高中物理實驗教案

高考物理實驗傳感器的簡單應(yīng)用復(fù)習(xí)教案。

一名優(yōu)秀的教師在每次教學(xué)前有自己的事先計劃，作為高中教師就要精心準備好合適的教案。教案可以讓上課時的教學(xué)氛圍非常活躍，有效的提高課堂的教學(xué)效率。那么，你知道高中教案要怎么寫呢？下面是小編幫大家編輯的《高考物理實驗傳感器的簡單應(yīng)用復(fù)習(xí)教案》，希望能對您有所幫助，請收藏。

實驗11傳感器的簡單應(yīng)用

【考綱鏈接】

1.本實驗在新課標物理《高考大綱》中是必考內(nèi)容實驗之十一.傳感器的簡單應(yīng)用。

2.本實驗見普通高中課程標準實驗教科書《物理》選修3-2（人民教育出版社課程教材研究所物理課程教材研究開發(fā)中心編著，人民教育出版社出版）的第6章傳感器第4節(jié)傳感器的應(yīng)用實驗（第70~72頁）。由于本實驗是歷來的教科書所沒有的，許多教師沒有做過，不太熟悉，有些學(xué)校實驗室沒有所需器材（如施密特觸發(fā)器等）,所以要特別重視。

以型號HEF40106B施密特觸發(fā)器為例

圖6-2-1

圖6-2-1是型號HEF40106B觸發(fā)器的引腳示意圖，由圖可以看出，在同一塊集成片上分別做了6塊獨立的施密特觸發(fā)器，如果使用第1塊，只需要在接輸入電壓，在接輸出電壓，然后分別把接到穩(wěn)壓電源，接地，就可以工作了。

實驗原理：

圖6-2-2

將電路按圖6-2-2連接，為光敏電阻，，為電阻箱，為發(fā)光二極管，A點為施密特觸發(fā)器的輸入端，Y點為施密特觸發(fā)器的輸出端。適當(dāng)選擇，的阻值后，當(dāng)外界光線很強時，上的電阻相對比較小，A點的電壓小于，Y點輸出高電位，發(fā)光二極管兩端的電勢差很小，因此不能發(fā)光；當(dāng)外界光線變?nèi)鯐r，上的電阻顯著增大，A點的電壓也顯著增大，當(dāng)增大到時，Y點輸出低電位，發(fā)光二極管兩端有大約5V的電勢差，發(fā)光二極管開始正常發(fā)光，如果光線強度又進一步開始回升，上的電阻減小，A點的電壓也開始減小，當(dāng)A點的電壓小于時，Y點又輸出高電位，發(fā)光二極管熄滅。

為了更直觀地了解整個電路工作過程，也可以分別用兩個電壓表對A點和Y點的電壓進行測量。

實驗一：光控開關(guān)

實驗?zāi)康模毫私夤饪亻_關(guān)，對自動控制有初步理解。

實驗電路：見圖6-2-3

圖6-2-3實驗電路

實驗步驟：

1.當(dāng)光弱時，光敏電阻阻值大，電流小，A端輸入高電位（1），Y端輸出低電位（0），發(fā)光二極管亮，如圖6-2-4.

圖6-2-4

2.當(dāng)光強時，光敏電阻阻值小，電流大，A端輸入低電位（0），Y端輸出高電位（1），發(fā)光二極管不亮，如圖6-2-5。

圖6-2-5

3.電阻R1的阻值對電路的作用。電阻R1的阻值由約20變?yōu)榧s42（見圖），發(fā)光二極管由亮變不亮的轉(zhuǎn)換電流（光敏電阻處）由400變?yōu)?00（見圖6-2-6），也就是轉(zhuǎn)換電阻變大了，也就是在光線更暗的情況下燈才能亮。反推之，光控開關(guān)用于路燈控制，要想在天更暗時路燈才會亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些。

圖6-2-6

4.由于集成電路允許通過的電流比較小，要用白熾燈泡模擬路燈，就要使用繼電器來啟閉另外的供電電路，如圖6-2-7，燈泡可用“6V0.06A”的，繼電器可以使用微型繼電器，本實驗的繼電器的參數(shù)為：額定電壓:6V，操作電壓:4V(minimum)，釋放電壓:2V，線圈電阻:100ohms，接觸電阻:0ohms，最大電流:5A，最大電壓:400V。為了防止繼電器釋放銜鐵時線圈中的自感電動勢損壞集成電路，必須給它并聯(lián)一只二極管，以提供自感電流的通路。

圖6-2-7

（1）當(dāng)光線較強時，光敏電阻的阻值較小，輸入電壓較低，輸出電壓較高，繼電器電流小，不能吸引銜鐵，繼電器開關(guān)處斷開狀態(tài)，白熾燈泡不亮，如圖6-2-7.

（2）當(dāng)光線較弱時，光敏電阻的阻值較大，輸入電壓較高，輸出電壓較低，繼電器電流大，繼電器動作，吸引銜鐵，繼電器開關(guān)處接通狀態(tài)，白熾燈泡亮，如圖6-2-8.

圖6-2-8

實驗二、溫度報警器

實驗?zāi)康模毫私鉁囟葓缶鞯脑?，對自動控制進一步理解。

仿真實驗電路：見圖6-2-9

圖6-2-9

圖6-2-9中，為熱敏電阻，溫度升高時阻值減小，為可變電阻，

實驗步驟：

1.當(dāng)溫度較低時，熱敏電阻的阻值較大，輸入電壓較低，輸出電壓較高，蜂鳴器不響。如圖6-2-10.

2.當(dāng)溫度較高時，熱敏電阻的阻值較小，輸入電壓較高，輸出電壓較低，蜂鳴器響。如圖6-2-11.

圖6-2-10

圖6-2-11

在圖6-2-11的情況下，可以看到蜂鳴器在發(fā)聲，用耳機可以聽到響聲。

例1．熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件。現(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整。已知常溫下待測熱敏電阻的阻值約4~5Ω。熱敏電阻和溫度計插入帶塞的保溫杯中，杯內(nèi)有一定量的冷水，其它備用的儀表和器具有：盛有熱水的熱水杯（圖中未畫出）、電源（3V、內(nèi)阻可忽略）、直流電流表（內(nèi)阻約1Ω）、直流電壓表（內(nèi)阻約5kΩ）、滑動變阻器（0~20Ω）、開關(guān)、導(dǎo)線若干。

圖6-2-12

①在圖（a）的方框中畫出實驗電路圖，要求測量誤差盡可能小。

②根據(jù)電路圖，在圖（b）的實物圖上連線。

③簡要寫出完成接線后的主要實驗步驟

1)、往保溫杯中加入熱水，稍等讀出溫度值。

2)、.

3)、重復(fù)①，②測出不同溫度下的數(shù)據(jù)。

4)、.

