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2019-2020年高考物理復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)11 傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用教案 【考綱鏈接】 1.本實(shí)驗(yàn)在新課標(biāo)物理《高考大綱》中是必考內(nèi)容實(shí)驗(yàn)之十一.傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用。 2. 本實(shí)驗(yàn)見(jiàn)普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)《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(kāi)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(shí)驗(yàn)（第70~72頁(yè)）。由于本實(shí)驗(yàn)是歷來(lái)的教科書(shū)所沒(méi)有的，許多教師沒(méi)有做過(guò)，不太熟悉，有些學(xué)校實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有所需器材（如施密特觸發(fā)器等）,所以要特別重視。 以型號(hào)HEF40106B施密特觸發(fā)器為例 圖6-2-1 圖6-2-1是型號(hào)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(dú)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)為施密特觸發(fā)器的輸入端，Y點(diǎn)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(xiàn)很強(qiáng)時(shí)，上的電阻相對(duì)比較小，A點(diǎn)的電壓小于，Y點(diǎn)輸出高電位，發(fā)光二極管兩端的電勢(shì)差很小，因此不能發(fā)光；當(dāng)外界光線(xiàn)變?nèi)鯐r(shí)，上的電阻顯著增大， A點(diǎn)的電壓也顯著增大，當(dāng)增大到時(shí)，Y點(diǎn)輸出低電位，發(fā)光二極管兩端有大約5V的電勢(shì)差，發(fā)光二極管開(kāi)始正常發(fā)光，如果光線(xiàn)強(qiáng)度又進(jìn)一步開(kāi)始回升，上的電阻減小，A點(diǎn)的電壓也開(kāi)始減小，當(dāng)A點(diǎn)的電壓小于時(shí)，Y點(diǎn)又輸出高電位，發(fā)光二極管熄滅。 為了更直觀地了解整個(gè)電路工作過(guò)程，也可以分別用兩個(gè)電壓表對(duì)A點(diǎn)和Y點(diǎn)的電壓進(jìn)行測(cè)量。 實(shí)驗(yàn)一：光控開(kāi)關(guān) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤饪亻_(kāi)關(guān)，對(duì)自動(dòng)控制有初步理解。 實(shí)驗(yàn)電路：見(jiàn)圖6-2-3 圖6-2-3 實(shí)驗(yàn)電路 實(shí)驗(yàn)步驟： 1. 當(dāng)光弱時(shí)，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(qiáng)時(shí)，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(duì)電路的作用。電阻R1的阻值由約20變?yōu)榧s42（見(jiàn)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(jiàn)圖6-2-6），也就是轉(zhuǎn)換電阻變大了，也就是在光線(xiàn)更暗的情況下燈才能亮。反推之，光控開(kāi)關(guān)用于路燈控制，要想在天更暗時(shí)路燈才會(huì)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(guò)的電流比較小，要用白熾燈泡模擬路燈，就要使用繼電器來(lái)啟閉另外的供電電路，如圖6-2-7，燈泡可用“6V 0.06A”的，繼電器可以使用微型繼電器，本實(shí)驗(yàn)的繼電器的參數(shù)為：額定電壓: 6 V ，操作電壓: 4 V (minimum) ，釋放電壓: 2 V ，線(xiàn)圈電阻: 100 ohms ，接觸電阻: 0 ohms ，最大電流: 5 A ，最大電壓: 400 V。為了防止繼電器釋放銜鐵時(shí)線(xiàn)圈中的自感電動(dòng)勢(shì)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(xiàn)較強(qiáng)時(shí)，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(kāi)關(guān)處斷開(kāi)狀態(tài)，白熾燈泡不亮，如圖6-2-7. （2）當(dāng)光線(xiàn)較弱時(shí)，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(dòng)作，吸引銜鐵，繼電器開(kāi)關(guān)處接通狀態(tài)，白熾燈泡亮，如圖6-2-8. 圖6-2-8 實(shí)驗(yàn)二、溫度報(bào)警器 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉁囟葓?bào)警器的原理，對(duì)自動(dòng)控制進(jìn)一步理解。 