江苏版高考物理一轮复习第11章实验16利用传感器制作简单的自动控制装置课件

这是一份江苏版高考物理一轮复习第11章实验16利用传感器制作简单的自动控制装置课件，共50页。PPT课件主要包含了实验储备·一览清，实验类型·全突破等内容，欢迎下载使用。

1．(2023·海门中学高三模拟)某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律。根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材。(1)先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势。选择适当倍率的欧姆挡，将两表笔________，调节欧姆调零旋钮，使指针指向右边“0 Ω”处。测量时观察到热敏电阻温度越高，相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大，由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而________。
(2)再按图示连接好电路进行测量。
①闭合开关S前，将滑动变阻器R1的滑片滑到________端(填“a”或“b”)。将温控室的温度设置为T，电阻箱R0调为某一阻值R01。闭合开关S，调节滑动变阻器R1，使电压表和电流表的指针偏转到某一位置。记录此时电压表和电流表的示数、T和R01。断开开关S。再将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D端，闭合开关S。反复调节R0和R1，使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同。记录此时电阻箱的阻值R02。断开开关S。
②实验中记录的阻值R01________R02(填“大于”“小于”或“等于”)。此时热敏电阻阻值RT＝________。(3)改变温控室的温度，测量不同温度时的热敏电阻阻值，可以得到热敏电阻阻值随温度变化的规律。
[解析]　(1)使用多用电表的欧姆挡前应先欧姆调零，即将两表笔短接。温度越高，相同倍率下多用电表的指针向右偏转的角度越大，则电阻阻值越小，故热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。(2)①闭合开关前，为了保护电路，应该将滑动变阻器的滑片移到b端。②将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D端，调节滑动变阻器和电阻箱，使电压表和电流表的示数与改接前一致，则R01＝R02＋RT，所以R01＞R02，RT＝R01－R02。[答案]　(1)短接　减小　(2)①b　②大于　R01－R02
2．某同学利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。图甲中给继电器供电的电源电压U1＝4 V，内阻不计，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0为30 Ω。当线圈中的电流大于等于40 mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。
甲 乙
(1)图甲中警铃的接线柱C应与接线柱________相连，指示灯的接线柱D应与接线柱________相连(均选填“A”或“B”)；(2)当环境温度升高时，继电器的磁性将________(选填“增大”“减小”或“不变”)，当环境温度达到________ ℃时，警铃报警；(3)如果要使报警电路在更高的温度报警，下列方案可行的是(　　)A．适当减小U1 B．适当增大U1C．适当减小U2 D．适当增大U2
[解析]　(1)由于B接通时警铃响，A接通时指示灯亮，因此C接B，D接A。(2)由于热敏电阻随温度升高，阻值减小，回路的电流强度增大，因此继电器的磁性增强。当电流等于40 mA时，回路的总电阻
而继电器电阻R0为30 Ω，因此当热敏电阻等于70 Ω时，由题图乙可知对应温度为40 ℃时，警铃报警。(3)温度更高时，热敏电阻阻值更小，而报警电流为40 mA不变，因此应适当降低U1值，因此A正确。[答案]　(1)B　A　(2)增大　40　(3)A
3．电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度，将光敏电阻Rx和定值电阻R0接在9 V的电源上，光敏电阻阻值随光强变化关系如表所示：
[“光强”表示光强弱程度的物理量，符号为E，单位坎德拉(cd)]
(1)当光照强度为4坎德拉(cd)时光敏电阻Rx的大小为________ Ω。(2)其原理是光照增强，光敏电阻Rx阻值变小，施加于玻璃两端的电压降低，玻璃透明度下降，反之则玻璃透明度上升。若电源电压不变，R0是定值电阻，则下列电路图中符合要求的是________(填序号)。
A　　　 　B　　　　 C　　　 　　D
[答案]　(1)4.5　(2)C
4．(2023·江苏8省市模考)某同学为定性探究光敏电阻阻值随光照强度变化的关系，设计了如图(a)所示的电路。所用器材有：置于暗箱(图中虚线区域)中的光敏电阻RG、小灯泡和刻度尺；阻值为R的定值电阻；理想电压表 ；电动势为E、内阻为r的电源；开关S；导线若干。图(a)
实验时，先按图(a)连接好电路，然后改变暗箱中光源到光敏电阻的距离d，记录电压表的示数U，获得多组数据如下表。
回答下列问题：(1)光敏电阻阻值RG与电压表示数U的关系式为RG＝________(用E、r、R、U表示)；(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给的第二组数据点，并作出U-d的非线性曲线；
