高考物理总复习课件：11.3.4 实验：传感器的简单使用（粤教版选修3－2）

欢迎进入物理课堂 第三单元实验与探究第4课时实验 传感器的简单使用 选修3 2第十一章交变电流传感器 1 实验目的 1 知道传感器的作用 2 观察热敏电阻和光敏电阻的阻值是如何随热信号和光信号而变化的 2 实验原理传感器是将它感受到的物理量 如力 热 光 声等 转换成便于测量的量 一般是电学量 的一类元件 例如 热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号 光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号 转换后的信号经过相应的仪器进行处理 就可达到自动控制等各种目的 3 实验器材铁架台 温度计 多用电表 烧杯 开水 可装在热水瓶内 冷水 热敏电阻 光敏电阻 导线 纸带 光电计时器 钩码 4 实验步骤 1 热敏电阻特性实验 如右图所示 在烧杯内倒入少量冷水 放在铁架台上 将悬挂在铁架台上的温度计放入水 将多用电表的选择开关置于 欧姆 档 将两支表笔短接 调零后再将两支表笔分别与热敏电阻的两个输出端相连 将热敏电阻放入烧杯内的水中 在欧姆档上选择合适的倍率 再重新调零 把两支表笔接到热敏电阻两输出端 观察表盘指示的热敏电阻的阻值 填入表格内 分几次向烧杯内倒入开水 观察不同温度时热敏电阻的阻值 记录在表格内 通过比较这些测量的数据 看看热敏电阻的阻值是怎样随温度而变化的 将多用电表的选择开关置于交流电压最高挡或 OFF 挡 拆开装置 将器材按原样整理好 2 光敏电阻特性实验 如右图所示 将多用电表的选择开关置于 欧姆 档 选择合适的倍率 将两支表笔短接调零 把多用电表的两支表笔接到光敏电阻两输出端 观察表盘指示的光敏电阻的阻值 填入设计好的表格内 将手张开放在光敏电阻上方 挡住照到光敏电阻上的部分光线 观察表盘所示光敏电阻阻值的变化 填入设计好的表格内 上下移动光敏电阻 观察光敏电阻阻值的变化 将多用电表的选择开关置于交流电压最高挡或 OFF 档 拆开装置 将器材按原样整理好 热敏电阻是传感电路中常用的电子元件 现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线 要求特性曲线尽可能完整 已知常温下待测热敏电阻的阻值约4 5 热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中 杯内有一定量的冷水 其它备用的仪表和器具有 盛有热水的热水杯 图中未画出 电源 3V 内阻可忽略 直流电流表 内阻约1 直流电压表 内阻约5k 滑动变阻器 0 20 开关 导线若干 1 在下图 a 的方框中画出实验电路图 要求测量误差尽可能小 2 根据电路图 在下图 b 的实物图上连线 3 简要写出完成接线后的主要实验步骤 解析 1 因热敏电阻阻值较小 故测量电路必须采用电流表外接法 因描述伏安特性曲线要求测量的电压 或电流 要从零开始 故滑动变阻器必须采用分压式接法 答案如右图所示 解析 2 实物连线如下图所示 解析 3 往保温杯中加入一些热水 待温度稳定时读出温度计值 调节滑动变阻器 快速测出电流表和电压表的值 重复 测量不同温度下的数据 绘出各测量温度下热敏电阻的伏安特性曲线 答案 见解析点评 这种做法跟伏安法描绘小电珠的伏安特性曲线的方法一样 要求流过热敏电阻的电流要从零开始 故控制电路要采用分压式 由于热敏电阻的阻值约为4 5 故测量电路要采用电流表外接法 实验的操作步骤跟伏安法描绘小电珠的伏安特性曲线的实验步骤一样 题型训练 1 如下图甲所示 为某一热敏电阻 电阻值随温度的改变而改变 且对温度很敏感 的I U关系曲线图 1 为了通过测量得到如图甲所示的I U关系的完整曲线 在下图乙和丙两个电路中应选择的是图 简要说明理由 电源电动势9V 内阻不计 滑动变阻器的阻值为0 100 2 在如下图丁所示电路中 电源电压恒为9V 电流表读数为70mA 定值电阻R1 250 由热敏电阻的I U关系曲线可知 热敏电阻两端电压为 V 电阻R2的阻值为 解析 1 上图乙中的滑动变阻器为分压接法 图丙中的滑动变阻器为限流接法 在分压电路中 滑片移至最左端时热敏电阻电压为零 滑到最右端时电压最大 电源内阻很小 Umax E 显然电压的调节范围是0 E 完全满足题目要求 而限流电路滑片移到最左端时 热敏电阻两端电压最小为Umin R 滑到最右端时电压最大为Umax E 其电压变化范围为 R E 很明显限流电路的电压变化范围小 不能测出全部图线所需数据 故实验电路图应选乙 2 流过电阻R1的电流为所以流过热敏电阻的电流为I I总 I1 70 36 34mA 在伏安特性曲线上可以看出 当I 34mA时 电压U 5 2V R2两端的电压U2 U总 U 9 5 2 3 8V 所以答案 1 乙理由见解析 2 5 2V111 8 祝 您 学业有成 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全