资源简介

3　传感器的应用举例
4　自制简单的控制电路
(分值：60分）
1、3、4题每题5分，2题10分，5题11分，共36分
考点一　传感器的应用举例
1.如图所示，电吉他的弦是磁性物质。当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，然后把声音播放出来。下列说法正确的是（　　）
A.电吉他是光电传感器 B.电吉他是温度传感器
C.电吉他是声音传感器 D.弦改用尼龙材料原理不变
2.（10分）（2023·湛江市高二期中）某实验小组为研究保温式自动电饭锅中用于监测温度的热敏电阻RT的特性，设计了以下实验：
（1）（2分）首先利用多用电表粗略测量与电饭锅中型号相同的热敏电阻常温状态下的阻值，多用电表的旋钮置于电阻“×100”的挡位时示数如图甲所示，则该热敏电阻的阻值为　　　　 Ω；
（2）（4分）该实验小组为了进一步探究热敏电阻的特性，设计了图乙所示的电路，电路中的电表均为理想电表，定值电阻R0=2 kΩ；
①开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于最　　　　（选填“左”或“右”）端；
②某次实验，电压表V1、V2的示数分别为3.0 V、4.5 V，则热敏电阻的阻值为　　　　 kΩ；
（3）（2分）通过多次实验，作出热敏电阻的阻值随温度变化的图像如图丙所示，当RT=2 kΩ时，热敏电阻所处环境的温度约为　　　　 ℃；
（4）（2分）该自动电饭锅采用感温磁控元件（图中虚线框内）控制加热电路通或断，当磁控元件输入端a、b间的电压大于某一值时开关S闭合，加热电路接通。若设定锅内温度低于60 ℃时，加热电路接通，则下列电路符合要求的是　　　　（选填“A”或“B”）。
考点二　光控与温控装置
3.（多选）如图所示是某小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻（光照越强，电阻越小）、R2为定值电阻，A、B接监控装置。则下列说法正确的是（　　）
A.当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压变大
B.当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压减小
C.当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
D.当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
4.如图所示为一温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，下列说法正确的是（　　）
A.温度升高至74 ℃时，灯L1亮报警
B.温度升高至74 ℃时，灯L2亮报警
C.温度升高至78 ℃时，灯L1亮报警
D.温度升高至78 ℃时，灯L2亮报警
5.（11分）（2023·内江市高二期末）纯电动汽车的蓄电池的安全性，主要体现在对其温度的控制上，当电池温度过高时，必须立即启动制冷系统进行降温。图甲是小明设计的模拟控温装置示意图，电磁继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器RP串联接在电动势为5 V（内阻不计）的电源两端。当电磁铁线圈（电阻不计）中的电流I大于或等于20 mA时，衔铁被吸合，热敏电阻置于温度监测区域，其阻值Rt与温度t的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为200 Ω。则：
（1）（3分）图甲中应将b端与　　　　（选填“a”或“c”）端相连。
（2）（4分）若设置电池温度为50 ℃时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为　　　　 Ω。
（3）（4分）该电路可设置启动制冷系统的最高温度是　　　　 ℃。
6题9分，7题15分，共24分
6.(9分)(2023·梅河口市第五中学高二月考)电饭煲的工作原理如图所示，可分为两部分，即控制部分：由S1、S2、定值电阻R1和黄灯组成；工作(加热)部分：由发热电阻R3、定值电阻R2和红灯组成。S1是一个磁钢限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点(103 ℃)时，自动断开，且不能自动复位，S2是一个金属片自动开关，当温度达到70~80 ℃时，自动断开，低于70 ℃时，自动闭合，红灯、黄灯是指示灯，通过其电流必须较小，所以R1、R2起　　　　　　作用。R3是发热电阻，接通电源并闭合S1后，黄灯熄而红灯亮，R3发热，当温度达到70~80 ℃时，S2断开，当温度达到103 ℃时饭熟，S1断开，当温度降到70 ℃以下时，S2闭合，电饭煲处于保温状态，由以上描述可知R2　　　　R3(选填“<”“=”或“>”)，当用电饭煲烧水时，S1　　　　(选填“会”或“不会”)自动断开。
