高考物理【一轮复习】讲义练习实验十七　利用传感器制作简单的自动控制装置

这是一份高考物理【一轮复习】讲义练习实验十七　利用传感器制作简单的自动控制装置，共19页。试卷主要包含了研究光敏电阻的光敏特性，5　50，8×0等内容，欢迎下载使用。

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，得到图像如图乙所示。
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)接通电源，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)遮住电阻，观察表盘指针显示的电阻阻值，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.在做热敏电阻的热敏特性实验时，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进行欧姆调零。
考点一 用温度传感器设计控制电路
例1 (2024·浙江1月选考，16Ⅲ)在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中，测得热敏电阻Rt在不同温度时的阻值如下表所示。
某同学利用上述热敏电阻Rt、电动势E＝3 V(内阻不计)的电源、定值电阻R(阻值有3 kΩ、5 kΩ、12 kΩ三种可供选择)、控制开关和加热系统，设计了A、B、C三种电路。因环境温度低于20 ℃，现要求将室内温度控制在20 ℃~28 ℃范围，且1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，则应选择的电路是 ，定值电阻R的阻值应选 kΩ，1、2两端的电压小于 V时，自动关闭加热系统(不考虑控制开关对电路的影响)。
答案 C 3 1.8
解析 电路A中，定值电阻和热敏电阻并联，电压不变，故不能实现电路的控制，故A错误;电路B中，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，定值电阻分得的电压越小，无法实现1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，故B错误;电路C中，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，热敏电阻分得的电压越大，可以实现1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，故C正确;由热敏电阻Rt在不同温度时的阻值表可知，20.0 ℃时热敏电阻的阻值为60×100 Ω＝6 kΩ，由题意可知U12＝RtRt＋RE＝66＋R×3 V＝2 V，解得R＝3 kΩ; 当温度达到28 ℃时，加热系统关闭，此时热敏电阻的阻值为4.5 kΩ，则此时1、2两端的电压为U12'＝Rt'Rt'＋RE＝4.54.5＋3×3 V＝1.8 V，即1、2两端的电压小于1.8 V时，自动关闭加热系统。
跟踪训练
1.某同学利用热敏电阻自制了一个简易温度计，其内部电路装置如图甲所示，使用的器材有:直流电源(E＝4.5 V，内阻不计)、毫安表(量程未知)、电阻箱R(最大阻值为999.9 Ω)、热敏电阻一个、开关S1和S2、导线若干。
(1)为了确定毫安表的量程和内阻，先把电阻箱的阻值调到最大，然后将开关S2接至a端，闭合开关S1，逐渐调节电阻箱的阻值，发现当毫安表指针刚好偏转至满偏刻度的12处，电阻箱的示数如图乙所示，此时电阻箱的阻值R＝ Ω。将电阻箱的阻值调为540.0 Ω时，毫安表指针刚好偏转至满偏刻度的34处，由此知毫安表的满偏电流Ig＝ mA，内阻Rg＝ Ω(后两问计算结果均保留2位有效数字)。
(2)将开关S2接至b端，闭合开关S1，该温度计可开始工作，为了得到摄氏温度与电流之间的关系，该同学通过查阅资料，发现自己使用的热敏电阻为负温度系数热敏电阻，其阻值在测量范围(包括0 ℃)内随摄氏温度的降低而线性增加，比例系数为k(k