2018版高考物理教科版四川用大一輪復(fù)習(xí)講義選修3-3第十一章熱學(xué)實(shí)驗(yàn)十二

1、實(shí)驗(yàn)十二　傳感器的簡(jiǎn)單使用,第十一章 交變電流 傳感器,內(nèi)容索引,,過(guò)好雙基關(guān),命題點(diǎn)一 教材原型實(shí)驗(yàn),命題點(diǎn)二 實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新,,,,,1,過(guò)好雙基關(guān),研究熱敏電阻的特性1.實(shí)驗(yàn)原理閉合電路歐姆定律，用 表進(jìn)行測(cè)量和觀察.2.實(shí)驗(yàn)器材半導(dǎo)體熱敏電阻、多用電表、 、鐵架臺(tái)、燒杯、涼水和熱水.,歐姆,溫度計(jì),3.實(shí)驗(yàn)步驟(1)按圖連接好電路，將熱敏電阻絕緣處理；(

2、2)把多用電表置于 擋，并選擇適當(dāng)?shù)牧砍虦y(cè)出燒杯中沒(méi)有水時(shí)熱敏電阻的阻值，并記下溫度計(jì)的示數(shù)；(3)向燒杯中注入少量的冷水，使熱敏電阻浸沒(méi)在冷水中，記下________ 和多用電表測(cè)量的熱敏電阻的阻值；(4)將熱水分幾次注入燒杯中，測(cè)出不同溫度下熱敏電阻的阻值，并記錄.,歐姆,溫度計(jì),的示數(shù),4.數(shù)據(jù)處理在圖坐標(biāo)系中，粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線.5.實(shí)驗(yàn)

3、結(jié)論熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而 ，隨溫度的降低而 .6.注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，加熱水后要等一會(huì)兒再測(cè)熱敏電阻阻值，以使電阻溫度與水的溫度相同，并同時(shí)讀出水溫.,減小,增大,研究光敏電阻的光敏特性1.實(shí)驗(yàn)原理閉合電路歐姆定律，用 表進(jìn)行測(cè)量和觀察.2.實(shí)驗(yàn)器材 光敏電阻、多用電表、 、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線、電源.,歐姆,小燈泡,3.實(shí)驗(yàn)

4、步驟(1)將光敏電阻、多用電表、燈泡、滑動(dòng)變阻器如圖所示電路連接好，其中多用電表置于“×100”擋；(2)先測(cè)出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值，并記錄數(shù)據(jù)；(3)打開(kāi)電源，讓小燈泡發(fā)光，調(diào)節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮，觀察多用電表表盤指針顯示電阻阻值的情況，并記錄；(4)用手掌(或黑紙)遮光時(shí)，觀察多用電表表盤指針顯示電阻阻值的情況，并記錄.,4.數(shù)據(jù)處理根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性.5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)光

5、敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大，強(qiáng)光照射下電阻值 ；(2)光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為 這個(gè)電學(xué)量.6.注意事項(xiàng)(1)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(guò)蓋上小孔改變射到光敏電阻上的光的多少來(lái)達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?2)歐姆表每次換擋后都要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零.,很小,電阻,,,,,2,命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn),【例1】熱電傳感器利用了熱敏電阻對(duì)溫度變化響應(yīng)很敏感

6、的特性.某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)擬探究某種類型的熱敏電阻的阻值如何隨溫度變化.從室溫升到80 ℃時(shí)，所提供的熱敏電阻Rt的阻值變化范圍可能是由5 Ω變到1 Ω或由5 Ω變到45 Ω.除熱敏電阻外，可供選用的器材如下：溫度計(jì)，測(cè)溫范圍－10～100 ℃；電流表A1，量程3 A，內(nèi)阻rA＝0.1 Ω；電流表A2，量程0.6 A，內(nèi)阻約為0.2 Ω；電壓表V1，量程6 V，內(nèi)阻rV＝1.5 kΩ；電壓表V2，量程3 V，內(nèi)阻約為1 kΩ；,

7、標(biāo)準(zhǔn)電阻，阻值R1＝100 Ω；滑動(dòng)變阻器R2，阻值范圍0～5 Ω；電源E，電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì)；開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線若干.(1)甲同學(xué)利用如圖所示的電路測(cè)量室溫下熱敏電阻的阻值.要使測(cè)量效果最好，應(yīng)選下列________組器材.A.A1和V1　　B.A2和V2　　C.A1和V2,答案,解析,√,電源的電動(dòng)勢(shì)為3 V，故電壓表選V2，電阻為幾十歐姆，故電流較小，故電流表選A2，故選B.,(2)在測(cè)量過(guò)程中，隨著倒入燒杯中的開(kāi)水增多，熱