(3)依据实验结果可推断：光敏电阻的阻值随着光照强度的减小而________(选填“增大”或“减小”)。
(4)该同学注意到智能手机有自动调节屏幕亮度的功能，光照强度大时屏幕变亮，反之变暗。他设想利用光敏电阻的特性，实现“有光照射光敏电阻时，小灯泡变亮；反之变暗”的功能，设计了如图(c)所示电路，则电路中______(选填“R1”或“R2”)为光敏电阻，另一个为定值电阻。
(4)如果R1为光敏电阻，有光照射光敏电阻时，外电路总电阻变小，路端电压降低，灯泡变暗；当R2为光敏电阻时，有光照射光敏电阻时，外电路总电阻变小，整个电路电流强度增大，内电压升高，路端电压降低，流过R1的电流减小，因此流过灯泡的电流增大，灯泡变亮，所以R2为光敏电阻。
高考实验题是在教材实验的基础上创设新情境，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥于教材，体现开放性、探究性、设计性等特点，本实验创新点体现在以下几方面：
类型2　实验拓展与创新
[题组训练]1．(实验设计创新)某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验电路图如图甲所示，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。
(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，则应将如图乙所示的选择开关旋至________(选填“A”“B”“C”或“D”)。(3)闭合开关S，用调节好的多用电表进行排查。在图甲中，若只有b、c间断路，则表笔接入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闭合开关，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
[解析]　(1)若实现对30 ℃温度的控制，继电器和Rt的电压U1＝0.015×(20＋199.5)V≈3.29 V，因此符合要求的电源应选E2。若实现对80 ℃温度的控制，对全电路有：U＝I(R继＋Rt＋R)，即6 V＝0.015 A×(20 Ω＋49.1 Ω＋R)，解得R＝330.9 Ω，因此滑动变阻器应选R2。(2)用多用电表测量直流电压时，选择开关应旋至C(直流电压挡)。(3)表笔接入a、b时，a、b间电压为0，指针不偏转；接入a、c时，多用电表与电源等构成回路，指针偏转。
(4)连接电路时，先用电阻箱代替热敏电阻，调节滑动变阻器阻值，衔铁被吸合时，调节完毕，移除电阻箱换为热敏电阻即可，正确的顺序为⑤④②③①。[答案]　(1)E2　R2　(2)C　(3)不偏转　偏转(4)⑤④②③①
2．(实验原理创新)(2023·锡山模拟)某同学用热敏电阻制作了一个简易自动报警器，热敏电阻的阻值R随温度T变化的图像如图甲所示，简易自动报警器的电路图如图丙所示，请回答以下问题：
(1)用多用电表欧姆挡测继电器线圈ed(如图乙所示)的电阻时，将选择开关旋至“×100”位置，欧姆调零，测线圈ed电阻发现指针偏转角度过大，则应把选择开关旋至________(填“×10”或“×1 k”)进行测量，经正确操作，多用表示数如图丁所示，则所测继电器的阻值为________ Ω；
(2)为使温度在达到报警温度时，简易报警器响起，单刀双掷开关c应该接________(选填“a”或“b”)；(3)流过继电器线圈ed的电流I0＝10 mA时才会报警，若直流电源电动势E1为18 V(内阻不计)，欲实现温度达到或超过60 ℃报警器响起，则滑动变阻器规格应该选择________。A．0～200 Ω　B．0～500 Ω　C．0～1 500 Ω
[解析]　(1)测电阻时指针偏转过大，则读数太小误差较大，需要选择小量程让读数变大点才能减小误差，所以应把选择开关旋至×10挡进行测量。所测继电器的阻值＝表盘刻度读数×倍率＝22×10 Ω＝220 Ω。(2)由于温度升高热敏电阻阻值减小，通过继电器的电流增大，其产生的磁场磁感应强度增大，把铁片向左吸引，所以要让报警器响起，则单刀双掷开关c应该接a。
[答案]　(1)×10　220　(2)a　(3)C
3．(实验器材创新)实验室备有以下器材：电压传感器、电流传感器、滑动变阻器R1(阻值变化范围0～20 Ω)、滑动变阻器R2(阻值变化范围0～1 000 Ω)、电动势适当的电源、小灯泡(4 V　2 W)、开关、导线若干。(1)要完整地描绘小灯泡的U-I曲线，请在方框中画出实验电路图，并标出所用滑动变阻器的符号。
　甲(2)实验中描绘出的小灯泡U-I曲线如图甲所示，由图可知，小灯泡灯丝的电阻随温度升高而________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)如果用上述器材测量所给电源的电动势和内电阻，实验电路如图乙所示，图中R0是阻值为9.0 Ω的保护电阻，实验中测得多组数据记录在下表中，试在同一坐标系中画出等效电源的U-I图像，由图像可求出电源自身内阻约为________ Ω。
丙(4)若将上述小灯泡直接与电源和保护电阻组成串联电路，如图丙所示，此时小灯泡消耗的电功率约为____W(保留两位有效数字)。
[解析]　(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变压器要采用分压接法，由于灯泡的阻值较小，电流表应用外接法，电路图如图1所示。图1
(2)由题图所示U-I图线可知，随电压和电流的增大，灯泡实际功率增大，灯丝温度升高，电压与电流的比值增大，由此可知，灯泡灯丝电阻随温度升高而增大。