2025秋高考物理复习第十二章实验十一传感器的简单使用课件

(共25张PPT)
实验十一
传感器的简单使用
1.实验目的
(1)了解常见传感器元件的作用.
(2)探究热敏电阻、光敏电阻的特性.
2.实验原理
传感器将感受到的非电学量(力、热、光、声等)，转换成便于
测量的电学量.
3.实验器材
热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热
水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等.
4.实验过程
(1)研究热敏电阻的特性
①按图连接好实物；
②将热水分几次注入烧杯中，测量每次水的温度和热敏电阻的阻值；
③结论：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大.
(2)研究光敏电阻的特性
①将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如图所示正
确连接，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；
③打开电源，让小灯泡发光，调节灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察光敏电阻的阻值变化情况；
④用黑纸遮光时，观察光敏电阻的阻值变化情况；
⑤结论：光照增强光敏电阻阻值变小，光照减弱光敏电阻阻值变大.
5.注意事项
(1)在做热敏电阻实验时，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、电压和电流值.
(2)光敏电阻实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放
入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的
强度.
(3)欧姆表每次换挡后都要重新调零.
考点 1 温度传感器的应用
【典题 1】(2022 年天津卷)某兴趣小组研究热敏电阻在通以
恒定电流时，其阻值随温度的变化关系.实验电路如图所示，实
验设定恒定电流为 50.0 μA，主要实验器材有：恒压直流电源 E、
加热器、测温仪、热敏电阻 RT 、可变电阻 R1 、电流表 A、电压
表 V.
(1)用加热器调节 RT 的温度后，为使电流表的示数仍为 50.0 μA，
须调节__________(选填一种给定的实验器材).当 RT 两端未连接电
压表时，电流表示数为 50.0 μA.连接电压表后，电流表示数显著增
大，须将原电压表更换为内阻__________(填“远大于”“接近”
或“远小于”)RT 阻值的电压表.
(2)测得 RT 两端的电压随温度的变化如图所示，由图可得温
度从 35.0 ℃变化到 40.0 ℃的过程中，RT 的阻值随温度的平均变
化率是__________kΩ·℃-1(结果保留 2 位有效数字).
解析：(1)由题知恒压直流电源 E 的电动势不变，而用加热器
调节 RT 的温度后，导致整个回路的总电阻改变.而要确保电流表的
示数仍为 50.0 μA，则需控制整个回路的总电阻不变，故需要调节
的器材是可变电阻 R1.连接电压表后，电流表示数显著增大，则说
明电压表与 RT 并联后 R总减小，则根据并联电阻的关系有 R总＝
，则要保证 R总不变需将原电压表更换为内阻远大
于 RT 阻值的电压表.
＝－1.2 kΩ·℃-1，负号表示随着温度升高 RT 的阻
(2)由 U-t 图像可得温度为 35.0 ℃时电压表的电压为 1.6 V，且
实验设定恒定电流为 50.0 μA，则根据欧姆定律可知此时热敏电阻
RT1＝32 kΩ.温度为 40.0 ℃时电压表的电压为 1.3 V，且实验设定恒
定电流为 50.0 μA，则根据欧姆定律可知此时热敏电阻 RT2＝26 kΩ，
则温度从 35.0 ℃变化到 40.0 ℃的过程中，RT 的阻值随温度的平均
变化率是 k＝
ΔRT
Δt
值减小.
答案：(1)可变电阻 R1 远大于 (2)－1.2
考点 2 光电传感器的应用
【典题 2】(2023 年江西联考)光敏电阻广泛地应用于光控制
电路中，物理探究小组设计了如图所示的电路测量不同照度下
光敏电阻的阻值，照度单位为勒克斯(lx).小组成员先将照射光敏
电阻的光调至某一照度，将电阻箱阻值调到最大，先闭合电键 S1，
再将电键 S2 与 1 连接，调节电阻箱的阻值如图乙所示时，通过电
流表 G 的电流为 I，然后将电键 S2 与 2 连接，当调节电阻箱的阻
值如图丙所示时，电流表的示数恰好也为 I.
甲
丙
丁
戊
乙
(1)图乙的读数 R1＝________Ω，图丙的读数 R2＝________Ω，
此照度下光敏电阻的阻值 R0＝________Ω.
