2020年人教版高考物理一轮复习听课手册 实验十二传感器的简单应用
2020版高考大一轮复习：第11章6实验12传感器的简单使用
J 随堂检测・閒总肓理诵垮•韧琏琢升■1.酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测•它利用的是一种.氧化锡半导体型酒精气体传感器，酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化•在如图所示的 电路中，酒精气体的不同浓度对应着传感器的不同电阻•这样，电压表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系.如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数解析：选B.设二氧化锡半导体型酒精气体传感器的电阻为R ，由闭合电路欧姆定律得，干路的电流，电压表示数 U = IR o =，而R X C = k （定值），由以上关系式可见 U 越大，表示r 十 R ）十 R 十 R （r 十 R ）十 R 十R （越大，但是 C 与U 不成正比，故 B 项正确.2 .在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示.阳发生变化，导致S 两端电压U 增大，装置发出警报，此时与酒精气体浓度 C 之间的对应关系正确的是（A . U 越大,B . U 越大, 表示C 越大，但是 C 与U 不成正比 C. U 越大,表示C 越小，C 与U 成反比 D. U 越大, 表示C 越小，但是C 与U 不成反比EF 0 是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻表示C 越大，J 随堂检测・閒总肓理诵垮•韧琏琢升■解析：选C.当冋变大时，回路的总电阻 R 总变大，根据I 总=書，得干路中的电流变小，S 两端的电压A .阳变大，且 R 越大,U 增大越明显B .阳变大，且 R 越小,U 增大越明显C. F M 变小，且 R 越大,U 增大越明显D.冋变小，且 R 越小,U 增大越明显U= I总R S变小，故选项A、B错误；当R M变小时，回路的总电阻R总=1^1 + R S变小，根据I总=舟，得干R R M路中的电流变大，S两端的电压U= I总R S变大，而且R越大，F M变小时，对回路的总电阻变化的影响越明显，故选项C正确，选项D错误.3. （2016 •高考北京卷）热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中•图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图•由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力________ （选填“增强”或“减弱”）；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更_____________ （选填“敏感”或“不敏感”）•解析：由题图可知，热敏电阻在温度上升时，阻值下降，故其导电能力增强；相对金属热电阻而言, 热敏电阻在温度变化时，阻值变化明显，故对温度更敏感.答案：增强敏感4 •对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻R T,在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的•某同学将Rr和两个适当的定值电阻R、F2连成如图虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻R L 的阻值随Rr所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围•为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下R L的阻值，测量电路如图所示，图中的电压表内阻很大.实验中的部分实验数据测量结果如表所示.温度t/ C30.040.050.060.070.080.090.0R L阻值/ Q54.351.047.544.341.037.934.7I/mA93.397.6102.9109.7116.7125.2134.2U/V 5.07 5.02 4.97 4.90 4.83 4.75 4.66（1）根据图甲所示的电路，在如图乙所示的实物图上连线.装 fit 中）解析：(3)因为电流表的最小刻度为 5 mA 故读数时只需要精确到 1 mA 所以电流表的读数为 115 mA 而电压表的最小刻度为 0.1 V ，故读数时要估读到 0.01 V ，所以电压表的读数为 5.00 V .等效电阻F L = U 疋43.5 Q,结合F L - t 图象可知热敏电阻所处环境的温度约为62.5 C .答案：(1)连线如图所示(2) 为了检验R 与t 之间近似为线性关系，在坐标纸上作出F L -t 关系图线."3(1 40 TO 90(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图丙所示，电流表的读数为电压表的读数为•此时等效电阻 F L 的阻值为;热敏电阻所处环境的温度约为二■二一■二一二■■二■■■■■■町(盐机摊11装聲中)装fit 中）(2)R L- t关系图线如图所示解析：⑴由表格数据可知，光敏电阻 R 与光强E 的乘积均为18 cd 不变，则当E = 4 cd 时，光敏电阻的阻值：R - 18 二 cd - 4.5 Q .4 cd（2）由题意可知，光敏电阻 R ＜与定值电阻R ）串联连接，光照增强时，光敏电阻 R X 阻值减小，电路中的总电阻减小，由I = *可知，电路中的电流增大，由U = IR 可知，R ）两端的电压增大，因串联电路中总电压R等于各分电压之和， 所以R 两端的电压减小，反之光照减弱时，光敏电阻R 阻值增大，R 两端的电压减小， R 两端的电压增大，则玻璃并联在 R ）两端时不符合，玻璃并联在 R ＜两端时符合，故 A 项错误，C 项正确； 若玻璃与电源并联，光照变化时，玻璃两端的电压不变，故B D 项错误.5. （2019 •郑州模拟）电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度，将光敏电阻R X 和定值电阻R 0接在9 V 的电源上，电源内阻不计，光敏电阻阻值随光强变化关系如表所示: 光强E/cd 1 2 34 5 电阻值/ Q18963.6⑴ 当光照强度为4坎德拉（cd ）时光敏电阻R ＜的大小为（2）其原理是光照增强，光敏电阻阻值变小，施加于玻璃两端的电压降低，玻璃透明度下降，反之 则玻璃透明度上升•若电源电压不变,R ）是定值电阻，则下列电路图中符合要求的（填序号）.⑶现已知定值电阻 R ）为12 Q,I _c用电压表测得光敏电阻两端的电压为 3 V ,则此时光照强度为多少?(3)115 mA 5.00 V[“光强”表示光强弱程度的物理量，符号为 E ,单位坎德拉（cd ）]a（3）当R）= 12 Q,光敏电阻两端的电压U k= 3 V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，R）两端的电压：U）= U- U = 9 V— 3 V= 6 V,因串联电路中各处的电流相等，所以电路中的电流I = R0= ，即1先3 V 、18 cd= ，解得R' x = 6 Q,此时光照强度E'= = 3 cd.R x 6 Q答案：（1）4.5 （2）C （3）3 cd6. （2016 •高考全国卷I ）现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 C时，系统报警.提供的器材有：热敏电阻，报警器（内阻很小，流过的电流超过I c时就会报警）, 电阻箱（最大阻值为999.9 Q）,直流电源（输出电压为U,内阻不计），滑动变阻器R（最大阻值为1 000 Q）, 滑动变阻器F2（最大阻值为2 000 Q ），单刀双掷开关一个，导线若干.在室温下对系统进行调节•已知U约为18 V , I c约为10 mA;流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 C时阻值为650.0 Q .（1）完成待调节的报警系统原理电路图的连线.（2）___________________________ 电路中应选用滑动变阻器（填“R 1”或“R 2”）•（3）按照下列步骤调节此报警系统：①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为____________ Q;滑动变阻器的滑片应置于________________ （填“ a”或“ b”）端附近，不能置于另一端的原因是②将开关向 ___________ （填“c”或“d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至（4）保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用.解析：（1）根据题述，应该采用滑动变阻器的限流接法，连接的电路如答案图所示.（2）根据题述，流过报警器的工作电流超过10 mA时，报警器就会报警，可知滑动变阻器的最大阻值至少为R= U= J；。
2020版高考物理人教版(山东专用)一轮复习课件：第十一章 实验十二 传感器的简单使用
完成下列填空:(1)当测力钩不受拉力时,图(b)中UAB= . (2)当向上施加拉力时,UAB 0 (选填“>”“<”或“=”).
解析:(1)当测力钩不受拉力时,四个电阻的阻值均相等,则图(b)中UAB=0. (2)当向上施加拉力时,R1,R2阻值变小,R3,R4阻值增大,此时R1两端的电压减 小,则A点电势升高;R3两端的电压变大,则B点电势降低,则UAB>0.
解析:(3)从图中取相距较远的两个特殊点, 代入R=R0+kt计算,有120=R0+50k 104=R0+10k 解得R0=100 Ω,k=0.400 故该热敏电阻的R-t关系式为R=100+0.400t Ω.
