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(xué)習(xí)網(wǎng)


    一些材料制成的導(dǎo)體的電阻會(huì)隨導(dǎo)體所處環(huán)境的溫度、光照、磁場(chǎng)、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(chǎng)、壓力等非電物理量的變化轉(zhuǎn)化為電流的變化,以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制或利用電流表實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、光強(qiáng)、磁感、強(qiáng)度、壓力等非電物理量的測(cè)量。以敏感電阻傳感器在自動(dòng)控制及靈敏測(cè)量中的應(yīng)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(diǎn)之一。
  
  1.熱敏電阻問題
  
  例1(2008廣東物理-15)某實(shí)驗(yàn)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(cè)熱敏電阻、保溫容器、溫度計(jì)、開關(guān)和導(dǎo)線等。
  
 。1)若用上述器材測(cè)量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性,請(qǐng)你在圖1的實(shí)物圖上連線。
  
  (2)實(shí)驗(yàn)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;
  
  ②在保溫容器中添加少量熱水,待溫度穩(wěn)定后,閉合開關(guān),,,斷開開關(guān);
  
 、壑貜(fù)第②步操作若干次,測(cè)得多組數(shù)據(jù)。
  


 。3)實(shí)驗(yàn)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(qǐng)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(shí)驗(yàn)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(jì)測(cè)出,而與不同溫度對(duì)應(yīng)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(cè)電阻的常用方法,屬于“伏安法”的變通,故電路應(yīng)如圖3所示連接。實(shí)驗(yàn)中需測(cè)的量有電壓和溫度,所以(2)②中兩空應(yīng)填“讀出溫度計(jì)示數(shù)”“讀取電壓表示數(shù)”。在圖象上任選兩點(diǎn),可計(jì)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(yīng)是:。
  


  本實(shí)驗(yàn)研究熱敏電阻的R-t特性,但實(shí)驗(yàn)的電學(xué)操作部分實(shí)際是電阻的測(cè)量,把傳統(tǒng)的測(cè)量電阻實(shí)驗(yàn)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(duì)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(chǎng)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(qiáng)弱,光越強(qiáng)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:
  


  ①根據(jù)表中數(shù)據(jù),請(qǐng)?jiān)诮o定的坐標(biāo)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(diǎn)。
  
 、谌鐖D5所示,當(dāng)1、2兩端所加的電壓上長至2V時(shí),控制開關(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(Lx)時(shí)啟動(dòng)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(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響)
  
  提供的器材如下:光敏電阻RP(符號(hào),阻值見上表);直流電源E(電動(dòng)勢(shì)3V,內(nèi)阻不計(jì));定值電阻:R1=10kΩ,R2=20kΩ,R3=40kΩ(限選其中之一并在圖中標(biāo)出);開關(guān)S及導(dǎo)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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