高考試題中的敏感電阻問題

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學習網(wǎng)


    一些材料制成的導體的電阻會隨導體所處環(huán)境的溫度、光照、磁場、壓力等的變化而靈敏地變化,用這些材料制成傳感器,可以靈敏的將溫度、光照、磁場、壓力等非電物理量的變化轉(zhuǎn)化為電流的變化,以實現(xiàn)自動控制或利用電流表實現(xiàn)對溫度、光強、磁感、強度、壓力等非電物理量的測量。以敏感電阻傳感器在自動控制及靈敏測量中的應用為背景,編制探究性、開放性物理試題,是新課程高考試題的特點之一。
  
  1.熱敏電阻問題
  
  例1(2008廣東物理-15)某實驗小組探究一種熱敏電阻的溫度特性,F(xiàn)有器材:直流恒流電源(在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定)。電壓表、待測熱敏電阻、保溫容器、溫度計、開關(guān)和導線等。
  
 。1)若用上述器材測量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性,請你在圖1的實物圖上連線。
  
 。2)實驗的主要步驟:
  
 、僬_連接電路,在保溫容器中注入適量冷水,接通電源,調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值;
  
 、谠诒厝萜髦刑砑由倭繜崴,待溫度穩(wěn)定后,閉合開關(guān),,,斷開開關(guān);
  
 、壑貜偷冖诓讲僮魅舾纱危瑴y得多組數(shù)據(jù)。
  


  (3)實驗小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值,并據(jù)此繪得圖2的R-t關(guān)系圖線,請根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的R-t關(guān)系式:R=+t(Ω)(保留3位有效數(shù)字)。
  
  解析:本實驗研究的是熱敏電阻的溫度特性,需建立的是電阻的R-t曲線,溫度可由溫度計測出,而與不同溫度對應的電阻,借助于電壓表的讀數(shù)及電源的輸出電流,由歐姆定律算出。此法屬于測電阻的常用方法,屬于“伏安法”的變通,故電路應如圖3所示連接。實驗中需測的量有電壓和溫度,所以(2)②中兩空應填“讀出溫度計示數(shù)”“讀取電壓表示數(shù)”。在圖象上任選兩點,可計算出圖象斜率為0.4,由于圖象的縱截距為100,所以圖象的方程應是:。
  


  本實驗研究熱敏電阻的R-t特性,但實驗的電學操作部分實際是電阻的測量,把傳統(tǒng)的測量電阻實驗原理及方法,放到了研究熱敏電阻R-t特性的背景中,解答此題,關(guān)鍵還是對伏安法的熟練掌握。
  
  2.光敏電阻問題
  
  例2(2009山東理綜23-2)為了節(jié)能和環(huán)保,一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)。光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制,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弱,光越強照度越大,照度單位為Lx)。某光敏電阻RP在不同照度下的阻值如下表:
  


 、俑鶕(jù)表中數(shù)據(jù),請在給定的坐標系(圖4)中描繪出阻值隨照度變化的曲線,并說明阻值隨照度變化的特點。
  
 、谌鐖D5所示,當1、2兩端所加的電壓上長至2V時,控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng),請利用下列器材設(shè)計一個簡單電路,給1、2兩端提供電壓,要求當天色漸暗照度降低至1.0(Lx)時啟動照明系統(tǒng),在虛線框內(nèi)完成電路原理圖。(不考慮控制開關(guān)對所設(shè)計電路的影響)
  
  提供的器材如下:光敏電阻RP(符號,阻值見上表);直流電源E(電動勢3V,內(nèi)阻不計);定值電阻:R1=10kΩ,R2=20kΩ,R3=40kΩ(限選其中之一并在圖中標出);開關(guān)S及導線若干。
  
  解析:①光敏電阻的阻值隨光照變化的曲線如圖4所示。首頁上一頁123下一頁末頁共3頁
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