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實(shí)驗(yàn)12.1 傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用 【高考導(dǎo)航】 搶分題型 ◎題型1 熱敏電阻的原理及應(yīng)用 ◎題型2 光敏電阻傳感器的應(yīng)用 ◎題型3 傳感器在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．認(rèn)識(shí)熱敏電阻、光敏電阻等傳感器中的敏感元件。 2．了解傳感器在技術(shù)上的簡(jiǎn)單應(yīng)用。 實(shí)驗(yàn)原理 (1)傳感器是將它感受到的信號(hào)(如力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量(一般是電學(xué)量)。 (2)其工作過程如圖實(shí)Ⅺ－1所示： 題型1　熱敏電阻的原理及應(yīng)用 例1　用對(duì)溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成的某熱敏電阻RT，在給定溫度范圍內(nèi)，其阻值隨溫度的變化是非線性的。某同學(xué)將RT和兩個(gè)適當(dāng)?shù)墓潭娮鑂1、R2連成圖實(shí)Ⅺ－6虛線框內(nèi)所示的電路，以使該電路的等效電阻RL的阻值隨RT所處環(huán)境溫度的變化近似為線性的，且具有合適的阻值范圍。為了驗(yàn)證這個(gè)設(shè)計(jì)，他采用伏安法測(cè)量在不同溫度下RL的阻值，測(cè)量電路如圖實(shí)Ⅺ－7所示，圖中的電壓表內(nèi)阻很大。RL的測(cè)量結(jié)果如下表所示。 回答下列問題： (1)根據(jù)圖實(shí)Ⅺ－6所示的電路，在圖實(shí)Ⅺ－7所示的實(shí)物圖上連線。 (2)為了檢驗(yàn)RL與t之間近似為線性關(guān)系，在圖實(shí)Ⅺ－8上作RL－t關(guān)系圖線。 (3)在某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖實(shí)Ⅺ－9甲、乙所示。電流表的讀數(shù)為________，電壓表的讀數(shù)為______。此時(shí)等效電阻RL的阻值為______；熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為________。 答案　(1)連線如圖所示 (2)RL－t關(guān)系圖線如圖所示 (1) 根據(jù)數(shù)據(jù)描出點(diǎn)，連接成直線，圖象如下所示。 分析： （1）根據(jù)原理圖連接即可，注意電表的正負(fù)極不要和電源連反了． （2）用直線將在坐標(biāo)上描述的點(diǎn)連接，直線盡量多穿過點(diǎn)． （3）從電表中讀出電壓和電流表示數(shù)，然后根據(jù)歐姆定律求出等效電阻阻值，結(jié)合圖象可求出此時(shí)的溫度． 題型2　光敏電阻傳感器的應(yīng)用 例2　為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場(chǎng)所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)。光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大，照度單位為lx)。某光敏電阻RP在不同照度下的阻值如下表： 照度（lx） 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 電阻（kΩ） 75 40 28 23 20 18 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)诮o定的坐標(biāo)系(圖實(shí)Ⅺ－10)中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點(diǎn)。 (2)如圖實(shí)Ⅺ－11所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2 V時(shí)，控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，請(qǐng)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單電路，給1、2兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗照度降低至1.0(lx)時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖。 (不考慮控制開關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響)提供的器材如下： 光敏電阻RP(符號(hào) ，阻值見上表)； 直流電源E(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì))； 定值電阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限選其中之一并在圖中標(biāo)出) 開關(guān)S及導(dǎo)線若干。 答案　見解析 解析 　(1)光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如圖所示。 故選定值電阻R1，電路原理圖如圖所示。 題型3　傳感器在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用 例3　利用傳感器可以探測(cè)、感受外界的信號(hào)、物理?xiàng)l件等。圖實(shí)Ⅺ－12甲所示為某同學(xué)用傳感器做實(shí)驗(yàn)得到的小燈泡的U－I關(guān)系圖線。 (1)實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：電流傳感器、電壓傳感器、滑動(dòng)變阻器A(阻值范圍0～10 Ω)、滑動(dòng)變阻器B(阻值范圍0～100 Ω)、電動(dòng)勢(shì)為6 V的電源(不計(jì)內(nèi)阻)、小燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線若干。該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，滑動(dòng)變阻器選用的是________(選填“A”或“B”)；請(qǐng)?jiān)趫D乙的方框中畫出該實(shí)驗(yàn)的電路圖。 (2)如果將該小燈泡接入丙圖所示的電路中，已知電流傳感器的示數(shù)為0.3 A，電源電動(dòng)勢(shì)為3 V。則此時(shí)小燈泡的電功率為________ W，電源的內(nèi)阻為________ Ω。 答案　(1)A　實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示 (2)0.69(0.66～0.72均可)　2.33(2.00～2.67均可) 解析 (1) 為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器可以選A；小燈泡電阻較小，電流傳感器應(yīng)采用外接法，描繪小燈泡伏安特性曲線，電壓與電流應(yīng)從零開始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，電路圖如圖1所示； 該直線斜率絕對(duì)值等于電源的內(nèi)阻r=△U/△I=(3V?2.3V)/0.3A≈2.3Ω，