1、届高考物理总复习第十一章交变电流传感器实验十二传感器的简单使用测试题实验十二传感器的简单使用学生用书P224一、实验目的1了解传感器的工作过程，探究敏感元件的特性2学会传感器的简单使用二、实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察三、实验器材热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、温度计、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、实验步骤1研究热敏电阻的热敏特性(1)将热敏电阻放入烧杯中的水中，测量水温和热敏电阻的阻值(如实验原理图甲所示)(2)改变水的温度，多次测量水的温度和热敏电阻的阻值，记录在表格中2研究光敏电阻的光敏特性(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡
2、、滑动变阻器连接好(如实验原理图乙所示)，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，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录(4)用手掌(或黑纸)遮光时，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录对热敏电阻的特性和应用的考查学生用书P225热敏电阻的热敏特性1画图象：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2得结论：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【典题例析】(2016高考全国卷)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
3、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 )，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 )，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 )，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 .(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”)(3)按照下列步骤调节此报警系统：电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值
4、，根据实验要求，这一阻值为_；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_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R1 800 ，因此在电路中应选用最大阻值为2 000 的滑动变阻器R2.(3)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.
5、0 ；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)650.0b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c报警器开始报警1.如图所示，图甲为热敏电阻的Rt图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100 .当线圈的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合为继电器线圈供电的电池的电动势E9.0 V，内阻不计图中的“电源”是恒温箱加热
6、器的电源(1)应该把恒温箱内的加热器接在_(选填“A、B端”或“C、D端”)(2)如果要使恒温箱内的温度保持在50 ，可变电阻R的阻值应调节为_.解析：(1)恒温箱内的加热器应接在A、B端当线圈中的电流较小时，继电器的衔铁在上方，恒温箱的加热器处于工作状态，恒温箱内温度升高随着恒温箱内温度升高，热敏电阻R的阻值变小，则线圈中的电流变大，当线圈的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸到下方来，则恒温箱加热器与电源断开，加热器停止工作，恒温箱内温度降低随着恒温箱内温度降低，热敏电阻R的阻值变大，则线圈中的电流变小，当线圈的电流小于20 mA时，继电器的衔铁又被释放到上方，则恒温箱加热器又开始
7、工作，这样就可以使恒温箱内保持在某一温度(2)要使恒温箱内的温度保持在50 ，即50 时线圈内的电流为20 mA.由闭合电路欧姆定律I，r为继电器的电阻由题图甲可知，50 时热敏电阻的阻值为90 ，所以R(rR)260 .答案：(1)A、B端(2)260对光敏电阻的特性和应用的考查学生用书P225光敏电阻的光敏特性1探规律：根据记录数据定性分析光敏电阻的阻值与光照强度的关系2得结论(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【典题例析】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
8、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)0.20.40.60.81.01.2电阻(k)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2 V时，控制开关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1.0 lx 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；直流电源E(电动势3
9、 V，内阻不计)；定值电阻：R110 k，R220 k，R340 k(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(2)控制开关自动启动照明系统，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统，即此时光敏电阻阻值为20 k，两端电压为2 V，电源电动势为3 V，所以应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为10 k，即选用R1，电路原理图如图乙所示答案见解析2.一台臭氧发生器P的电阻为10 k，当供电电压等于24 V时能正常工作，否则不产生臭氧现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置，
10、要求它在有光照时能产生臭氧，在黑暗时不产生臭氧，拟用一个光敏电阻R1对它进行控制，R1的阻值在有光照时为100 ，黑暗时为1 000 、允许通过的最大电流为3 mA；电源E的电压为36 V、内阻不计；另有一个滑动变阻器R2，阻值为0100 、允许通过的最大电流为0.4 A；一个开关S和导线若干臭氧发生器P和光敏电阻R1的符号如图所示设计一个满足上述要求的电路图，图中各元件要标上字母代号，其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母A、B(电路图画在虚线框内)解析：因变阻器最大阻值100 远小于臭氧发生器P的电阻10 k，为了能控制臭氧发生器，应该使用滑动变阻器的分压式连接，有光照时P能正常工作，无
11、光照时P不工作，电路如图所示答案：见解析力电传感器的应用学生用书P226【典题例析】某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化，这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”现用如图所示的电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应，已知Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：A电源E(3 V，内阻约为1 )B电流表A1(00.6 A，内阻r15 )C电流表A2(00.6 A，内阻r2约为1 )D开关S，定值电阻R05 (1)为了比较准确地测量电阻Rx的阻值，请完成虚线框内电路图的设计(2)在电阻Rx上加一个竖直向下的力F(设竖直向下为正方向)，闭合开关S，记
12、下电表读数，A1的读数为I1，A2的读数为I2，得Rx_(用字母表示)(3)改变力的大小，得到不同的Rx值，然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的Rx值最后绘成的图象如图所示，除观察到电阻Rx的阻值随压力F的增大而均匀减小外，还可以得到的结论是_.当F竖直向下时，可得Rx与所受压力F的数值关系是Rx_解析(1)利用伏安法测量电阻阻值，但所给器材缺少电压表，可以用内阻已知的电流表A1代替，另一个电流表A2测量电流 .(2)电阻两端电压为UxI1r1，流经的电流为IxI2I1，电阻Rx.(3)由题图可知，图象是一次函数图线，即RxkFb，k，b17，则有Rx17F.答案(1)如图
13、所示(2)(3)压力反向，阻值不变17F3.传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)，显示体重大小的仪表A(实质是理想的电流表)组成压力传感器表面能承受的最大压强为1107 Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8 V，g取10 m/s2.请回答：压力F/N02505007501 0001 2501 500电阻
14、R/300270240210180150120(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘_A处(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA，这个人的体重是_ kg.解析：(1)由图表知，踏板空载时，压力传感器电阻R300 ，此时A中电流IA1.6102 A.(2)当电流I20 mA20103 A时，压力传感器的电阻R240 ，对应表格中，这个人的质量为50 kg.答案：(1)1.6102(2)50 学生用书P2261.酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓
15、度的变化而变化在如图所示的电路中，酒精气体的不同浓度对应着传感器的不同电阻这样，电压表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度C之间的对应关系正确的是()AU越大，表示C越大，C与U成正比BU越大，表示C越大，但是C与U不成正比CU越大，表示C越小，C与U成反比DU越大，表示C越小，但是C与U不成反比解析：选B.设二氧化锡半导体型酒精气体传感器的电阻为Rx，由闭合电路欧姆定律得，干路的电流I，电压表示数UIR0，而RxCk(定值)，由以上关系式可见U越大，表示C越大，但是C与U不成正比，故B项正确2.
