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實(shí)驗(yàn)十一
傳感器的簡單使用
1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/>(1)了解常見傳感器元件的作用.
(2)探究熱敏電阻、光敏電阻的特性.
2.實(shí)驗(yàn)原理
傳感器將感受到的非電學(xué)量(力、熱、光、聲等)，轉(zhuǎn)換成便于
測量的電學(xué)量.
3.實(shí)驗(yàn)器材
熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺、燒杯、冷水、熱
水、小燈泡、學(xué)生電源、繼電器、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線等.
4.實(shí)驗(yàn)過程
(1)研究熱敏電阻的特性
①按圖連接好實(shí)物；
②將熱水分幾次注入燒杯中，測量每次水的溫度和熱敏電阻的阻值；
③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)研究光敏電阻的特性
①將光敏電阻、多用電表、燈泡、滑動變阻器按如圖所示正
確連接，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；
③打開電源，讓小燈泡發(fā)光，調(diào)節(jié)燈泡的亮度使之逐漸變亮，觀察光敏電阻的阻值變化情況；
④用黑紙遮光時，觀察光敏電阻的阻值變化情況；
⑤結(jié)論：光照增強(qiáng)光敏電阻阻值變小，光照減弱光敏電阻阻值變大.
5.注意事項
(1)在做熱敏電阻實(shí)驗(yàn)時，加開水后要等一會兒再測其阻值，
以使電阻溫度與水的溫度相同，并同時讀出水溫、電壓和電流值.
(2)光敏電阻實(shí)驗(yàn)中，如果效果不明顯，可將電阻部分電路放
入帶蓋的紙盒中，并通過蓋上小孔改變照射到光敏電阻上的光的
強(qiáng)度.
(3)歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零.
考點(diǎn) 1 溫度傳感器的應(yīng)用
【典題 1】(2022 年天津卷)某興趣小組研究熱敏電阻在通以
恒定電流時，其阻值隨溫度的變化關(guān)系.實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，實(shí)
驗(yàn)設(shè)定恒定電流為 50.0 μA，主要實(shí)驗(yàn)器材有：恒壓直流電源 E、
加熱器、測溫儀、熱敏電阻 RT 、可變電阻 R1 、電流表 A、電壓
表 V.
(1)用加熱器調(diào)節(jié) RT 的溫度后，為使電流表的示數(shù)仍為 50.0 μA，
須調(diào)節(jié)__________(選填一種給定的實(shí)驗(yàn)器材).當(dāng) RT 兩端未連接電
壓表時，電流表示數(shù)為 50.0 μA.連接電壓表后，電流表示數(shù)顯著增
大，須將原電壓表更換為內(nèi)阻__________(填“遠(yuǎn)大于”“接近”
或“遠(yuǎn)小于”)RT 阻值的電壓表.
(2)測得 RT 兩端的電壓隨溫度的變化如圖所示，由圖可得溫
度從 35.0 ℃變化到 40.0 ℃的過程中，RT 的阻值隨溫度的平均變
化率是__________kΩ·℃-1(結(jié)果保留 2 位有效數(shù)字).
解析：(1)由題知恒壓直流電源 E 的電動勢不變，而用加熱器
調(diào)節(jié) RT 的溫度后，導(dǎo)致整個回路的總電阻改變.而要確保電流表的
示數(shù)仍為 50.0 μA，則需控制整個回路的總電阻不變，故需要調(diào)節(jié)
的器材是可變電阻 R1.連接電壓表后，電流表示數(shù)顯著增大，則說
明電壓表與 RT 并聯(lián)后 R總減小，則根據(jù)并聯(lián)電阻的關(guān)系有 R總＝
，則要保證 R總不變需將原電壓表更換為內(nèi)阻遠(yuǎn)大
于 RT 阻值的電壓表.
＝－1.2 kΩ·℃-1，負(fù)號表示隨著溫度升高 RT 的阻
(2)由 U-t 圖像可得溫度為 35.0 ℃時電壓表的電壓為 1.6 V，且
實(shí)驗(yàn)設(shè)定恒定電流為 50.0 μA，則根據(jù)歐姆定律可知此時熱敏電阻
RT1＝32 kΩ.溫度為 40.0 ℃時電壓表的電壓為 1.3 V，且實(shí)驗(yàn)設(shè)定恒
定電流為 50.0 μA，則根據(jù)歐姆定律可知此時熱敏電阻 RT2＝26 kΩ，
則溫度從 35.0 ℃變化到 40.0 ℃的過程中，RT 的阻值隨溫度的平均
變化率是 k＝
ΔRT
Δt
值減小.
答案：(1)可變電阻 R1 遠(yuǎn)大于 (2)－1.2
考點(diǎn) 2 光電傳感器的應(yīng)用
【典題 2】(2023 年江西聯(lián)考)光敏電阻廣泛地應(yīng)用于光控制
電路中，物理探究小組設(shè)計了如圖所示的電路測量不同照度下
光敏電阻的阻值，照度單位為勒克斯(lx).小組成員先將照射光敏
電阻的光調(diào)至某一照度，將電阻箱阻值調(diào)到最大，先閉合電鍵 S1，
再將電鍵 S2 與 1 連接，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值如圖乙所示時，通過電
流表 G 的電流為 I，然后將電鍵 S2 與 2 連接，當(dāng)調(diào)節(jié)電阻箱的阻
值如圖丙所示時，電流表的示數(shù)恰好也為 I.