答案:(3)100 0.400
方法技巧 解决传感器实验的主要方法
(1)在高中阶段关于传感器的实验主要侧重于实验电路的设计与连接、实验数 据的处理或根据实验数据画图像. (2)实验电路一般采用滑动变阻器的分压或限流,电流表的内接或外接. (3)数据的处理一般是图像法,要充分利用好实验得到的数据获得实验结果. (4)连接实物图时,一般先将串联的主体电路连接好,然后连接并联的器材,最 后一定要进行检查.
解析:(1)直流恒流电源在正常工作状态下输出的电流恒定,故只需要将电压 表与电阻并联测量出电压即可,实物图连线如图.
答案:(1)见解析
(2)实验的主要步骤: ①正确连接电路,在保温容器中注入适量冷水,接通电源,调节并记录电源输出 的电流值; ②在保温容器中添加少量热水,待温度稳定后,闭合开关, , ,断开开关; ③重复第②步操作若干次,测得多组数据.
实验十二 传感器的简单使用
实验基础 命题研析
实验基础
一、研究热敏电阻的热敏特性
高考物理一轮复习课件专题实验传感器的简单使用
实验步骤与操作过程
实验步骤 1. 准备实验器材，包括温度传感器、数据采集器、计算机等。
2. 将温度传感器与数据采集器连接，并将数据采集器与计算机相连。
实验步骤与操作过程
3. 打开实验软件，设 置实验参数，如采样 频率、测量范围等。
5. 结束测量后，关闭 实验软件及器材电源 ，整理实验数据。
4. 将温度传感器置于 待测物体上，开始测 量并记录数据。
出信号等。
实验步骤与操作过程
操作过程注意事项
保持旋转物体的稳定转动，避免晃动或偏心对测量结果 的影响。
确保实验环境光线适中，避免强光或弱光对实验结果的 影响。
定期校准光电传感器和转速计，确保测量结果的准确性 。
数据处理及分析方法
数据处理
记录实验过程中的原始数据，包括转速计的读数 、光电传感器的输出信号等。
光电三极管
在光电二极管的基础上增 加放大功能，提高对光信 号的检测灵敏度。
光电池
利用光伏效应，将光能直 接转换为电能，用于测量 光照强度或作为光源使用 。
霍尔效应传感器
霍尔元件
利用霍尔效应，将磁场变 化转换为电压变化，从而 实现对磁场的测量。
线性霍尔传感器
输出信号与磁场强度呈线 性关系，适用于对磁场进 行精确测量。
气敏传感器
半导体气敏传感器
利用半导体材料的气敏效应，检测气体成分和浓度，如酒精、烟雾 等。
电化学式气敏传感器
通过测量气体与电解质溶液发生化学反应引起的电动势变化来检测 气体成分和浓度。
光学式气敏传感器
利用气体对光的吸收、散射或荧光等光学性质的变化来检测气体成分 和浓度。
06
总结与回顾
关键知识点总结
对原始数据进行整理和分析，计算平均转速、最 大转速、最小转速等统计指标。
2020高考物理一轮总复习第十一章实验十二传感器的简单使用讲义(含解析)新人教版
实验十二传感器的简单使用1．研究热敏电阻的热敏特性2．研究光敏电阻的光敏特性◆注意事项1．在做热敏实验时，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．2．光敏实验中，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射到光敏电阻上的光的多少．3．欧姆表每次换挡后都要重新调零．热点一热敏电阻的特性及应用[典例赏析][典例1] (2018·全国卷Ⅰ)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25 ℃～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性．所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻R T，其标称值(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω；电源E(6 V，内阻可忽略)；电压表V(量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～999.9 Ω)；单刀开关S1，单刀双掷开关S2.图(a)实验时，先按图(a)连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 ℃.将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数．逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 ℃，实验得到的R2－t数据见下表．(1)在闭合S1前，图(a)中R1的滑片应移动到________ (选填“a”或“b”)端；(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并做出R2－t曲线；(3)由图(b)可得到R T在25 ℃～80 ℃范围内的温度特性．当t＝44.0 ℃时，可得R T ＝________ Ω；(4)将R T握于手心，手心温度下R2的相应读数如图(c)所示，该读数为________ Ω，则手心温度为________ ℃.[解析](1)滑片在b端可以使R1的阻值全部接进电路，保证安全．(2)将(60.0,320.0)和(70.0,270.0)两个点画进图中并连出圆滑的R2－t曲线如图所示(3)从R2－t曲线中可读出t＝44.0 ℃时，R2＝450.0 Ω，所以R T＝R2＝450.0 Ω.(4)R2－t曲线中找到纵坐标为620.0 Ω的点，其横坐标为33.0 ℃.[答案](1)b(2)图见解析(3)450 (4)620.0 33.0[题组巩固]1．(2016·全国卷Ⅰ)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警．提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过I c时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干．在室温下对系统进行调节．已知U约为18 V，I c约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω.(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线．(2)电路中应选用滑动变阻器________ (填“R1”或“R2”)．(3)按照下列步骤调节此报警系统：①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________ Ω；滑动变阻器的滑片应置于________ (填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是________ .②将开关向________ (填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________ .(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用．解析：(1)热敏电阻工作温度达到60 ℃时，报警器报警，故需通过调节电阻箱使其电阻为60 ℃时的热敏电阻的阻值，即调节到阻值650.0 Ω，使报警器能正常报警，电路图如图．(2)U＝18 V，当通过报警器的电流10 mA≤I c≤20 mA，电路中总电阻R＝UI c，900Ω≤R≤1 800 Ω，故滑动变阻器选R2.(3)热敏电阻为650.0 Ω时，报警器开始报警，模拟热敏电阻的电阻器阻值也应为650.0 Ω.为防止通过报警器电流过大，造成报警器烧坏，应使滑动变阻器的滑片置于b端．答案：(1)图见解析(2)R2(3)①650.0 b接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏②c报警器开始报警2．利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高．(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变________ (填“大”或“小”)．(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度．如果刻度盘正中的温度为20 ℃(如图甲所示)，则25 ℃的刻度应在20 ℃的刻度的________ (填“左”或“右”)侧．(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路．解析：(1)因为负温度系数热敏电阻温度降低时，电阻增大，故电路中电流会减小．(2)由(1)的分析知，温度越高，电流越大，25 ℃的刻度应对应较大电流，故在20 ℃的刻度的右侧．(3)如图所示．答案：(1)小(2)右(3)见解析热点二光敏电阻的特性及应用[典例赏析][典例2] 为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻R P在不同照度下的阻值如下表：(1)说明阻值随照度变化的特点．(2)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至 2 V时，控制开关自动启动照明系统．请利用下列器材设计一个简单电路．给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：光敏电阻R P，(符号，阻值见上表)；直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限选其中之一并在图中标出)；开关S及导线若干．[解析](1)根据表中的数据，在坐标纸上描点连线，得到如图所示的变化曲线．阻值随照度变化的特点：光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小．