浅析科学研究方法“转化法”

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1、浅析中考热点“传感器”问题徐州三十五中魏勇传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。在近几年的中考试题中，传感器的简单原理应用已经成为了考查的一个热点，下面我们就其中的一部分实例进行分析。一、温度传感器温度传感器实例中，共同特点都是通过某个元件把温度的变换转换成电阻的变化，然后通过电流表或者电压表表现出来，我们只要根据电阻随温度变化的规律及欧姆定律，把电表上相应的刻度改成温度值就可

2、以制成温度传感器。敏感元件主要有两种，一种是热电阻，其电阻值随温度的升高而增大；另一种是热敏电阻，其电阻值随温度的升高而降低，而转换元件通常是电压表或电流表。实例一：（2008连云港中考试题）研究表明，有些金属电阻的阻值会随温度的变化而变化，物理学中利用这类金属的特性可以制成金属电阻温度计，它可以用来测量很高的温度，其原理如图1所示。图中电流表量程为0～15mA（不计其电阻），电源的电压恒为3V，R′为滑动变阻器，金属电阻作为温度计的测温探头，在t≥0℃时其阻值Rt随温度t的变化关系为Rt=100+0.5t（

3、单位为Ω）。（1）若要把Rt放入温度为0℃处进行测量，使电流表恰好达到满量程电流15mA，则这时滑动变阻器R′接入电路的阻值为多大？（2）保持（1）中滑动变阻器R′接入电路的阻值不变，当把测温探头Rt放到某待测温度处，电流表的示数恰为10mA，则此时Rt的阻值为多大？对应的温度为多高？（3）保持（1）中滑动变阻器R′接入电路的阻值不变，当被测温度为600℃时，电路消耗的电功率为多大？（4）若把电流表的电流刻度盘换为对应的温度刻度盘，则温度刻度的特点是什么？分析：本题中的敏感元件是一个热电阻，转换元件是电流表。

4、通过热电阻感受温度的变化，导致电路中的电阻发生变化，从而转换为电路中电流的变化，最后通过电流表表现出来。解：⑴金属电阻Rt在0℃时阻值为R0=100Ω，图1代入数据得：R′＝100Ω⑵代入数据得：Rt＝200ΩRt=100+0.5t代入数据得：t＝200℃⑶Rt′=100+0.5t′＝400Ω电路消耗的总功率P＝代入数据得P=0.018W⑷电流刻度值越小对应的温度刻度值越大实例二：（2008年苏州中考试题）小明在科技活动中，了解到有一种用半导体材料制成的热敏电阻，其电阻R随温度t变化的图像如图2甲所示．图2(

5、1)热敏电阻的阻值随温度的升高而(选填“增大”或“减小”)．(2)小明想利用热敏电阻制成温度报警器，实验室中现有两只外形完全相同的电阻R1和R2，其中一只为热敏电阻，另一只为定值电阻(阻值不随温度的变化而变化)．为了辨别它们，小明设计了如图25乙所示的电路。①接下来小明应如何操作?答：②根据观察到的什么现象辨别出热敏电阻?答：分析：本题中的敏感元件是一个热敏电阻，把温度的变换转换为电阻的变化，然后再通过电流表表现出来。解：(1)减小(2)①闭合开关。对其中一只电阻加热②若电流表示数增大．则该电阻为热敏电阻(或

6、若电流表示数不变，则该电阻为定值电阻，另一只为热敏电阻)图3（2008南通中考试题）如图3所示，图甲和图乙是利用热敏电阻来测量温度的原理图．电源电压均为20V且保持不变，定值电阻R0的阻值为30Ω．则：(1)图甲中电流表的示数为0.3A时，热敏电阻两端的电压和消耗的功率分别是多少？(2)图乙中电压表的量程为0—15V，热敏电阻R的阻值随温度的变化关系如图丙所示，试求此电路能测量的最高温度．分析：本题中的敏感元件是一个热敏电阻，转换元件是电流表和电压表，通过热敏电阻感受温度的变化，导致电路中的电阻发生变化，从而

7、转换成电路中电流或电压发生变化，最后通过电流表和电压表表现出来。一、光强传感器光强传感器实例中，敏感元件主要是光敏电阻，转换元件是电流表或者电压表。实例三：（2008年镇江中考试题）有一种半导体材料的电阻值随着光照射强度的变化而明显改变，用这种材料制作的电阻称为光敏电阻．物理学上用“光强”这个物理量来表示光强弱的程度，符号为E，国际单位为坎德拉(cd)，某光敏电阻的阻值R与光强E之间的一组实验数据如下表所示：实验次数123456光强E/cd1.02.03.04.05.06.0光敏电阻R/Ω36.018.012

8、.07.26.0图4(1)分析上表数据，根据光敏电阻的阻值R随光强E变化的规律，填,写表格空格处的电阻，并归纳出光敏电阻的阻值R随光强E变化的关系式为R=Q．(2)小明将该光敏电阻R、电流表(量程为0-0．6A)、电压表(量程为0-3V)、开关、滑动变阻器R。(最大阻值为50Ω)和电压恒为6V的电源组成如图4所示的电路，闭合开关，调节滑动变阻器使电流表的示数为0.4A时，电压表的示数为3.6V，此时