（2）廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱和微波爐等家用電器中的溫度傳感器，是利用熱敏電阻隨溫度變化而變化的特性工作的。在圖甲中，電源的電動勢E=9.0V，內(nèi)電阻不可忽略；為內(nèi)阻不計的靈敏電流表；R0為保護電阻；R為熱敏電阻，其電阻值與溫度變化關(guān)系如圖乙的R-t圖象所示。則熱敏電阻R與攝氏溫度t的關(guān)系為R=；閉合電鍵S，當(dāng)R的溫度等于40℃時，電流表示數(shù)I1=2.25mA，則當(dāng)電流表的示數(shù)I2=3.6mA時，熱敏電阻R的溫度是________攝氏度。

圖6-2-13

【解析】

（1）因為熱敏電阻的阻值（常溫下約~5Ω）與直流電流表內(nèi)阻（1Ω）差不多而比直流電壓表內(nèi)阻（5kΩ）小得多，所以用電流表外接法，為了多次測量以便列表做圖象，所以滑動變阻器接成分壓器。

（2）因為圖象是直線，用斜截式求熱敏電阻R與攝氏溫度t的關(guān)系，設(shè)為，則根據(jù)時，（此處易誤讀為，要小心），得，再根據(jù)時，，得，所以得R與t的關(guān)系為

R=1.875×10-2t+4.25。

從圖甲，有，（含電池的內(nèi)阻），從圖乙讀出，當(dāng)時，，代入得，可求出，又有，解得，查圖乙得。

答案

（1）①如圖所示

②連線圖略

③①、往保溫杯中加入熱水，稍等讀出溫度值。

②、調(diào)節(jié)R，快速測出多組I，U值。

③、重復(fù)①，②測出不同溫度下的數(shù)據(jù)。圖6-2-14

④、繪出各溫度下熱敏電阻的伏安特性曲線。

(2)R=–1.875×10-2t+4.25120

點評

本題兩問中的熱敏電阻是不同的，兩問考查的知識點也不同，第（1）問考查伏安法測電阻的常規(guī)問題：電流表的內(nèi)接、外接問題及滑動變阻器接成分壓器還是限流器問題，電路圖及實物圖也是常規(guī)要求。第（2）問則考查了電路圖和圖象，考變化的情況，結(jié)合數(shù)學(xué)方法解決問題?？梢姡锢韺嶒灱炔灰洺Ｒ?guī)，也要求注意創(chuàng)新。

例2．(2003年高考江蘇物理卷第19題（13分）（計算題，壓軸題）)

題目：圖1所示為一根豎直懸掛的不可伸長的輕繩，下端拴一小物塊A，上端固定在C點且與一能測量繩的拉力的測力傳感器相連.已知有一質(zhì)量為m0的子彈B沿水平方向以速度v0射入A內(nèi)（未穿透），接著兩者一起繞C點在豎直面內(nèi)做圓周運動，在各種阻力都可忽略的條件下測力傳感器測得繩的拉力F隨時間的變化關(guān)系如圖2所示。已知子彈射入的時間極短，且圖2中t＝0為A、B開始以相同速度運動的時刻，根據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中（包括圖）提供的信息，對反映懸掛系統(tǒng)本身性質(zhì)的物理量（例如A的質(zhì)量）及A、B一起運動過程中的守恒量，你能求得哪些定量的結(jié)果？

圖6-2-15

【解析】由圖2可直接看出，A、B一起做周期性運動，運動的周期T＝2t0①

令表示A的質(zhì)量，表示繩長.表示B陷入A內(nèi)時即時A、B的速度（即圓周運動最低點的速度），表示運動到最高點時的速度，F(xiàn)1表示運動到最低點時繩的拉力，F(xiàn)2表示運動到最高點時繩的拉力，根據(jù)動量守恒定律，得

②

在最低點和最高點處運用牛頓定律可得③

④根據(jù)機械能守恒定律可得

⑤

由圖2可知⑥⑦由以上各式可解得，反映系統(tǒng)性質(zhì)的物理量是

⑧⑨

A、B一起運動過程中的守恒量是機械能E，若以最低點為勢能的零點，則

⑩由②⑧⑩式解得⑾

點評：這是一道開放題，題目的設(shè)問不明確，要靠考生去尋找，答案當(dāng)然也要靠考生去解決，本題由于其開放性，成為當(dāng)年高考題的一個亮點。就傳感器而言，測力傳感器在本題只作為題目來源的工具，告訴我們測力傳感器可以測得繩的拉力F隨時間的變化關(guān)系圖象，題目的解決對傳感器沒有實質(zhì)性的要求。

例3．2009高考題19.（2）（12分）某研究性學(xué)習(xí)小組為了制作一種傳感器，需要選用一電器元件。圖為該電器元件的伏安特性曲線，有同學(xué)對其提出質(zhì)疑，先需進一步驗證該伏安特性曲線，實驗室備有下列器材：

器材（代號）規(guī)格

電流表（A1）

電流表（A2）

電壓表（V1）

電壓表（V2）

滑動變阻器（R1）

滑動變阻器（R2）

直流電源（E）

開關(guān)（S）

導(dǎo)線若干

量程0~50mA，內(nèi)阻約為50

量程0~200mA，內(nèi)阻約為10

量程0~3V，內(nèi)阻約為10k

量程0~15V，內(nèi)阻約為25k

阻值范圍0~15，允許最大電流1A

阻值范圍0~1k，允許最大電流100mA

輸出電壓6V，內(nèi)阻不計

①為提高實驗結(jié)果的準確程度，電流表應(yīng)選用；電壓表應(yīng)選用；滑動變阻器應(yīng)選用。（以上均填器材代號）

②為達到上述目的，請在虛線框內(nèi)畫出正確的實驗電路原理圖，并標明所用器材的代號。

③若發(fā)現(xiàn)實驗測得的伏安特性曲線與圖中曲線基本吻合，請說明該伏安特性曲線與小電珠的伏安特性曲線有何異同點？

相同點：，

不同點：。

答案．（2）①A2V1R1

②如圖

③相同點：通過該元件的電流與電壓的變化關(guān)系和通過小電珠的電流與電壓的變化關(guān)系都是非線性關(guān)系，該元件的電阻隨電壓的增大而減小，而笑電珠的電阻值隨電壓的升高而增大。

【解析】（1）①游標卡尺方便地測量內(nèi)徑、外徑和深度，而螺旋測微器只能測外徑。故選A

②多次測量取平均值的目的就是減小偶然誤差。

（2）①圖像中電流0～0.14A，電流表選A2；電源電壓6V，但圖像只要求電壓在0～3V之間調(diào)整，為了測量準確電壓表選V1；由于繪制圖像的需要，要求電壓從0～3V之間調(diào)整，所以滑動變阻器只能采用分壓式接法，為了能很好調(diào)節(jié)電壓，滑動變阻器應(yīng)選用阻值較小的R1。

②該元件約幾十Ω，，電壓表的分流作用可以忽略，所以采用電流表外接法；實驗數(shù)據(jù)的采集要求從零開始，所以滑動變阻器采用分壓式接法。

③從圖像的形狀和斜率變化趨勢上去找相同點和不同點，突出都是“非線性”，圖像上某點與原點連線的斜率是電阻的倒數(shù)。

例4．2009高考寧夏23.(11分)青島奧運會帆船賽場采用風(fēng)力發(fā)電給蓄電池充電，為路燈提供電能。用光敏電阻作為傳感器控制路燈電路的開關(guān)，實現(xiàn)自動控制。

光敏電阻的阻值隨照射光的強弱而變化，作為簡化模型，可以近似認為，照射光較強（如白天）時電阻幾乎為0;照射光較弱(如黑天)時電阻接近于無窮大。利用光敏電阻作為傳感器，借助電磁開關(guān)，可以實現(xiàn)路燈自動在白天關(guān)閉，黑天打開。電磁開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如