仿真實(shí)驗(yàn)電路：見(jiàn)圖6-2-9 圖6-2-9 圖6-2-9中，為熱敏電阻，溫度升高時(shí)阻值減小，為可變電阻， 實(shí)驗(yàn)步驟： 1. 當(dāng)溫度較低時(shí)，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(shí)，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(jī)可以聽(tīng)到響聲。 例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(xiàn)，要求特性曲線(xiàn)盡可能完整。已知常溫下待測(cè)熱敏電阻的阻值約4~5Ω。熱敏電阻和溫度計(jì)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(huà)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(dòng)變阻器（0~20Ω）、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干。 圖Ⅱ（a） 圖Ⅱ（b） A 3 0.6 V 3 15 圖6-2-12 ①在圖（a）的方框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，要求測(cè)量誤差盡可能小。 ②根據(jù)電路圖，在圖（b）的實(shí)物圖上連線(xiàn)。 ③簡(jiǎn)要寫(xiě)出完成接線(xiàn)后的主要實(shí)驗(yàn)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(cè)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(dòng)勢(shì)E = 9.0 V，內(nèi)電阻不可忽略；為內(nèi)阻不計(jì)的靈敏電流表；R0為保護(hù)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(shí)，電流表示數(shù)I1=2.25 mA，則當(dāng)電流表的示數(shù)I2=3.6 mA時(shí)，熱敏電阻R的溫度是________攝氏度。 甲 S R0 R E G 0 40 80 120 160 4 3 2 1 R / kΩ t /℃ 乙 圖6-2-13 【解析】 （1）因?yàn)闊崦綦娮璧淖柚担ǔ叵录s~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(cè)量以便列表做圖象，所以滑動(dòng)變阻器接成分壓器。 （2）因?yàn)閳D象是直線(xiàn)，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(shí)，（此處易誤讀為，要小心），得，再根據(jù)時(shí)，，得，所以得R與t的關(guān)系為 R=1.87510 -2 t + 4.25。 A V 熱敏電阻 S 從圖甲，有，（含電池的內(nèi)阻），從圖乙讀出，當(dāng)時(shí)，，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(xiàn)圖略 ③ ①、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(cè)出多組I，U值。 ③、重復(fù)①，②測(cè)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(xiàn)。 (2)R = –1.87510 -2 t + 4.25 120 點(diǎn)評(píng) 本題兩問(wèn)中的熱敏電阻是不同的，兩問(wèn)考查的知識(shí)點(diǎn)也不同，第（1）問(wèn)考查伏安法測(cè)電阻的常規(guī)問(wèn)題：電流表的內(nèi)接、外接問(wèn)題及滑動(dòng)變阻器接成分壓器還是限流器問(wèn)題，電路圖及實(shí)物圖也是常規(guī)要求。第（2）問(wèn)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(wèn)題。可見(jiàn)，物理實(shí)驗(yàn)既不要忘記常規(guī)，也要求注意創(chuàng)新。 例2．(xx年高考江蘇物理卷第19題（13分）（計(jì)算題，壓軸題）) 題目：圖1所示為一根豎直懸掛的不可伸長(zhǎng)的輕繩，下端拴一小物塊A，上端固定在C點(diǎn)且與一能測(cè)量繩的拉力的測(cè)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(diǎn)在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，在各種阻力都可忽略的條件下測(cè)力傳感器測(cè)得繩的拉力F隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖2所示。已知子彈射入的時(shí)間極短，且圖2中t＝0為A、B開(kāi)始以相同速度運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻，根據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中（包括圖）提供的信息，對(duì)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(yùn)動(dòng)過(guò)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(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的周期T＝2t0 ① 令表示A的質(zhì)量，表示繩長(zhǎng).