资源简介

绝密★启用前
专题45传感器的应用实验
试卷副标题
考试范围：xxx；考试时间：100分钟；命题人：xxx
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请点击修改第I卷的文字说明
一、多选题
1．某一热敏电阻的阻值随温度的变化关系如图（a）所示，利用此热敏电阻制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示，E为直流电源（电动势为9V，内阻可忽略），当输出电压达到或超过6.0V时，便触发报警器（图中未画出）报警。若要求开始报警时环境温度为50℃，则下列说法中正确的是（　　）
A．R1应使用热敏电阻
B．R2应使用热敏电阻
C．R1为固定电阻，阻值为0.4kΩ
D．R2为固定电阻，阻值为1.6kΩ
【答案】AD
【详解】
温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少。而温度高时要求输出电压升高，以触发报警，所以R1为热敏电阻，R2为固定电阻；由图线可知，温度为50℃时，R1
=0.8kΩ，由欧姆定律可得
，
代入数据解得
故AD正确，BC错误；
故选AD。
二、单选题
2．许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应．它的控制电路中可能接入的传感器是(?
)
A．温度传感器和光电传感器
B．光电传感器和声音传感器
C．声音传感器和热电传感器
D．温度传感器和热电传感器
【答案】B
【详解】
根据题意，天黑时，出现声音它就开启；而白天，即使有声音它也没有反应，故电路中有光传感器，即使天黑，没声音灯也不亮，故用到了声音传感器．即控制电路中接入了光传感器和声音传感器．
故选B．
【点睛】
了解延时开关的使用原理，利用了光传感器、声音传感器及与门电路，天黑、声音同时出现它就开启，灯亮．
3．如图是一个火警报警装置的逻辑电路图，Rt是热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是阻值较小的可调电阻，以下说法中正确的是（　　）
A．要使电铃平时不响，而发生火灾时由于高温响起，图中虚线内应接入“非门”元件
B．要使电铃平时不响，而发生火灾时由于高温响起，图中虚线内应接入“与门”元件
C．要使电铃平时不响，而发生火灾时由于高温响起，图中虚线内应接入“或门”元件
D．为提高电路的灵敏度，图中的电阻R应调的小一些
【答案】A
【详解】
ABC．发生火灾时由于高温，Rt热敏电阻阻值变小，X点的电势较低，要使电铃报警，则图中虚线内应输出高电平，故虚线内应接入“非门”元件，A正确，BC错误；
D．若R较大，由于它的分压作用，R两端的电压不太高，则外界温度不太高时，就能使P、X之间电压降到低电压输入，电铃就能发声。因此R较大，反应较灵敏，D错误。
故选A。
第II卷（非选择题）
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三、解答题
4．图是光控路灯开关电路图，请分析讨论后写出它的工作原理。
【答案】见解析
【详解】
无光照时，光敏电阻RL的阻值很大（大于1
MΩ），因此三极管的基极电流Ib很小，集电极电流Ic也很小，继电器J不会动作，此时可利用继电器的常闭触点作为路灯的开关，使路灯点亮；天亮了有光照射时，RL的阻值变得很小（小于3kΩ），于是Ic也增大，从而使继电器工作，吸动衔铁，使常闭触点断开，路灯也就关闭了。
5．如图甲所示是一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定，电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据丙图所给器材设计一个路灯自动光控电路。要求有光照时路灯不亮，无光照时路灯工作。
【答案】
【详解】
由流过光敏电阻的电流和光强的关系曲线可以看出，当入射光增强时，流过光敏电阻的电流增大。根据题意设计一个路灯自动控制电路如图所示
控制过程：当有光照射时，流过光敏电阻的电流增大，并经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个常闭触点断开，当无光照时，电流减小，放大器输出电流也减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作。
四、实验题
6．在实际应用中有多种自动控温装置，以下是其中两种控温装置：
(1)图（a）为某自动恒温箱原理图，箱内的电阻R1=
2
kΩ，R2
=
1.5
kΩ，R3
=
4
kΩ，Rt为热敏电阻，其电阻随温度变化的图像如图（b）所示。当a、b两点电势φa<φb时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当φaφb时，电压鉴别器会使S断开，停止加热，则恒温箱内的稳定温度为____℃，恒温箱内的电热丝加热时Rt的取值范围为_____。
(2)有一种由PTC元件做成的加热器，它产生的焦耳热功率PR随温度t变化的图像如图（c）所示。该加热器向周围散热的功率为PQ
=
k（t-t0），其中t为加热器的温度，t0为室温（本题中取20℃），k=0.1W/℃。
①当PR=PQ时加热器的温度即可保持稳定，则该加热器工作的稳定温度为________℃；
②某次工作中，该加热器从室温升高至稳定温度的过程中，下列温度变化过程用时最短的是（填选项前的字母序号）
A．20~24℃
B．32~36℃
C．48~52℃
D．60~64℃
【答案】25
Rt>3kΩ
68~72均可
【详解】
(1)[1]由电路图可知，当满足时，即Rt=3kΩ时φa=φb
，此时由图可知温度为25℃，即恒温箱内的稳定温度为25℃；
[2]恒温箱内的电热丝加热时Rt的取值范围为Rt>3kΩ；
(2)①[3]PQ=0.1（t-t0），PQ与温度t之间关系的图像如图；
由图可知，当温度为70℃左右时，发热功率和散热功率相等，即此时物体的温度不再变化；
②[4]当温度稍高于稳定温度时：加热器电阻增大，产生的焦耳热的功率小于散热的功率，温度将下降；当温度稍低于稳定温度时：加热器电阻减小，产生的焦耳热的功率大于散热的功率，温度将上升。故选B。
【点睛】
(1)本题主要考查了同学们识图能力以及分析问题和解决问题的能力，要能根据题目的意思得出当Uab=0时，恒温箱保持稳定。
(2)本题考查学生对图像的理解及应用，图像法为物理中常用方法，应学会熟练应用。在应用中重点掌握：(1)图像中坐标的含义；(2)图像的变化；(3)截矩的意义；(4)斜率的意义。
