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高考试题中的敏感电阻问题

编辑: 路逍遥 关键词: 高中物理 来源: 记忆方法网
    一些材料制成的导体的电阻会随导体所处环境的温度、光照、磁场、压力等的变化而灵敏地变化,用这些材料制成传感器,可以灵敏的将温度、光照、磁场、压力等非电物理量的变化转化为电流的变化,以实现自动控制或利用电流表实现对温度、光强、磁感、强度、压力等非电物理量的测量。以敏感电阻传感器在自动控制及灵敏测量中的应用为背景,编制探究性、开放性物理试题,是新课程高考试题的特点之一。
  
  1.热敏电阻问题
  
  例1(2008广东物理-15)某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现有器材:直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)。电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等。
  
  (1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性,请你在图1的实物图上连线。
  
  (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。
  


  (3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值,并据此绘得图2的R-t关系图线,请根据图线写出该热敏电阻的R-t关系式:R=+t(Ω)(保留3位有效数字)。
  
  解析:本实验研究的是热敏电阻的温度特性,需建立的是电阻的R-t曲线,温度可由温度计测出,而与不同温度对应的电阻,借助于电压表的读数及电源的输出电流,由欧姆定律算出。此法属于测电阻的常用方法,属于“伏安法”的变通,故电路应如图3所示连接。实验中需测的量有电压和温度,所以(2)②中两空应填“读出温度计示数”“读取电压表示数”。在图象上任选两点,可计算出图象斜率为0.4,由于图象的纵截距为100,所以图象的方程应是:。
  


  本实验研究热敏电阻的R-t特性,但实验的电学操作部分实际是电阻的测量,把传统的测量电阻实验原理及方法,放到了研究热敏电阻R-t特性的背景中,解答此题,关键还是对伏安法的熟练掌握。
  
  2.光敏电阻问题
  
  例2(2009山东理综23-2)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RP在不同照度下的阻值如下表:
  


  ①根据表中数据,请在给定的坐标系(图4)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。
  
  ②如图5所示,当1、2两端所加的电压上长至2V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RP(符号,阻值见上表);直流电源E(电动势3V,内阻不计);定值电阻:R1=10kΩ,R2=20kΩ,R3=40kΩ(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变化的曲线如图4所示。首页上一页123下一页末页共3页
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