表示B陷入A內(nèi)時(shí)即時(shí)A、B的速度（即圓周運(yùn)動(dòng)最低點(diǎn)的速度），表示運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)的速度，F(xiàn)1表示運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)繩的拉力，F(xiàn)2表示運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)繩的拉力，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，得 ② 在最低點(diǎn)和最高點(diǎn)處運(yùn)用牛頓定律可得③ ④ 根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得 ⑤ 由圖2可知 ⑥ ⑦ 由以上各式可解得，反映系統(tǒng)性質(zhì)的物理量是 ⑧ ⑨ A、B一起運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的守恒量是機(jī)械能E，若以最低點(diǎn)為勢(shì)能的零點(diǎn)，則 ⑩ 由②⑧⑩式解得⑾ 點(diǎn)評(píng)：這是一道開(kāi)放題，題目的設(shè)問(wèn)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(kāi)放性，成為當(dāng)年高考題的一個(gè)亮點(diǎn)。就傳感器而言，測(cè)力傳感器在本題只作為題目來(lái)源的工具，告訴我們測(cè)力傳感器可以測(cè)得繩的拉力F隨時(shí)間的變化關(guān)系圖象，題目的解決對(duì)傳感器沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的要求。 例3． xx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(xiàn)，有同學(xué)對(duì)其提出質(zhì)疑，先需進(jìn)一步驗(yàn)證該伏安特性曲線(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室備有下列器材： 器材（代號(hào)） 規(guī)格 電流表（A1） 電流表（A2） 電壓表（V1） 電壓表（V2） 滑動(dòng)變阻器（R1） 滑動(dòng)變阻器（R2） 直流電源（E） 開(kāi)關(guān)（S） 導(dǎo)線(xiàn)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(jì) ①為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，電流表應(yīng)選用 ；電壓表應(yīng)選用 ；滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 。（以上均填器材代號(hào)） ②為達(dá)到上述目的，請(qǐng)?jiān)谔摼€(xiàn)框內(nèi)畫(huà)出正確的實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并標(biāo)明所用器材的代號(hào)。 ③若發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的伏安特性曲線(xiàn)與圖中曲線(xiàn)基本吻合，請(qǐng)說(shuō)明該伏安特性曲線(xiàn)與小電珠的伏安特性曲線(xiàn)有何異同點(diǎn)？ 相同點(diǎn)： ， 不同點(diǎn)： 。 答案． （2）①A2 V1 R1 ②如圖 ③相同點(diǎn)：通過(guò)該元件的電流與電壓的變化關(guān)系和通過(guò)小電珠的電流與電壓的變化關(guān)系都是非線(xiàn)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(biāo)卡尺方便地測(cè)量?jī)?nèi)徑、外徑和深度，而螺旋測(cè)微器只能測(cè)外徑。故選A ②多次測(cè)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(cè)量準(zhǔn)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(dòng)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(dòng)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集要求從零開(kāi)始，所以滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法。 ③從圖像的形狀和斜率變化趨勢(shì)上去找相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，突出都是“非線(xiàn)性”，圖像上某點(diǎn)與原點(diǎn)連線(xiàn)的斜率是電阻的倒數(shù)。 例4．xx高考寧夏23.(11分) 青島奧運(yùn)會(huì)帆船賽場(chǎng)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(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 光敏電阻的阻值隨照射光的強(qiáng)弱而變化，作為簡(jiǎn)化模型，可以近似認(rèn)為，照射光較強(qiáng)（如白天）時(shí)電阻幾乎為0;照射光較弱 (如黑天)時(shí)電阻接近于無(wú)窮大。利用光敏電阻作為傳感器，借助電磁開(kāi)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)路燈自動(dòng)在白天關(guān)閉，黑天打開(kāi)。