7．把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器、开关、电源按如图所示电路连接，制成光电报警装置。已知：①光敏电阻：受光照射后，阻值会变小；②干簧管继电器：由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，当线圈中有一定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态。当线圈中没有电流或者电流很微弱时，磁场消失，簧片在弹力的作用下恢复到分离状态。要求：当有光照射报警装置且光照不是很弱时，蜂鸣器发声；当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声。请将下面的电路完整连接好________。
【答案】
【详解】
[1]电池、光敏电阻与开关及干簧管继电器开关里面两个接线构成一个回路，而另一组电池、蜂鸣器与干簧管继电器开关外面线圈的两个接线构成又一个回路。当有光照时，光敏电阻变小，使得干簧管继电器开关存在磁场，导致开关接通，最终使得蜂鸣器发生。故电路的连接方法如下图所示
8．如图是某研究学习小组通过模拟街道路灯自动控制电路图，光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻的阻值随着光照度增强而减小，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为电灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，电灯应接在________（选填“AB”或“BC”）之间，请用笔画线代替导线，正确连接部分电路元件______________。
【答案】AB
【解析】
【详解】
[1]该模拟电路原理是：由光敏电阻感知光照度变化，调节电磁铁中电流的大小，即可调节电磁铁的磁性强弱，吸上或者释放衔铁，从而通/断路灯，达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果。因为天亮时光照度大，光敏电阻阻值较小，从而电路的电流较大，电磁的磁性强，可将衔铁吸下，接通BC断开AB；又因为天亮需要断开路灯。所以路灯应接在AB之间。
[2]电路连线直接将DE两端口与光敏电阻、滑动变阻器、开关以及电源申联即可。电路如图所示：
9．某研究性学习小组用热敏电阻作为温度传感器设计了一个温度控制电路，热敏电阻的阻值随温度的变化如图甲，设计电路如图乙所示，当加在斯密特触发器输入端的电压逐渐上升到某个值（1.6V）时，输出端电压会突然从高电平跳到低电平，而当输入端的电压下降到另一个值（0.8V）时，输出端电压会从低电平跳到高电平，从而实现温度控制。已知可变电阻R1=12.6kΩ，则温度可控制在_________℃到________℃之间（结果保留整数，不考虑斯密特触发器的分流影响）。
【答案】38
82
【解析】
【详解】
[1]设斯密特触发器输入端电压U'=1.6V时，热敏电阻的阻值为R'，则，将E=5V，R1=12.6kΩ代入，求得R'=5.9kΩ，对应图甲中R-t图象，t'=38℃：
[2]同理，触发器输入端电压时，求出热敏电阻的阻值为，对应图甲中R-t图象，。
10．电流、电压传感器是能通过数据采集器采集电流、电压的大小并直接输出电流、电压数值的精确测量仪器。某实验小组利用电流、电压传感器来做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验:
（1）在实物图（甲）中，B传感器应该采用_______（填“电压传感器”或“电流传感器”）；
（2）在实物图（甲）中，已正确连接了部分导线，请完成剩余部分的连接，要求电压传感器的示数能从零开始取值（画在答题纸上）_______；
（3）开关闭合前，图（甲）中滑动变阻器触头应该处于_______（填“a”或“b”）端；
（4）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图（乙）所示。现将这个小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为5Ω的电源两端，根据图中图像和该电源输出电流与路端电压的关系图线，可以得到小灯泡消耗的功率是_________W。（结果保留两位小数）
【答案】(1)电流传感器
(2)如图；
(3)
a
(4)
0.10
【解析】
【详解】
解：(1)由图可知传感器与电路是串联关系，故应为电流传感器；
(2)由题意可知，实验要求电压值从零开始调节，故应采用滑动变阻器分压接法，实验电路如图所示；
(3)由图可知，测量部分与滑动变阻器右侧并联，为了让电压从零开始变化，滑片开始时应在最端；
(4)根据闭合电路欧姆定律可得，代入数据可得，在图中作出电源的伏安特性曲线，交点为灯泡的工作点，由图可知电流为0.1A，电压为1.0V，则灯泡的功率。
11．图甲为某实验小组探究热敏电阻的阻值与温度关系的实验装置。通过酒精灯加热改变水温，在热敏电阻的温度参数允许范围内选取9个不同的温度点进行实验，采集的数据如表所示。
温度/℃
10
20
30
40
50
60
70
80
90
电阻/kΩ
10.0
8.6
7.0
5.5
4.3
3.6
3.0
2.5
2.0
请完成以下内容：
（l）在图乙的坐标纸上补齐表中所给数据点并作出R-t曲线；
（2）由R-t曲线可知，当温度t=45℃时，该电阻的阻值为______kΩ（保留一位小数）；
（3）由R-t曲线可知，该电阻的阻值随温度的升高而_______选填“增大”或“减小”），可见该电阻的______随温度的升高而减小。
【答案】5.0
减小
电阻率
【解析】
【详解】
解：（1）在坐标纸上补齐表中所给数据点，然后用光滑的曲线连接如图。
（2）由图可以读出45℃时，该电阻的阻值约为5.0kΩ；
（3）由R-t曲线的斜率的意义可知，该电阻的阻值随温度的变化而减小，所以该电阻的电阻率随温度的升高而减小。
12．某同学用光敏电阻和电磁继电器等器材设计自动光控照明电路。
(1)光强（E）是表示光强弱程度的物理量，单位为坎德拉（cd）。如图（a）所示是光敏电阻阻值随光强变化的图线，由此可得到的结论是：________；
(2)如图（b）为电磁继电器的构造示意图，其中L为含有铁芯的线圈，P为可绕O点转动的衔铁，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱。工作时，应将____（填“A、B”或“C、D”）接照明电路；
(3)请在图（c）中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接_______；
(4)已知电源电动势为3V，内阻很小，电磁铁线圈电阻R0=20.0Ω，电流超过50mA时可吸合衔铁。如果要求光强达到2cd时，照明电路恰好接通，则图（c）中定值电阻R=____Ω。