(2)图丁是该小组描绘出的光敏电阻的阻值随照度变化的关系
图像，由图丁可知(1)中的光照度为___________lx(保留两位有效数
字).
(3)此光敏电阻的阻值随光照强度的减小而______(填“增大”
“减小”或“不变”).
(4)小组设计了如图戊所示的电路控制路灯，图戊中 R0 为此实
验的光敏电阻，R1 为滑动变阻器，电磁继电器的衔铁由软铁(容易
磁化和消磁)制成，R2 为电磁铁的线圈电阻，K 为单刀双掷开关.
当光照强度小到某一值时，衔铁就会被吸下，交流电路接通，当
光照强度达到某一值时，衔铁就会被弹簧拉起，交流电路就会断
开，路灯熄灭，请在图戊中原有电路的基础上用笔画线连接电路
实现这一功能.
解析：(1)根据电阻箱各旋钮的示数，可知 R1＝2320 Ω，R2＝
1120 Ω.根据题意可知，电键 S2 与 1 连接和与 2 连接时电流表的示
数都为 I，根据闭合电路欧姆定律可知，两种情况下电路中电阻大
小相等，所以 R0＝R1－R2＝2320 Ω－1120 Ω＝1200 Ω.
(2)根据 R0 的阻值，结合图像可知(1)中的光照度为 1.0 lx.
(3)根据图线可知，此光敏电阻随光照强度的减小而增大.
(4)将线圈与光敏电阻并联，然后与滑动变阻器以及电源串联，
这样当光照强度减小时，光敏电阻的阻值增大，并联部分的分压
变大，线圈中的电流增大，螺线管的磁性变强，将衔铁吸下，路
灯接通.当光照强度增大时，光敏电阻阻值变小，并联部分分压变
小，线圈中的电流减小，螺线管的磁性变弱，衔铁弹起，路灯
熄灭.
答案：(1)2320 1120 1200 (2)1.0 (3)增大
(4)如图所示.
考点 3 其他传感器的应用
【典题 3】(2022 年广东卷)弹性导电绳逐步成为智能控制系统
中部分传感器的敏感元件.某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后
绳长之间的关系，实验过程如下：
(1)装置安装和电路连接.如图甲所示，导电绳的一端固定，
另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹 A、B 的导线接入
如图乙所示的电路中.
甲
乙
丙
(2)导电绳拉伸后的长度 L 及其电阻 Rx 的测量.
①将导电绳拉伸后，用刻度尺测量并记录 A、B 间的距离，
即为导电绳拉伸后的长度 L；
②将滑动变阻器 R 的滑片滑到最右端.断开开关 S2，闭合开关
S1，调节 R，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置.记录两表
的示数 U 和 I1；
③闭合 S2，电压表的示数________(填“变大”或“变小”).
调节 R 使电压表的示数仍为 U，记录电流表的示数 I2，则此时导
电绳的电阻 Rx＝____________(用 I1、I2 和 U 表示)；
④断开 S1，增大导电绳拉伸量，测量并记录 A、B 间的距离，
重复步骤②和③.
(3)该电压表内阻对导电绳电阻的测量值______(填“有”或
“无”)影响.
(4)图丙是根据部分实验数据描绘的 Rx-L 图线.将该导电绳两
端固定在某种机械臂上，当机械臂弯曲后，测得导电绳的电阻
Rx 为 1.33 kΩ，则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为_____cm，
即为机械臂弯曲后的长度.
I2－I1，因此导电绳的电阻 Rx＝
解析：(2)闭合 S2 后，并联部分的电阻减小，根据闭合电路欧姆定律，
电压表的示数变小.加在导电绳两端的电压为 U，流过导电绳的电流为
U
I2－I1
.
(3)在闭合 S2 之前，电流表的示数 I1 包括定值电阻的电流和电压表分
得的电流，闭合 S2 之后，加在电压表两端的电压保持不变，因此流过电
压表和定值电阻的总电流仍为 I1，故流过导电绳的电流是 I2－I1，与电压
表内阻无关，电压表内阻对测量没有影响.
(4)由题图丙可知，导电绳拉伸后的长度为 51.80 cm.
答案：(2)③变小
U
I2－I1
(3)无 (4)51.80