電磁開(kāi)關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如 圖所示。1、2兩接線(xiàn)柱之間是勵(lì)磁線(xiàn)圈，3、4兩接線(xiàn)柱分別與彈簧片和觸點(diǎn)連接。當(dāng)勵(lì)磁線(xiàn)圈中電流大于50mA時(shí)，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點(diǎn)分離3、4斷開(kāi)；電流流小于50 mA時(shí)，3、4接通。勵(lì)磁線(xiàn)圈中允許通過(guò)的最大電流為100 mA。 （1） 利用以下器材設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)控制路燈的電路，畫(huà)出電路原理圖。 光敏電阻R1，符號(hào) 燈泡L，額定功率40W，額定電壓36V，符合 保護(hù)電阻R2，符號(hào) 電磁開(kāi)關(guān)，符號(hào) 蓄電池E，電壓36V，內(nèi)阻很小；開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線(xiàn)若干。 （2） 回答下列問(wèn)題。 ① 如果勵(lì)磁線(xiàn)圈的電阻為200，勵(lì)磁線(xiàn)圈允許加的最大電壓為_(kāi)_____V，保護(hù)電阻R2的阻值范圍為_(kāi)_____。 ② 在有些應(yīng)用電磁開(kāi)關(guān)的場(chǎng)合，為了安全，往往需要在電磁鐵吸合鐵片時(shí)，接線(xiàn)柱3、4之間從斷開(kāi)變?yōu)榻油?。為此，電磁開(kāi)關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)如何改造？請(qǐng)結(jié)合本題中電磁開(kāi)關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明。 答：______________________________________________________________________ ③ 任意舉出一個(gè)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）①20 160-520 ②把觸點(diǎn)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(shí)，3、4之間接通；不吸合，3、4之間斷開(kāi)。 ③電磁起重機(jī) 解析：（2）① ,其中,所以在160-520之間。 例5．xx高考全國(guó)1。22.（8分） 如圖所示的電路中，1、2、3、4、5、6為連接點(diǎn)的標(biāo)號(hào)。在開(kāi)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(cè)的有：電源、開(kāi)關(guān)、小燈泡、3根導(dǎo)線(xiàn)以及電路中的各點(diǎn)連接。 （1）為了檢測(cè)小燈泡以及3根導(dǎo)線(xiàn)，在連接點(diǎn)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(diǎn)1、2同時(shí)斷開(kāi)的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的 擋。 （2）在開(kāi)關(guān)閉合情況下，若測(cè)得5、6兩點(diǎn)間的電壓接近電源的電動(dòng)勢(shì)，則表明___ 可能有故障 （3）將小燈泡拆離電路，寫(xiě)出用多用表檢測(cè)該小燈泡是否有故障的具體步驟。 答案（1）電壓；歐姆 （2）開(kāi)關(guān)或連接點(diǎn)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(cè)量小燈泡的電阻,如電阻無(wú)窮大,表明小燈泡有故障. 【解析】(1)在1、2兩點(diǎn)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(shí)斷開(kāi)的情況下,應(yīng)選用歐姆檔 (2)表明5、6兩點(diǎn)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(cè)量小燈泡的電阻,如電阻無(wú)窮大,表明小燈泡有故障. 例6． xx高考全國(guó)2。22、（5分） 某同學(xué)利用多用電表測(cè)量二極管的反向電阻。完成下列測(cè)量步驟： （1） 檢查多用電表的機(jī)械零點(diǎn)。 （2） 將紅、黑表筆分別插入正、負(fù)表筆插孔，將選擇開(kāi)關(guān)拔至電阻測(cè)量擋適當(dāng)?shù)牧砍烫帯? （3） 將紅、黑表筆____①_______，進(jìn)行歐姆調(diào)零。 （4） 測(cè)反向電阻時(shí)，將____②______表筆接二極管正極，將____③_____表筆接二極管負(fù)極，讀出電表示數(shù)。 （5） 為了得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，應(yīng)讓電表指針盡量指向表盤(pán)____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(cè)量完成后，將選擇開(kāi)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(jī)械調(diào)零.在選擇量程后還要進(jìn)行歐姆調(diào)零而且每一次換量程都要重復(fù)這樣的過(guò)程.(3)將紅黑表筆短接,即為歐姆調(diào)零.測(cè)量二極管的反向電阻時(shí)應(yīng)將紅筆接二極管的正極,黑接負(fù)極.