(2)因天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统，此时光敏电阻阻值为20 kΩ，两端电压为2 V，电源电动势为 3 V，故应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为10 kΩ，即选用R1，此电路的原理图如图所示．[答案]见解析[题组巩固]3．(2019·兰州模拟)(多选)某温度检测、光电控制加热装置原理如图所示．图中R T 为热敏电阻(随温度升高，阻值减小)，用来探测加热电阻丝R的温度，R G为光敏电阻(随光照强度增大，阻值减小)，接收小灯泡L的光照，除R T、R G外，其他电阻均为定值电阻．当R处温度升高时( )A．L变亮B．R3的电流减小C．E2的路端电压增大D．R的功率减小解析：AD [当R 处温度升高时，R T 阻值变小，小灯泡L 的光照强度增大，R G 阻值变小，通过R 2的电流变大，E 2的路端电压变小，R 两端电压变小，通过的电流也变小，功率变小，通过R 3的电流变大，选项A 、D 正确，B 、C 错误．]4．(2019·湖北荆州质量检测)如图甲为利用光敏电阻检测传送带上物品分布，从而了解生产线运行是否正常的仪器．其中A 是发光仪器，B 是一端留有小孔用绝缘材料封装的光敏电阻．当传送带上没有物品挡住由A 射向B 的光信号时，光敏电阻阻值R 1＝50 Ω，当传送带上有物品挡住由A 射向B 的光信号时，光敏电阻阻值R 2＝150 Ω.定值电阻R 3＝45 Ω.C 为平行板电容器，虚线与两极板距离相等，极板长L 1＝8.0×10－2m ，两极板的间距d ＝1.0×10－2m ．D 为屏，与极板垂直，D 到极板的距离L 2＝0.16 m ，屏上贴有用特殊材料做成的记录纸，当电子打在记录纸上时会留下黑点，工作时屏沿图示方向匀速运动．有一细电子束沿图中虚线以速度v 0＝8.0×106m/s 连续不断地射入电容器C ，虚线与屏交点为O .图乙为一段记录纸．已知电子电荷量e ＝1.6×10－19C ，电子质量m ＝9×10－31kg.忽略细电子束的宽度、电容器的充电放电时间及电子所受的重力．求：电源的电动势E 和内阻r .解析：当没有物品挡光时，设电容器两端电压为U 1，此时电子在屏上的偏转Y 1＝0.02 m.电子在平行板间运动时，加速度a ＝eU 1md，L 1＝v 0t 1 侧移量y 1＝12at 21，解得y 1＝eU 1L 212mdv 20电子射出平行板后做匀速直线运动，v y ＝at 1，tan θ＝v y v 0＝eU 1L 1mdv 20所以Y 1＝y 1＋L 2tan θ，解得U 1＝4.5 V同理可得，当有物品挡光时，电容器两端电压U 2＝2.25 V 在闭合电路中，U 1＝E R 1＋R 3＋r R 3，U 2＝ER 2＋R 3＋rR 3，解得E ＝10 V ，r ＝5 Ω.答案：10 V 5 Ω热点三 压力传感器的应用[典例赏析][典例3] 材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用这种效应可以测量压力大小．若图甲为某压敏电阻在室温下的电阻—压力特性曲线，其中R F，R0分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值．为了测量压力F，需先测量压敏电阻处于压力中的电阻值R F.请按要求完成下列实验．(1)设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，在图乙的虚线框中画出实验电路原理图(压敏电阻及所给压力已给出，待测压力大小约为0.4×102 N～0.8×102 N，不考虑压力对电路其他部分的影响)，要求误差较小，提供的器材如下：A．压敏电阻，无压力时阻值R0＝6 000 ΩB．滑动变阻器R，全电阻阻值约200 ΩC．电流表A，量程2.5 mA，内阻约30 ΩD．电压表V，量程3 V，内阻约3 kΩE．直流电源E，电动势3 V，内阻很小F．开关S，导线若干(2)正确接线后，将压敏电阻置于待测压力下，通过压敏电阻的电流是 1.33 mA，电压表的示数如图丙所示，则电压表的读数为________ V.(3)此时压敏电阻的阻值为________ Ω；结合图甲可知待测压力的大小F＝________ N．(计算结果均保留两位有效数字)[解析](1)根据题述对实验电路的要求，应该采用分压式接法、电流表内接的电路，原理图如图所示．(2)根据电压表读数规则，电压表读数为2.00 V.(3)由欧姆定律，此时压敏电阻的阻值为R F ＝U I－R A ≈1.5×103Ω，R 0R F＝4，由题图甲可知，对应的待测压力F ＝60 N.[答案] (1)图见解析 (2)2.00 (3)1.5×10360[题组巩固]5．某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化，这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”．现用如图所示的电路研究某长薄板电阻R x 的压阻效应，已知R x 的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：A ．电源E (电动势3 V ，内阻约为1 Ω)B ．电流表A 1(0～0.6 A ，内阻r 1＝5 Ω)C ．电流表A 2(0～0.6 A ，内阻r 2≈1 Ω)D ．开关S ，定值电阻R 0＝5 Ω(1)为了比较准确地测量电阻R x 的阻值，请完成虚线框内电路图的设计．(2)在电阻R x 上加一个竖直向下的力F (设竖直向下为正方向)，闭合开关S ，记下电表读数，A 1的读数为I 1，A 2的读数为I 2，得R x ＝ ________ .(用字母表示)(3)改变力的大小，得到不同的R x 值，然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的R x 值．最后绘成的图象如图所示，除观察到电阻R x 的阻值随压力F 的增大而均匀减小外，还可以得到的结论是 ________________________ .当F 竖直向下时，可得F x 与所受压力F 的数值关系是R x ＝ ________ .解析：(1)利用伏安法测量电阻阻值，但所给器材缺少电压表，可以用内阻已知的电流表A1代替，另一个电流表A2测量电流．电路图如图所示．(2)电阻R x两端电压为U x＝I1r1，流经的电流为I x＝I2－I1，电阻R x＝I1r1I2－I1.(3)由题图可知，图象是一次函数图线，即R x＝kF＋b，k＝ΔR xΔF＝－94.5＝－2，b＝17，则有R x＝17－2F；由题图可知，由于图线对称，不管力F如何增加，R x均线性减小．答案：(1)图见解析(2)I1r1I2－I1(3)压力反向，阻值不变17－2F6．如图所示装置可以用来测量硬弹簧(即劲度系数较大的弹簧)的劲度系数k.电源的电动势为E，内阻可忽略不计；滑动变阻器全长为L，重力加速度为g.为理想电压表．当木板上没有放重物时，滑动变阻器的触头位于图中a点，此时电压表示数为零．在木板上放置质量为m的重物，滑动变阻器的触头随木板一起下移．由电压表的示数U及其他给定条件，可计算出弹簧的劲度系数k.(1)写出m、U与k之间所满足的关系式_________________________________________．(2)已知E＝1.50 V，L＝12.0 cm，g取9.80 m/s2.测量结果如下表：②m －U 直线的斜率为 ________ kg/V(结果保留三位有效数字)；③弹簧的劲度系数k ＝ ________ N/m(结果保留三位有效数字)．解析：(1)设放置质量为m 的物体时弹簧的压缩量为x ，则有mg ＝kx 又U ＝x LE ，解得m ＝Lk Eg U .(2)①用描点法作图，作出的图象如图所示．②选取(0,0)、(0.90,9)两点，则斜率为Δm ΔU ＝9－00.90－0 kg/V ＝10.0 kg/V.③因m ＝Lk Eg U ，故Lk Eg ＝Δm ΔU ，k ＝Δm ΔU ·Eg L ＝10.0×1.50×9.800.120 N/m≈1.23×103N/m. 答案：(1)m ＝Lk Eg U (2)①图见解析 ②10.0③1.23×103。
2020高考物理一轮复习课时作业52实验：传感器的简单应用(含解析)新人教版
实验：传感器的简单应用1.某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图所示的装置．向杯内加入冷水，温度计的示数为20℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R 1.然后向杯内加入热水，温度计的示数为60℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是( )A ．多用电表应选用电流挡，温度升高换用大量程测量B ．多用电表应选用电流挡，温度升高换用小量程测量C ．多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡D ．多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡答案 D解析 测电阻应选用欧姆挡．当温度升高时，热敏电阻受温度变化的影响，多用电表偏转角度增大，说明电阻阻值变小，所以应换用倍率小的挡，故D 项正确．2．容式话筒的原理示意图如图所示，E 为电源，R 为电阻，薄片P 和Q 为两金属极板，对着话筒说话时，P 振动而Q 可视为不动，在P 、Q 间距增大过程中( )A ．P 、Q 构成的电容器的电容增大B ．P 上电荷量保持不变C ．M 点的电势比N 点的低D ．M 点的电势比N 点的高答案 D解析 薄片P 和Q 为两金属极板，构成平行板电容器，由C ＝εr S 4πkd可知，在P 、Q 间距增大过程中即d 增大，电容C 减小，A 项错误．电容器始终与电源连接．两极板电压不变．据电容的定义式C ＝Q U知电荷量减少，B 项错误．Q 板上的正电荷流向M 点经N 点到电源正极，故φM ＞φN ，C 项错误，D 项正确．3．(多选)一些学校为了保证教室照明条件，采用智能照明系统，在自然光不足时接通电源启动日光灯，而在自然光充足时，自动关闭日光灯．