2021版物理全能大一轮复习人教版：研典型例题·全提升实验十二　传感器的简单使用

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研 典型例题·全提升

热点一热敏电阻的实际应用

【典例1】

某实验小组利用如图甲所示的电路探究在25 ～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω;电源E(6 V,内阻可忽略);电压表(量程150 mV);定值电阻R0(阻值20.0 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω);电阻箱R2(阻值范围0～999.9 Ω);单刀开关S1,单刀双掷开关S2。

实验时,先按图甲连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0 ℃。将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0;保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0;断开S1,记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0 ℃。实验得到的R2-t数据如表。

回答下列问题:

(1)在闭合S1前,图甲中R1的滑片应移动到__________ (填“a”或“b”)端。 

(2)在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并作出R2-t曲线。

(3)由图乙可得到RT在25 ～80 ℃范围内的温度特性。当t=44.0 ℃时,可得RT=__________Ω。 

(4)将RT握于手心,手心温度下R2的相应读数如图丙所示,该读数为__________Ω,则手心温度为__________℃。 

【解析】(1)为了保护测量电路,在闭合S1前,图甲中R1的滑片应移动到b端。

(2)在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,作出R2-t曲线如图所示:

(3)由作出的R2-t曲线可知,当t=44.0 ℃时,可得RT=450 Ω。

(4)根据图丙所示读数为6×100 Ω+2×10 Ω+1×0 Ω+0.1×0 Ω=620.0 Ω,由作出的R2-t曲线可知,当RT=620.0 Ω时,可得t=33.0 ℃。

答案: (1)b　(2)图见解析　(3)450　(4)620.0　33.0

热点二光敏电阻的实际应用

【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RP在不同照度下的阻值如表:

(1)根据表中数据,请在图甲给定的坐标系中描绘出光敏电阻阻值随照度变化的曲线,并说明阻值随照度变化的特点_________________________　。 

(2)如图乙所示,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,阻值见图表)

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。

【解题探究】

(1)当照度降低至1.0 lx时,光敏电阻的阻值如何确定?阻值为多少?

提示:由题干中表格数据可得阻值为20 kΩ。

(2)如何使光敏电阻两端的电压达到2 V?

提示:依据串联电路的分压原理,串联一个合适的分压电阻。

【解析】(1)根据表中的数据,在坐标纸上描点连线,得到如图所示的变化曲线。

阻值随照度变化的特点:光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小。

(2)因天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统,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,故应加上一个分压电阻,分压电阻阻值为

10 kΩ,即选用R1;此电路的原理图如图所示。

答案:(1)光敏电阻的阻值随照度变化的曲线见解析

光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小

(2)电路原理图见解析图

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