【答案】随着光照强度的增加，光敏电阻的阻值迅速下降，进一步增大光照强度，电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓
C、D
22Ω
【详解】
(1)[1]由图像可得到的结论是：随着光照强度的增加，光敏电阻的阻值迅速下降，进一步增大光照强度，电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓；
(2)[2]由电磁继电器的工作原理可知，电磁铁连接的是控制电路，衔铁连通的是工作电路，故工作时，应将“C、D”接照明电路；
(3)光敏电阻、定值电阻、电源与L组成控制电路，C、D与灯泡组成工作电路，电路图如图所示
(4)[4]由图（a）所示图线可知，2cd对应的光敏电阻阻值
由闭合电路欧姆定律可知
代入数据解得
13．为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电阻控制，如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度变化曲线，照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为：勒克斯（lx）。
（1）如图乙所示，电源电动势为3V，内阻不计，当控制开光两端电压上升至2V时控制开光自动启动照明系统。要求当天色渐暗照度降至1.0（lx）时控制开光接通照明系统，则R1=______kΩ。
（2）某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值，设计了如图戊所示的电路进行测量，电源（E=3V，内阻未知），电阻箱（0-99999Ω）。实验时将电阻箱阻值置于最大，闭合S1，将S2与1相连，减小电阻箱阻值，使灵敏电流计的示数为I，图丙为实验时电阻箱的阻值，其读数为______kΩ；然后将S2与2相连，调节电阻箱的阻值如图丁所示，此时电流表的示数恰好为I，则光敏电阻的阻值R0=______kΩ（结果保留3位有效数字）。
【答案】10
62.5
40.0
【解析】
【详解】
（1）电阻和串联，，当照度1.0（lx）时，电阻，则；
（2）由图可知，图丙的电阻为，图丁的电阻，本题采用等效法测电阻，前后两次电路中的电流相等，则电路中的电阻相等，则有，所以。
14．某同学通过实验制作一简易温控开关，实验原理图如图所示，当继电器电流超过10
mA时，衔铁吸合，加热器停止加热，实现温控．继电器的电阻约为20
Ω，热敏电阻与温度t的关系如下表所示．
t/℃
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
R/Ω
199.5
145.4
108.1
81.8
62.9
49.7
(1)提供的实验器材有：
电源E1(3
V，内阻不计)
电源E2(6
V，内阻不计)
滑动变阻器R1(0～20
Ω，内阻不计)
滑动变阻器R2(0～200
Ω，内阻不计)
热敏电阻Rt
电阻箱(0～999.9
Ω)
开关S，导线若干
为使该装置实验对30～80℃之间任意温度的控制，电源应选______(选填“E1”或“E2”)；滑动变阻器选_______(选填“R1”或“R2”)．
(2)欲使热敏电阻为40℃时衔铁吸合，下列操作步骤正确的顺序是______．
①将热敏电阻接入电路
②观察到继电器的衔铁被吸合
③断开开关，将电阻箱从电路中移除
④合上开关，调节滑动变阻器的阻值
⑤断开开关，用变阻箱替换热敏电阻，将变阻箱电阻调至145.4
Ω
A．⑤④②③①
B．③⑤④②①
C．①④⑤②③
D．④⑤②③①
【答案】
【解析】
【分析】
根据电路工作过程热敏电阻阻值变化范围得到滑动变阻器变化范围，然后根据电路，由电流范围得到电源电动势；
根据工作时热敏电阻阻值，代入电阻箱调节电路，使电路滑动变阻器的位置符合要求，然后接入热敏电阻正常运行．
【详解】
为使该装置实验对之间任意温度的控制，滑动变阻器的最大阻值必定大于热敏电阻的电阻变化，故，那么，滑动变阻器选用；
又有继电器电阻，电路中的电流，要使电路能实现任意温度的控制，那么，当热敏电阻最大时，，故E，
故选择电源电动势和较接近的，故选用电源；
欲使热敏电阻为时衔铁吸合，先将热敏电阻用与热敏电阻时电阻的等值电阻箱替换，然后调节滑动变阻器使衔铁吸合，然后断开电路，换回热敏电阻即可；
故操作步骤顺序为；故选A；
【点睛】
伏安法测电阻实验中，若最大电流大于电流表量程则采用分压式接法，一般采用限流式接法；被测电阻较大，电流表采用内接法；被测电阻较小，电流表采用外接法．
15．某同学利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示．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压U1=3V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0为30Ω．当线圈中的电流大于等于50mA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象．
（1）图甲中警铃的接线柱C应与接线柱______相连，指示灯的接线柱D应与接线柱______相连（均选填“A”或“B”）．
（2）当环境温度升高时，热敏电阻阻值将______，继电器的磁性将______（均选填“增大”、“减小”或“不变”），当环境温度达到______℃时，警铃报警．
【答案】B
A
减小
增大
80
【解析】
【分析】
（1）由题干中“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”判断出警铃和指示灯的连接情况；
（2）由图象分析热敏电阻阻值随温度的变化关系，结合欧姆定律分析电路中电流的变化，从而判断出电磁铁磁性的变化；由题干中“当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响”，结合欧姆定律求出热敏电阻接入电路的阻值的最大阻值，从图象上找到对应的温度就可以解决问题；
【详解】
（1）由题中“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”，所以警铃的接线柱C应与接线柱B连，指示灯的接线柱D应与接线柱A相连；
（2）分析乙图，发现：温度升高时，热敏电阻阻值减小，根据欧姆定律，电路中电流就会增大，电磁铁的磁性就会增大；
当线圈中的电流时，继电器的衔铁将被吸合，警铃报警，则控制电路的总电阻
因此热敏电阻
由图乙可知，此时，所以，当温度时，警铃报警．
【点睛】