圖所示。1、2兩接線柱之間是勵磁線圈，3、4兩接線柱分別與彈簧片和觸點連接。當(dāng)勵磁線圈中電流大于50mA時，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點分離3、4斷開；電流流小于50mA時，3、4接通。勵磁線圈中允許通過的最大電流為100mA。

（1）利用以下器材設(shè)計一個自動控制路燈的電路，畫出電路原理圖。

光敏電阻R1，符號

燈泡L，額定功率40W，額定電壓36V，符合

保護電阻R2，符號

電磁開關(guān)，符號

蓄電池E，電壓36V，內(nèi)阻很小；開關(guān)S，導(dǎo)線若干。

（2）回答下列問題。

①如果勵磁線圈的電阻為200，勵磁線圈允許加的最大電壓為______V，保護電阻R2的阻值范圍為______。

②在有些應(yīng)用電磁開關(guān)的場合，為了安全，往往需要在電磁鐵吸合鐵片時，接線柱3、4之間從斷開變?yōu)榻油?。為此，電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)如何改造？請結(jié)合本題中電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說明。

答：______________________________________________________________________

③任意舉出一個其它的電磁鐵應(yīng)用的例子。

答：__________________________________________________。

答案：（1）電路原理圖如圖所示

（2）①20xx0-520

②把觸點從彈簧片右側(cè)移到彈簧片左側(cè)，保證當(dāng)磁鐵吸合鐵片時，3、4之間接通；不吸合，3、4之間斷開。

③電磁起重機

解析：（2）①

,其中,所以在160-520之間。

例5．2009高考全國1。22.（8分）

如圖所示的電路中，1、2、3、4、5、6為連接點的標號。在開關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮?，F(xiàn)用多用電表檢查電路故障，需要檢測的有：電源、開關(guān)、小燈泡、3根導(dǎo)線以及電路中的各點連接。

（1）為了檢測小燈泡以及3根導(dǎo)線，在連接點1、2已接好的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的擋。在連接點1、2同時斷開的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的擋。

（2）在開關(guān)閉合情況下，若測得5、6兩點間的電壓接近電源的電動勢，則表明___可能有故障

（3）將小燈泡拆離電路，寫出用多用表檢測該小燈泡是否有故障的具體步驟。

答案（1）電壓；歐姆

（2）開關(guān)或連接點5、6

（3）①調(diào)到歐姆檔

②將紅、黑表筆相接,檢查歐姆檔能否正常工作

③測量小燈泡的電阻,如電阻無窮大,表明小燈泡有故障.

【解析】(1)在1、2兩點接好的情況下,應(yīng)當(dāng)選用多用電表的電壓檔,在1、2同時斷開的情況下,應(yīng)選用歐姆檔

(2)表明5、6兩點可能有故障.

(3)①調(diào)到歐姆檔②將紅黑表筆相接,檢查歐姆檔能否正常工作③測量小燈泡的電阻,如電阻無窮大,表明小燈泡有故障.

例6．2009高考全國2。22、（5分）

某同學(xué)利用多用電表測量二極管的反向電阻。完成下列測量步驟：

（1）檢查多用電表的機械零點。

（2）將紅、黑表筆分別插入正、負表筆插孔，將選擇開關(guān)拔至電阻測量擋適當(dāng)?shù)牧砍烫帯?/p>

（3）將紅、黑表筆____①_______，進行歐姆調(diào)零。

（4）測反向電阻時，將____②______表筆接二極管正極，將____③_____表筆接二極管負極，讀出電表示數(shù)。

（5）為了得到準確的測量結(jié)果，應(yīng)讓電表指針盡量指向表盤____④_______（填“左側(cè)”、“右側(cè)”或“中央”）；否則，在可能的條件下，應(yīng)重新選擇量程，并重復(fù)步驟（3）、（4）。

（6）測量完成后，將選擇開關(guān)拔向_____________⑤________________位置。

答案（3）短接

（4）紅黑

（5）中央

（6）OFF

【解析】本題考查多用電表的使用.首先要機械調(diào)零.在選擇量程后還要進行歐姆調(diào)零而且每一次換量程都要重復(fù)這樣的過程.(3)將紅黑表筆短接,即為歐姆調(diào)零.測量二極管的反向電阻時應(yīng)將紅筆接二極管的正極,黑接負極.歐姆表盤的刻度線分布不均勻,在中央的刻度線比較均勻,所以盡量讓指針指向表盤的中央.測量完成后應(yīng)將開關(guān)打到off檔.

例7．2009高考山東23.(2)為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)。光控開頭可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件（照度可以反映光的強弱，光越強照度越大，照度單位為Lx）。某光敏電阻Rp在不同照度下的阻值如下表：

照度（lx）0.20.40.60.81.01.2

電阻(k)7540282320xx

①根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請在給定的坐標系（見答題卡）中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點。

②如圖所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2V時，控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)，請利用下列器材設(shè)計一個簡單電路。給1、2兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗照度降低至1.0(1x)時啟動照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖。

（不考慮控制開關(guān)對所設(shè)計電路的影響）

提供的器材如下：

光敏電源E(電動勢3V，內(nèi)阻不計)；

定值電阻：R1=10k，R2=20k，R3=40k（限選其中之一并在圖中標出）

開關(guān)S及導(dǎo)線若干。

答案：（2）①光敏電阻的阻值隨光照變化的曲線如圖所示。

特點：光敏電阻的阻值隨光照強度的增大非線性減小

②電路原理圖如圖所示。

解析：當(dāng)，控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)，請利用下列器材設(shè)計一個簡單電路。給1、2兩端提供電壓，要求

當(dāng)天色漸暗照度降低至1.0(1x)時啟動照明系統(tǒng)，即此時光敏電阻阻值為20k，兩端電壓為2V，電源電動勢為3V，所以應(yīng)加上一個分壓電阻，分壓電阻阻值為10k，即選用R1。

【考點】驗證平行四邊形定則實驗、閉合電路歐姆定律

練習(xí)題1：

1．熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件?，F(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整。已知常溫下待測熱敏電阻的阻值約4~5Ω。熱敏電阻和溫度計插入帶塞的保溫杯中，杯內(nèi)有一定量的冷水，其它備用的儀表和器具有：盛有熱水的熱水杯（圖中未畫出）．電源（3V．內(nèi)阻可忽略）．直流電流表（內(nèi)阻約1Ω）．直流電壓表（內(nèi)阻約5kΩ）．滑動變阻器（0~20Ω）．開關(guān)．導(dǎo)線若干。

⑴在圖6-2-16（a）的方框中畫出實驗電路圖，要求測量誤差盡可能小。

⑵根據(jù)電路圖，在圖（b）的實物圖上連線。

⑶簡要寫出完成接線后的主要實驗步驟______________________。

圖6-2-16

2．圖6-2-17為某一熱敏電阻（電阻值隨溫度

的改變而改變，且對溫度很敏感）的I—U關(guān)系曲線圖。

（1）為了通過測量得到圖1所示I—U關(guān)系的完整

曲線，在圖2圖3兩個電路中應(yīng)選擇的是圖；

簡要說明理由：

（電源電動勢為9V，內(nèi)阻不計，滑線變阻器的阻值為0－100Ω）。

圖6-2-17

（2）在圖4電路中，電源電壓恒為9V，電流表讀數(shù)為70mA，定值電阻R1＝250Ω。由熱敏電阻的I—U關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為V；電阻R2的阻值為Ω。