歐姆表盤(pán)的刻度線(xiàn)分布不均勻,在中央的刻度線(xiàn)比較均勻,所以盡量讓指針指向表盤(pán)的中央.測(cè)量完成后應(yīng)將開(kāi)關(guān)打到off檔. 例7．xx高考山東23. (2)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)頭可采用光敏電阻來(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，光越強(qiáng)照度越大，照度單位為L(zhǎng)x）。某光敏電阻Rp在不同照度下的阻值如下表： 照度（lx） 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 電阻(k) 75 40 28 23 20 18 ①根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)诮o定的坐標(biāo)系（見(jiàn)答題卡）中描繪出阻值隨照度變化的曲線(xiàn)，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2V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(1x)時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，在虛線(xiàn)框內(nèi)完成電路原理圖。 （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： 光敏電源E(電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻不計(jì))； 定值電阻：R1=10k，R2=20k，R3=40k（限選其中之一并在圖中標(biāo)出） 開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線(xiàn)若干。 答案：（2）①光敏電阻的阻值隨光照變化的曲線(xiàn)如圖所示。 特點(diǎn)：光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大非線(xiàn)性減小 ②電路原理圖如圖所示。 解析：當(dāng)，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(1x)時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，即此時(shí)光敏電阻阻值為20k，兩端電壓為2V，電源電動(dòng)勢(shì)為3V，所以應(yīng)加上一個(gè)分壓電阻，分壓電阻阻值為10k，即選用R1。 【考點(diǎn)】驗(yàn)證平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)、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。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(xiàn)，要求特性曲線(xiàn)盡可能完整。已知常溫下待測(cè)熱敏電阻的阻值約4~5Ω。熱敏電阻和溫度計(jì)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(huà)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(dòng)變阻器（0~20Ω）．開(kāi)關(guān)．導(dǎo)線(xiàn)若干。 ⑴在圖6-2-16（a）的方框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，要求測(cè)量誤差盡可能小。 ⑵根據(jù)電路圖，在圖（b）的實(shí)物圖上連線(xiàn)。 圖（a） 圖（b） A 3 0.6 V 3 15 ⑶簡(jiǎn)要寫(xiě)出完成接線(xiàn)后的主要實(shí)驗(yàn)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(duì)溫度很敏感）的I—U關(guān)系曲線(xiàn)圖。 （1） 為了通過(guò)測(cè)量得到圖1所示I—U關(guān)系的完整 曲線(xiàn)，在圖2圖3兩個(gè)電路中應(yīng)選擇的是圖 ； 簡(jiǎn)要說(shuō)明理由： （電源電動(dòng)勢(shì)為9V，內(nèi)阻不計(jì)，滑線(xiàn)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(xiàn)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(gè)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(shí)氣體的壓強(qiáng)跟體積的 關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，用連接計(jì)算機(jī)的壓強(qiáng)傳感器直接測(cè)得注射器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)值。緩慢推動(dòng)活塞，使注射器內(nèi)空氣柱從初始體積20.0ml變?yōu)?2.0ml。實(shí)驗(yàn)共測(cè)了5次，每次體積值直接從注射器的刻度上讀出并輸入計(jì)算機(jī)，同時(shí)由壓強(qiáng)傳感器測(cè)得對(duì)應(yīng)體積的壓強(qiáng)值。