其原理图如图所示，R为一光敏电阻，L为一带铁芯的螺线管，在螺线管上方有一用细弹簧系着的轻质衔铁，一端用铰链固定在墙上可以自由转动，另一端用一绝缘棒连接两动触头，有关这个智能照明系统的工作原理描述正确的是( )A．光照越强，光敏电阻阻值越大，衔铁被吸引下来B．在光线不足时，光敏电阻阻值变大，电流减小，衔铁被弹簧拉上去，日光灯接通C．上面两接线柱和日光灯电路连接D．下面两接线柱和日光灯电路连接答案BC解析由光敏电阻的特性可知，光照强度越强，电阻越小，电流越大，所以A项错误，B项正确；上面两接线柱应接日光灯电路，所以C项正确，D项错误．4.将如图所示装置安装在沿直轨道运动的火车车厢中，使杆沿轨道方向固定，就可以对火车运动的加速度进行检测．闭合开关S，当系统静止时，穿在光滑绝缘杆上的小球停在O点，固定在小球上的变阻器滑片停在变阻器BC的正中央，此时，电压表指针指在表盘刻度中央．当火车在水平方向有加速度时，小球在光滑绝缘杆上移动，滑片P随之在变阻器上移动，电压表指针发生偏转．已知，当火车向左加速运动时，电压表的指针向右偏．则( )A．电压表指针向左偏，说明火车可能在向右做加速运动B．电压表指针向右偏，说明火车可能在向右做加速运动C．电压表指针向左偏，说明火车可能在向右做减速运动D．电压表指针向左偏，说明火车可能在向左做加速运动答案 A解析因为当火车向左加速运动时，有向左的加速度，弹簧处于伸长状态，滑片P靠近变阻器C端，电压表的指针向右偏．所以，当滑片P靠近变阻器B端时，电压表的指针将向左偏，此时，弹簧将处于压缩状态，火车具有向右的加速度，火车可能在向右做加速运动，也可能在向左做减速运动，A项正确，C、D两项错误；同理可知B项错误．5．(多选)如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，图中虚线表示激光，圆柱体表示随传送带运动的货物，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是( )A ．当光照射R 1时，信号处理系统获得高电压B ．当光照射R 1时，信号处理系统获得低电压C ．信号处理系统每获一次低电压就计数一次D ．信号处理系统每获一次高电压就计数一次答案 BD解析 激光是照在光敏电阻R 1上，信号处理系统与R 1并联，其电压就是R 1上的电压，当货物挡光时R 1阻值大，电压高，货物挡光一次，就计数(货物的个数)一次，故B 、D 两项正确．6.(多选)为了锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，如图所示是原理图．轻质弹簧右端和金属滑片P 固定在一起(弹簧的电阻不计，P 与R 1间的摩擦不计)，弹簧劲度系数为100 N/cm.定值电阻R 0＝5 Ω，ab 是一根长为5 cm 的均匀电阻丝，阻值R 1＝25 Ω，电源输出电压恒为U ＝3 V ，理想电流表的量程为0～0.6 A ．当拉环不受力时，滑片P 处于a 端．下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)( )A ．小明在电路中连入R 0的目的是保护电路B ．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0.1 AC ．当拉力为400 N 时，电流表指针指在0.3 A 处D ．当拉力为400 N 时，电流表指针指在0.5 A 处答案 ABC解析 若电路无电阻R 0，且金属滑片P 在b 端时，回路短路会损坏电源，R 0的存在使电路不出现短路，因此A 项正确；当拉环不受力时，滑片P 在a 端，由闭合电路欧姆定律得，I ＝U R 0＋R 1＝0.1 A ，故B 项正确；拉力为400 N 时，由F ＝k Δx ，则Δx ＝4 cm ，对应的电阻为R aP ＝20 Ω，R 1接入电路的电阻R Pb ＝5 Ω，由闭合电路欧姆定律得，I ′＝U R 0＋R Pb＝0.3 A ，故D 项错误，C 项正确．7．物理兴趣小组的同学要探究一质地均匀的圆柱形热敏电阻的电阻率随温度变化的规律．(1)利用以下实验器材设计实验研究热敏电阻的阻值随温度变化的规律：A．热敏电阻(常温下约300 Ω) B．温度计C．电流表A1(60 mA，约10 Ω) D．电流表A2(3 A，约0.1 Ω)E．电压表V(6 V，约15 kΩ) F．滑动变阻器R1(500 Ω，0.5 A)G．滑动变阻器R2(5 Ω，2 A) H．蓄电池(9 V，0.05 Ω)I．开关一个，导线若干①要求通过热敏电阻的电流从零开始增大，电流表应选择________，滑动变阻器应选择________(填器材前的字母标号)．②请你将图1中的实验器材连接成测量电路．(2)实验的主要步骤：a．在烧杯中加入适量冷水和冰块，形成冰水混合物，正确连接电路，闭合开关，记录电流表、电压表的示数和温度计的示数，断开开关；b．在烧杯中添加少量热水，闭合开关，记录电流表、电压表示数和温度计的示数，断开开关；c．重复b的操作若干次，测得多组数据．①若某次测量中，温度计的示数为t，电流表、电压表的示数分别为I、U，则温度为t时热敏电阻的阻值为________．②若他们得到的热敏电阻的阻值随温度变化的图像如图2所示，则热敏电阻的阻值随温度变化的函数关系为R＝________．答案(1)①C G ②如图所示(2)①U I ②R 0－R 0－R 1t 1t 解析 (1)热敏电阻中的最大电流约为I ＝E R＝30 mA ，因此选择量程为60 mA 的电流表A 1.由于300 Ω<15 k Ω×10 Ω，电流表采用外接法．由于要求通过热敏电阻的电流从零开始增大，因此滑动变阻器采用分压接法，采用最大阻值为5 Ω的滑动变阻器R 2.(2)根据欧姆定律可知，温度为t 时热敏电阻的阻值为R ＝U I.设电阻随温度变化的函数关系为R ＝kt ＋b ，根据题图2，可知t ＝0时，R ＝b ＝R 0，由图线斜率k ＝R 0－R 1t 1，可得热敏电阻的阻值随温度变化的函数关系为R ＝R 0－R 0－R 1t 1t. 8．如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置．其中R 是滑动变阻器，阻值范围是0～100 Ω，它的金属滑片是杠杆的一端，油量表是由电流表改装而成的，实际是量程为0～0.6 A 的电流表，从指针所指的刻度可知油箱内油面的高度；R ′为校准电阻．已知电源电压为12 V ，油箱空和油箱满时金属滑片恰在滑动变阻器的两端点a 、b 处．(1)当油箱满时，电流表示数恰好为满偏刻度0.6 A ，求校准电阻R′的阻值和油箱空时电流表的示数．(2)若将电流表改换为电压表，用电压表的指针指示的刻度显示油箱内油面的高度，要求油面上升时电压表的读数增大，请将电压表V 画在图中，并标明电压表的“＋”“－”接线柱．若改装后电路中校准电阻的阻值不变，求电压表示数的变化范围．解析 (1)当电流表示数为满偏刻度0.6 A 时，金属滑片在b 处，此时滑动变阻器连入电路的电阻R ＝0.R ′＝U I ＝120.6Ω＝20 Ω. 油箱空时，滑动变阻器连入电路的电阻R ＝100 Ω，则电流表的示数为I 1＝U R′＋R ＝1220＋100A ＝0.1 A. (2)为符合油面上升时，电压表读数增大的要求，应使电压表与校准电阻R′并联，电压表示数变化的范围，由滑片在a 、b 两处时校准电阻R′两端的电压决定．如图所示．U 1＝UR′R ＋R′＝2 V ，U 2＝12 V. 故电压表示数的变化范围为2～12 V.9．某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表，他所选用的器材有：灵敏电流表(待改装)，学生电源(电动势为E ，内阻不计)，滑动变阻器，单刀双掷开关，导线若干，导热性能良好的防水材料，标准温度计，PTC 热敏电阻R t (PTC 线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t 的关系为R t ＝a ＋kt ，a>0，k>0)．设计电路图如图所示，并按如下步骤进行操作(1)按电路图连接好实验器材．(2)将滑动变阻器滑片P 滑到________端(填“a”或“b”)，单刀双掷开关S 掷于________端(填“c”或“d”)，调节滑片P 使电流表________，并在以后的操作中保持滑片P 位置不动，设此时电路总电阻为R ，断开电路．(3)容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准温度计示数下降5 ℃，就将开关S 置于d 端，并记录此时的温度t 和对应的电流表的示数I ，然后断开开关．请根据温度表的设计原理和电路图，写出电流与温度的关系式(用题目中给定的符号)I ＝________．(4)根据对应温度记录的电流表示数，重新刻制电流表的表盘，改装成温度表．根据改装原理，此温度表表盘刻度线的特点是：低温刻度在________侧(填“左”或“右”)，刻度线分布是否均匀？________(填“是”或“否”)．答案 (2)a c 满偏 (3)E R ＋a ＋kt(4)右 否 解析 (2)分析电路可知滑动变阻器为限流式接法，所以闭合开关前，使它的阻值处于最大值状态，即将滑片P 滑到a 端．为了设计表盘刻度，应使开关掷于c 处，调节滑片，使电流表满偏．(3)把开关置于d 端，根据闭合电路欧姆定律得I ＝E R ＋R t，又R t ＝a ＋kt ，联立得出电流与温度的关系式为I＝ER＋a＋kt.(4)因为R t＝a＋kt(且a>0，k>0)，所以温度越低，电阻越小，回路中I越大，所以低温刻度在右侧，由(3)中关系式可知电流与温度不是线性关系，所以刻度线分布不均匀．10．为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx)．(1)某光敏电阻R在不同照度下的阻值如下表，根据表中已知数据，在如图甲所示的坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线．由图像可求出照度为1.0 lx时的电阻约为________k Ω.