本题既考查电磁继电器原理的分析，也考查了结合欧姆定律的内容进行相关的计算，综合性比较强，解题时要仔细分析．
16．某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电传感器，该传感器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示．测量时先调节输入端的电压，使传感器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体质量成正比的输出电压,现有下列器材：
力电传感器、质量为的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电传感器的受压面上）。请完成对该物体质量的测量：
(1)设计一个电路，要求力电传感器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图_______________。
(2)以下为简要的测量步骤，请将不完整处补充完整：
A．调节滑动变阻器，使传感器的输出电压为零；
B．将_______放在传感器上，记下输出电压
U0；
C．将待测物放在传感器上，记下输出电压
(3)根据以上测量，可求出：比例系数_____，待测物体的质量_______.
【答案】如图所示:
砝码m0
【解析】
【分析】
(1)根据题意确定输入端电路，在输出端接测量输出电压的电压表．
(2)先调节输入电压，使输出电压为零，然后测量物体质量；根据测量数据求出系数k．
(3)从电源电压与量程等角度分析可能出现的问题．
【详解】
(1)根据“可测得与物体的质量成正比的输出电压U”可知：输出端应接电压表．又根据“为了使输入电路的电压调节范围尽可能大”可知：必须用滑动变阻器在输入端组成分压电路．设计的电路如图所示．
(2)测量步骤与结果：
A、调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；
B、将质量为m0的砝码放在转换器上，记下输出电压U0；
C、将待测物放在转换器上，记下输出电压U1，
(3)由以上测量可知，U0=km0g，U1=kmg
得，所以
【点睛】
这是一道设计型实验题，属开放型试题中重要的一种．力电转换器是学生没有用过的新仪器，能不能在试题所提供的各种信息中抓住最关键的有用信息，对学生的处理信息、电路设计和实验创新能力提出了较高要求．
17．如图甲所示为某宾馆的房卡，只有把房卡插入槽中，房间内的灯和插座才会有电．
?
（1）房卡的作用相当于一个________（填电路元件名称）接在干路上．
（2）如图乙所示，当房客进门时，只要将带有磁铁的卡P插入盒子Q中，这时由于磁铁吸引簧片，开关B就接通，通过继电器J使整个房间的电器的总开关接通，房客便能使用室内各种用电器．当继电器工作时，cd相吸，ab便接通．请你将各接线端1、2、3、4、5、6、7、8、9、10适当地连接起来，构成正常的电门卡电路_____________________．
?
【答案】电键；
8-7,4-5,6-9,1-3,2-10；
【解析】
【详解】
（1）房卡可以控制房间内的灯和插座，不插入插槽中，所有房间内的灯和插座都不工作，所以房卡相当干路上的电键；
（2）将干簧管与电源E、线圈连成一个回路；将三个灯泡所在电路与交流电流接成回路，即按8-7，4-5，6-9，1-3，2-10
连接起来，构成正常的电门卡电路．如图．
18．如图所示，图甲为热敏电阻的R-t图像，图乙为用此热敏电阻和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100Ω．当线圈的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E=9.0V，内阻不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．
（1）应该把恒温箱内的加热器接在________________（填“A、B”端或“C、D”端）；
（2）若恒温箱系统要保持温度为50℃，则需把滑动变阻器调节到____________Ω；为了实现调节滑动变阻器到此阻值进行了下列步骤：
①电路接通前，滑动变阻器调节最大，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值应为_______Ω；
②将单刀双掷开关向______________（填“c”或“d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至继电器的衔铁被吸合．
③保持滑动变阻器的位置不变，将单刀双掷向另一端闭合，恒温箱系统即可正常使用．
【答案】A、B端
260
90
c
【解析】
(1)由图知，热敏电阻R的阻值随温度的升高而减小，由闭合电路欧姆定律得，干路电流增大，当大到继电器的衔铁被吸合时的电流，恒温箱内的加热器，停止加热，故恒温箱内的加热器接在A、B端；
(2)当恒温箱内的温度保持50℃，应调节可变电阻R′的阻值使电流达到20mA，由闭合电路欧姆定律得，即，即可变电阻R′的阻值应调节为260Ω；
①电路接通前，滑动变阻器调节最大，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，电阻箱的阻值应等于热敏电阻的电阻，应为90Ω，②将单刀双掷开关向c端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至继电器的衔铁被吸合；
19．传感器担负着信息采集的任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，热敏电阻随温度变化的图线如图甲所示，图乙是用热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警器原理图．则
(1)为了使温度过高时报警器铃响，开关应接在________(选填“a”或“b”)．
(2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片P向________移动(选填“左”或“右”)．
【答案】a
左
【详解】
（1）温度升高热敏电阻变小，控制左边电路电流变大，电磁铁磁性变强、开关接触a点，要使温度过高时报警器报警，c应接在a处．
（2）滑片P向左移，滑动变阻器接入电路的阻值变大，在温度更高时控制电路才能有足够大电流，使磁铁有足够大引力吸引开关，因此滑片向左移可以提高报警器的灵敏度．
20．如图1所示为某一热敏电阻（电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感）的I–U关系曲线图．