實(shí)驗(yàn)完成后，計(jì)算機(jī)屏幕上立刻顯示出如下表中所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 圖6-2-18 序號(hào) V （ml） P （105Pa） PV （105Paml） 1 20.0 1.0010 20.020 2 18.0 1.0952 19.714 3 16.0 1.2313 19.701 4 14.0 1.4030 19.642 5 12.0 1.6351 19.621 （1）仔細(xì)觀察不難發(fā)現(xiàn)，pV（105Paml）一欄中的數(shù)值越來(lái)越小，造成這一現(xiàn)象的可能原因是 A．實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器活塞與筒壁間的摩擦力不斷增大。 B．實(shí)驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度增大了。 C．實(shí)驗(yàn)時(shí)外界大氣壓強(qiáng)發(fā)生了變化。 D．實(shí)驗(yàn)時(shí)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(shuō)明為了減小誤差，應(yīng)采取的措施是： 4.某學(xué)生為了測(cè)量一物體的質(zhì)量，找到一個(gè)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(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓。使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放一物體，即可測(cè)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(dòng)變阻器、干電池各一個(gè)、電鍵及導(dǎo)線(xiàn)若干、待測(cè)物體（可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上）。 圖6-2-19 請(qǐng)完成對(duì)該物體質(zhì)量的測(cè)量。 （l）設(shè)計(jì)一個(gè)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(huà)出完整的測(cè)量電路圖。 （2）簡(jiǎn)要說(shuō)明測(cè)量步驟，求出比例系數(shù)k，并測(cè)出待測(cè)物體的質(zhì)量m． （3）請(qǐng)?jiān)O(shè)想實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)出現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題。 【參考答案及解析】 1．（1）如答圖1 A 3 0.6 V 3 15 答圖2 圖6-2-20 圖6-2-21 (2)如答圖2所示。 (3)?、偻乇屑尤胍恍崴郎囟确€(wěn)定時(shí)讀出溫度計(jì)值； 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，快速測(cè)出電流表和電壓表的值； ③重復(fù)①～②，測(cè)量不同溫度下的數(shù)據(jù)； ④繪出各測(cè)量溫度下熱敏電阻的伏安特性曲線(xiàn)。 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(cè)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(jì)（提出其他實(shí)例，只要合理均給分） 3.（1）D （2）在注射器活塞上涂上潤(rùn)滑油增加密封性 4.（1）設(shè)計(jì)的電路圖如圖所示。 圖6-2-22 （2）測(cè)量步驟與結(jié)果： ①調(diào)節(jié)滑動(dòng)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(cè)物放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U1； 由 U0＝km0g，得k＝U0/m0g 測(cè)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(cè)物體質(zhì)量超出轉(zhuǎn)換器量程。 練習(xí)題2 1．xx年高考江蘇物理卷第13題（１３分）（實(shí)驗(yàn)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(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)上，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后在屏幕上顯示滑塊Ａ的位移－時(shí)間（s-t）圖象和速率－時(shí)間（v-t）圖象。整個(gè)裝置置于高度可調(diào)節(jié)的斜面上，斜面的長(zhǎng)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(xiàn)如題１３(b)圖所示。從圖線(xiàn)可得滑塊Ａ下滑時(shí)的加速度a= m/s2 ,摩擦力對(duì)滑塊Ａ運(yùn)動(dòng)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(lái)驗(yàn)證牛頓第二定律。實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)改變 　，可驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力成正比的關(guān)系；實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)改變 　，可驗(yàn)證力一定時(shí)，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(xiàn)如題１３（c）圖。