阻箱使电压表示数再次为U0(忽略该操作过程液体温度变化)，此时变阻箱的阻值就是温度传感器 热敏电阻RT在此温度下的阻值．待温度上升下一个记录温度时，重复上述操作得到了下表数据． 温度/℃ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 阻值 / kΩ 9.99 5.20 3.00 1.60 1.00 0.70 0.83 0.40 0.31 0.24 0.20 请在图丙坐标纸上将剩余的点描完，并绘出热敏电阻，RT的阻值随温度变化规律． (4)有同学利用测出的热敏电阻RT的阻值随温度变化规律，又设计了如图丁所示电路图，采用量程为300 μA内阻为90 Ω的电流表，将其改装成3 mA和15 mA的量程，可以实现变档测温，通过控制开关S1能够实现0～40 ℃和0～100 ℃的两种测温范围，改装后的电流表不同档位对应不同测温范围．由此可推测Rc＝________ Ω.将开关S1接到________(填“c”或“d”)测温量程为0～100 ℃. 解析：(1)由于温度传感器RT在常温下阻值约为几千欧姆，则变阻箱应该选用R3. (2)闭合开关前，为了保证电表安全，将变阻器R1的滑片往b端滑． (3)根据表格数据描出剩余点，并作出RT的阻值随温度变化的图线如图所示 (4)采用量程为300 μA内阻为90 Ω的电流表，将其改装成3 mA和15 mA的量程，则有 Id＝Ig＋ eq \f(IgRg,Rc＋Rd)＝3 mA Ic＝Ig＋ eq \f(Ig(Rg＋Rd),Rc)＝15 mA 联立解得 Rc＝2 Ω，Rd＝8 Ω 当开关S1接到c时，改装的电流表量程为15 mA，电流表的内阻为 RA1＝ eq \f(Rc(Rg＋Rd),Rc＋Rg＋Rd)＝1.96 Ω 当开关S1接到d时，改装的电流表量程为3 mA，电流表的内阻为 RA2＝ eq \f((Rc＋Rd)Rg,Rc＋Rg＋Rd)＝9 Ω 当温度为100 ℃时，RT＝0.2 kΩ，若将开关S1接到c，则有 I1＝ eq \f(U,RT＋RA1)＝ eq \f(3,200＋1.96)≈15 mA＝Ic 若将开关S1接到d，则有 I2＝ eq \f(U,RT＋RA2)＝ eq \f(3,200＋9)≈14.4 mA>Id＝3 mA 可知将开关S1接到c测温量程为0～100 ℃. 答案：(1)R3 (2)b (3)见解析 (4)2　c 考点二　用光传感器设计控制电路 [例2]　(2025·昆明模拟)用光敏电阻和电磁继电器等器材设计自动光控照明电路，傍晚天变黑，校园里的路灯自动亮起；早晨天亮时，路灯自动熄灭．选用的光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图甲所示(照度反应光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx).图乙所示为校园路灯自动控制的模拟电路图，用直流电路给电磁铁供电作为控制电路，用220 V交流电源给路灯供电． (1)请用笔画线代替导线，正确连接继电器控制电路． (2)当线圈中的电流大于或等于2 mA时，继电器的衔铁将被吸合．为了实现根据光照情况控制路灯通断，路灯应接在________接线柱上． A.A、B　　　　　B．B、C C.A、C (3)图中直流电源的电动势E＝15 V，内阻忽略不计，电磁铁线圈电阻为400 Ω，滑动变阻器有三种规格可供选择：R1(0～100 Ω)、R2(0～1750 Ω)、R3(0～17500 Ω)，要求天色渐暗照度降低至15lx时点亮路灯，滑动变阻器应选择__________(填“R1”“R2”或“R3”). (4)使用过程中发现天色比较暗了，路灯还未开启．为了使路灯亮得更及时，应适当地________(填“增大”或“减小”)滑动变阻器的电阻． (5)小佳同学想利用乙图为自己家院子里的车库设计自动开门装置，当车灯照到光敏电阻上时，开门电动机启动打开车库的门．开门电动机应连接在__________接线柱上． 【解析】　(1)为满足实验要求，控制电路的连接情况如图所示． (2)天亮时照度增大，光敏电阻的阻值减小，电磁铁中电流增大，磁场增强，吸引衔铁向下与C接通，灯熄灭，故灯泡应接在A、B之间． 故选A. (3)要求天色渐暗照度降低至15 lx时点亮路灯，此时光敏电阻的电阻值约为5.6 kΩ，由闭合电路欧姆定律可知，此时的滑动变阻器的阻值约为1.5 kΩ，故滑动变阻器应选择R2. (4)使用过程中发现天色比较暗了，路灯还未开启，说明此时控制电路的电流较大，总电阻较小，所以为使路灯亮得更及时，应适当地增大滑动变阻器的电阻． (5)车灯照到光敏电阻上时，光敏电阻的阻值减小，控制电路部分的电流增大，此时电动机启动，故将开门电动机连接在BC接线柱上满足题意． 【答案】 (1)见解析图 (2)A (3)R2 (4)增大 (5)BC [对点训练] 2．(2025·洛阳模拟)元宵节是中国的传统节日，在以往孩子们在这一天会手提着蜡烛灯笼，在大街小巷游玩．随着科技的进步，造型独特、功能齐全的电子灯笼、音乐灯笼相继问世．某实验小组购置了一个电灯泡灯笼，其电路如图甲所示，当单刀双掷开关S0拨到1的时候，灯常亮，当开关拨到2的时候，在控制芯片的作用下灯就会闪一闪，非常好看． (1)该实验小组为了实现到了晚上自动亮灯而白天不亮灯，于是在电路中将C、D间的导线去除，在这两点间增加了一个亮度感应开关(其结构主要是一个电磁继电器和一个光敏电阻R)，如图乙，其工作原理如下： ①开关S0任意接通1或2，接通开关S1； ②若环境较暗，灯亮起； ③若环境中光亮度较高，光敏电阻的电阻________(填“较大”或“较小”)，电磁继电器中的线圈电流________(填“较大”或“较小”)，两个触点与铁片________(填“接触”或“分离”). (2)该实验小组还想实现亮度自动调节功能，即灯的亮度可以随着环境亮度的变化而变化，环境越亮的时候灯越暗．他们向调节电路虚线框内接入了一个半导体光敏电阻R1，如图丙所示，请设计并补充电路图(使用光敏电阻符号R1： 解析：(1)③若环境中光亮度较高，光敏电阻的电阻较小，电磁继电器中的线圈电流较大，两个触点与铁片分离． (2)环境越亮的时候光敏电阻的阻值越小，要求灯越暗，则光敏电阻与灯泡并联，补充电路图如图 答案：(1)较小　较大　分离 (2)见解析图 $$