《高考物理新编大一轮总复习》实验十一 传感器的简单使用

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实验十一　传感器的简单使用
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．了解传感器的简单应用。
二、实验原理
1．传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学
量)。
2．工作过程
三、实验器材
热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、
继电器、滑动变阻器、开关、导线等。
四、注意事项
1．在做热敏电阻实验时，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。
2．光敏电阻实验中，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强度。
五、实验过程
(一)研究光敏电阻的光敏特性
1．实验步骤
(1)将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、学生电源按如图所示电路连接好，
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)遮光时光敏电阻阻值又是多少，并记录。
2．数据处理
把记录的结果填入表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性。
结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。
(二)研究热敏电阻的热敏特性
1
1．实验步骤
(1)按如图所示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理。
(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。
2．数据处理
(1)根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入表中，分析热敏电阻的特性。
(2)在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。
(3)根据实验数据和 Rt 图线，得出结论：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。
考点一　教材原型实验
角度 1　热敏电阻的特性及应用
[例1]　(2016·全国卷Ⅰ)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)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。
(2)电路中应选用滑动变阻器____________(填“R1”或“R2”)。
2
(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；滑动变阻器的滑片应置于____________(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。
[解析]　(1)根据题述，应该采用滑动变阻器的限流接法，连接的电路如答案图所示。
(2)根据题述，流过报警器的工作电流超过 10 mA 时，报警器就会报警，可知滑动变阻
器的最大阻值至少为 R＝＝ Ω＝1 800 Ω，因此在电路中应选用最大阻值为 2 000 Ω 的滑动
变阻器 R2。
(3)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，这一阻值为热敏电
阻在 60 ℃时的阻值 650.0 Ω；滑动变阻器的滑片应置于接入电路的阻值最大处，即 b端附
近，不能置于另一端的原因是：若置于 a端，则导致闭合开关后，报警器中电流大于 20
mA，报警器可能损坏。
②将开关向 c端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警。
[答案]　(1)连线如图所示
(2)R2　(3)①650.0　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
角度 2　光敏电阻的特性及应用
[例2]　(2021·洛阳质检)为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明系统，光
控开关可用光敏电阻控制，如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度变化曲线，照度可以
反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为：勒克斯(lx)。
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