實(shí)驗(yàn)十一　傳感器的簡單使用

(本欄目對應(yīng)學(xué)生用書P268)實(shí)驗(yàn)十一傳感器的簡單使用目錄1核心知識·優(yōu)化增分2高分能力·突破瓶頸3課后提能演練1.實(shí)驗(yàn)原理閉合電路歐姆定律，用歐姆表進(jìn)行測量和觀察.2.實(shí)驗(yàn)器材熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺、溫度計(jì)、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學(xué)生電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線等.3.實(shí)驗(yàn)步驟（1）研究熱敏電阻的熱敏特性.①將熱敏電阻放入燒杯中的水中，測量水溫和熱敏電阻的阻值（實(shí)驗(yàn)原理如圖甲所示）.②改變水的溫度，多次測量水的溫度和熱敏電阻的阻值，記錄在表格中.（2）研究光敏電阻的光敏特性.①將光敏電阻、多用電表、燈泡、滑動(dòng)變阻器連接好（實(shí)驗(yàn)原理如圖乙所示），其中多用電表置于“×100”擋.②先測出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值，并記錄數(shù)據(jù).③打開電源，讓小燈泡發(fā)光，調(diào)節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮，觀察表盤指針指示電阻阻值的情況，并記錄.④用手掌（或黑紙）遮光時(shí)，觀察表盤指針指示電阻阻值的情況，并記錄.

4.數(shù)據(jù)處理（1）熱敏電阻的熱敏特性.①畫圖像：在如圖坐標(biāo)系中，粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線.②得結(jié)論：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，隨溫度的降低而增大.（2）光敏電阻的光敏特性.①探規(guī)律：根據(jù)記錄數(shù)據(jù)定性分析光敏電阻的阻值與光照強(qiáng)度的關(guān)系.②得結(jié)論：光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大，強(qiáng)光照射下電阻值很小.5.注意事項(xiàng)（1）在做熱敏實(shí)驗(yàn)時(shí)，加開水后要等一會(huì)兒再測其阻值，并同時(shí)讀出水溫，以使電阻溫度與水的溫度相同.（2）光敏實(shí)驗(yàn)中，如果效果不明顯，可將光敏電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中，并通過蓋上小孔改變射到光敏電阻上的光的強(qiáng)弱.（3）歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零.命題一教材實(shí)驗(yàn)拓展［基礎(chǔ)考點(diǎn)］1.用電壓傳感器、電流傳感器代替電壓表、電流表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，既可以快速、準(zhǔn)確地得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，還能使圖像快速、直觀地呈現(xiàn)在電腦屏幕上2.要學(xué)會(huì)把傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路圖中的兩個(gè)電表等效替換為相應(yīng)的傳感器3.常見傳感器（1）壓敏電阻：隨外界壓力的變化而變化.當(dāng)壓力變大時(shí)，其電阻明顯變?。环粗?，壓力變小時(shí)，電阻變大.（2）熱敏電阻：將其感受的溫度信號轉(zhuǎn)換成電信號，其電阻值隨溫度的變化而變化.溫度升高，其電阻變??；反之，溫度降低則變大.（3）光敏電阻：阻值與光的照射強(qiáng)度有關(guān).當(dāng)光的照射強(qiáng)度增大時(shí)，光敏電阻的阻值迅速減小；反之，照射強(qiáng)度減小，光敏電阻的阻值增大.（4）磁敏電阻：當(dāng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度有微小的變化時(shí)，電阻的阻值有較大的變化.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，則電阻的阻值增大；反之，則減小.例1

（2024年廣東卷）某科技小組模仿太陽能發(fā)電中的太陽光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，制作光源跟蹤演示裝置，實(shí)現(xiàn)太陽能電池板方向的調(diào)整，使電池板正對光源.圖甲是光照方向檢測電路.所用器材有：電源E（電動(dòng)勢3V）；電壓表V1和V2（量程均有0~3V和0~15V，內(nèi)阻均可視為無窮大）；滑動(dòng)變阻器R；兩個(gè)相同的光敏電阻RG1和RG2；開關(guān)S；手電筒；導(dǎo)線若干.圖乙是實(shí)物圖.圖中電池板上垂直安裝有半透明隔板，隔板兩側(cè)裝有光敏電阻，電池板固定在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上.控制單元與檢測電路的連接未畫出.控制單元對光照方向檢測電路無影響.請完成下列實(shí)驗(yàn)操作和判斷.（1）電路連接.圖乙中已正確連接了部分電路，請完成虛線框中滑動(dòng)變阻器R、電源E、開關(guān)S和電壓表V1間的實(shí)物圖連線.如圖（2）光敏電阻阻值與光照強(qiáng)度關(guān)系測試.①將圖甲中R的滑片置于

端，用手電筒的光斜照射到RG1和RG2，使RG1表面的光照強(qiáng)度比RG2表面的小.