(2)如图乙所示是街道路灯自动控制模拟电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电．为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在________(填“AB”或“BC”)之间，请用笔画线代替导线，正确连接电路元件．(3)用多用电表“×10 Ω”挡，按正确步骤测量图乙中电磁铁线圈电阻时，指针示数如图丙所示，则线圈的电阻为________ Ω.已知当线圈中的电流大于或等于2 mA时，继电器的街铁将被吸合．图中直流电源的电动势E＝6 V，内阻忽略不计，滑动变阻器有三种规格可供选择：R1(0～10 Ω，2 A)、R2(0～200 Ω，1 A)、R3(0～1 750 Ω，0.1 A)．要求天色渐暗照度降低至1.0 lx 时点亮路灯，滑动变阻器应选择________(填“R 1”“R 2”或“R 3”)．为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地________(填“增大”或“减小”)滑动变阻器的电阻．答案 (1)2.0 (2)AB 如图所示(3)140 R 3 减小解析 (1)根据题目甲直接读出对应的照度为1.0 lx 时的电阻约为2.0 k Ω.(2)光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，所以白天光敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，电磁铁将被吸住；动触点与C 接触；晚上的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以动触点与A 接通。
高考物理新课标一轮复习课件实验传感器的简单应用
原理
通过特定的物理效应（如 压电效应、压阻效应等） 将力学量转换为电信号。
分类
根据测量原理和应用范围 的不同，力学量传感器可 分为多种类型，如压力传 感器、加速度传感器等。
压力、重量测量原理及应用
压力测量原理
利用压电效应或压阻效应 ，将压力转换为电信号进 行测量。
重量测量原理
通过测量物体对支撑面的 压力来间接测量物体的重 量。
量。
02
电流测量原理
采用电流互感器或霍尔元件等，将大电流转换为小电流或电压信号进行
测量。
03
应用
在电力系统中，电压、电流的测量是实现电能计量、保护和控制的基础
。同时，在电子设备中，电压、电流的测量也是实现设备正常运行和故
障诊断的重要手段。
电阻、电容测量原理及应用
电阻测量原理
通过测量电阻两端的电压和流过的电流，利用欧姆定律计算出电阻值。
利用计算机软件对实验数据进行处理和分析，包括数据的滤波、放大、转换等操作，以得到所需的实验结果。
结果分析和讨论
结果分析
根据实验数据，分析传感器的性能特点 和工作原理，比较不同传感器之间的差 异和优缺点。
VS
结果讨论
针对实验结果，讨论传感器在实际应用中 的意义和作用，以及改进和提高传感器性 能的方法和途径。同时，可以探讨传感器 在其他领域的应用前景和发展趋势。
传感器分类
根据输入物理量可分为位移传感器、速度传感器、温度传感 器、压力传感器等；根据工作原理可分为电阻式、电容式、 电感式、压电式等。
工作原理及特点
工作原理
传感器的工作原理是将被测量（如位移、速度、温度等）转换为电信号。不同 类型的传感器采用不同的转换原理，如电阻式传感器利用电阻值随被测量变化 而变化，电容式传感器利用电容量随被测量变化而变化。
高考物理一轮复习第十一章实验12传感器的简单使用课件
热敏电阻(该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,在120 ℃时阻值为700.0 Ω);
报警器(内阻很小,流过的电流超过Ic时就会报警,Ic约为10 mA;流过报警器的电
流超过20 mA时,报警器可能损坏);
电阻箱(最大阻值为999.9 Ω);
直流电源(输出电压为U约为18 V,内阻不计);
到或超过某一特定值时,系统报警,且光敏电阻在这一特定值时的电阻为
650 Ω,则需将上述电路中的
到
换成光敏电阻,并将电阻箱的阻值调
Ω,然后重复上述操作即可。
答案(1)R2 (2)①700.0 b
报警器可能损坏
(3)不变
接通电源后,流过报警器的电流会超过20 mA,
②c 报警器开始报警
(4)热敏电阻
650
对于用传感器控制电路问题,要结合题目提供的信息,认真分析传感器所在
的电路结构,并注意以下两个方面:(1)确定传感器所感受到的物理量(如力、
热、光、声、磁等);(2)经转换电路转换成电学量信号,最后借助于转换电
路把电学量信号转换成便于处理显示、记录或控制的量。
【典例1】 现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达
滑动变阻器(最大阻值为10 Ω);
电阻箱R2(阻值范围0~999.9 Ω);
单刀开关S1,单刀双掷开关S2,图中
为电表。
实验时,按电路图连好电路,将热敏电阻放在温控箱内,先将温度调为80.0 ℃,将S2
与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,电路中电表示数为某一定值X;保持R1的滑
片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电表读数仍为X;断开S1,
2020年高考物理新课标第一轮总复习讲义：实验十二 传感器的简单使用 含答案
实验探究课实验十二传感器的简单使用[实验目的]1．探究热敏电阻、光敏电阻的特性，了解传感器的工作原理．2．了解传感器在技术上的应用．[实验原理]1．传感器的作用传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)．2．传感器的工作过程通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定的规律转换成便于测量的信号．例如，光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号．热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温度信号转换成电信号，转换后的信号经过电子电路的处理就可达到方便检测、自动控制、遥控等各种目的．传感器工作的原理可用下图表示：[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、滑动变阻器、开关、导线等．[实验步骤及数据处理]一、研究热敏电阻的热敏特性1．实验步骤(1)按图所示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理．(2)把多用电表置于“欧姆挡”，并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数．(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测出的热敏电阻的阻值．(4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录．2．数据处理(1)根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入下表中，分析热敏电阻的特性.次数12345 6待测量温度/°C电阻/Ω(2)在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线．(3)根据实验数据和R－t图线，得出结论：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．二、研究光敏电阻的光敏特性1．实验步骤(1)将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如图所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”的欧姆挡．(2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据．(3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录．(4)观察用手掌(或黑纸)遮光时电阻的阻值，并记录．2．数据处理把记录的结果填入下表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性.[注意事项]1．在做热敏实验时，加热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．2．在做光敏实验时，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上的小孔改变射到光敏电阻上的光的多少．3．欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零．[实验改进]对于热敏电阻的特性，可用以下实验进行：如图所示，将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R T的两端相连，这时表针指在某一刻度，观察下述操作下的指针偏转情况：情况1：往R T上擦一些酒精．情况2：用吹风机将热风吹向电阻R T.根据指针偏转方向判定热敏电阻的特性．实验分析：“情况1”中指针左偏，说明R T的阻值增大．酒精蒸发吸热，温度降低，所以热敏电阻的阻值随温度的降低而增大．“情况2”中指针右偏，说明R T的阻值减小．电阻R T温度升高，故热敏电阻的阻值随温度的升高而减小．优点：改进后的实验简单易操作，能很快得出结论．热点一温度传感器的应用[典例1](2016·全国卷Ⅰ)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警．提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过I c时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干．