（3）舉出一個可以應(yīng)用熱敏電阻的例子：

。

3．有同學(xué)在做“研究溫度不變時氣體的壓強跟體積的

關(guān)系”實驗時，用連接計算機的壓強傳感器直接測得注射器內(nèi)氣體的壓強值。緩慢推動活塞，使注射器內(nèi)空氣柱從初始體積20.0ml變?yōu)?2.0ml。實驗共測了5次，每次體積值直接從注射器的刻度上讀出并輸入計算機，同時由壓強傳感器測得對應(yīng)體積的壓強值。實驗完成后，計算機屏幕上立刻顯示出如下表中所示的實驗結(jié)果。圖6-2-18

序號V

（ml）P

（×105Pa）PV

（×105Paml）

120.01.001020.020

218.01.095219.714

316.01.231319.701

414.01.403019.642

512.01.635119.621

（1）仔細觀察不難發(fā)現(xiàn)，pV（×105Paml）一欄中的數(shù)值越來越小，造成這一現(xiàn)象的可能原因是

A．實驗時注射器活塞與筒壁間的摩擦力不斷增大。

B．實驗時環(huán)境溫度增大了。

C．實驗時外界大氣壓強發(fā)生了變化。

D．實驗時注射器內(nèi)的空氣向外發(fā)生了泄漏。

（2）根據(jù)你在（1）中的選擇，說明為了減小誤差，應(yīng)采取的措施是：

4.某學(xué)生為了測量一物體的質(zhì)量，找到一個力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力（比例系數(shù)為k），如圖所示．測量時先調(diào)節(jié)輸入端的電壓。使轉(zhuǎn)換器空載時的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放一物體，即可測得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U?，F(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動變阻器、干電池各一個、電鍵及導(dǎo)線若干、待測物體（可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上）。

圖6-2-19

請完成對該物體質(zhì)量的測量。

（l）設(shè)計一個電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，在方框中畫出完整的測量電路圖。

（2）簡要說明測量步驟，求出比例系數(shù)k，并測出待測物體的質(zhì)量m．

（3）請設(shè)想實驗中可能會出現(xiàn)的一個問題。

【參考答案及解析】

1．（1）如答圖1

圖6-2-20

圖6-2-21

(2)如答圖2所示。

(3)①往保溫杯中加入一些熱水，待溫度穩(wěn)定時讀出溫度計值；

調(diào)節(jié)滑動變阻器，快速測出電流表和電壓表的值；

③重復(fù)①～②，測量不同溫度下的數(shù)據(jù)；

④繪出各測量溫度下熱敏電阻的伏安特性曲線。

2．（1）2；圖2電路電壓可從0V調(diào)到所需電壓，調(diào)節(jié)范圍較大。（或圖3電路不能測得0V附近的數(shù)據(jù)）

（2）5.2；111.8（111.6－112.0均給分）（3）熱敏溫度計（提出其他實例，只要合理均給分）

3.（1）D（2）在注射器活塞上涂上潤滑油增加密封性

4.（1）設(shè)計的電路圖如圖所示。

圖6-2-22

（2）測量步驟與結(jié)果：

①調(diào)節(jié)滑動變阻器，使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零；

②將砝碼放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U0；

③將待測物放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U1；

由U0＝km0g，得k＝U0/m0g

測得U＝kmg，所以m＝m0U/U0。

（3）①因電源電壓不夠而輸出電壓調(diào)不到零；

②待測物體質(zhì)量超出轉(zhuǎn)換器量程。

練習(xí)題2

1．2007年高考江蘇物理卷第13題（１３分）（實驗題）

題目：如題１３（a）圖，質(zhì)量為Ｍ的滑塊Ａ放在氣墊導(dǎo)軌Ｂ上，Ｃ為位移傳感器，它能將滑塊Ａ到傳感器Ｃ的距離數(shù)據(jù)實時傳送到計算機上，經(jīng)計算機處理后在屏幕上顯示滑塊Ａ的位移－時間（s-t）圖象和速率－時間（v-t）圖象。整個裝置置于高度可調(diào)節(jié)的斜面上，斜面的長度為l、高度為h。（取重力加速度g=9.8m/s2，結(jié)果可保留一位有效數(shù)字）

（１）現(xiàn)給滑塊Ａ一沿氣墊導(dǎo)軌向上的初速度，Ａ的v-t圖線如題１３(b)圖所示。從圖線可得滑塊Ａ下滑時的加速度a=m/s2,摩擦力對滑塊Ａ運動的影響。（填“明顯，不可忽略”或“不明顯，可忽略”）

（２）此裝置還可用來驗證牛頓第二定律。實驗時通過改變，可驗證質(zhì)量一定時，加速度與力成正比的關(guān)系；實驗時通過改變，可驗證力一定時，加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系。圖6-2-23

（３）將氣墊導(dǎo)軌換成滑板，滑塊Ａ換成滑塊Ａ’，給滑塊Ａ’一沿滑板向上的初速度，Ａ’的s-t圖線如題１３（c）圖。圖線不對稱是由于造成的，通過圖線可求得滑板的傾角θ＝（用反三角函數(shù)表示），滑塊與滑板間的動摩擦因數(shù)μ＝

圖6-2-24

2．圖A是在高速公路上用超聲波測速儀測量車速的示意圖，測速儀發(fā)出并接收超聲波沖信號，根據(jù)發(fā)出和接收到的信號間的時間差，測出被測物體的速度。圖B中p1、、p2是測速儀發(fā)出的超聲波信號，n1、n2是p1、p2由汽車反射回來的信號。設(shè)測速儀勻速掃描，p1、p2之間的時間間隔Δt＝1.0s，超聲波在空氣中傳播的速度是v＝340m/s，若汽車是勻速行駛的，則根據(jù)圖B可知，汽車在接收到p1、p2兩個信號之間的時間內(nèi)前進的距離是______，汽車的速度是______m/s。

圖A

圖B

圖6-2-25

3．2005年高考上海物理卷第23題(14分)（計算題，壓軸題）

題目：一水平放置的圓盤繞豎直固定軸轉(zhuǎn)動，在圓盤上沿半徑開有一條寬度為2mm的均勻狹縫．將激光器與傳感器上下對準，使二者間連線與轉(zhuǎn)軸平行，分別置于圓盤的上下兩側(cè)，且可以同步地沿圓盤半徑方向勻速移動，激光器連續(xù)向下發(fā)射激光束．在圓盤轉(zhuǎn)動過程中，當(dāng)狹縫經(jīng)過激光器與傳感器之間時，傳感器接收到一個激光信號，并將其輸入計算機，經(jīng)處理后畫出相應(yīng)圖線．圖(a)為該裝置示意圖，圖(b)為所接收的光信號隨時間變化的圖線，橫坐標表示時間，縱坐標表示接收到的激光信號強度，圖中Δt1=1．0×10-3s，Δt2=0.8×10-3s．