（1）为了通过测量得到如图1所示I–U关系的完整曲线，在图2所示的a和b两个电路中应选择的是图________；
（2）在图c所示的电路中，电源电压恒为9
V，当给热敏电阻加热后，电流表读数将________（填“增大”“减小”或“不变”）
【答案】a
增大
【详解】
（1）[1]．图中要求测量多组数据，所测电压调节范围较大，且从零开始变化，所以应选用滑动变阻器的分压式接法，故应选图a正确；
（2）[2]．热敏电阻温度升高时，其电阻值减小，故电流表读数将增大．
点睛：应明确变阻器满足以下条件时，变阻器应采用分压式接法：实验要求电流或电压从零调或实验要求电流调节范围足够大；当变阻器的全电阻远小于待测电阻时．
21．传感器担负着信息采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，热敏电阻随温度变化的图线如图(甲)所示，图(乙)是由热敏电阻Rt作为传感器制作的简单温度自动报警器线路图。
（1）为了使温度达到某一临界值时报警器响铃，开关c应接在__________(填a或b)。
（2）若使启动报警器的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P点向__________移动(填左或右）。
【答案】
a
左
【解析】试题分析：明确电路结构，知道电磁铁是如何控制报警器工作的；
明确热敏电阻的作用，知道热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，为了能达到报警电流，应增大滑动变阻器电阻；
（1）根据图甲坐标系中曲线的趋势可以得出，电阻随温度的升高而减小，因此热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，为了使温度过高时发送报警信息，则热敏电阻阻值最小，开关c应该接在a处，
（2）若使报警的最低温度提高些，则相当于减小了热敏电阻的阻值，为了仍等于刚好接通时的电流，应增大滑动变阻器接入电路中电阻，则滑动变阻R应将P点向左移动．
22．现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过120
℃时，系统报警．提供的器材有：
热敏电阻（该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在120
℃时阻值为700.0
Ω）；报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警，Ic约为10
mA；流过报警器的电流超过20
mA时，报警器可能损坏)；
电阻箱(最大阻值为999.9
Ω)；
直流电源(输出电压为U约为18
V，内阻不计)；
滑动变阻器R1(最大阻值为1000
Ω)；
滑动变阻器R2(最大阻值为2000
Ω)；
单刀双掷开关一个，导线若干．
在室温下对系统进行调节，调节的报警系统原理电路图如图所示．
(1)电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)．
(2)按照下列步骤调节此报警系统：
①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为______
Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是________．
②将开关向________(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________．
(3)滑动变阻器滑片的位置________（不变、向左滑动、向右滑动），将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用．
(4)若要将此系统改为光敏电阻控制的报警系统，要求当光敏电阻的光照达到或超过某一特定值时，系统报警，且光敏电阻在这一特定值时的电阻为650Ω，则需将上述电路中的_______换成光敏电阻，并将电阻箱的阻值调到______
Ω，然后重复上述操作即可．
【答案】（1）R2
（2）①700.0
b
接通电源后，流过报警器的电流会超过20
mA，报警器可能损坏
②c
报警器开始报警
（3）不变
（4）
热敏电阻
650
【解析】
（1）电压为18V，而报警时的电流为10mA；此时电阻约为：；
而热敏电阻的阻值约为650Ω；故滑动变阻器接入电阻约为1150Ω；故应选择R2；
（2）①因要求热敏电阻达到120°时报警；此时电阻为700Ω；故应将电阻箱调节至700Ω；然后由最大调节滑动变阻器，直至报警器报警；故开始时滑片应在b端；目的是接通电源后，流过报警器的电流会超过20
mA，报警器可能损坏；
②将开关接到c端与电阻箱连接，调节滑动变阻器直至报警器开始报警即可；然后再接入热敏电阻，电路即可正常工作；
(3)滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用．
(4)需将上述电路中的热敏电阻换成光敏电阻，并将电阻箱的阻值调到650Ω，然后重复上述操作即可．
点睛：本题关键在于明确实验原理，分析实验步骤是解题的关键，通过实验步骤才能明确实验的目的和实验方法；从而确定各步骤中应进行的操作和仪器的使用情况．
23．(1)热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中．图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图．由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能________(选填“增强”或“减弱”)；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更______(选填“敏感”或“不敏感”)．
(2)利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等．图甲所示为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的UI关系图线．
图甲
图乙
图丙
(a)实验室提供的器材有：电流传感器、电压传感器、滑动变阻器A(阻值范围0～10
Ω)、滑动变阻器B(阻值范围0～100
Ω)、电动势为6
V的电源(不计内阻)、小灯泡、电键、导线若干．该同学做实验时，滑动变阻器选用的是________(选填“A”或“B”)；请在图乙的方框中画出该实验的电路图__．
(b)将该小灯泡接入如丙图所示的电路中，已知电流传感器的示数为0.3
A，电源电动势为3
V．则此时小灯泡的电功率为________
W，电源的内阻为______Ω.
