2021届高考物理一轮复习第11章交变电流传感器实验16利用传感器制作简单的自动控制装置教案.doc

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1、实验十六　利用传感器制作简单的自动控制装置一、实验目的1．认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件。2．了解传感器在自动控制装置应用。二、实验探究(一)研究热敏电阻的特性1．实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察。2．实验器材半导体热敏电阻、多用电表、温度计、铁架台、烧杯、凉水和热水。3．实验步骤(1)按实验原理图甲连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；甲(2)把多用电表置于欧姆挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数；(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻

2、的阻值；(4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录。4．数据处理在如图坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。5．实验结论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。126．注意事项实验时，加热水后要等一会儿再测热敏电阻阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温。(二)研究光敏电阻的光敏特性1．实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察。2．实验器材光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线、电源。3．实验步骤(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按实验原理图乙所示电路连接好，其中多用电

3、表置于“×100”挡；乙(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显示电阻阻值的情况，并记录；(4)用手掌(或黑纸)遮光时，观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。4．数据处理根据记录数据分析光敏电阻的特性。5．实验结论(1)光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小；(2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。6．注意事项(1)实验中，如果效果不明显，可将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

4、的多少来达到实验目的；(2)欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零。用光传感器设计控制电路1．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。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而12发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)。某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表：照度(lx)0.20.40.60.81.01.2电阻(kΩ)754028232018(1)根据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。(2)如图所示，当1、2两端所加电压上升至2V时，控制开关

5、自动启动照明系统。请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗，照度降低至1.0lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：光敏电阻RP(符号，阻值见上表)；直流电源E(电动势3V，内阻不计)；定值电阻：R1＝10kΩ，R2＝20kΩ，R3＝40kΩ(限选其中之一并在图中标出)；开关S及导线若干。[解析](1)光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图甲所示。特点：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小。甲12乙(2)控制开关自动启动照明系统，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗

6、照度降低至1.0lx时启动照明系统，即此时光敏电阻阻值为20kΩ，两端电压为2V，电源电动势为3V，所以应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为10kΩ，即选用R1，电路原理图如图乙所示。[答案]　见解析2．(2018·全国卷Ⅰ)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25℃～80℃范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25℃时的阻值)为900.0Ω；电源E(6V，内阻可忽略)；电压表(量程150mV)；定值电阻R0(阻值20.0Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～9

7、99.9Ω)；单刀开关S1，单刀双掷开关S2。(a)实验时，先按图(a)连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0℃。将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0℃，实验得到的R2t数据见下表。t/℃25.030.040.050.060.070.080.0R2/Ω900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0

8、回答下列问题：(1)在闭合S1前，图(a)中R1的滑片应移动到(选填“a”或“b”)端。(2)在图(b)的坐