(1)利用圖(b)中的數(shù)據(jù)求1s時圓盤轉(zhuǎn)動的角速度；

(2)說明激光器和傳感器沿半徑移動的方向；

(3)求圖(b)中第三個激光信號的寬度Δt3．

圖6-2-26

1.答案：（1）6不明顯，可忽略

（2）斜面高度ｈ滑塊Ａ的質(zhì)量Ｍ及斜面高度ｈ，且使Ｍｈ不變

（３）滑動摩擦力（～都算對

０．３（０．２～０．４都算對）

解析：（1）下滑時，加速度為；上滑時，加速度為摩擦力對滑塊A運動的影響不明顯，可忽略。

（2）改變斜面高度h,即改變斜面的傾角，則改變產(chǎn)生加速度的力（），可驗證質(zhì)量一定時，加速度與力成正比的關(guān)系；改變滑塊A的質(zhì)量M及斜面的高度h，且使Mh不變，因為，使Mh不變，則F不變，可驗證力一定時，加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系。

（３）圖線不對稱是由于滑動摩擦力造成的，因為在滑塊上滑時，加速度的大小為，在滑塊下滑時，加速度的大小為，在滑動摩擦力不可忽略的情況下，二者不等，圖象不對稱。從題13（b）圖中得，又，所以=。從題13（c）圖中上滑階段讀出，，，根據(jù)得，代入=，已知，則，解得。

2.（1）分析（情景分析法）：

作運動情景分析示意圖，圖中，P1N1中間時刻是汽車接收P1時刻發(fā)出的超聲波信號的時刻，此位置A是汽車的初位置；P2N2中間時刻是汽車接收P2時刻發(fā)出的超聲波信號的時刻，此位置B是汽車的末位置，要求的汽車前進的距離就是A、B之間的距離。

（2）求解

第1步，先讀出B圖中各時刻對應(yīng)的讀數(shù)：

點P1N1P1N1中點P2N2P2N2中點

讀數(shù)(格)0．51．71．13．54．43．95

對應(yīng)的時刻（s）0．170．570．371．171．471．32

第2步，算出對應(yīng)的時刻，算法如下：先算每1大格對應(yīng)的時間

，

再算各點對應(yīng)的時間，，填入上表的第3行。

第3步，算出A與O的距離：，

第4步，算出B與O的距離：，

第5步，算出A與B的距離：，

這就是汽車在接收P1、P2兩個時刻發(fā)出的超聲波信號中間前進的距離。

第6步，算出汽車從A到B用的時間：，

第7步，算出汽車的速度：。

相關(guān)知識

實驗12傳感器的簡單應(yīng)用學(xué)案

傳感器的應(yīng)用學(xué)案

作為杰出的教學(xué)工作者，能夠保證教課的順利開展，高中教師要準備好教案，這是老師職責(zé)的一部分。教案可以保證學(xué)生們在上課時能夠更好的聽課，幫助高中教師能夠更輕松的上課教學(xué)。寫好一份優(yōu)質(zhì)的高中教案要怎么做呢？以下是小編為大家收集的“傳感器的應(yīng)用學(xué)案”歡迎大家與身邊的朋友分享吧！

6.3實驗：傳感器的應(yīng)用學(xué)案（人教版選修3-2）

1．斯密特觸發(fā)器的特點：當(dāng)輸入端電壓逐漸上升到某一個值(1.6V)時，輸出端會突然從________跳到____________，當(dāng)輸入端電壓下降到另一個值(0.8V)時，輸出端會從________跳到__________．
2．下列說法中正確的是()
A．電飯鍋中的敏感元件是光敏電阻
B．測溫儀中測溫元件可以是熱敏電阻
C．機械式鼠標中的傳感器接收到連續(xù)的紅外線，輸出不連續(xù)的電脈沖
D．火災(zāi)報警器中的光傳感器在沒有煙霧時呈現(xiàn)低電阻狀態(tài)，有煙霧時呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)
3．某市為了節(jié)約能源，合理適時地使用路燈，要求夜晚亮、白天熄，利用半導(dǎo)體的某種特性制成自動點亮、熄滅的裝置，實現(xiàn)了自動控制．這是利用半導(dǎo)體的()
A．壓敏性B．光敏性
C．熱敏性D．三種特性都利用了
【概念規(guī)律練】
知識點傳感器的應(yīng)用實驗
1．如圖1所示的光控電路用發(fā)光二極管LED模擬路燈，RG為光敏電阻．A為斯密特觸發(fā)器輸入端，在天黑時路燈(發(fā)光二極管)會點亮．下列說法正確的是()
圖1
A．天黑時，Y處于高電平
B．天黑時，Y處于低電平
C．當(dāng)R1調(diào)大時，天更暗時，燈(發(fā)光二極管)點亮
D．當(dāng)R1調(diào)大時，天較亮?xí)r，燈(發(fā)光二極管)就能點亮
2．如圖2是溫度報警器電路示意圖，下列關(guān)于此電路的分析正確的是()
圖2
A．當(dāng)RT的溫度升高時，RT減小，A端電勢降低，Y端電勢升高，蜂鳴器會發(fā)出報警聲
B．當(dāng)RT的溫度升高時，RT減小，A端電勢升高，Y端電勢降低，蜂鳴器會發(fā)出報警聲
C．當(dāng)增大R1時，A端電勢升高，Y端電勢降低，蜂鳴器會發(fā)出報警聲
D．當(dāng)增大R1時，A端電勢降低，Y端電勢升高，蜂鳴器會發(fā)出報警聲
【方法技巧練】
自動控制電路的分析及設(shè)計技巧
3．自己設(shè)計一個以熱敏電阻為傳感器的簡易自動報警器，當(dāng)溫度過高時，小燈泡亮或響鈴報警．所用的實驗器材可能有電磁繼電器、電鈴、小燈泡、熱敏電阻、干電池、滑動變阻器、開關(guān)．
4．已知光敏電阻隨入射光的增強，其電阻值減小，請利用圖3所示器材設(shè)計一個路燈自動控制電路．

參考答案
課前預(yù)習(xí)練
1．高電平低電平(0.25V)低電平高電平(3.4V)
2．B[電飯鍋中的敏感元件是感溫鐵氧體，A錯誤；機械式鼠標中的傳感器接收斷續(xù)的紅外線脈沖，輸出相應(yīng)的電脈沖信號，C錯誤；火災(zāi)報警器中的光傳感器在沒有煙霧時呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)，有煙霧時呈現(xiàn)低電阻狀態(tài)，D錯誤．]
3．B[題目中半導(dǎo)體應(yīng)能感知光照強度變化，并輸出電信號，控制電路通斷，所以利用了半導(dǎo)體的光敏性，故B正確．]
課堂探究練
1．BC[天黑時，RG阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓上升到某個值，輸出端Y突然由高電平跳到低電平；R1調(diào)大時，A端電壓降低，只有天更暗時，RG電阻更大時，路燈才點亮，故B、C正確．]
2．BC[當(dāng)RT溫度升高時，電阻減小，A點電勢升高到某一數(shù)值，Y端電勢突然降低，蜂鳴器導(dǎo)通發(fā)出警報，A錯，B對．當(dāng)增大R1時，A端電勢升高到某一數(shù)值，Y端電勢突然降低，電流通過蜂鳴器，發(fā)生報警聲，C對，D錯．]
點評斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門，用符號表示．當(dāng)輸入端電壓上升到某一個值(1.6V)時，輸出端會突然從高電平跳到低電平(0.25V)，當(dāng)輸入端電壓下降到另一個值(0.8V)時，輸出端會從低電平跳到高電平(3.4V)．
3．實驗電路如下圖所示
當(dāng)溫度升高時，熱敏電阻的阻值減小，通過電磁繼電器螺線管的電流增大，磁性增強，吸下金屬片，觸點接通，燈泡亮或電鈴響，起到報警作用．通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，可以達到調(diào)節(jié)報警溫度的目的．
4．見解析
解析電路如圖所示
控制過程是：當(dāng)有光照射時，光電流經(jīng)過放大器輸出一個較大的電流，驅(qū)動電磁繼電器吸合，使兩個觸點斷開，當(dāng)無光照時，光電流減小，放大器輸出電流減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個觸點閉合，控制路燈電路接通，路燈開始工作．
方法總結(jié)在分析和設(shè)計自動控制電路時，要透徹理解各個元件的特性，如光敏電阻、熱敏電阻、電磁繼電器、斯密特觸發(fā)器等；在涉及門電路的電路圖時，電流的通路并不能完整地呈現(xiàn)出來，所以不能用原來的電路知識來理解，而是要正確理清電路中的邏輯關(guān)系．

