第13章 实验十六 利用传感器制作简单的自动控制装置(word教师用书)-【金版新学案】2027年高考物理高三总复习大一轮复习讲义
实验十六 利用传感器制作简单的自动控制装置
原理装置 | 操作要求 |
1.研究热敏电阻的热敏特性(如图甲)。
2.研究光敏电阻的光敏特性(如图乙)。 3.传感器原理：将感受到的被测量(力、温度、光、声等)按照一定的规律转换成便于传送和处理的可用信号输出 | 1.研究热敏电阻的热敏特性 (1)将实验装置按图甲连接。 (2)将热敏电阻放入水中，测量水温和热敏电阻的阻值。 (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，并根据数据在R -t图中描点作图。 2.研究光敏电阻的光敏特性 (1)将实验装置按图乙连接。 (2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值。 (3)打开电源，让小灯泡发光，使灯泡亮度逐渐变亮，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)遮光时测量其电阻阻值 |
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。 | 实验结论 1.热敏电阻的阻值随温度的变化发生变化。 2.光敏电阻的阻值随光照强度的变化发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大 |
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2.光敏实验中，可将光敏电阻放入带盖的纸盒中，并通过盖上的小孔改变射到光敏电阻上的光的强度。 3.电阻表每次换挡后都要重新欧姆调零 |
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学生用书⬇第264页 | |
类型一 教材原型实验
(2025·河南卷·T11)实验小组研究某热敏电阻的特性，并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1所示，保温箱原理图如图2所示。回答下列问题：
(1)图1中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是 (选填“线性”或“非线性”)的。
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(2)存在一个电流值I0，若电磁铁线圈的电流小于I0，衔铁与上固定触头a接触；若电流大于I0，衔铁与下固定触头b接触。保温箱温度达到设定值后，电磁铁线圈的电流在I0附近上下波动，加热电路持续地断开、闭合，使保温箱温度维持在设定值。则图2中加热电阻丝的c端应该与触头 (选填“a”或“b”)相连接。
(3)当保温箱的温度设定在50 ℃时，电阻箱旋钮的位置如图3所示，则电阻箱接入电路的阻值为 Ω。
(4)若要把保温箱的温度设定在100 ℃，则电阻箱接入电路的阻值应为 Ω。
答案：(1)非线性 (2)a (3)130.0 (4)210.0
解析：(1)由题图1可知，热敏电阻的阻值随温度非线性变化。
(2)根据题图1可知，保温箱内温度升高时热敏电阻阻值减小，电磁铁线圈中电流增大，又电流大于I0时衔铁与下固定触头b接触，可知在温度较低时衔铁与上固定触头a接触，加热电阻丝连入电路工作，即加热电阻丝的c端应该与触头a相连接。
(3)根据电阻箱的读数规则可知，题图3中电阻箱接入电路的阻值为1×100 Ω＋3×10 Ω＋0×1 Ω＋0×0.1 Ω＝130.0 Ω。
(4)由(3)可知保温箱的温度设定在50 ℃时，电阻箱接入电路的阻值为130.0 Ω，50 ℃时热敏电阻的阻值为180 Ω，由闭合电路欧姆定律及题意可知
＝r＋R磁＋R电阻箱＋R，则保温箱在不同设定温度下，电阻箱与热敏电阻阻值之和相同，若要把保温箱的温度设定在100 ℃，由题图1可知，此时热敏电阻的阻值为100 Ω，则电阻箱接入电路的阻值为210.0 Ω。
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