【答案】增强
敏感
A
电路如图所示
0.75
1.67
【解析】
【分析】
（1）在保证安全的前提下，为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器；实验时，电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；由于灯泡电阻较小，电流表可以采用外接法；（2）由小灯泡的U-I图象，根据电流找出灯泡两端电压，由P=UI求出灯泡功率；在图象上作出电源的U-I图象，根据闭合回路欧姆定律求解电源内阻．
【详解】
（1）图中横轴表示温度，纵轴表示电阻，随着温度的增加，金属热电阻的阻值略微增大，而热敏电阻的阻值显著减小．所以这种热敏电阻在温度上升时导电能力增强；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的影响更敏感．
（2）（a）为方便实验操作，滑动变阻器可以选A；小灯泡电阻较小，电流传感器应采用外接法，描绘小灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，电路图如图所示；
（b）由图甲可知，通过灯泡的电流是0.3A时，灯泡两端电压是2.5V，则灯泡功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；电源电动势是3V，过点（0.3A，2.5V）和纵轴上3V的点作一直线，该直线是电源的U-I图象，如图所示，根据闭合电路欧姆定律应有，解得．
24．如下图所示是电子拉力计的示意图，金属弹簧右端和滑动触头P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1之间的摩擦不计）．定值电阻R0；电阻R1是用均匀电阻丝密绕在瓷管上做成的（类似于滑动变阻器），其长度为10cm，总阻值R1=300Ω，电源电动势E=3V，内阻不计．理想电流表的量程为0~100mA．当拉环不受拉力时，触头P刚好不与电阻R1接触（即电路断开）．弹簧的劲度系数为10000N/m．
（1）电路中连入的R0阻值应为_____Ω，才能保证拉环最大拉力时(在测量范围内)，刚好达到电流表量程
（2）保证第一问中R0阻值不变，设计中需要将电流表上的电流数值改为拉力的数值，那么在原电流表的40mA处应改为_____N．分析可知，拉力计的刻度是_____（填写“均匀”或“不均匀”）
【答案】30
850
不均匀
【解析】
试题分析：（1）电路中连入的目的是对电流表起保护作用，防止短路，烧坏电流表；故电路中电流应小于电流表的最大量程；（2）由图可知定值电阻与可变电阻组成串联电路，电流表测电路中的电流；根据欧姆定律求出电路的总电阻，再根据电阻的串联特点求出变阻器接入电路电阻的大小，再根据题意求出弹簧的伸长的长度，根据图乙得出拉力的大小．
（1）电路中连入的目的是对电流表起保护作用，防止当P移动到的最右端时电流表被烧坏；故至少为
（2）当时，电路中的总电阻，电阻丝接入电路的电阻，因，即，解得，所以弹簧伸长的长度，则弹簧弹力的大小为
，由上得
，可知，F与I是非线性关系，电流表的刻度是均匀的，故拉力计的刻度是不均匀．
25．(1)某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图所示的
“Z”字形连接（两接线柱间只有一个元件）．为了确定各元件种类，小华同学把DIS计算机辅助实验系统中的电流传感器由(相当于电流表）
与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将AB、BC、CD接入电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图a、b、c所示，则如下判断中正确的是____
A．AB间是电容器
B．BC间是电感线圈
C．CD间是电容器
D．CD间是定值电阻
(2)某同学欲设计一个电路，自制一台电子秤，通过查阅资料发现电子秤的主要部件为一个压敏电阻，允许通过的最大电流为0.5A，现有下列器材：
压敏电阻、质量为m的砝码、电流表、滑动变阻器、干电池各一个、开关及导线若干、待测物体（可置于压敏电阻的受压面上）．
A．直流电源：电动势约4.5V，内阻很小；
B．电流表Al:量程0?0.6A,内阻0.125；
C．电流表A2:量程0?3.0A,内阻0.025；
D．滑动变阻器Rl:最大阻值10；
E.滑动变阻器R2：最大阻值50；
F.开关、导线等．
①在可供选择的器材中，应该选用的电流表是_____，应该选用的滑动变阻器是__________．（填器材前面对应的选项字母）
②根据所选器材设计一个电路，用来描绘压敏电阻的电流随压力变化的关系图象，要求压敏电阻两端电压调节范围尽可能大，在方框中画出测量的原理电路，并根据设计的电路图连接实物图_______，如图所示：
【答案】ABD
①B
D
②
【解析】
试题分析：根据电流-时间图象的特点和电容器、电感线圈的特性，分析判断AB、BC、CD各是什么元件；（2）①应根据通过电子秤的最大电流来选择电流表量程，通过估算电路中需要的最大电阻来选择变阻器；②应根据实验要求电压调节范围尽可能大可知变阻器应采用分压式接法；
（1）由图a看出，a接入电路时有瞬间的电流，电容器充电过程有短暂的电流，电路稳定后电路中没有电流．说明AB间是电容器．由b图看出，此元件接入电路时，电流逐渐增大，是由于线圈中产生自感电动势的阻碍作用，电流只能逐渐增大，说明BC间是电感线圈．从c图看出，此元件接入电路时电流恒定不变，说明CD是定值电阻，ABD正确．
（2）①根据通过电子秤的最大电流为0.5A可知，电流表应选择，即B；根据闭合电路欧姆定律可求出电路中需要的最大电阻应为：，所以变阻器应选择，即D