傳感器的應(yīng)用實例

古人云，工欲善其事，必先利其器。作為高中教師就要早早地準備好適合的教案課件。教案可以讓學(xué)生能夠在課堂積極的參與互動，幫助高中教師能夠井然有序的進行教學(xué)。寫好一份優(yōu)質(zhì)的高中教案要怎么做呢？下面是小編精心為您整理的“傳感器的應(yīng)用實例”，供大家參考，希望能幫助到有需要的朋友。

§6.4傳感器的應(yīng)用實例
學(xué)習(xí)目標：
１、知道二極管的單向?qū)щ娦院桶l(fā)光二極管的發(fā)光特性.
２、知道晶體三極管的放大特性.
３、掌握邏輯電路的基本知識和基本應(yīng)用.
４、綜合實驗培養(yǎng)動手能力，體會物理知識實際中的應(yīng)用.
自主學(xué)習(xí)：
１、普通二極管和發(fā)光二極管
（１）二極管具有＿＿＿＿＿＿導(dǎo)電性。
（２）發(fā)光二極管除了具有單向?qū)щ娦酝?，?dǎo)電時還能＿＿＿＿。普通的發(fā)光二極管是用磷化鎵和磷砷化鎵等半導(dǎo)體材料制成，直接將電能轉(zhuǎn)化為光能。該類發(fā)光二極管的正向?qū)妷捍笥?.8v.
２、晶體三極管
（１）晶體三極管能夠把微弱的信號＿＿＿＿＿。晶體三極管的三極分別為發(fā)射極e.基極b和集電極c.
（２）傳感器輸出的電流或電壓很＿＿＿，用一個三極管可以放大幾十倍以至上百倍。三極管的放大作用表現(xiàn)為基極b的電流對電極c的電流起了控制作用。
３、邏輯電路
（１）對于與門電路，只要一個輸入端輸入為“＿＿”，則輸出端一
定是“０”；反之，只有當(dāng)所有輸入都同時為“＿＿”，輸出才是“１”。
（２）對于或門電路，只要有一個輸入“＿＿”，則輸出一定是“１”；反之，只有當(dāng)所有輸入都同時為“＿＿”時，輸出才是“０”。
（３）非門電路中，當(dāng)輸入為“０”時，輸出總是“＿＿”；當(dāng)輸入為“１”時，輸出反而是“＿＿”。非門電路也稱為反相器。
（４）斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門。
典型例題：
例１：如圖所示的光控電路，用二極管LED模仿路燈，ＲG為光敏電阻，Ｒ1的最大電阻為,Ｒ2為，試分析其工作原理。

例２：溫度報警器電路如圖所示，請說明其工作原理。
針對訓(xùn)練：
1、可以用型號為74LS14的非門集成電路，發(fā)光二極管和限流電阻來組成一個邏輯電平檢測器，電路如圖所示。使用時，將檢測器的輸入端Ａ接到被測點。
請分析：當(dāng)被測點為高電平時，LED是否發(fā)光？低電平時呢？說出道理。

２、隨著人們生活質(zhì)量的提高，自動干手機已進入家庭洗手間，當(dāng)人將濕手靠近干手機時，機內(nèi)的傳感器便驅(qū)動電熱器加熱，于是有熱空氣從機內(nèi)噴出，將濕手烘干，手靠近干手機能使傳感器工作，這是因為（）
Ａ、改變了濕度Ｂ、改變了溫度Ｃ、改變了磁場Ｄ、改變了電容

能力訓(xùn)練：
1、大多樓道燈具有這樣的功能：天黑時，出現(xiàn)聲音它就開啟，而在白天，即使有聲音它也沒有反應(yīng)。
（１）控制電路中接入了哪幾種傳感器？
（２）這幾種傳感器來的信號，應(yīng)通過哪幾種門電路后，再進入執(zhí)行電路？
２、當(dāng)前大量使用的磁敏器件是霍爾元件與集成電路制在一起的磁傳感器，它有以下兩種。
(１)一種是“線性”的。它是將霍爾元件和放大器集成在一個芯片內(nèi)，其輸出的電壓與感受到的磁感應(yīng)強度成正比地連續(xù)變化。請你提出一種方案，利用它來測量電流的大小。
(２)另一種叫做“開關(guān)型”的，當(dāng)磁場到一定程度時它才會輸出高電平，而在磁場弱到一定程度時輸出低電平（或者相反），也就是說，它只能在高、低電平之間躍變。請你提出一種方案，利用它來測量物體的轉(zhuǎn)速。
３、要使例題１中路燈在天更暗時才會亮，應(yīng)該怎樣調(diào)節(jié)Ｒ1的阻值？并說明原理。
４、要使例題２中的熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警，應(yīng)怎樣調(diào)節(jié)Ｒ1的阻值？
并說明原理。
學(xué)后反思：

參考答案
典型例題：
例1、解析：白天，光強度較大，光敏電阻ＲG電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器Ａ端的電壓較低，則輸出端Ｙ輸出高電平，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時，ＲG的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端Ａ的電壓上升到某個值(1.6V)，輸出端Ｙ突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光(相當(dāng)于路燈亮了)，這樣就達到了使路燈天明熄滅，天暗自動開啟的目的。
例2、解析：常溫下，調(diào)整Ｒ1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端Ａ處于低電平，則輸出端Ｙ處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度高時，熱敏電阻ＲT阻值減小,斯密特觸發(fā)器輸入端Ａ電勢升高，當(dāng)達到某一值(高電平)，其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報警聲，Ｒ1的阻值不同，則報警溫度不同。
針對訓(xùn)練：
１、當(dāng)被測點為高電平時，斯密特觸發(fā)器輸入端Ａ為高電平，則輸出端Ｙ為低電平，故LED發(fā)光；當(dāng)被測點為低電平時，Ａ即為低電平，則輸出端Ｙ為高電平，LED不發(fā)光。
２、Ａ
能力訓(xùn)練：
１、答：
(1)接入了兩種傳感器：光傳感器（通常用的是光敏電阻）；聲傳感器（通常用的是微型駐極體話筒）。
(2)因為點亮樓道燈需要同時具備兩個條件，即足夠暗的光照和足夠大的聲音，所以要使用與門。
２、答：
(1)設(shè)計方案如右圖所示。在Ｃ形軟鐵芯１上繞制線圈２，霍爾傳感器３置入鐵芯的間隙中，并與數(shù)字毫伏表４相連。線圈中通入的待測電流Ｉ越強，鐵芯間隙中的磁場強度就越大，則傳感器輸出的電壓越大。
(2)設(shè)計方案如圖所示。轉(zhuǎn)動物體１的邊緣上嵌入一個小永磁體２，霍爾傳感器３固定在近旁，并在計數(shù)電路和顯示屏４相連。物體每轉(zhuǎn)動一周，傳感器就輸出一個電壓脈沖，計數(shù)顯示的數(shù)字就增加１。配合秒表測出在時間t內(nèi)轉(zhuǎn)動的周數(shù)n，就可以計算出轉(zhuǎn)速。
３、答：要使在天更暗時路燈才會亮，應(yīng)該把Ｒ1的阻值調(diào)大些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端Ａ電壓達到某個值（如1.6v），就需要ＲG的阻值達到更大，即天色更暗。
４、答：要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警，應(yīng)減小Ｒ1的阻值，Ｒ1阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入端達到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高。