圖線(xiàn)不對(duì)稱(chēng)是由于　　　　　　　　造成的，通過(guò)圖線(xiàn)可求得滑板的傾角θ＝　　　　　　?。ㄓ梅慈呛瘮?shù)表示），滑塊與滑板間的動(dòng)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(cè)速儀測(cè)量車(chē)速的示意圖，測(cè)速儀發(fā)出并接收超聲波沖信號(hào)，根據(jù)發(fā)出和接收到的信號(hào)間的時(shí)間差，測(cè)出被測(cè)物體的速度。圖B中p1、、p2是測(cè)速儀發(fā)出的超聲波信號(hào)，n1、n2是p1、p2由汽車(chē)反射回來(lái)的信號(hào)。設(shè)測(cè)速儀勻速掃描，p1、p2之間的時(shí)間間隔Δt＝1.0 s，超聲波在空氣中傳播的速度是 v＝340m/s，若汽車(chē)是勻速行駛的，則根據(jù)圖B可知，汽車(chē)在接收到p1、p2兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間內(nèi)前進(jìn)的距離是______，汽車(chē)的速度是______m/s。 圖A 圖B 圖6-2-25 3．xx年高考上海物理卷第23題(14分)（計(jì)算題，壓軸題） 題目：一水平放置的圓盤(pán)繞豎直固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓盤(pán)上沿半徑開(kāi)有一條寬度為2mm的均勻狹縫．將激光器與傳感器上下對(duì)準(zhǔn)，使二者間連線(xiàn)與轉(zhuǎn)軸平行，分別置于圓盤(pán)的上下兩側(cè)，且可以同步地沿圓盤(pán)半徑方向勻速移動(dòng)，激光器連續(xù)向下發(fā)射激光束．在圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)狹縫經(jīng)過(guò)激光器與傳感器之間時(shí)，傳感器接收到一個(gè)激光信號(hào)，并將其輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)處理后畫(huà)出相應(yīng)圖線(xiàn)．圖(a)為該裝置示意圖，圖(b)為所接收的光信號(hào)隨時(shí)間變化的圖線(xiàn)，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示接收到的激光信號(hào)強(qiáng)度，圖中Δt1=1．010-3s，Δt2=0.810-3s． (1)利用圖(b)中的數(shù)據(jù)求1s時(shí)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度； (2)說(shuō)明激光器和傳感器沿半徑移動(dòng)的方向； (3)求圖(b)中第三個(gè)激光信號(hào)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(dòng)摩擦力　　（～都算對(duì) 　　　　０．３（０．２～０．４都算對(duì)） 解析：（1）下滑時(shí)，加速度為；上滑時(shí)，加速度為摩擦力對(duì)滑塊A運(yùn)動(dòng)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(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)，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?yàn)?，使Mh不變，則F不變，可驗(yàn)證力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系。 （３）圖線(xiàn)不對(duì)稱(chēng)是由于滑動(dòng)摩擦力造成的，因?yàn)樵诨瑝K上滑時(shí)，加速度的大小為 ，在滑塊下滑時(shí)，加速度的大小為，在滑動(dòng)摩擦力不可忽略的情況下，二者不等，圖象不對(duì)稱(chēng)。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(yùn)動(dòng)情景分析示意圖，圖中，P1N1中間時(shí)刻是汽車(chē)接收P1時(shí)刻發(fā)出的超聲波信號(hào)的時(shí)刻，此位置A是汽車(chē)的初位置； P2N2中間時(shí)刻是汽車(chē)接收P2時(shí)刻發(fā)出的超聲波信號(hào)的時(shí)刻，此位置B是汽車(chē)的末位置，要求的汽車(chē)前進(jìn)的距離就是A、B之間的距離。 O A B P1 N1 P2 N2 P1N1中間 P2N2中間 （2） 求解 第1步，先讀出B圖中各時(shí)刻對(duì)應(yīng)的讀數(shù)： 點(diǎn) P1 N1 P1N1中點(diǎn) P2 N2 P2N2中點(diǎn) 讀數(shù)(格) 0．5 1．7 1．1 3．5 4．4 3．95 對(duì)應(yīng)的時(shí)刻（s） 0．17 0．57 0．37 1．17 1．47 1．32 第2步，算出對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，算法如下：先算每1大格對(duì)應(yīng)的時(shí)間 ， 再算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)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(chē)在接收P1、P2兩個(gè)時(shí)刻發(fā)出的超聲波信號(hào)中間前進(jìn)的距離。 第6步，算出汽車(chē)從A到B用的時(shí)間：， 第7步，算出汽車(chē)的速度：。