②由于实验要求压敏电阻两端电压调节范围尽可能大，所以变阻器应采用分压式接法，又压敏电阻应与电流表串联，电路图及实物连线图如图所示：
26．传感器是一种将非电学量转换成电信号的检测装置，它是实现自动检测和自动控制的手摇环节；某物理课外活动小组利用力传感器和位移传感器进一步探究变力作用下的动能定理．如图甲所示，他们用力传感器通过定滑轮直接拉固定在小车上的细绳，测出拉力F；用位移传感器测出小车的位移s和瞬时速度．已知小车质量为200g．
（1）某次实验得出拉力F随位移s变化规律如图乙所示，速度v随位移s变化规律如图丙所示．利用所得的F-s图象，求出s=0.30m到0.52m过程中力F做功W=_____J，此过程动能的变化△Ek=___J（保留2位有效数字）．
（2）下列情况中可减小实验误差的操作是____．（填选项前的字母，可能不止一个选项）
A．使拉力F要远小于小车的重力
B．实验时要先平衡摩擦力
C．要使细绳与滑板表面平行．
【答案】0.170.15BC
【解析】
（1）根据F-s图象图象可知，当s1=0.30m时，F1=1.00N，s2=0.52m时，F2=0.56N，
因此：
，速度v随位移s变化图象可知：s1=0.30m，v1=0，s2=0.52m时，v2=1.24m/s，
（2）该实验中不是利用悬挂的重物的重力表示绳子的拉力，而是直接测量出绳子的拉力，因此不需要使拉力F要远小于小车的重力，故A错误；当平衡了摩擦力和细绳与滑板表面平行时，绳子上的拉力才等于小车所受合外力，故BC正确；
27．用简单的模块电路来设计一盏指示灯．白天指示灯自动点亮，夜晚自动熄灭．夜晚如果有人靠近，灯自动点亮，当人离开后，指示灯自动熄灭．根据题意，在下列模块中选择符合要求的模块，将其前面的符号填入空格：
A．小灯；
B．蜂鸣器；
C．电动机；
D．光传感器；
E．声传感器；
F．红外传感器；
G．接触传感器；
H．“非”门控制器；
I．“与”门控制器；
J．“或”门控制器．
（1）传感器选择_____；
（2）控制器选择_____；
（3）执行器选择_____．
【答案】DF
J
A
【详解】
（1）白天指示灯自动点亮，夜晚自动熄灭，说明传感器能感受光的变化，需要D、光传感器；
夜晚如果有人靠近，灯自动点亮，当人离开后，指示灯自动熄灭，可以使用F、红外传感器控制指示灯；
（2）由题意知，只需可见光或红外线中的一种就可以控制指示灯亮与灭，因此控制器为：J、“或”门控制器；
（3）由题意可知，执行器是A、小灯；
故答案为（1）D和F；（2）J；（3）A．
28．如下图所示是电子拉力计的示意图，金属弹簧右端和滑动触头P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1之间的摩擦不计）．定值电阻R0；电阻R1是用均匀电阻丝密绕在瓷管上做成的（类似于滑动变阻器），其长度为10cm，阻值R1=300Ω，电源电动势E=3V，内阻不计．理想电流表的量程为0~100mA．当拉环不受拉力时，触头P刚好不与电阻R1接触（即电路断开）．弹簧的劲度系数为10000N/m．
（1）电路中连入的R0阻值至少应为______Ω．
（2）设计中需要将电流表上的电流数值改为拉力的数值，那么在原电流表的40mA处应改为_______N．分析可知，拉力计的刻度是否均匀_______．（填写“均匀”或“不均匀”）
（3）为了使拉力计的量程增大应采用的措施是（只填写一条）__________________________________________．
【答案】30
850
不均匀
更换劲度系数更大的弹簧
【详解】
（1）当P移动到R1的最右端时，电流表恰好满偏，根据欧姆定律，则有
．
（2）根据欧姆定律得：当I1=4mA=0.04A时，电路中的总电阻
电阻丝接入电路的电阻R1′=R1-R0=75Ω-30Ω=45Ω．
根据电阻定律，可知
，解得x=8.5cm，F=kx=850N；
弹力，可知，F与I是非线性关系，电流表的刻度是均匀的，故拉力计的刻度是不均匀．
（3）由F的表达式，为了使拉力计的量程增大，可更换劲度系数更大的弹簧或增加电阻R1匝数（或长度）．
五、填空题
29．如图所示是小明设计的一种自动测定水箱内水位的装置，R是一种滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从水位表指针所指的刻度就可知道水箱内水位的高低，从图中可知：水位表是由________改装而成．当水面上升时，滑片________（填向上移动或者向下移动），滑动变阻器连入电路电阻________，电流________，水量表示数________．
【答案】电流表
向下移
变小
变大
变大
【详解】
[1]．从图中可知：水位表是由电流表改装而成．
[2][3][4][5]．当水面上升时，滑片向下移动，滑动变阻器连入电路电阻变小，电流变大，水量表示数变大．
30．目前有些居民区内楼道灯的控制，使用的是一种延时开关，该延时开关的简化原理如图所示．图中D是红色发光二极管(只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光)，R为限流电阻，K为按钮式开关，虚线框内S表示延时开关电路，当按下K接通电路瞬间，延时开关触发，相当于S闭合，这时释放K后，延时开关S约在1
min后断开，灯泡熄灭．根据上述信息和原理图，我们可推断：
按钮开关K按下前，发光二极管是________(填“发光的”或“熄灭的”)，按钮开关K按下再释放后，灯泡L发光持续时间约________
min.这一过程中发光二极管是________．限流电阻R的阻值和灯丝电阻RL相比，应满足R________RL的条件．
【答案】发光的
1
熄灭的
?