8、敏電阻的溫度升高到80 ℃時(shí)，甲同學(xué)發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表的示數(shù)幾乎都不隨滑動(dòng)變阻器R2的阻值的變化而改變(電路保持安全完好)，這說(shuō)明熱敏電阻的阻值隨溫度升高而________.(選填“增大”或“減小”),增大,答案,解析,由題意知，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器起不到改變電流的作用，說(shuō)明待測(cè)電阻較大，故熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而增大.,(3)學(xué)習(xí)小組的同學(xué)根據(jù)甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)，建議他在測(cè)量較高溫度熱敏電阻的阻值時(shí)重新設(shè)計(jì)電路，更換器材.請(qǐng)你在如圖所示的虛線

9、框內(nèi)完成測(cè)量溫度80 ℃時(shí)熱敏電阻阻值的實(shí)驗(yàn)電路圖.,見(jiàn)解析圖,答案,解析,因80 ℃時(shí)熱敏電阻阻值較大，而滑動(dòng)變阻器阻值較小，故滑動(dòng)變阻器采用分壓接法.又因電阻阻值較大，故電流表不能準(zhǔn)確測(cè)量電流，故采用電壓表V1與定值電阻R1并聯(lián)后充當(dāng)電流表來(lái)測(cè)量電流，故電路圖如圖所示,1.為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場(chǎng)所使用光控開(kāi)關(guān)控制照明系統(tǒng).光控開(kāi)關(guān)可采用光敏電阻來(lái)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(qiáng)弱，光越

10、強(qiáng)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：,答案,解析,見(jiàn)解析,特點(diǎn)：光敏電阻的阻值隨照度的增大呈非線性減??；,(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說(shuō)明阻值隨照度變化的特點(diǎn).,(2)如圖所示當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2 V時(shí)，控制開(kāi)關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng).請(qǐng)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)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 lx時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路

11、原理圖.(不考慮控制開(kāi)關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響)提供的器材如下：光敏電阻RP(符號(hào) )；直流電源E(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì))；定值電阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限選其中之一并在圖中標(biāo)出)；開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干.,答案,解析,見(jiàn)解析,U＝ ，解得R1＝10 kΩ，實(shí)驗(yàn)電路如圖所示.,2.利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻制作的熱傳感器，一般體積很小，可以用來(lái)測(cè)量很小范圍內(nèi)的溫

12、度變化，反應(yīng)快，而且精確度高.(1)如果將負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻與電源、電流表和其他元件串聯(lián)成一個(gè)電路，其他因素不變，只要熱敏電阻所處區(qū)域的溫度降低，電路中電流將變______(填“大”或“小”).,答案,小,因?yàn)樨?fù)溫度系數(shù)熱敏電阻溫度降低時(shí)，電阻增大.故電路中電流會(huì)減小.,解析,(2)上述電路中，我們將電流表中的電流刻度換成相應(yīng)的溫度刻度，就能直接顯示出熱敏電阻附近的溫度.如果刻度盤正中的溫度為20 ℃(如圖甲所示)，則25 ℃的刻度

13、應(yīng)在20 ℃的刻度的______(填“左”或“右”)側(cè).,右,答案,由(1)的分析知，溫度越高，電流越大，25 ℃的刻度應(yīng)對(duì)應(yīng)較大電流，故在20 ℃的刻度的右側(cè).,解析,(3)為了將熱敏電阻放置在某蔬菜大棚內(nèi)檢測(cè)大棚內(nèi)溫度變化，請(qǐng)用圖乙中的器材(可增加元器件)設(shè)計(jì)一個(gè)電路.,見(jiàn)解析圖,答案,解析,如圖所示.,,,,,3,命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新,【例2】(2016·全國(guó)Ⅰ卷·23)現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng)，

14、要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過(guò)60 ℃時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警.提供的器材有：熱敏電阻，報(bào)警器(內(nèi)阻很小，流過(guò)的電流超過(guò)Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警)，電阻箱(最大阻值為999.9 Ω)，直流電源(輸出電壓為U，內(nèi)阻不計(jì))，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為2 000 Ω)，單刀雙擲開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干.在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié).已知U約為18 V，Ic約為10 mA；流過(guò)報(bào)警器的電流超過(guò)20 mA時(shí)，報(bào)警器可能損壞；該熱敏電阻

15、的阻值隨溫度升高而減小，在60 ℃時(shí)阻值為650.0 Ω.,(1)在圖中完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線.,答案,解析,先用電阻箱替代熱敏電阻，連接成閉合回路進(jìn)行調(diào)試.電路圖連接如圖所示.,見(jiàn)解析圖,(2)電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器______(填“R1”或“R2”).,答案,R2,解析,當(dāng)電路中電流Ic＝10 mA時(shí)，根據(jù)閉合電路歐姆定律有Ic＝ ，解得R總＝1 800 Ω，此時(shí)熱敏電阻的阻值為650 Ω，則滑動(dòng)變阻器的阻值