傳感器的原理及應(yīng)用

傳感器的原理及應(yīng)用

要點一傳感器的工作原理
即學(xué)即用
1.半導(dǎo)體中參與導(dǎo)電的電流載體稱為載流子.N型半導(dǎo)體的載流子是帶負電的電子,P型半
導(dǎo)體的載流子是帶正電的“空穴”.一塊厚度為d、高度為l的長方形半導(dǎo)體樣品,置于
方向如圖所示、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中,當(dāng)半導(dǎo)體樣品中通以如圖所示方向、大小為I的恒定電流時,
樣品上、下底面出現(xiàn)恒定電勢差U,且上表面帶正電、下表面帶負電.設(shè)半導(dǎo)體樣品中每個載流子帶電荷量為q,半
導(dǎo)體樣品中載流子的密度（單位體積內(nèi)載流子的個數(shù)）用n表示,則下列關(guān)于樣品材料類型的判斷和其中載流子密
度n的大小,正確的是（）
A.是N型半導(dǎo)體B.是P型半導(dǎo)體
C.n=D.n=
答案BD
要點二傳感器的應(yīng)用
即學(xué)即用
2.如圖（1）所示為一測量硫化鎘光敏電阻特性的實驗電路,電源電壓恒定.電流表內(nèi)阻不計,開關(guān)閉合后,調(diào)節(jié)滑動變
阻器滑片,使小燈泡發(fā)光逐漸增強,測得流過電阻的電流和光強的關(guān)系曲線如圖（2）所示,試根據(jù)這一特性設(shè)計一
個路燈的自動光控電路.

答案由光敏電阻的特性曲線可以看出,當(dāng)入射光增強時,光敏電阻的阻值減小,流過光敏電阻的電流增大.
根據(jù)題意設(shè)計一個路燈自動控制電路如下圖所示.

控制過程是:當(dāng)有光照時,光電流經(jīng)過放大器輸出一個較大的電流,驅(qū)動電磁繼電器吸合,使兩個常閉觸點斷開,路
燈熄滅;當(dāng)無光照時,光電流減小,放大器輸出電流減小,電磁繼電器釋放銜鐵,使兩個常閉觸點閉合,控制路燈電路
接通,路燈開始工作.

題型1電路設(shè)計性問題
【例1】現(xiàn)有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線若干.如圖所示,試設(shè)計一個溫控電路.
要求溫度低于某一溫度時,電爐絲自動通電供熱,超過某一溫度時,又可以自動斷電,畫出電路圖說明工作過程.
答案電路圖如下圖所示

工作過程：閉合S當(dāng)溫度低于設(shè)計值時熱敏電阻阻值大,通過電磁繼電器的電流不能使它工作,K接通電爐絲加熱.
當(dāng)溫度達到設(shè)計值時,熱敏電阻減小到某值,通過電磁繼電器的電流達到工作電流,K斷開,電爐絲斷電,停止供熱.
當(dāng)溫度低于設(shè)計值,又重復(fù)前述過程.
題型二結(jié)合傳感器的綜合試題
【例2】用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運動的加速度,該裝置是在矩形箱子的前、后壁
上各安裝一個由力敏電阻組合成的壓力傳感器,用兩根相同的輕彈簧夾著一個質(zhì)量為2.0kg的滑塊,滑塊可無摩擦
滑動,兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上,其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出.現(xiàn)將裝置沿運動
方向固定在汽車上,傳感器b在前,傳感器a在后.汽車靜止時,傳感器a、b的示數(shù)均為10N.（g取10m/s2）

（1）若傳感器a的示數(shù)為14N,b的示數(shù)為6.0N,求此時汽車的加速度大小和方向.
（2）當(dāng)汽車以怎樣的加速度運動時,傳感器a的示數(shù)為零.
答案（1）4m/s2向右（2）10m/s2向左
題型3生活物理
【例3】如圖所示為某種電子秤的原理示意圖,AB為一均勻的滑動變阻器,阻值為R,長度為L,兩邊分別有P1、P2兩
個滑動頭,P1可在豎直絕緣光滑的固定桿MN上保持水平狀態(tài)而上下自由滑動,彈簧處于原長時,P1剛好指著A端,P1
與托盤固定相連,若P1、P2間出現(xiàn)電壓時,該電壓經(jīng)過放大,通過信號轉(zhuǎn)換器后在顯示屏上可顯示物體重力的大小.
已知彈簧的勁度系數(shù)為k,托盤自身質(zhì)量為m0,電源電動勢為E,內(nèi)阻不計,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.求：
（1）托盤尚未放物體時,在托盤自身重力作用下,P1離A的距離x1.
（2）托盤上放有質(zhì)量為m的物體時,P1離A的距離x2.
（3）在托盤上未放物體時通常先校準零點,其方法是：調(diào)節(jié)P2,使P2離A的距離也為x1,從而使P1、P2間的電壓為
零.校準零點后,將物體m放在托盤上,試推導(dǎo)出物體質(zhì)量m與P1、P2間的電壓U之間的函數(shù)關(guān)系式.
答案（1）（2）（3）m=

1.關(guān)于傳感器的下列說法正確的是（）
A.所有傳感器的材料都是由半導(dǎo)體材料做成的
B.金屬材料也可以制成傳感器
C.傳感器主要是通過感知電壓的變化來傳遞信號
D.以上說法均不正確
答案B
2.如圖所示,是一個測定液面高度的傳感器,在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì),放在導(dǎo)
電液體中,導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液構(gòu)成電容器的兩極.把這兩極接入外電路,當(dāng)外電路中的電
流變化使電容值增大時,則導(dǎo)電液體的深度h變化為（）
A.h增大B.h減小C.h不變D.無法確定
答案A
3.請設(shè)計一個用光敏電阻來模擬路燈的自動夜開晝關(guān)的電路.提供的儀器：光敏電阻、小燈泡、電源、繼電器、滑動
變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干.
答案電路設(shè)計如下圖所示.原理簡述：據(jù)光敏電阻的阻值隨入射光強度的增強而減小,當(dāng)白天時,照射光敏電阻的
光強度大,R1阻值減小,電流增大,電磁鐵把銜鐵P吸下使B脫離A,切斷電燈電路,夜晚時相反.
4.把蜂鳴器、光敏電阻、干簧管繼電器開關(guān)、電源按如圖甲所示電路連接,制成光電報警裝置.當(dāng)報警器有光照射時,
蜂鳴器發(fā)聲,當(dāng)沒有光照或者光照很弱時,蜂鳴器不發(fā)聲.①光敏電阻:光敏電阻受光照后,阻值會變小.②干簧管繼
電器開關(guān):由干簧管和繞在干簧管外的線圈組成,如圖乙所示.當(dāng)線圈中有一定的電流時,線圈產(chǎn)生的磁場使密封在
干簧管內(nèi)的兩個鐵質(zhì)簧片磁化,兩個簧片在磁力作用下由原來的分離狀態(tài)變成閉合狀態(tài).當(dāng)線圈中沒有電流或者電
流很微弱時,磁場消失,簧片在彈力的作用下回復(fù)到分離狀態(tài).試說明光電報警器的工作原理.

