《高考物理一轮复习考点全攻关》专题（76）实验十二 传感器的简单使用（解析版）

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2021 年高考物理一轮复习考点全攻关
专题（76）实验十二 传感器的简单使用（解析版）
一、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．
图1
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)按图 1连接好电路；
(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
图2
在图 2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．
6．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、光敏电阻的特性
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
光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线、电源．
1
图3
3．实验步骤
(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图 3所示电路连接好，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，观察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值
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光敏电阻阻值的情况，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照射到光敏电阻
上的光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．
命题热点一：温度传感器的应用
【例 1】 现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过 60 ℃时，系统报
警．提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过 Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为
999.9 Ω)，直流电源(输出电压为 U，内阻不计)，滑动变阻器 R1(最大阻值为 1 000 Ω)，滑动变阻器 R2(最大
阻值为 2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干．在室温下对系统进行调节，已知 U约为18 V，Ic约为10
mA；流过报警器的电流超过 20 mA 时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在 60 ℃
时阻值为 650.0 Ω.
(1)在图 4中完成待调节的报警系统原理电路图的连线．
图4
(2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)．
(3)按照下列步骤调节此报警系统：
①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑
2
片置于______(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是________．
②将开关向______(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________．
(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用．
【答案】(1)见解析图　(2)R2　
(3) 650.0① 　b　接通电源后，流过报警器的电流会超过 20 mA，报警器可能损坏　
②c　报警器开始报警
【解析】　(1)先用电阻箱替代热敏电阻，连接成闭合回路进行调试．电路图连接如图所示．
(2)当电路中电流 Ic＝10 mA 时，根据闭合电路欧姆定律有 Ic＝，解得R总＝1 800 Ω，此时热敏电阻的阻值
为650.0 Ω，则滑动变阻器的阻值为 1 150 Ω，所以滑动变阻器选 R2.
(3)①当热敏电阻阻值达到 650.0 Ω 时，报警器就会报警，用电阻箱替代热敏电阻进行调节，应把电阻箱的
阻值调到 650.0 Ω.若接通电源后电路中的电流过大(超过 20 mA)，报警器就会损坏，电流越小越安全，所以
为了电路安全，闭合开关前滑片应置于 b端．
②用电阻箱替代热敏电阻进行调试，应将开关向 c端闭合，开关闭合后要减小电路中的电阻直至报警器开
始报警．
变式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 5上连线．
图5
(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；
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，并据此绘得图6所示的 R－t关系图线，请根据图线写出
该热敏电阻的 R－t关系式：R＝________＋________t(Ω)．
3
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