在室温下对系统进行调节．已知U约为18 V，I c约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω.(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线．(2)电路中应选用滑动变阻器(填“R1”或“R2”)．(3)按照下列步骤调节此报警系统：①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为Ω；滑动变阻器的滑片应置于(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是.②将开关向(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至．(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用．解析：(1)电路图连接如图所示．(2)报警器开始报警时，对整个回路有U＝I c(R滑＋R热)代入数据可得R滑＝1 150.0 Ω，因此滑动变阻器应选择R2.(3)①在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻的阻值，即为650.0 Ω.滑动变阻器在电路中为限流接法，滑片应置于b端附近，若置于另一端a时，闭合开关，则电路中的电流I＝18650.0A≈27.7 mA，超过报警器最大电流20 mA，报警器可能损坏．②开关应先向c端闭合，移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警．答案：(1)连线如解析图所示(2)R2(3)①650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏②c报警器开始报警1．(2016·江苏卷)小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系．已知该金属电阻在常温下的阻值约10 Ω，R随t的升高而增大．实验电路如图所示，控温箱用以调节金属电阻的温度．实验时闭合S，先将开关K与1端闭合，调节金属电阻的温度，分别记下温度t1，t2，…和电流表的相应示数I1，I2，….然后将开关K与2端闭合，调节电阻箱使电流表的示数再次为I1，I2，…分别记下电阻箱相应的示数R1，R2，….(1)有以下两种电流表，实验电路中应选用．A．量程0～100 mA，内阻约2 ΩB．量程0～0.6 A，内阻可忽略(2)实验过程中，要将电阻箱的阻值由9.9 Ω调节至10.0 Ω，需旋转图中电阻箱的旋钮“a”“b”“c”，正确的操作顺序是．①将旋转a由“0”旋转至“1”②将旋转b由“9”旋转至“0”③将旋钮c由“9”旋转至“0”(3)实验记录的t和R的数据见下表.由图线求得R随t的变化关系为R＝Ω.解析：(1)电路中电源电动势为1.5 V，金属电阻阻值约为10 Ω，滑动变阻器最大阻值为10 Ω，所以电路中的电流的范围约为75 mA到150 mA，所以量程为0.6 A的电流表的指针偏角偏小，误差较大，故应选择A.(2)实验中电路的电阻的变化应从大到小变化．(3)根据表中数据，描点连线可知，R与t呈线性关系，在图中任取两点，将坐标值代入R ＝kt＋R0，可得k＝0.04，R0＝8.8，所以R与t的关系式为R＝0.04t＋8.8.答案：(1)A(2)①②③(或①③②)(3)如图所示0.04t＋8.8(0.04t＋8.6～0.04t＋9.0都算对)热点二光敏电阻的应用[典例2]为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻R G在不同照度下的阻值如下表：照度/lx0.20.40.60.8 1.0 1.2电阻/kΩ754028232018(1)随照度变化的特点．(2)如图所示，当1、2两端所加电压上升至2 V 时，控制开关自动启动照明系统．请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗且照度降低至1.0 lx 时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：光敏电阻R G (符号，阻值见上表)；直流电源E (电动势3 V ，内阻不计)；定值电阻：R 1＝10 kΩ，R 2＝20 kΩ，R 3＝40 kΩ(限选其中之一并在图中标出) 开关S 及导线若干．解析：(1)光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图所示．特点：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小．(2) 根据串联电阻的正比分压关系及E ＝3 V 知，当照度降低至1.0 lx 时，其电压升至2 V ，由图线知，此时光敏电阻R G ＝20 kΩ，U G ＝2 V ，串联电阻分压U R ＝1 V ，由U G U R＝R GR ＝2得R ＝R G2＝10 kΩ，故选定值电阻R 1，电路原理图如图所示．答案：见解析2. 如图所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻R T的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若用不透光的黑纸将R T包裹起来，表针将向(填“左”或“右”)转动；若用手电筒光照射R T，表针将向(填“左”或“右”)转动．解析：光敏电阻受光照越强，电阻越小，所以用不透光的黑纸将R T包起来，电阻增大，指针左偏，若用手电筒光照射R T，电阻减小，表针将向右偏．答案：左右热点三其他传感器的应用[典例3]霍尔效应是电磁基本现象之一，近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展．如图甲所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，在M、N间出现电压U H，这个现象称为霍尔效应，U H称为霍尔电压，且满足U H＝k IBd，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数．某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数．(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电，电流与磁场方向如图甲所示，该同学用电压表测量U H时，应将电压表的“＋”接线柱与(填“M”或“N”)端通过导线相连．(2)已知薄片厚度d＝0.40 mm，该同学保持磁感应强度B＝0.10 T不变，改变电流I的大小，测量相应的U H值，记录数据如下表所示.H图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为×10－3 V·m·A－1·T－1(保留两位有效数字)．(3)该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均值，可以减小霍尔系数的测量误差，为此该同学设计了如图丙所示的测量电路，S1、S2均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片(未画出)．为使电流从Q端流入，P端流出，应将S1掷向(填“a”或“b”)，S2掷向(填“c”或“d”)．为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一合适的定值电阻串联在电路中．在保持其他连接不变的情况下，该定值电阻应串联在相邻器件和(填器件代号)之间．解析：(1)由电流方向和磁场方向结合左手定则可判断出带正电粒子向M板偏转，故M 板的电势高，电压表的“＋”接线柱应与M端用导线连接．(2)由题意知U H＝k IBd，得U HI＝kBd，即图线的斜率表示kBd＝0.38，将已知数据代入可求得k＝1.5×10－3 V·m·A－1·T－1.(3)外电路中，电流由电源正极流出，经用电器流入电源负极，故S1接b，S2接c时，电流自Q端流入P端流出；为了避免开关接错位置导致电源短路而被烧坏，应在开关S1和电源E之间(或S2和E之间)串联一保护电阻．答案：(1)M(2)如图所示 1.5(1.4或1.6)(3)b c S1E(或S2E)3. 如图所示装置可以用来测量硬弹簧(即劲度系数较大的弹簧)的劲度系数k.电源的电动势为E，内阻可忽略不计；滑动变阻器全长为L，重力加速度为g.为理想电压表．当木板上没有放重物时，滑动变阻器的触头位于图中a点，此时电压表示数为零．在木板上放置质量为m的重物，滑动变阻器的触头随木板一起下移．由电压表的示数U及其他给定条件，可计算出弹簧的劲度系数k.(1)写出m、U与k之间所满足的关系式．(2)已知E＝1.50 V，L＝12.0 cm，g取9.80 m/s2.测量结果如下表：m/kg 1.00 1.50 3.00 4.50 6.007.50U/V0.1080.1540.2900.4460.6080.740②m－U直线的斜率为kg/V；③弹簧的劲度系数k＝N/m.(结果均保留三位有效数字)解析：(1)设放置质量m的物体时弹簧压缩量为x，则有mg＝kx，又U＝xL E，解得m＝LkEg U.(2)①用描点法作图，作出的图象如图所示．②选取(0,0)、(0.90,9)两点，则斜率为Δm ΔU＝9－00.90－0kg/V＝10.0 kg/V.③因m＝LkEg U，故LkEg＝ΔmΔU，k＝ΔmΔU·EgL＝10.0×1.50×9.800.120N/m＝1.23×103 N/m.答案：(1)m＝LkEg U(2)①图见解析②10.0(9.00～11.0均正确)③1.23×103(1.10×103～1.35×103均正确)1．