《高中物理一轮复习讲义》第8章 第7讲 传感器的简单使用

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第7讲 传感器的使用
　
一、传感器的工作原理
1．概念：能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成电信号的器件或装置，叫传感器．
2．组成：一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成．
3．原理：通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量．例
如，光电传感器利用光敏电阻将光信号转换成电信号；热电传感器利用热敏电阻将温度信号转换成
电信号．
4．流程：
考点一 热敏电阻的原理及应用
例1、某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现有器材：直流恒流电源（在正常工作状态下输
出的电流恒定）、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等。
（1）若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在实物图上连线。
（2）实验的主要步骤：
① 正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；
1
② 在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关， ， ，
断开开关；
③ 重复第②步操作若干次，测得多组数据。
（3）实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得 Rt 关系图线，请根据图线写出该
热敏电阻的 Rt 关系式：R＝_______＋______t（Ω）。
变式 1．（2018·广东佛山一中模拟）如图甲表示某电阻 R随摄氏温度 t变化的关系，图中 R0表示 0
℃时的电阻，K表示图线的斜率。若用该电阻与电池（E，r）、电流表 Rg、变阻器 R′串连起来，
连接成如图乙所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，于是
就得到了一个简单的“电阻测温计”。
（1）实际使用时要把电流表的刻度值改为相应的温度刻度值，若温度 t1＜t2，则 t1的刻度应在 t2的_
_______侧（填“左”或“右”）。
（2）在标识“电阻测温计”的温度刻度时，需要弄清所测温度和电流的对应关系。请用 E、R0、K
等物理量表示所测温度 t与电流 I的关系式：t＝_____________________________。
（3）由（2）知，计算温度和电流的对应关系，需要测量电流表的内阻（约为 200 Ω）。已知实验
室有下列器材：A．电阻箱（0～99.99 Ω）；B．电阻箱（0～999.9 Ω）；C．滑动变阻器（0～20
Ω）；D．滑动变阻器（0～20 kΩ）。此外，还有电动势合适的电源、开关、导线等。
请在方框内设计一个用“半偏法”测电流表内阻 Rg的电路；
在这个实验电路中，电阻箱应选________；滑动变阻器应选________。（只填代码）
变式 2．（2017·江苏高考）某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图 1所示，
继电器与热敏电阻 Rt、滑动变阻器 R串联接在电源 E两端，当继电器的电流超过 15 mA 时，衔铁被
吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约 20 Ω，热敏电阻的阻值 Rt与温度 t的关系如下
表所示。
t/℃30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
Rt/Ω 199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.1
2
（1）提供的实验器材有：电源 E1（3 V，内阻不计）、电源 E2（6 V，内阻不计）、滑动变阻器
R1（0～200 Ω）、滑动变阻器 R2（0～500 Ω）、热敏电阻 Rt、继电器、电阻箱（0～999.9 Ω）、开
关S、导线若干。
为使该装置实现对 30～80 ℃之间任一温度的控制，电源 E应选用______（选填“E1”或
“E2”），滑动变阻器 R应选用________（选填“R1”或“R2”）。
（2）实验发现电路不工作。某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如
图所示的选择开关旋至________（选填“A”“B”“C”或“D”）。
（3）合上开关 S，用调节好的多用电表进行排查。在图 1中，若只有 b、c间断路，则应发现表笔
接入 a、b时指针________（选填“偏转”或“不偏转”），接入 a、c时指针________（选填“偏
转”或“不偏转”）。
（4）排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为 50 ℃时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是________。
（填写各步骤前的序号）
① 将热敏电阻接入电路
②观察到继电器的衔铁被吸合
③ 断开开关，将电阻箱从电路中移除
④合上开关，调节滑动变阻器的阻值
⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1 Ω
考点二 光敏电阻的应用
例2、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）0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻（kΩ）75 40 28 23 20 18
3
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