答案當(dāng)報警器有光照射時,光敏電阻阻值減小,電路中電流增大,線圈產(chǎn)生的磁場使密封在干簧管內(nèi)的兩個鐵質(zhì)
簧片磁化,兩個簧片由原來的分離狀態(tài)變成閉合狀態(tài),蜂鳴器電路接通,蜂鳴器發(fā)聲.反之,當(dāng)沒有光照射或光照很
微弱時,光敏電阻阻值很大,電路中的電流很小,干簧管內(nèi)的兩個鐵質(zhì)簧片處于分離狀態(tài),連接蜂鳴器的電路斷開,
蜂鳴器不發(fā)聲.

1.關(guān)于傳感器的作用,下列說法正確的有（）
A.通常的傳感器可以直接用來進行自動控制
B.傳感器可以用來采集信息
C.傳感器可以將感受到的一些信號轉(zhuǎn)換為電學(xué)量
D.傳感器可以將所有感受到的信號都轉(zhuǎn)換為電學(xué)量
答案BC
2.如圖所示,截面為矩形的金屬導(dǎo)體,放在磁場中,當(dāng)導(dǎo)體中通有電流時,導(dǎo)體的上下表面的電
勢關(guān)系為（）
A.UMUNB.UM=UNC.UMUND.無法判斷
答案A
3.如圖所示,R1、R2為定值電阻,L為小燈泡,R3為光敏電阻,當(dāng)照射光強度增大時（）
A.電壓表的示數(shù)增大B.R2中電流減小
C.小燈泡的功率增大D.電路中路端電壓增大
?答案ABC
4.唱卡拉OK用的話筒內(nèi)有傳感器.其中有一種是動圈式的,它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小線圈,線圈
處于永磁體的磁場中,當(dāng)聲波使膜片前后振動時,就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?下列說法正確的是（）
A.該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的
B.該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的
C.膜片振動時,穿過金屬線圈的磁通量不變
D.膜片振動時,金屬線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢
?答案B
5.（2009晉中質(zhì)檢）互感器是一種特殊的變壓器,借助它,交流電壓表（或電流表）可以間接測量高電壓和大電流.
如下圖所示為電壓互感器或電流互感器的接線圖,其中正確的是（）

答案A
6.如圖所示為理想變壓器原線圈所接交流電壓的圖象.原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=10∶1,串聯(lián)
在原線圈電路中電流表的示數(shù)為1A,下列說法正確的是（）
A.變壓器輸出端所接電壓表的示數(shù)為20V
B.變壓器的輸出功率為200W
C.變壓器輸出端的交流電頻率為50Hz
D.串在變壓器輸出端的電流表示數(shù)為10A
答案C
7.（2009聊城模擬）鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖（a）所示.電流表的讀數(shù)為1.2A.圖（b）中用同一電纜線繞
了3匝,則（）

A.這種電流表能測直流電流,圖（b）的讀數(shù)為2.4A
B.這種電流表能測交流電流,圖（b）的讀數(shù)為0.4A
C.這種電流表能測交流電流,圖（b）的讀數(shù)為3.6A
D.這種電流表既能測直流電流,又能測交流電流,圖（b）的讀數(shù)為3.6A
答案C
8.理想變壓器連接電路如圖甲所示,當(dāng)輸入電壓波形如圖乙時,已知原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,安培表讀數(shù)為2A,則（）

A.伏特表讀數(shù)282VB.伏特表讀數(shù)28.2V
C.輸入功率為56.4WD.輸入功率為40W
答案D
9.如圖甲所示,在變壓器的輸入端串接上一只整流二極管D,在變壓器輸入端加上如圖乙所示的交變電壓u1=Um1sinωt,
設(shè)t=0時刻為a“+”、b“-”,則副線圈輸出的電壓的波形（設(shè)c端電勢高于d端電勢時的電壓為正）是圖中的（）

答案B
10.如圖是街頭變壓器通過降壓給用戶供電的示意圖.變壓器輸入電壓是市電網(wǎng)的電壓,不會有很大的波動.輸出電壓
通過輸電線輸送給用戶,輸電線的電阻用R0表示,變阻器R表示用戶用電器的總電阻,當(dāng)滑動變阻器觸頭P向下移
動時,下列說法中錯誤的是（）

A.相當(dāng)于在增加用電器的數(shù)目
B.V1表的示數(shù)隨V2表的示數(shù)的增大而增大
C.A1表的示數(shù)隨A2表的示數(shù)的增大而增大
D.變壓器的輸入功率在增大
答案B
11.為了減少因火電站中煤的燃燒對大氣的污染而大力發(fā)展水電站.三峽水利工程中某一水力發(fā)電站的發(fā)電機組設(shè)計
為:水以v1=3m/s的速度流入水輪機后以v2=1m/s的速度流出,流出水位比流入水位低10m,水流量Q=10m3/s,水
輪機效率為75%,發(fā)電機效率為80%,試問:
（1）發(fā)電機組的輸出電功率是多少?
（2）如果發(fā)電機輸出的電壓為240V,用戶所需電壓為220V,輸電線路中能量損失為5%,輸電線電阻為50/3Ω,那么所需升、降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比分別是多少?
答案（1）624kW
（2）433∶2600026945∶433
12.如圖所示,小型交流發(fā)電機的電動勢為E=20V,內(nèi)阻不計,它通過一個阻值R=6Ω
的指示燈連接到一個理想降壓變壓器的輸入端.在變壓器的輸出端并聯(lián)著24盞規(guī)
格都是“6V,0.25W”彩色小燈泡,每只燈泡都正常發(fā)光,導(dǎo)線電阻不計.求:
（1）原線圈中的電流.
（2）降壓變壓器的初級、次級線圈的匝數(shù)比.
（3）若只使用18盞彩色小燈泡,通過計算說明這時每盞小燈泡的工作狀態(tài)如何.（設(shè)小燈泡的電阻不隨溫度變化）
答案（1）A（2）
（3）每盞燈泡的電阻RL==144Ω
18盞燈的總電阻R總==8Ω
設(shè)這時副線圈中的電流為I2,則原線圈中的電流為I2
由功率關(guān)系得E（）-（）2R=I22R總
代入數(shù)據(jù)得I2=A
這時每盞燈泡的電壓U2′=I2R總=V6V
所以燈泡比原來更亮,有可能燒壞.
13.如圖所示,原線圈匝數(shù)為n1,兩個副線圈的匝數(shù)分別為n2和n3.四只完全相同的燈泡分別接在
理想變壓器的原、副線圈的回路中,當(dāng)原線圈回路中a、b接入交流電壓U0時,四只燈泡均正
常發(fā)光,則三組線圈的匝數(shù)比n1∶n2∶n3等于多少?燈泡的額定電壓U額等于多少?
答案3∶2∶1U0