②閉合S，將R的滑片緩慢滑到某一位置.V1的示數(shù)如圖丙所示，讀數(shù)U1為

V，V2的示數(shù)U2為1.17V.由此可知，表面光照強(qiáng)度較小的光敏電阻的阻值

（填“較大”或“較小”）.

③斷開S.b1.63（1.61~1.65均可）較大（3）光源跟蹤測試.①將手電筒的光從電池板上方斜照射到RG1和RG2.②閉合S，并啟動(dòng)控制單元.控制單元檢測并比較兩光敏電阻的電壓，控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng).此時(shí)兩電壓表的示數(shù)U1<U2，圖乙中的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電池板

（填“逆時(shí)針”或“順時(shí)針”）轉(zhuǎn)動(dòng)，直至

時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電池板正對手電筒發(fā)出的光.

逆時(shí)針U1=U2（或RG1=RG2）【解析】（1）由題圖甲可知，V1測RG1兩端電壓，V2測RG2兩端電壓，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，由題圖乙可知，此時(shí)V2已并聯(lián)在RG2兩端，V1未并聯(lián)在電路中，故應(yīng)將V1的“3”接線柱連到滑動(dòng)變阻器右上接線柱處，滑動(dòng)變阻器分壓式接入電路中.（2）①從安全性角度考慮，一開始應(yīng)將題圖甲中R的滑片置于b端，使兩個(gè)電壓表的示數(shù)均為零.②由題圖丙知電壓表的分度值為0.1

V，根據(jù)讀數(shù)原則需估讀到0.1

V的下一位，讀數(shù)為1.63

V.由串聯(lián)電路中電流相等，電阻之比等于電壓之比，可知電壓較大時(shí)對應(yīng)的電阻較大.由題圖甲知，V1測RG1兩端電壓，V2測RG2兩端電壓，且U1>U2，則RG1>RG2，由①可知RG1表面的光照強(qiáng)度比RG2表面的小，說明表面光照強(qiáng)度較小的光敏電阻的阻值較大.（3）②U1<U2，說明RG1電阻小，對應(yīng)光照強(qiáng)度大，而RG2電阻大，對應(yīng)光照強(qiáng)度小，因此光是從左上方斜向右下方照射，所以應(yīng)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)電池板，使光線和太陽能電池板垂直，直至U1=U2時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)RG1=RG2，兩板對應(yīng)光照強(qiáng)度相同，電池板正對手電筒發(fā)出的光.變式1

（2024年華師附中模擬）小雙想利用實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)熱敏電阻設(shè)計(jì)一個(gè)溫度報(bào)警裝置.查閱資料得到該熱敏電阻的阻值RT隨溫度t變化的曲線如圖甲所示.（1）利用下列器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，要求盡量準(zhǔn)確地測量熱敏電阻在50℃時(shí)的電阻值.A.電源E：電動(dòng)勢為9V，內(nèi)阻不計(jì)B.電壓表V：量程為10V，內(nèi)阻未知C.電流表G：量程為10mA，內(nèi)阻RG=50ΩD.滑動(dòng)變阻器R1（最大阻值為50Ω）；滑動(dòng)變阻器R2（最大阻值為1000Ω）E.待測熱敏電阻RTF.開關(guān)S，導(dǎo)線若干請選擇合適的器材，在圖乙方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并標(biāo)出各元件的符號.如圖（2）若正確測量，某次電壓表讀數(shù)U=6.4V，電流表讀數(shù)I=8.0mA，則熱敏電阻在50℃時(shí)的阻值RT=

Ω.

（3）把電源E、熱敏電阻RT、電阻箱R、蜂鳴器D連接成如圖丙電路.蜂鳴器D內(nèi)阻不計(jì)，當(dāng)通過它的電流超過ID=4mA時(shí)，它就發(fā)出聲音報(bào)警.若要求環(huán)境溫度達(dá)到50℃時(shí)開始報(bào)警，電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)為

Ω.

750

1500

（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)電路不工作.為排查電路故障，學(xué)生用電壓表測量圖丙中各接點(diǎn)間的電壓.合上開關(guān)S，一個(gè)接線柱連接a，另一接線柱連接b時(shí)指針不偏轉(zhuǎn)，連接c時(shí)指針偏轉(zhuǎn).若電路只有一處斷路，則連接a的是電壓表圖丙的

（填“正”或“負(fù)”）接線柱，斷路處可能在

（填“ab間”或“bc間”）.

（5）故障排除后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度達(dá)到52℃時(shí)才開始報(bào)警，為了實(shí)現(xiàn)50℃時(shí)報(bào)警，應(yīng)將電阻箱的阻值適當(dāng)調(diào)

（填“大”或“小”）.