2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”，基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用．在下列有关其他电阻应用的说法中，错误的是( D )A．热敏电阻可应用于温度测控装置中B．光敏电阻是一种光电传感器C．电阻丝可应用于电热设备中D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用2．(多选)如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场．在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容)，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置．由以上信息可知( AB )A．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指B．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大C．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小D．如果用戴了手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作3．如图所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光，若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变化是，发生这一现象的主要原因是(填字母代号)．A．小灯泡的电阻发生了变化B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化C．电阻丝的电阻率随温度发生了变化D．电源的电压随温度发生了变化解析：电阻丝的电阻率随温度的升高而增大，电阻也增大，根据闭合电路欧姆定律I＝E R＋r可知，电流减小，小灯泡的实际功率减小，所以变暗．答案：变暗C4．热敏电阻是传感电路中常用的电子元件．现用伏安法测绘出热敏电阻分别在温度为t1＝45 ℃和温度为t2＝75 ℃时的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．先用欧姆表粗测出常温下待测热敏电阻的阻值大约5 Ω，热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：a．电流表A1，量程0.6 A，内阻约2 Ωb．电流表A2，量程3 A，内阻约0.4 Ωc．电压表V1，量程15 V，内阻约50 kΩd．电压表V 2，量程3 V，内阻约10 kΩe．滑动变阻器R1(0～100 Ω)f．滑动变阻器R2(0～20 Ω)g．电源E(3 V、内阻可忽略)h．盛有热水的热水杯(图中未画出)i．开关、导线若干(1)实验中应选用的电流表为(填“A1”或“A2”)，应选用的电压表为(填“V1”或“V2”)，应选用的滑动变阻器为(填“R1”或“R2”)．(2)将实物图连线补充成完整的测量电路(实线代表导线)，要求测量误差尽可能小．(3)实验过程主要有如下操作步骤，合理的顺序是．(填写步骤前的字母)A．接通电路，调节滑动变阻器，多次记录电压表和电流表的示数B．往保温杯中缓慢加入热水，并同步搅动均匀，直到温度稳定在t1C．往保温杯中缓慢加入一定量的冷水，将热敏电阻和温度计插入保温杯中D．往保温杯中加入一些热水，待温度稳定在t2E．在同一个坐标系中绘出两个温度下热敏电阻的伏安特性曲线解析：(1)通过热敏电阻的最大电流值为：I max＝ER＝35A＝0.6 A，若电流表选A2，量程较大，指针偏转角过小，(指针一般在23满偏左右误差较小)误差较大，故应选A1，因为提供的电源的电动势为3 V，选用的电压表V2即可．要研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，则需要电压的变化范围要尽可能的大，故滑动变阻器应采用分压接法，应选择总电阻较小的变阻器为方便调节，变阻器应选R2.(2)电路连接如图所示．(3)由题意可知，本实验是研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，故应测出温度及电流、电压值；并做多次实验，故实验的步骤应为开始让电阻处于低温状态，所以先进行的步骤是C；接下来往保温杯中缓慢加入热水，并同步搅动均匀，直到温度稳定在t1时，即B步骤；接通电路，调节滑动变阻器，多次记录电压表和电流表的示数，即A步骤；往保温杯中加入一些热水，待温度稳定在t2，即步骤D；再进行电阻的测量，步骤A 数据测完后，在同一个坐标系中绘出两个温度下热敏电阻的伏安特性曲线，即步骤E.所以正确顺序为：CBADAE.答案：(1)A1V2R2(2)图见解析(3)CBADAE。
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听课手册实验十二传感器的简单应用一、实验目的1.认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的特性.2.了解传感器的简单应用.二、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.三、实验原理1.闭合电路的欧姆定律.2.应用多用电表的“欧姆挡”进行测量和观察.四、实验步骤(一)研究热敏电阻的热敏特性图S12-11.按图S12-1所示连接好电路,将热敏电阻绝缘处理.2.把多用电表置于“欧姆挡”,并选择适当的量程测出烧杯中没有热水时热敏电阻的阻值,并记下温度计的示数.3.向烧杯中注入少量的冷水,使热敏电阻浸没在冷水中,记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值.4.将热水分几次注入烧杯中,测出不同温度下热敏电阻的阻值,并记录.(二)研究光敏电阻的光敏特性图S12-21.将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图S12-2所示连接好电路,其中多用电表置于“欧姆挡”.2.先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值,并记录数据.3.打开光源,让小灯泡发光,调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录.4.用手掌(或黑纸)遮光时观察表盘指针显示的电阻值,并记录.五、数据处理(一)研究热敏电阻的热敏特性在图S12-3的坐标系中粗略画出热敏电图S12-3阻的阻值随温度变化的图线.实验结论: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,半导体热敏电阻也可以用作温度传感器.(二)研究光敏电阻的光敏特性根据记录数据分析光敏电阻的特性.实验结论:光敏电阻在暗环境下电阻值很大,强光照射下电阻值很小.光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量.六、注意事项1.在做热敏实验时,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,温度测量存在误差.2.光敏实验中,如果效果不明显,可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中,并通过盖上的小孔改变射到光敏电阻上的光强度,电阻值改变不明显易造成误差.3.欧姆表每次换挡后都要重新调零,测电阻时读数存在误差.热点一热敏电阻的理解及应用例1[2018·全国卷Ⅰ]某实验小组利用如图S12-4甲所示的电路探究在25~80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性.所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻R T,其标称值(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω;电源E(6 V,内阻可忽略);电压表V(量程150 mV):定值电阻R0(阻值20.0 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值为1000 Ω);电阻箱R2(阻值范围0~999.9 Ω);单刀开关S1,单刀双掷开关S2.实验时,先按图甲连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0 ℃,将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0;保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0;断开S1,记下此时R2的读数.逐步降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0 ℃.实验得到的R2-t数据见下表.回答下列问题:(1)在闭合S1前,图甲中R1的滑片应移动到(选填“a”或“b”)端;(2)在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并作出R2-t曲线;(3)由图乙可得到R T在25~80 ℃范围内的温度特性.当t=44.0 ℃时,可得R T= Ω;(4)将R T握于手心,手心温度下R2的相应读数如图丙所示,该读数为Ω,则手心温度为℃.图S12-4变式题[2017·江苏卷]某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图S12-5所示,继电器与热敏电阻R t、滑动变阻器R串联接在电源E两端,当继电器的电流超过15 mA 时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控.