2027届高三物理一轮复习课件第13章 第3讲 实验16：利用传感器制作简单的自动控制装置

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目 录 索 引
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)将热敏电阻放入水中,测量水温和热敏电阻的阻值(如图所示)。
(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,得图像如图所示。
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、滑动变阻器按下图所示电路连接好,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)打开电源,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)遮光时电阻值又是多少,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.作图像时的不规范易造成误差。四、注意事项1.在做热敏电阻相关实验时,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.在做光敏电阻相关实验时,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,并通过遮盖小孔的方法,改变射到光敏电阻上的光照强度。3.电阻表每次换挡后都要重新欧姆调零。
考向一　用温度传感器设计控制电路
典题1 (2025河南卷)实验小组研究某热敏电阻的特性,并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1所示,保温箱原理图如图2所示。回答下列问题:
(1)图1中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是　　　　(选填“线性”或“非线性”)的。(2)存在一个电流值I0,若电磁铁线圈的电流小于I0,衔铁与上固定触头a接触;若电流大于I0,衔铁与下固定触头b接触。保温箱温度达到设定值后,电磁铁线圈的电流在I0附近上下波动,加热电路持续地断开、闭合,使保温箱温度维持在设定值。则图2中加热电阻丝的c端应该与触头　　　　(选填“a”或“b”)相连接。
(3)当保温箱的温度设定在50 ℃时,电阻箱旋钮的位置如图所示,则电阻箱接入电路的阻值为　　 　Ω。(4)若要把保温箱的温度设定在100 ℃,则电阻箱接入电路的阻值应为　　　　Ω。
考向二　利用压力传感器设计控制电路
典题2 (2025湖南永州期末)小明利用一压敏电阻制作电子秤,他查找资料获得了该压敏电阻的阻值R随压力F变化的图像如图甲所示。小明同学按图乙所示电路制作了一个简易电子秤(秤盘质量不计),电路中电源内阻r=10 Ω,电流表最大测量值为Im=0.10 A(内阻不计),g取10 m/s2。
实验步骤如下:步骤a:秤盘上不放重物时,闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表指针满偏;步骤b:秤盘上放置质量为m的物体,保持滑动变阻器接入电路阻值不变,读出此时电流表示数I;步骤c:换用不同已知质量的物体,记录每一个质量值对应的电流值I;步骤d:将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。
小明同学利用所测数据作出了如图所示的图像。回答下列问题:(1)改装后的刻度盘,其零刻度线在电流表　　　　(选填“零刻度”或“满刻度”)处; (2)若电流表示数为20 mA,结合图丙提供的信息,待测重物质量为m=　　　　 kg(结果保留2位有效数字); (3)电路中电源的电动势为E=　　　　 V,滑动变阻器接入电路的有效阻值R滑=　　　　Ω(结果均保留2位有效数字); (4)若该电源使用较长时间后其内阻稍微变大一些了,但其电动势未变,其他条件不变,用这台电子秤称重前,进行了步骤a操作,则测量结果　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。