甲
丙
丁
戊
乙
(1)圖乙的讀數(shù) R1＝________Ω，圖丙的讀數(shù) R2＝________Ω，
此照度下光敏電阻的阻值 R0＝________Ω.
(2)圖丁是該小組描繪出的光敏電阻的阻值隨照度變化的關(guān)系
圖像，由圖丁可知(1)中的光照度為___________lx(保留兩位有效數(shù)
字).
(3)此光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的減小而______(填“增大”
“減小”或“不變”).
(4)小組設(shè)計了如圖戊所示的電路控制路燈，圖戊中 R0 為此實(shí)
驗(yàn)的光敏電阻，R1 為滑動變阻器，電磁繼電器的銜鐵由軟鐵(容易
磁化和消磁)制成，R2 為電磁鐵的線圈電阻，K 為單刀雙擲開關(guān).
當(dāng)光照強(qiáng)度小到某一值時，銜鐵就會被吸下，交流電路接通，當(dāng)
光照強(qiáng)度達(dá)到某一值時，銜鐵就會被彈簧拉起，交流電路就會斷
開，路燈熄滅，請在圖戊中原有電路的基礎(chǔ)上用筆畫線連接電路
實(shí)現(xiàn)這一功能.
解析：(1)根據(jù)電阻箱各旋鈕的示數(shù)，可知 R1＝2320 Ω，R2＝
1120 Ω.根據(jù)題意可知，電鍵 S2 與 1 連接和與 2 連接時電流表的示
數(shù)都為 I，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，兩種情況下電路中電阻大
小相等，所以 R0＝R1－R2＝2320 Ω－1120 Ω＝1200 Ω.
(2)根據(jù) R0 的阻值，結(jié)合圖像可知(1)中的光照度為 1.0 lx.
(3)根據(jù)圖線可知，此光敏電阻隨光照強(qiáng)度的減小而增大.
(4)將線圈與光敏電阻并聯(lián)，然后與滑動變阻器以及電源串聯(lián)，
這樣當(dāng)光照強(qiáng)度減小時，光敏電阻的阻值增大，并聯(lián)部分的分壓
變大，線圈中的電流增大，螺線管的磁性變強(qiáng)，將銜鐵吸下，路
燈接通.當(dāng)光照強(qiáng)度增大時，光敏電阻阻值變小，并聯(lián)部分分壓變
小，線圈中的電流減小，螺線管的磁性變?nèi)酰曡F彈起，路燈
熄滅.
答案：(1)2320 1120 1200 (2)1.0 (3)增大
(4)如圖所示.
考點(diǎn) 3 其他傳感器的應(yīng)用
【典題 3】(2022 年廣東卷)彈性導(dǎo)電繩逐步成為智能控制系統(tǒng)
中部分傳感器的敏感元件.某同學(xué)測量彈性導(dǎo)電繩的電阻與拉伸后
繩長之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)過程如下：
(1)裝置安裝和電路連接.如圖甲所示，導(dǎo)電繩的一端固定，
另一端作為拉伸端，兩端分別用帶有金屬夾 A、B 的導(dǎo)線接入
如圖乙所示的電路中.
甲
乙
丙
(2)導(dǎo)電繩拉伸后的長度 L 及其電阻 Rx 的測量.
①將導(dǎo)電繩拉伸后，用刻度尺測量并記錄 A、B 間的距離，
即為導(dǎo)電繩拉伸后的長度 L；
②將滑動變阻器 R 的滑片滑到最右端.斷開開關(guān) S2，閉合開關(guān)
S1，調(diào)節(jié) R，使電壓表和電流表的指針偏轉(zhuǎn)到合適位置.記錄兩表
的示數(shù) U 和 I1；
③閉合 S2，電壓表的示數(shù)________(填“變大”或“變小”).
調(diào)節(jié) R 使電壓表的示數(shù)仍為 U，記錄電流表的示數(shù) I2，則此時導(dǎo)
電繩的電阻 Rx＝____________(用 I1、I2 和 U 表示)；
④斷開 S1，增大導(dǎo)電繩拉伸量，測量并記錄 A、B 間的距離，
重復(fù)步驟②和③.
(3)該電壓表內(nèi)阻對導(dǎo)電繩電阻的測量值______(填“有”或
“無”)影響.
(4)圖丙是根據(jù)部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪的 Rx-L 圖線.將該導(dǎo)電繩兩
端固定在某種機(jī)械臂上，當(dāng)機(jī)械臂彎曲后，測得導(dǎo)電繩的電阻
Rx 為 1.33 kΩ，則由圖線可讀出導(dǎo)電繩拉伸后的長度為_____cm，
即為機(jī)械臂彎曲后的長度.
I2－I1，因此導(dǎo)電繩的電阻 Rx＝
解析：(2)閉合 S2 后，并聯(lián)部分的電阻減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律，
電壓表的示數(shù)變小.加在導(dǎo)電繩兩端的電壓為 U，流過導(dǎo)電繩的電流為
U
I2－I1
.
(3)在閉合 S2 之前，電流表的示數(shù) I1 包括定值電阻的電流和電壓表分
得的電流，閉合 S2 之后，加在電壓表兩端的電壓保持不變，因此流過電
壓表和定值電阻的總電流仍為 I1，故流過導(dǎo)電繩的電流是 I2－I1，與電壓
表內(nèi)阻無關(guān)，電壓表內(nèi)阻對測量沒有影響.
(4)由題圖丙可知，導(dǎo)電繩拉伸后的長度為 51.80 cm.
答案：(2)③變小
U
I2－I1
(3)無 (4)51.80

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