【解析】
【详解】
[1]．如图所示，按钮开关K
按下前，发光二极管、限流电阻与灯泡串联，有小电流通过发光二极管，因此发光二极管处于发光状态．
[2][3]．当按钮开关K
按下再释放后，由于通电路瞬间延时开关触发，相当于S闭合，二极管被短路，所以处于熄灭状态；由于延时开关S约在1分钟后断开，电灯才熄灭，则知电灯L
发光持续时间约1min．
[4]．只有当限流电阻R的阻值比灯丝电阻RL大得多时，通过发光二极管的电流才很小，确保二极管不烧坏．
【点睛】
解决本题的关键是根据延时开关的闭合和断开时，电路的连接方式正确进行分析即可．
31．在实际应用中有多种自动控温装置，以下是其中两种控温装置：图（a）为某自动恒温箱原理图，箱内的电阻R1=2kΩ，R2=1.5kΩ，R3=4kΩ，Rt为热敏电阻，其电阻随温度变化的图象如图（b）所示．当a、b两点电势Ua＜Ub时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Ua＞Ub时，电压鉴别器会使S断开，停止加热
?
（1）则恒温箱内的稳定温度为______℃；恒温箱内的电热丝加热时Rt的取值范围为_______．
（2）有一种由PTC元件做成的加热器，它产生的焦耳热功率PR随温度t变化的图象如图（c）所示．该加热器向周围散热的功率为PQ=k（t﹣t0），其中t为加热器的温度，t0为室温（本题中取20℃），k=0.1W/℃．
①当PR=PQ时加热器的温度即可保持稳定，则该加热器工作的稳定温度为________℃；
②某次工作中，该加热器从室温升高至稳定温度的过程中，下列温度变化过程用时最短的是_____
（A）20℃～24℃
（B）32℃～36℃
（C）48℃～52℃
（D）60℃～64℃
【答案】25
＞3kΩ
70
B
【分析】
（1）由题意得：当?a、b端电压?Uab＜0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab＞0时，电压鉴别器使?S断开，停止加热，则当Uab=0时，恒温箱保持稳定，根据电阻和电压的关系可以求出Rt的值，根据乙图就可以知道温度．
（2）当发热功率与散热温度相等时，物体温度处于恒定，则由图可知其稳定温度．由图可知当温度高于稳定温度时发热功率的变化及发热功率与散热功率间的关系，由功率公式P=U2/R可知电阻的变化．
【详解】
由题意得：当Uab=0时，恒温箱保持稳定，根据串并联电路电压与电阻的关系可知：R1：R2=4：3?
只有
R3：R4也为4：3的时候，Uab=0，此时电桥平衡．所以可知Rt电阻为3kΩ，从图乙可以看出，电阻为3kΩ时，温度为25摄氏度．所以答案为：25；＞3KΩ；
（2）①PQ=0.1（t-t0），PQ与温度t之间关系的图象如图；由图可知，当温度为70℃时，发热功率和散热功率相等，即此时物体的温度不再变化；
②当温度稍高于稳定温度时：加热器电阻增大，产生的焦耳热的功率小于散热的功率，温度将下降；当温度稍低于稳定温度时：加热器电阻减小，产生的焦耳热的功率大于散热的功率，温度将上升．因此答案为：70；B．
【点睛】
（1）本题主要考查了同学们识图能力以及分析问题和解决问题的能力，要能根据题目的意思得出当Uab=0时，恒温箱保持稳定．
（2）本题考查学生对图象的理解及应用，图象法为物理中常用方法，应学会熟练应用．在应用中重点掌握：（1）图象中坐标的含义；（2）图象的变化；（3）截矩的意义；（4）斜率的意义．
32．某实验爱好者设计了模拟路灯光控电路，利用光敏电阻作为光传感器，配合使用斯密特触发器来控制电路，他设计的电路如图，他所使用的斯密特触发器的输入端信号____（“可以”或“不可以”）连续变化，为了更加节能，让天色更暗时，路灯点亮，应将R1___一些（“增大”或“减小”）。
【答案】可以
增大
【解析】
【分析】
光敏电阻的电阻随光照增强而减小，天暗时，电阻比较大，光敏电阻两端的电势差比较大，则输入门电路为高电势，而另一输入端为低电势，最后路灯亮；天亮时，光敏电阻比较小，则光敏电阻两端的电势差比较小，则输入门电路为低电势，而另一输入端为低电势，路灯熄灭。
【详解】
斯密特触发器的工作原理是：当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值（1.6V）时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平（0.25V），而当输入端A的电压下降到另一个值的时候（0.8V），Y会从低电平突然跳到高电平（3.4V）。天暗时，光敏电阻阻值大，A端的电势升高，当A段的电势升高到一定的值时，经过非门，输出端Y为低电势，LED导通，路灯亮，故斯密特触发器的输入端信号可以连续变化；
R1调大时，天更暗时，光敏电阻变大，才导致分压变大，则A端的电势高，输出端Y为低电势，LED灯亮，故让天色更暗时，路灯点亮，应将R1增大一些。

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