【2019最新】精选高考物理一轮复习第十章交变电流传感器
实验十一传感器的简单应用教案
一、研究热敏电阻的热敏特性
[基本要求] [数据处理]
1.根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入表中，分析热敏电
次数阻的特性.
待测量 温度(℃)电阻(Ω) 1 2 3 4 5 6 2.在如图所示的坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化
的图线.
[实验结论]
根据实验数据和R-t图线，得出结论：热敏电阻的阻值随温度的升
高而减小，随温度的降低而增大.二、研究光敏电阻的光敏特性
[基本要求] [数据处理]
把记录的数据填入下表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性.
光照强度 电阻(Ω) 弱 中 强 无光照射 [实验结论]
1.光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值小.
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2.光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量.
[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.
考向1 温度传感器的应用
[典例1] (2016·新课标全国卷Ⅰ)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，在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.
(2)电路中应选用滑动变阻器 (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 (填“a”或
“b”)端附近，不能置于另一端的原因是
______________________________________________.
②将开关向 (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
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系统即可正常使用.
[解题指导] 从提供的单刀双掷开关可以看出，当开关与c接通时，应形成一个完整的电路，以便对系统进行调节.当调节完成后，只
要将开关与d接通，就可以用于报警.
由报警电流推算回路中的总电阻值，便可大致确定滑动变阻器的
最小阻值，从而确定选用哪一个变阻器.
[解析] (1)根据题述，应该采用滑动变阻器的限流接法，连接的电路如答案图所示.(2)根据题述，流过报警器的工作电流超过10 mA时，报警器就会报警，可知滑动变阻器的最大阻值至少为R＝＝ Ω＝1 800 Ω，因此在电路中应选用最大阻值为2 000 Ω的滑动变阻器R2.(3)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接入电路的阻值最大处，即b端附近，不能置于另一端的原因是：若置于a端，则导致闭合开关后，报警器中电流大于20 mA，报警器可能损坏.②将开关向c端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至
报警器开始报警.
[答案] (1)连线如图所示 (2)R2 (3)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
考向2 光电传感器的应用
[典例2] 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).某光敏电阻在不同照度下的阻值如下表：
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 照度(lx)
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电阻(kΩ) 75 40 28 23 20 18(1)根据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的
曲线，并说明阻值随照度变化的特点.
(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RP(符号，阻值见上表)直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；
定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限选其中之一
并在图中标出)；开关S及导线若干.
[解析] (1)光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图甲所示.特
点：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小.
甲 乙
(2)控制开关自动启动照明系统，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，即此时光敏电阻阻值为20 kΩ，两端电压为2 V，电源电动势为3 V，所以应加上一个分压电阻，
分压电阻阻值为10 kΩ，即选用R1，电路原理图如图乙所示.
[答案] 见解析
考向3 其他传感器的应用
[典例3] 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U-I关系图线.
甲 乙
丙
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(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0～10 Ω)、滑动变阻器B(阻值范围0～100 Ω)、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 (填“A”或“B”)；请在图乙的方框中画
出该实验的电路图.
(2)如果将该小灯泡接入丙图所示的电路中，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 Ω.
[答案] (1)A 实验电路图如图所示
(2)0.69(0.66～0.72均可) 2.33(2.00～2.67均可)
[典例4] (2017·北京海滨模拟)某种角速度计，其结构如图所示.当整个装置绕轴OO′转动时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号.已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计.滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，装置静止时滑片P在变阻器的最左端B端，当系统以角速度ω转动时，则
( )
A.电路中电流随角速度的增大而增大 B.电路中电流随角速度的增大而减小
C.弹簧的伸长量为x＝k－mω2
Emω2
mωl
D.输出电压U与ω的函数式为U＝k－mω2
[解析] 系统在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，BC的总电阻不变，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中的电流保持不变，故A、B错误；设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧伸长的长度为x，则对元件A，根据牛顿第二定律得kx＝mω2(l＋x)，
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[答案] D
又输出电压U＝E＝E，联立两式得x＝，U＝，故C错误，D正确.
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高考物理一轮复习第十章交变电流传感器实验十一传感器的简单应用教案