16、為1 150 Ω，所以滑動(dòng)變阻器選R2.,(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng)：①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為_(kāi)_______Ω；滑動(dòng)變阻器的滑片位置于______(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_______________________________________________________________.,答案,解析,650.0,b,接通電源后，流過(guò)報(bào)警器的電流會(huì),

17、超過(guò)20 mA，報(bào)警器可能損壞,當(dāng)熱敏電阻阻值小于650 Ω時(shí)，報(bào)警器就會(huì)報(bào)警，用電阻箱替代熱敏電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，應(yīng)把電阻箱的阻值調(diào)到650 Ω.若接通電源后電路中的電流過(guò)大(超過(guò)20 mA)，報(bào)警器就會(huì)損壞，電流越小越安全，所以為了電路安全，閉合開(kāi)關(guān)前滑片應(yīng)置于b端.,②將開(kāi)關(guān)向____(填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至__________________.,答案,解析,c,報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警,(4)保持滑動(dòng)變阻器滑片

18、的位置不變，將開(kāi)關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用.,用電阻箱替代熱敏電阻進(jìn)行調(diào)試，應(yīng)將開(kāi)關(guān)向c端閉合，開(kāi)關(guān)閉合后要減小電路中的電阻直至報(bào)警器報(bào)警.,3.如圖所示裝置可以用來(lái)測(cè)量硬彈簧(即勁度系數(shù)較大的彈簧)的勁度系數(shù)k.電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻可忽略不計(jì)；滑動(dòng)變阻器全長(zhǎng)為L(zhǎng)，重力加速度為g. 為理想電壓表.當(dāng)木板上沒(méi)有放重物時(shí)，滑動(dòng)變阻器的觸頭位于圖中a點(diǎn)，此時(shí)電壓表示數(shù)為零.在木板上放置質(zhì)量為m的重物，滑動(dòng)變阻器的觸頭隨木板

19、一起下移.由電壓表的示數(shù)U及其他給定條件，可計(jì)算出彈簧的勁度系數(shù)k.,(1)寫出m、U與k之間所滿足的關(guān)系式.,答案,解析,設(shè)放置質(zhì)量為m的重物時(shí)彈簧的壓縮量為x，則有mg＝kx又U＝ E解得m＝ .,(2)已知E＝1.50 V，L＝12.0 cm，g取9.80 m/s2.測(cè)量結(jié)果如下表：,答案,①在圖中給出的坐標(biāo)紙上利用表中數(shù)據(jù)描出m－U直線.,②m－U直線的斜率為_(kāi)_____kg/V(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

20、.,答案,解析,10.0,選取(0,0)、(0.90,9)兩點(diǎn)，則斜率為 ＝10.0 kg/V.,③彈簧的勁度系數(shù)k＝__________N/m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).,答案,解析,1.23×103,4.某些固體材料受到外力后除了產(chǎn)生形變，其電阻率也要發(fā)生變化，這種由于外力的作用而使材料電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”.現(xiàn)用如圖所示的電路研究某長(zhǎng)薄

21、板電阻Rx的壓阻效應(yīng)，已知Rx的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐，實(shí)驗(yàn)室中有下列器材：A.電源E(3 V，內(nèi)阻約為1 Ω)B.電流表A1(0～0.6 A，內(nèi)阻r1＝5 Ω)C.電流表A2(0～0.6 A，內(nèi)阻r2≈1 Ω)D.開(kāi)關(guān)S，定值電阻R0＝5 Ω,(1)為了比較準(zhǔn)確地測(cè)量電阻Rx的阻值，請(qǐng)完成虛線框內(nèi)電路圖的設(shè)計(jì).,答案,解析,見(jiàn)解析圖,利用伏安法測(cè)量電阻阻值，但所給器材缺少電壓表，可以用內(nèi)阻已知的電流表A1代替，另一個(gè)

22、電流表A2測(cè)量電流.如圖所示.,(2)在電阻Rx上加一個(gè)豎直向下的力F(設(shè)豎直向下為正方向)，閉合開(kāi)關(guān)S，記下電表讀數(shù)，A1的讀數(shù)為I1，A2的讀數(shù)為I2，得Rx＝________.(用字母表示),答案,解析,電阻兩端電壓為Ux＝I1r1，流經(jīng)的電流為Ix＝I2－I1，電阻Rx＝ .,(3)改變力的大小，得到不同的Rx值，然后讓力反向從下向上擠壓電阻，并改變力的大小，得到不同的Rx值.最后繪成的圖像如圖所示，除觀

23、察到電阻Rx的阻值隨壓力F的增大而均勻減小外，還可以得到的結(jié)論是______________________.當(dāng)F豎直向下時(shí)，可得Fx與所受壓力F的數(shù)值關(guān)系是Rx＝________.,答案,解析,17－2F,壓力反向，,由圖可知，圖像是一次函數(shù)圖線，即Rx＝kF＋b， ，b＝17，則有Rx＝17－2F；從圖可知，由于圖線對(duì)稱，不管力F方向如何增加，Rx均線性減小.