第13章 实验16 传感器的简单应用(Word学案)-【高考快车道】2026年高考物理大一轮总复习

该高中物理学案系统梳理“传感器的简单应用”实验专题，以传感器原理为核心，串联热敏/光敏电阻特性探究、误差分析及注意事项，构建“原理-实验-结论-应用”的知识网络，通过填空式问题链（如实验原理补充、结论总结）和任务驱动（数据表格记录、R-t图像绘制）引导学生自主梳理考点，形成层次分明的认知体系。 亮点在于诊断性自测与真题进阶设计，开篇设置实验原理填空、数据记录表格等自测工具，学生可自主诊断基础薄弱点，结合2024年浙江、河北等真题典例（如传感器控制电路设计、伏安特性曲线分析），培养科学探究（实验方案优化）和科学思维（模型建构与推理论证）素养，助力学生自主提升，教师可依学情精准指导，实现个性化复习。

实验十六　传感器的简单应用 一、实验原理 1.传感器能够将感受到的　　　　　（力、热、光、声等）转换成便于　　　　的量（一般是电学量）。 2.工作过程 二、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。 三、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图像中，得到的图像如图乙所示。 结论：热敏电阻的阻值随　　　　发生变化，温度升高时电阻变　　　，温度降低时电阻变　　　。 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、滑动变阻器按如图丙所示的电路连接好，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　　　　，光照增强时电阻变　　，光照减弱时电阻变　　　。 四、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图像时的不规范造成误差。 五、注意事项 1.在研究热敏电阻的热敏特性实验时，加开水后要　　　　　再测其阻值，以使电阻温度与水的温度　　　　，并同时读出水温。 2.在研究光敏电阻的光敏特性实验时，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　　　　　调零。 考点一　教材原型实验 （2024·浙江1月选考·16-Ⅲ题）在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中，测得热敏电阻Rt在不同温度时的阻值如下表 温度/℃ 4.1 9.0 14.3 20.0 28.0 38.2 45.5 60.4 电阻/（102 Ω） 220 160 100 60 45 30 25 15 某同学利用上述热敏电阻Rt、电动势E＝3 V（内阻不计）的电源、定值电阻R（阻值有3 kΩ、5 kΩ、12 kΩ三种可供选择）、控制开关和加热系统，设计了A、B、C三种电路。因环境温度低于20 ℃，现要求将室内温度控制在20 ℃～28 ℃范围，且1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，则应选择的电路是　　　　，定值电阻R的阻值应选　　　　 kΩ，1、2两端的电压小于　　　　 V时，自动关闭加热系统（不考虑控制开关对电路的影响）。 尝试解答 （2024·河北高考12题）某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器，以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表（0～20 V）、数字电流表（0～20 mA）、滑动变阻器R（最大阻值50 Ω，1.5 A）、白炽灯、可调电阻R1（0～50 kΩ）、发光二极管LED、光敏电阻RG、NPN型三极管VT、开关和若干导线等。 （1）判断发光二极管的极性 使用多用电表的“×10 k”欧姆挡测量二极管的电阻。如图1所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中a位置（见图2）；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置（见图2）。由此判断M端为二极管的　　　（填“正极”或“负极”）。 （2）研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性 ①采用图3中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线L1、L2和L3的另一端应分别连接滑动变阻器的　　　　、　　　　、　　　　接线柱（以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”）。 ②图4为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而　　　　（填“增大”或“减小”）。 尝试解答 考点二　创新拓展实验 （2024·全国甲卷23题）电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流过传感器的电流（即工作电流）恒定的条件下，通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压，建立电压与氧气含量之间的对应关系，这一过程称为定标。一同学用图a所示电路对他制作的一个氧气传感器定标。实验器材有：装在气室内的氧气传感器（工作电流1 mA）、毫安表（内阻可忽略）、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干、5个气瓶（氧气含量分别为1％、5％、10％、15％、20％）。 完成下列实验步骤并填空： （1）将图a中的实验器材间的连线补充完整，使其能对传感器定标； （2）连接好实验器材，把氧气含量为1％的气瓶接到气体入口； （3）把滑动变阻器的滑片滑到　　　　端（填“a”或“b”），闭合开关； （4）缓慢调整滑动变阻器的滑片位置，使毫安表的示数为1 mA，记录电压表的示数U； （5）断开开关，更换气瓶，重复步骤（3）和（4）； （6）获得的氧气含量分别为1％、5％、10％和15％的数据已标在图b中；氧气含量为20％时电压表的示数如图c，该示数为　　　　V（结果保留2位小数）。 现测量一瓶待测氧气含量的气体，将气瓶接到气体入口，调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数为1 mA，此时电压表的示数为1.50 V，则此瓶气体的氧气含量为　　　％（结果保留整数）。 尝试解答 创新分析 1.实验目的创新：某同学对他制作的一个氧气传感器定标。 2.实验原理创新：控制变量法、滑动变阻器的分压式接法控制电路。 3.数据处理创新：利用电压表的示数与气体的氧气含量的关系图线判断传感器的电压与氧气含量之间的对应关系，即定标。 提示：完成课后作业　第十三章　实验十六 实验十六　传感器的简单应用 【立足“四层”·夯基础】 一、1.物理量　测量 三、1.（3）温度　小　大　　2.（4）变化　小　大 五、1.等一会儿　相同　3.欧姆 【着眼“四翼”·探考点】 考点一 【典例1】 C　3　1.8 解析：电路A，定值电阻和热敏电阻并联，电压不变，故不能实现电路的控制，故A错误；电路B，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，定值电阻分得电压越小，无法实现1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，故B错误；电路C，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，热敏电阻分得电压越大，可以实现1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，故C正确。 由热敏电阻Rt在不同温度时的阻值表可知，20.0 ℃的阻值为60×100 Ω＝6 kΩ 由题意可知U12＝E＝×3 V＝2 V 解得R＝3 kΩ。 由题意，大于28 ℃才停止加热，此时热敏电阻阻值为4.5 kΩ，根据串联分压规律，可得U12＝E＝1.8 V，因此电压小于1.8 V时，停止加热。 【典例2】 （1）负极　（2）①A　A　C（或D）　②减小 解析：（1）使用多用电表时，通过多用电表的电流流向遵循“红进黑出”，使用多用电表的欧姆挡时，当黑表笔与M端接触、红表笔与N端接触时，若有电流，则二极管中电流方向为M→N，而由题图2可知此时多用电表指针位于a位置，即此时二极管电阻无穷大，由二极管的单向导电性可知，此时二极管所接电压为反向电压，则M端为二极管的负极。 （2）①由于要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始，则滑动变阻器应采用分压式接法，L1、L2的另一端应接A接线柱，L3另一端应接C（或D）接线柱。②I-U图像上某点与坐标原点连线的斜率的倒数表示光敏电阻的阻值，由题图4可知，光照增强时，光敏电阻的阻值减小，即光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而减小。 考点二 【典例3】 （1）见解析图　（3）a　（6）1.40　17 解析：（1）连接实物图如图所示，注意连线不要有交叉，且电流从电表的正接线柱流入，从电表的负接线柱流出； （3）为了保护电路，闭合开关瞬间，电流表和电压表的示数应为0，所以闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至a端； （6）根据电压表的读数规则可知，电压表的示数为1.40 V，根据题图b中的数据点拟合电压表示数U与氧气含量的曲线如图所示，则可知当电压表的示数为1.50 V时，氧气含量为17％。 5 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $