2020学年高中物理 第六章 传感器 6.3 实验：传感器的应用课时检测区基础达标 新人教版选修3-2

6.3 实验：传感器的应用
课时检测区·能力达标
1.(多选) (2020·宿州高二检测)如图是温度报警器电路示意图,下列关于此电路的分析正确的是 (　　)
A.当RT的温度升高时,RT减小,A端电势降低,Y端电势升高,蜂鸣器会发出报警声
B.当RT的温度升高时,RT减小,A端电势升高,Y端电势降低,蜂鸣器会发出报警声
C.当增大R1时,A端电势升高,Y端电势降低,蜂鸣器会发出报警声
D.当增大R1时,A端电势降低,Y端电势升高,蜂鸣器会发出报警声
【解析】选B、C。当温度升高时,RT电阻减小,A端电势升高到某一数值,Y端电势突然降低,蜂鸣器导通发出报警声,A错,B对。当增大R1时,A端电势升高到某一数值,Y端电势突然降低,电流通过蜂鸣器,发出报警声,C对、D错。
2.如图所示是热水器的恒温集成电路,R0是热敏电阻,温度较低时其阻值很大,温度较高时阻值很小。如果热水器中没有水或水温较高时,继电器会放开簧片,发热器断路,反之会吸住簧片接通发热器。如果热水器中没有水时,电路中BC部分就处于________(选填“断路”或“短路”)状态,则在电路图的虚线框内的门电路应是__________门,当温度较低时,门电路的输入端A是____________(选填“高”或“低”)电势。
【解析】热水器中没有水,BC部分相当于断路。热水器中没有水或水温较高时,继电器都能使发热器断路,故可判断虚线框内应是“与”门,当温度较低时,R0阻值较大,故门电路输入端A是高电势。
答案:断路　与　高
3.光电管在各种自动化装置中有很多应用,街道的路灯自动控制开关就是其应用之一,如图所示为其模拟电路,其中A为光电管,B为电磁继电器,C为照明电路,D为路灯。试简述其工作原理。
【解析】开关合上后,白天,光电管在可见光照射下有电子逸出,从光电管阴极逸出的电子被加速到达阳极,使电路接通,电磁铁中的强电流将衔铁吸下,照明电路断开,灯泡不亮,夜晚 ,光电管无电子逸出,电路断开,弹簧将衔铁拉上,照明电路接通,这样就达到日出路灯熄,日落路灯亮的效果。
答案:见解析
【补偿训练】
如图所示,一热敏电阻RT放在控温容器M内;为毫安表,量程为6 mA,内阻为数十欧姆;E为直流电源,电动势约为3 V,内阻很小;R为电阻箱,最大阻值为
999.9 Ω;S为开关。已知RT在95 ℃时的阻值为150 Ω,在20 ℃时的阻值约为550 Ω。现要求在降温过程中测量在95 ℃到20 ℃之间的多个温度下RT的阻值。
(1)在图中画出连线,完成实验原理电路图。
(2)完成下列实验步骤中的填空:
①依照实验原理电路图连线。
②调节控温容器M内的温度,使得RT的温度为95 ℃。
③将电阻箱调到适当的初值,以保证仪器安全。
④闭合开关,调节电阻箱,记录电流表的示数I0,并记录
__________________________________________________________。
⑤将RT的温度降为T1(20 ℃⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1=________。
⑦逐步降低T1的数值,直至20 ℃为止;在每一温度下重复步骤⑤⑥。
【解析】(1)由于本实验只有一只可以测量和观察的直流电流表,所以应该用“替代法”,考虑到用电流表观察而保证电路中电阻不变,因此将热敏电阻、电阻箱和电流表串联形成测量电路,如图所示。而且热敏电阻RT在95 ℃和20 ℃时的阻值是已知的,所以热敏电阻的初始温度为95 ℃,则电流表示数不变时,热敏电阻和电阻箱的阻值应保持150 Ω和电阻箱的初值之和不变;如果热敏电阻的初始温度为20 ℃,则电流表示数不变时,热敏电阻和电阻箱的阻值应保持550 Ω和电阻箱的初值之和不变。因此可以测量任意温度下的电阻。
(2)①依照实验原理电路图连线。
②调节控温容器M内的温度,使得RT的温度为95 ℃。
③将电阻箱调到适当的初值,以保证仪器安全。
④闭合开关,调节电阻箱,记录电流表的示数I0,并记录电阻箱的读数R0。
⑤将RT的温度降为T1(20 ℃⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1=R0-R1+150 Ω。
⑦逐步降低T1的数值,直至20 ℃为止;在每一温度下重复步骤⑤⑥。
答案:(1)实验原理电路图见解析　(2)④电阻箱的读数R0　⑤仍为I0　电阻箱的读数R1　⑥R0-R1+150Ω