2025届高三物理一轮复习精品课件第十二章交变电流电磁振荡实验十七利用传感器制作简单的自动控制装置

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1.知道什么是传感器，知道光敏电阻和热敏电阻等敏感元件的特性和应用。 2.学会传感器的简单使用并会制作简单的自动控制装置。
一、五种敏感元件的作用和特点
二、实验过程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(如图1甲所示)。
(2)准备好记录电阻与温度关系的表格(如下表)。
(3)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，把记录的数据画在R－t图中，得图像如图乙所示。
2.研究光敏电阻的光敏特性(1)将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如图2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，观察表盘指针显示电阻阻值的变化情况，并记录。
(4)用手掌(或黑纸)遮光时电阻值又是多少，并记录。把记录的结果填入下表中，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，光照增强时电阻变小，光照减弱时电阻变大。
三、误差分析1.温度计读数带来误差。2.多用电表读数带来误差。3.作R－t图像时的不规范易造成误差。
四、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欧姆调零。
考点二　用光传感器设计控制电路
考点一　用温度传感器设计控制电路
例1 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，当温度为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。
解析　电路图连线如图所示。
(2)电路中应选用滑动变阻器________(选填“R1”或“R2”)。
(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________(选填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_________________________________________________________。
②将开关向________(选填“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电阻箱的电阻值应调为热敏电阻在60 ℃时的阻值，即650.0 Ω。滑动变阻器的滑片应置于b端，使开关接通后回路中电流最小，以保护报警器，即防止因过载而损坏报警器。②应将开关向c端闭合，调节滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警。答案　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
1.某同学利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图4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。
(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U1B.适当增大U1C.适当减小U2D.适当增大U2
答案　(1)B　A　(2)增大　40　(3)A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)由于该热敏电阻随温度升高，阻值减小，回路的电流增大，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。
例2 为了节能环保，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R随光的照度I变化而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx)。(1)某光敏电阻在不同照度下的阻值R如下表所示，根据表中的数据，请在图5甲的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并判断光敏电阻的阻值R与照度I是否成反比关系。答：________(填“是”或“否”)。
若光敏电阻的阻值R与照度I成反比关系，则有RI为定值，由图像中的点的数据可得5.8×0.2