16、A、B两块正对的金属板竖直放置，在金属板A的内侧表面系一绝缘细线，细线下端系一带电小球，两块金属板接在如图所示的电路中，电路中的R1为光敏电阻，R2为滑动变阻器，R3为定值电阻当R2的滑动触头P在a端时闭合开关S.此时电流表A和电压表V的示数分别为I和U，带电小球静止时绝缘细线与金属板A的夹角为，电源电动势E和内阻r一定则以下说法正确的是()A若将R2的滑动触头P向b端移动，则I不变，U增大B保持滑动触头P不动，用更强的光线照射R1，则I增大，U增大C保持滑动触头P不动，用更强的光照射R1，则小球重新达到稳定后变大D保持滑动触头P不动，用更强的光照射R1，则U的变化量的绝对值与I的变化量的绝对
17、值的比值不变解析：选D.由题中电路图看出，电压表V测量的是路端电压大小，电路稳定时R2支路中无电流，R2两端电压为零，将R2的滑动触头向b端移动不会影响电压表V和电流表A的读数，故选项A错误；两极板A、B之间的电压等于光敏电阻R1两端的电压，用更强的光照射R1，R1的阻值变小，电路电流I变大，路端电压U变小，R3两端电压变大，R1两端电压变小，则小球重新达到稳定后变小，故选项B、C均错误；设强光照射R1前电压表V和电流表A的示数分别为U1、I1，强光照射R1后电压表V和电流表A的示数分别为U2、I2，则EU1I1r，EU2I2r，解得r，可见，选项D正确3在输液时，药液有时会从针口流出体外，为
18、了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时()ARM变大，且R越大，U增大越明显BRM变大，且R越小，U增大越明显CRM变小，且R越大，U增大越明显DRM变小，且R越小，U增大越明显解析：选C.当RM变大时，回路的总电阻R总变大，根据I总，得干路中的电流变小，S两端的电压UI总RS变小，故选项A、B错误；当RM变小时，回路的总电阻R总RS变小，根据I总，得干路中的电流变大，S两端的电压UI总RS变大，而且R越大，RM变小时，对回路的总电阻变化的影响越明显，故选项C正确，选项D错误4(2016高考北
19、京卷)热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力_(选填“增强”或“减弱”)；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更_(选填“敏感”或“不敏感”) 解析：由题图可知，热敏电阻在温度上升时，阻值下降，故其导电能力增强；相对金属热电阻而言，热敏电阻在温度变化时，阻值变化明显，故对温度更敏感答案：增强敏感5.对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的某同学将RT和两个适当的定值电阻R1、R2连成如图虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻RL的阻值随R
20、T所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下RL的阻值，测量电路如图所示，图中的电压表内阻很大实验中的部分实验数据测量结果如表所示温度t/30.040.050.060.070.080.090.0RL阻值/54.351.047.544.341.037.934.7I/mA93.397.6102.9109.7116.7125.2134.2U/V5.075.024.974.904.834.754.66回答下列问题：(1)根据图1所示的电路，在如图2所示的实物图上连线图2(2)为了检验RL与t之间近似为线性关系，在坐标纸上作出RLt关系图线(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图3所示，电流表的读数为_，电压表的读数为_此时等效电阻RL的阻值为_；热敏电阻所处环境的温度约为_图3解析：(3)因为电流表的最小刻度为5 mA，故读数时只需要精确到1 mA，所以电流表的读数为115 mA，而电压表的最小刻度为0.1 V，故读数时要估读到0.01 V，所以电压表的读数为5.00 V等效电阻RL43.5 ，结合RLt图象可知热敏电阻所处环境的温度约为62.5 .答案：(1)连线如图所示(2)RLt关系图线如图所示(3)115 mA5.00 V43.5 62.5
