《创新课堂》第五章 传感器 3.利用传感器制作简单的自动控制装置 高中物理选择性必修第二册（人教版）同步讲练测（教师版+学生版）

3.利用传感器制作简单的自动控制装置 实验1｜门窗防盗报警装置 一、实验目的 1.了解门窗防盗报警装置的工作原理。 2.了解干簧管和继电器的特点和在装置中的作用。 二、实验原理 1.实验电路 2.工作原理 闭合开关S，系统处于防盗状态。当门窗紧闭时，磁体M使干簧管处于导通状态，继电器使开关c与触点a接通，二极管LED发光。当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电，使开关转换为c、b接通，蜂鸣器H发声报警。 三、实验器材 　干簧管SA、继电器K、发光二极管LED、电阻R（330 Ω）、蜂鸣器H、电源、小磁体、开关等。 四、实验步骤 1.连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常动作。 2.确定各元件可以正常工作后，按照实验电路图连接电路。 3.接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。 实验2｜光控开关 一、实验目的 1.了解光控开关的工作原理。 2.练习利用光控开关制作自动控制设备。 二、实验原理 1.晶体三极管及其工作原理 （1）两种类型 （2）三个电极 ①发射极e；②基极b；③集电极c。 （3）重要特性 ①从基极输入一个较小的电流，就会在集电极获得较大的电流，这就是三极管的电流放大作用。 ②在控制电路中具有完成断路和接通开关的作用。 2.光控开关及其工作原理 （1）电路图 （2）工作原理 当光照较强时，RG较小，加在基极上电压较小，三极管不导通，LED不亮；当光线较弱时，RG阻值增大，加在基极上电压增大，当达到一定程度后，三极管被导通，发光二极管LED开始发光。 3.光控开关控制电路 （1）电路图 （2）工作原理 当环境光比较强时，光敏电阻RG的阻值很小，三极管不导通，继电器所在的回路相当于断路；当环境光线比较暗时，光敏电阻RG阻值较大，三极管导通，集电极电流较大，驱动继电器吸合开关S，点亮灯泡L。（注：与继电器并联的二极管D，提供自感电流释放通路，以保护三极管不被烧坏。） 三、实验器材 　可调电阻R1（最大电阻为51 kΩ）、限流电阻R2（330 Ω）、光敏电阻RG、三极管VT、发光二极管LED、继电器K、小灯泡L（6 V、0.3 A）、二极管D、电源等。 四、实验步骤 1.按照实验电路图连接电路，检查无误后，接通电源。 2.让光敏电阻RG受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。 3.遮挡RG，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光。 4.让光照加强，当光照强到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L熄灭。 五、注意事项 1.安装前，对器材进行测试，确保各元件性能良好后，再进行安装。 2.光控开关实验中，二极管连入电路的极性不能反接，否则将烧坏电路集成块。 3.光控开关实验中要想天更暗时“路灯”才会亮，应该把R1的阻值调大些。 类型一｜ 教材原型实验 【例1】　（2025·山东东营期末）小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示（虚线框内的连接没有画出）。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。图甲中继电器的供电电源E1＝5 V，内阻不计，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0＝30 Ω。当线圈中的电流大于等于50 mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。 （1）由图乙可知，当环境温度为80 ℃时，热敏电阻阻值为　30（29～31）　Ω。 （2）由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将　减小　（选填“增大”“减小”或“不变”），继电器的磁性将　增强　（选填“增强”“减弱”或“不变”）。 （3）图甲中指示灯的接线柱D应与接线柱　A　相连（均选填“A”或“B”）。 （ ... ...