继电器的电阻约20 Ω,热敏电阻的阻值R t与温度t的关系如下表所示.图S12-5(1)提供的实验器材有:电源E1(3 V,内阻不计)、电源E2(6 V,内阻不计)、滑动变阻器R1(0~200 Ω)、滑动变阻器R2(0~500 Ω)、热敏电阻R t、继电器、电阻箱(0~999.9 Ω)、开关S、导线若干.为使该装置实现对30~80 ℃之间任一温度的控制,电源E应选用(选填“E1”或“E2”),滑动变阻器R应选用(选填“R1”或“R2”).(2)实验发现电路不工作.某同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间的电压,则应将如图S12-6所示的选择开关旋至(选填“A”“B”“C”或“D”).图S12-6(3)合上开关S,用调节好的多用电表进行排查.在图中,若只有b、c间断路,则应发现表笔接入a、b时指针(选填“偏转”或“不偏转”),接入a、c时指针(选填“偏转”或“不偏转”).(4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合,下列操作步骤的正确顺序是(填写各步骤前的序号).①将热敏电阻接入电路②观察到继电器的衔铁被吸合③断开开关,将电阻箱从电路中移除④合上开关,调节滑动变阻器的阻值⑤断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至108.1 Ω热点二光敏电阻传感器的应用例2为了节能和环保,一些公共场所使用光控开关控制照明系统.光控开关可采用光敏电阻来控制,光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱,光越强照度越大,照度单位为lx).某光敏电阻R在不同照度下的阻值如下表:(1)根据表中数据,请在图S12-7的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线,并说明阻值随照度变化的特点.图S12-7(2)如图S12-8所示,当1、2两端所加电压上升至2 V时,控制开关自动启动照明系统.请利用下列器材设计一个简单电路,给1、2两端提供电压,要求当天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统,在虚线框内完成电路原理图.(不考虑控制开关对所设计电路的影响)图S12-8提供的器材如下:光敏电阻R(符号);直流电源E(电动势3 V,内阻不计);定值电阻:R1=10 kΩ,R2=20 kΩ,R3=40 kΩ(限选其中之一并在图中标出);开关S及导线若干.变式题一台臭氧发生器P的电阻为10 kΩ,当供电电压等于24 V时能正常工作,否则不产生臭氧.现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置,要求它在有光照时能产生臭氧,在黑暗时不产生臭氧,拟用一个光敏电阻R1对它进行控制,R1的阻值在有光照时为100 Ω,黑暗时为1000 Ω,允许通过的最大电流为3 mA;电源E的电压为36 V,内阻不计;另有一个滑动变阻器R2,阻值为0~100 Ω,允许通过的最大电流为0.4 A;还有一个开关S和导线若干.臭氧发生器P和光敏电阻R1的符号如图S12-9所示.图S12-9设计一个满足上述要求的电路图,图中各元件要标上字母代号,其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母A、B(电路图画在虚线框内).热点三力学传感器的理解及应用传感器的一般应用模式:由敏感元件、转换器件和转换电路三个部分组成,通过敏感元件获取外界信息并转换成电信号,通过输出部分输出,然后经控制器分析处理.(如图S12-10所示)图S12-10工作过程:敏感元件将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量,如下.非电学物理量敏感元件转换器件转换电路电学量输出例3某学生为了测量一个物体的质量,找到一个力电转换器,该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k),如图S12-11所示.测量时先调节输入端的电压,使转换器空载时的输出电压为0;而后在其受压面上放一物体,即可测得与物体的质量成正比的输出电压U.请完成对该物体质量的测量:(1)设计一个电路,要求力电转换器的输入电压可调,并且使调节范围尽可能大,在虚线框中画出完整的测量电路图.(2)简要说明测量步骤,求出比例系数k,并测出待测物体的质量m.图S12-11变式题材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”,利用这种效应可以测量压力大小.若图S12-12甲为某压敏电阻在室温下的电阻—压力特性曲线,其中R F、R0分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值.为了测量压力F,需先测量压敏电阻处于压力作用下的电阻值R F.请按要求完成下列问题.图S12-12(1)设计一个可以测量处于压力作用下的该压敏电阻阻值的电路,在图乙的虚线框中画出实验电路原理图(压敏电阻及所加压力已给出,待测压力大小为0.4×102 N~0.8×102N,不考虑压力对电路其他部分的影响),要求误差较小,提供的器材如下:A.压敏电阻(无压力时阻值R0=6000 Ω);B.滑动变阻器R(总阻值约为200 Ω);C.电流表A(量程0~2.5 mA,内阻约为30 Ω);D.电压表V(量程0~3 V,内阻约为3 kΩ)E.直流电源E(电动势为3 V,内阻很小);F.开关S,导线若干.(2)正确接线后,将压敏电阻置于待测压力下,通过压敏电阻的电流是1.33 mA,电压表的示数如图丙所示,则电压表的读数为V.(3)此时压敏电阻的阻值为Ω;结合图甲可知待测压力的大小F= N.(结果均保留两位有效数字)1.(多选)[2018·聊城模拟]如图S12-13所示,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻.当照射光强度增大时()图S12-13A.电压表的示数增大B.R2中电流减小C.小灯泡的功率增大D.电路的路端电压增大2.如图S12-14所示为某电容传声器结构示意图,膜片和极板组成一个电容器,当人对着传声器讲话时,膜片会振动.若某次膜片振动时,膜片与极板距离减小,则在此过程中()图S12-14A.膜片与极板所组成的电容器的电容变小B.极板的带电荷量增大C.膜片与极板间的电场强度变小D.电阻R中无电流通过3.(多选)传感器是把非电学量转换成电学量的一种元件.如图S12-15所示,图乙、图丙中是两种常见的电容式传感器的示意图,现将图乙、图丙两种传感器分别接到图甲的电路中进行实验(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏),下列实验现象中正确的是()图S12-15A.当乙传感器接入电路进行实验时,若F变小,则电流表指针向右偏转B.当乙传感器接入电路进行实验时,若F变大,则电流表指针向右偏转C.当丙传感器接入电路进行实验时,若导电溶液深度h变大,则电流表指针向左偏转D.当丙传感器接入电路进行实验时,若导电溶液深度h变小,则电流表指针向左偏转4.[2016·全国卷Ⅰ]现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时,系统报警.提供的器材有:热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过I c时就会报警),电阻箱(最大阻值为999.9 Ω),直流电源(输出电压为U,内阻不计),滑动变阻器R1(最大阻值为1000 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为2000 Ω),单刀双掷开关一个,导线若干.在室温下对系统进行调节,已知U约为18 V,I c约为10 mA;流过报警器的电流超过20 mA时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,在60 ℃时阻值为650.0 Ω.(1)完成图S12-16中待调节的报警系统原理电路图的连线.图S12-16(2)电路中应选用滑动变阻器(选填“R1”或“R2”).(3)按照下列步骤调节此报警系统:①电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为Ω;滑动变阻器的滑片应置于(选填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是.②将开关向(选填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至.(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用.5.某些固体材料受到外力后除了产生形变,其电阻率也要发生变化,这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”.现用如图S12-17所示的电路研究某长薄板电阻R x的压阻效应,已知R x的阻值变化范围为几欧到几十欧,实验室中有下列器材:图S12-17A.电源E(电动势3 V,内阻约为1 Ω)B.电流表A1(量程0~0.6 A,内阻r1=5 Ω)C.电流表A2(量程0~0.6 A,内阻r2≈1 Ω)D.定值电阻R0=5 ΩE.开关S,导线若干(1)为了比较准确地测量电阻R x的阻值,请完成虚线框内电路图的设计.(2)在电阻R x上加一个竖直向下的力F(设竖直向下为正方向),闭合开关S,记下电表读数,A1的读数为I1,A2的读数为I2,得R x= .(用字母表示)(3)改变力的大小,得到不同的R x值,然后让力反向从下向上挤压电阻,并改变力的大小,得到不同的R x值,最后绘成的图像如图S12-18所示.除观察到电阻R x的阻值随压力F的增大而均匀减小外,还可以得到的结论是.当F竖直向下时,可得R x与所受压力F的数值关系是R x= .图S12-18。