人教版高考物理一轮复习专题11交变电流实验12传感器的简单使用课件

这是一份人教版高考物理一轮复习专题11交变电流实验12传感器的简单使用课件，共30页。

必 备 知 识 · 深 悟 固 基
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．3．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、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．
4．数据处理(1)热敏电阻的热敏特性①画图像：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．
(2)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：光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小．
5．注意事项(1)在做热敏实验时，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)光敏实验中，如果效果不明显，可将光敏电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少．(3)欧姆表每次换挡后都要重新调零．
关 键 能 力 · 突 破 要 点
命题一　教材实验引申　[基础考点]
1．用电压传感器、电流传感器代替电压表、电流表进行实验，既可以快速、准确地得到实验数据，还能使图像快速、直观地呈现在电脑屏幕上．2．要学会把传统实验电路图中的两个电表等效替换为相应的传感器．
3．常见传感器(1)压敏电阻：随外界压力的变化而变化．当压力变大时，其电阻明显变小；反之，压力变小时，电阻变大．(2)热敏电阻：将其感受的温度信号转换成电信号，其电阻值随温度的变化而变化．温度升高，其电阻变小；反之，降低则变大．(3)光敏电阻：阻值与光的照射强度有关．当光的照射强度增大时，光敏电阻的阻值迅速减小；反之，照射强度减小，光敏电阻的阻值增大．(4)磁敏电阻：当磁场的磁感应强度有微小的变化时，电阻的阻值有较大的变化．磁场的磁感应强度增大，则电阻的阻值增大；反之，则减小．
例1　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1×107 Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如表所示．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：
(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.【答案】(1)1.6×10－2　(2)50
深化理解 (1)根据表格可以得到空载时(即F＝0)压力传感器的阻值，然后根据欧姆定律得到闭合回路的电流；(2)根据闭合电路欧姆定律可以得到电流为20 mA时整个电路的电阻，从而得到压力传感器的电阻，再根据表格得到人的质量．
变式1　(2021年武汉期末)传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，热敏电阻随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由热敏电阻R1作为传感器，制作的简单自动报警器线路图．甲　　　　　　　　　乙　　
(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在________(填“a”或“b”)．(2)若使启动报警的温度降低些，应将滑动变阻器滑片P向______(填“左”或“右”)移动．(3)如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的原因可能是______________________________________________________________ ______________________________________________________________.
【答案】(1)a　(2)右　(3)题图乙中左边电源端电压太小，或者弹簧的劲度系数太大【解析】(1)根据图甲中曲线的趋势可以得出，电阻随温度的升高而减小，因此热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，通过线圈的电流变大，磁场的磁感应强度变大，对衔铁的吸引力变大，与a点接触，欲使报警器报警，则c应接a点．(2)若使报警的最低温度降低些，则电路中电阻要减小，滑动变阻R应将P点向右移动．
(3)在最低报警温度时不能报警，说明此时电路中产生的电流不能让竖直片与a接触，这可能由多种原因造成，如：左边电源电压太低，电源提供的电流太小，导致磁铁的磁性太弱；弹簧的劲度系数太大，电磁铁的吸引力小于弹力等．
变式2　某同学要把电压表改装成可直接测量压力的仪表，设计的电路如图甲所示．实验器材如下：待改装电压表(量程0～3 V，可视为理想电压表)、定值电阻R0、压敏电阻Rx、电源4 V、内阻不计、开关S、导线．选用的压敏电阻阻值Rx随压力F变化的规律如图乙所示．
(1)实验中随着压力F的增大，电压表的示数__________(填“变大”“不变”或“变小”)．(2)为使改装后仪表的量程为0～160 N，且压力160 N对应电压表3 V刻度，则定值电阻阻值R0＝__________Ω，压力0 N对应电压表__________V刻度．(3)他发现这样改装后的仪表压力刻度分布不均匀，想进一步把(2)中的压力刻度改成均匀分布，应选用另一压敏电阻，其阻值Rx随压力F变化的关系式为____________________．
命题二　拓展创新实验　[能力考点]
例2　(2020年全国卷Ⅲ)已知一热敏电阻当温度从10 ℃升至60 ℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系．所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)、电压表(可视为理想电表)和毫安表(内阻约为100 Ω)．(1)在如图所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图．
(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值．若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为________kΩ(保留2位有效数字)．实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图甲所示．
(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 kΩ.由图甲求得，此时室温为________℃(保留3位有效数字)．
(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图乙所示．图中，E为直流电源(电动势为10 V，内阻可忽略)；当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器(图中未画出)报警．若要求开始报警时环境温度为50 ℃，则图中________(填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为________kΩ(保留2位有效数字)．【答案】(1)见解析图　(2)1.8　(3)25.8(25.6～26.0都可)　(4) R1　1.2
【解析】(1)滑动变阻器用分压式，电压表可视为理想表，所以用电流表外接．连线如图．
(3)由图甲可以直接读出该电阻的阻值为2.2 kΩ，对应的温度为25.8 ℃.(4)温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少．而温度高时要求输出电压升高，以触发报警，所以R1为热敏电阻．由图线可知，温度为50 ℃时，R1＝0.8 kΩ，由欧姆定律可得E＝I(R1＋R2)，U＝IR2，代入数据解得R2＝1.2 kΩ.
变式3　(2019年全国卷Ⅱ)某小组利用图甲所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中V1和V2为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻(阻值100 Ω)；S为开关，E为电源．实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出．图乙是该小组在恒定电流为50.0 μA时得到的某硅二极管U－t关系曲线．回答下列问题：