正bc間小

命題二拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)［能力考點(diǎn)］例2已知一熱敏電阻當(dāng)溫度從10℃升至60℃時(shí)阻值從幾千歐姆降至幾百歐姆，某同學(xué)利用伏安法測量其阻值隨溫度的變化關(guān)系.所用器材：電源E、開關(guān)S、滑動(dòng)變阻器R（最大阻值為20Ω）、電壓表（可視為理想電表）和毫安表（內(nèi)阻約為100Ω）.（1）在如圖所給的器材符號之間畫出連線，組成測量電路圖.圖見解析（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，將熱敏電阻置于溫度控制室中，記錄不同溫度下電壓表和毫安表的示數(shù)，計(jì)算出相應(yīng)的熱敏電阻阻值.若某次測量中電壓表和毫安表的示數(shù)分別為5.5V和3.0mA，則此時(shí)熱敏電阻的阻值為

kΩ（保留2位有效數(shù)字）.實(shí)驗(yàn)中得到的該熱敏電阻阻值R隨溫度t變化的曲線如圖甲所示.

1.8

（3）將熱敏電阻從溫控室取出置于室溫下，測得達(dá)到熱平衡后熱敏電阻的阻值為2.2kΩ.由圖甲求得，此時(shí)室溫為

℃（保留3位有效數(shù)字）.

（4）利用實(shí)驗(yàn)中的熱敏電阻可以制作溫控報(bào)警器，其電路的一部分如圖乙所示.圖中，E為直流電源（電動(dòng)勢為10V，內(nèi)阻可忽略）；當(dāng)圖中的輸出電壓達(dá)到或超過6.0V時(shí)，便觸發(fā)報(bào)警器（圖中未畫出）報(bào)警.若要求開始報(bào)警時(shí)環(huán)境溫度為50℃，則圖中

（填“R1”或“R2”）應(yīng)使用熱敏電阻，另一固定電阻的阻值應(yīng)為

kΩ（保留2位有效數(shù)字）.

25.8（25.6~26.0均可）

R1

1.2

變式2酒駕嚴(yán)重危害了公共交通安全，打擊酒駕現(xiàn)象已成為日常.如圖甲為交警使用的某種酒精檢測儀，核心部件為酒精氣體傳感器，其電阻R1與酒精氣體濃度x的關(guān)系如圖乙所示.（1）某同學(xué)自行設(shè)計(jì)了簡易酒精檢測儀，如圖丙所示，用到的器材有酒精氣體傳感器R1、電源（電動(dòng)勢為9.0V，內(nèi)阻未知）、電流表（滿偏電流為100mA，內(nèi)阻為8.5Ω），閉合開關(guān)，周圍無酒精氣體，發(fā)現(xiàn)電流表剛好滿偏，則電源內(nèi)阻為

Ω；用該儀器

（填“能”或“不能”）檢測酒駕.

1.5

不能

（2）另一位同學(xué)查閱酒精檢測儀說明書時(shí)看到表格中的參數(shù)，他根據(jù)自己的理解將酒精檢測儀的內(nèi)部電路簡化為圖丁.只有綠燈亮表示被測試者非酒駕，紅綠燈一起亮表示被測試者酒駕.圖丁中電源電動(dòng)勢為6V，內(nèi)阻不計(jì)，R2為定值電阻，R1為酒精氣體傳感器，L1、L2是彩色小燈泡，顏色一紅一綠，小燈泡電壓達(dá)到0.7V才會(huì)發(fā)光，則L1為

（填“紅”或“綠”）燈，當(dāng)紅燈剛亮?xí)r通過紅燈的電流為

A（保留2位有效數(shù)字）.

駕駛員狀態(tài)非酒駕酒駕酒精氣體濃度標(biāo)準(zhǔn)（mg/mL）小于0.2大于或者等于0.2檢測器狀態(tài)只有綠燈亮綠燈紅燈都亮紅0.18

知識鞏固練1.在輸液時(shí)，藥液有時(shí)會(huì)從針口流出體外，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了一種報(bào)警裝置，電路如圖所示.M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時(shí)其電阻RM發(fā)生變化，導(dǎo)致S兩端電壓U增大，裝置發(fā)出警報(bào)，此時(shí)（）A.RM變大，且R越大，U增大越明顯B.RM變大，且R越小，U增大越明顯C.RM變小，且R越大，U增大越明顯D.RM變小，且R越小，U增大越明顯（本欄目對應(yīng)學(xué)生用書P433）C2.利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻制作的熱傳感器，一般體積很小，可以用來測量很小范圍內(nèi)的溫度變化，反應(yīng)快，而且精確度高.（1）如果將負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻與電源、電流表和其他元件串聯(lián)成一個(gè)電路，其他因素不變，只要熱敏電阻所處區(qū)域的溫度降低，電路中電流將變

（填“大”或“小”）.

?。?）上述電路中，我們將電流表中的電流刻度換成相應(yīng)的溫度刻度，就能直接顯示出熱敏電阻附近的溫度.如果刻度盤正中的溫