第10章实验十一-传感器的简单使用资料.ppt

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1、第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器实验十一传感器的简单使用考纲解读知道什么是传感器，知道光敏电阻和热敏电阻的作用知道什么是传感器，知道光敏电阻和热敏电阻的作用.能够通过实验探究光敏电阻和热敏电阻的特性能够通过实验探究光敏电阻和热敏电阻的特性.了解常见的各种传感器的工作原理、元件特性及设计方案了解常见的各种传感器的工作原理、元件特性及设计方案.知识梳理知识梳理考点一考点一考点二考点二考点三考点三知识梳理研究热敏电阻的特性1.实验原理闭合电路欧姆定律，用 表进行测量和观察.2.实验器材半导体热敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、凉水和热水.3.实验步骤(1)按实验原理图甲连接好电路，将热敏电

2、阻绝缘处理；(2)把多用电表置于 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 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.温度计欧姆欧姆温度计的示数【基本实验要求】答案实验原理图知识梳理4.数据处理在图坐标系中，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 ，随温度的降低而 .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.减小增大答案知识梳理研究光敏电阻的光敏特

3、性1.实验原理闭合电路欧姆定律，用 表进行测量和观察.2.实验器材光敏电阻、多用电表、滑动变阻器、导线、电源.3.实验步骤(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器如实验原理图乙所示电路连接好，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电阻阻值的情况，并记录.欧姆小灯泡【基本实验要求】答案知识梳理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

4、，强光照射下电阻值 ；(2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为 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.很小电阻返回答案考点一 温度传感器的应用1.温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性工作的.如图2甲所示，电源的电动势E9.0 V，内阻不计；G为灵敏电流计，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图乙所示，闭合开关S，当R的温度等于20 时，电流表示数I12 mA；电流表的

5、示数I23.6 mA时，热敏电阻的温度是_.EI(RRg)代入I12 mA得Rg0.5 k代入I23.6 mA得R2 k读图可得温度为120.120 解析答案2134考点一 温度传感器的应用2.利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高.(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变_(选填“大”或“小”).(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度.如果刻度盘正中的温度为20(如图甲所示)，则2

6、5 的刻度应在20 的刻度的_(选填“左”或“右”)侧.R增加，I减小小解析(2)由(1)的分析知，温度越高，电流越大，25 的刻度应对应较大电流，故在20 的刻度的右侧.右解析答案2134考点一 温度传感器的应用(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路.答案2134考点一 温度传感器的应用3.如图，一热敏电阻Rt放在控温容器M内；为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9；S为开关.已知Rt在95 时的阻值为150，在20 时的阻值约为550.现要求在降温过程

7、中测量在9520 之间的多个温度下Rt的阻值.(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图.A答案2134考点一 温度传感器的应用(2)完成下列实验步骤中的填空.依照实验原理电路图连线.调节控温容器M内的温度，使得Rt温度为95.将电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全.闭合开关.调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录_.将Rt的温度降为t1(20 t195)；调节电阻箱，使得电流表的读数_，记录_.温度为t1时热敏电阻的电阻值Rt1_.逐步降低t1的数值，直至20 为止；在每一温度下重复步骤.电阻箱的读数R0仍为I0电阻箱的读数为R1R0R1150 Rt=150 解析 E=I0(R0+150+R

8、A)E=I0(R1+Rt1+RA)解得Rt1R0R1150 解析答案2134考点一 温度传感器的应用4.热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整.已知常温下待测热敏电阻的阻值为4050.热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1)、直流电压表(内阻约5 k)、滑动变阻器(010)、开关、导线若干.(1)图中，a、b、c三条图线能反映出热敏电阻的伏安特性曲线的是_.c解析答案2134考点一 温度传感器的应用(2)

9、在虚线框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小.(3)根据电路图，在图中的实物图上连线.返回答案2134考点二 光电传感器的应用5.(多选)如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，图中虚线表示激光，圆柱体表示随传送带运动的货物，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是()A.当光照射R1时，信号处理系统获得高电压B.当光照射R1时，信号处理系统获得低电压C.信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D.信号处理系统每获得一次高电压就计数一次解析激光是照在光敏电阻R1上，信号处理系统与R1并联，其电压就是R1上的电压，当货物挡光时R1阻值大，电压高，货物挡光一次，就计数(货物的

10、个数)一次，故B、D正确.BD解析答案657考点二 光电传感器的应用6.一台臭氧发生器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，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

11、固定接线柱端分别标上字母A、B(电路图画在虚线框内).答案657考点二 光电传感器的应用7.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ROS在不同照度下的阻值如表所示：(1)根据表中数据，请在图给定的坐标系中描绘出光敏电阻阻值随照度变化的曲线，并说明光敏电阻阻值随照度变化的特点.照度/lx0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2电阻/k754028232018解析(1)特点：光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小.解析答案657考点二

12、光电传感器的应用(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ROS(符号 ，阻值见上面表格)直流电源E(电动势3 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.返回解析答案657考点三 传感器在实验中的应用8.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

13、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)和显示体重大小的仪表 (实质是理想电流表)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，取g10 m/s2.请作答：A压力F/N02505007501 0001 2501 500电压R/3002702402101801501209810考点三 传感器在实验中的应用压力F/N02505007501 0001 2501 5

14、00电压R/300270240210180150120(1)该秤零点(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，这个人的质量是_kg.1.610250解析答案9810考点三 传感器在实验中的应用9.利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等.图甲所示为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的UI关系图线.(1)实验室提供的器材有：电流传感器、电压传感器、滑动变阻器A(阻值范围010)、滑动变阻器B(阻值范围0100)、电动势为6 V的电源(不计内阻)、小灯泡、开关、导线若干.该同学做实验时，滑动变阻器选用的是_(选填“A”或“B

15、”)；请在图乙的方框中画出该实验的电路图.A完整的UI关系图线分压电路选小阻值滑动变阻器解析答案9810考点三 传感器在实验中的应用(2)如果将该小灯泡接入图丙所示的电路中，已知电流传感器的示数为0.3 A，电源电动势为3 V.则此时小灯泡的电功率为_ W，电源的内阻为_.0.692.33解析答案9810考点三 传感器在实验中的应用10.如图所示装置可以用来测量硬弹簧(即劲度系数较大的弹簧)的劲度系数k.电源的电动势为E，内阻可忽略不计；滑动变阻器全长为L，重力加速度为g.为理想电压表.当木板上没有放重物时，滑动变阻器的触头位于图中a点，此时电压表示数为零.在木板上放置质量为m的重物，滑动变阻器的触头随木板一起下移.由电压表的示数U及其他给定条件，可计算出弹簧的劲度系数k.(1)写出m、U与k之间所满足的关系式.解析答案9810考点三 传感器在实验中的应用(2)已知E1.50 V，L12.0 cm，g取9.80 m/s2.测量结果如下表：m/kg1.001.503.004.506.007.50U/V 0.108 0.154 0.290 0.446 0.608 0.740在图中给出的坐标纸上利用表中数据描出mU直线.mU直线的斜率为_kg/V(结果保留三位有效数字)；弹簧的劲度系数k_N/m(结果保留三位有效数字).10.01.23103返回解析答案9810