7.（15分）（2020·全国卷Ⅲ）已知一热敏电阻当温度从10 ℃升至60 ℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R（最大阻值为20 Ω）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻约为100 Ω）。
（1）（3分）在所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。
（2）（3分）实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为　　　　 kΩ（保留2位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值RT随温度t变化的曲线如图（a）所示。
（3）（3分）将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 kΩ。由图（a）求得，此时室温为　　　　 ℃（保留3位有效数字）。
（4）（6分）利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示。图中E为直流电源（电动势为10 V，内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过6.0 V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 ℃，则图中　　　　（填“R1”或“R2”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为　　　　 kΩ（保留2位有效数字）。
答案精析
1.C　［当弦振动时，线圈中产生感应电流，把声音这种非电学量转换为电流这种电学量，属于声音传感器，尼龙材料不能被磁化，将弦换成该材料则无法正常工作，故C正确，A、B、D错误。］
2.（1）3 200　（2）①左　②3　（3）38　（4）B
解析　（1）根据题图甲可知该热敏电阻的阻值为RT=32×100 Ω=3 200 Ω。
（2）①为保护电路元件，应使闭合开关后分压电路的电压为零，所以开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于最左端。
②根据串联分压规律可得=
解得RT'=3 kΩ。
（3）由题图丙可知，当RT=2 kΩ时，热敏电阻所处环境的温度约为38 ℃。
（4）根据串联分压规律可知阻值越大时分压越大，由题图丙可知，RT随温度降低而升高，而根据题意可知锅内温度低于60 ℃时，磁控元件输入端a、b间的电压应始终大于某一值，即a、b间的电压应随温度的降低而增大，所以符合要求的是电路B。
3.BC　［R1是光敏电阻，有光照射时，电阻变小，当有人通过而遮住光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U=IR2减小，故A项错误，B项正确；由闭合电路欧姆定律得：U=E-I（R1+r），当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故C项正确；当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故D项错误。］
4.D　［当温度低于78 ℃时，线圈中没有电流，此时仅灯L1亮，不报警；当温度升高到78 ℃时，线圈中有电流，磁铁吸引衔铁，灯L2被接通，所以灯L2亮报警，故选D。］
5.（1）c　（2）150　（3）74
解析　（1）由题意可知，当控制电路电流达到20 mA时衔铁被吸合，制冷系统工作，所以题图甲中，应将b端与c端相连。
（2）若设置电池温度为50 ℃启动制冷系统，由图乙可知，当温度为50 ℃时，Rt的阻值为100 Ω，此时控制电路的总电阻R===250 Ω，滑动变阻器接入的电阻为RP=R-Rt=250 Ω-100 Ω=150 Ω。
（3）当滑动变阻器的最大阻值为200 Ω时，热敏电阻的阻值Rt'=R-RP'=250 Ω-200 Ω=50 Ω，由题图乙可知此时对应的温度为74 ℃，所以该电路可设置启动制冷系统的最高温度是74 ℃。
6.限流　>　不会
解析　通过红灯、黄灯的电流必须较小，可知R1、R2起限流作用；R3是发热电阻，要产生很大的热量，所以电流要大一点，而通过R2的电流要小一点，且并联电路电压相等，根据欧姆定律可知R2>R3；当用电饭煲烧水时，温度达不到居里点（103 ℃），S1不会自动断开。
7.（1）见解析图　（2）1.8　（3）25.5　（4）R1　1.2
解析　（1）滑动变阻器最大阻值仅20 Ω，应采用分压式接法，电压表为理想电表，应采用毫安表外接法，测量电路图如图所示。
（2）热敏电阻的阻值RT==≈1.8 kΩ。
（3）根据RT-t图像，RT=2.2 kΩ时，t约为25.5 ℃。
（4）输出电压变大时，R2两端电压变大，R1两端电压变小。根据RT-t图像知，温度升高时热敏电阻的阻值减小，则电路中电流变大，固定电阻两端的电压变大，所以固定电阻应为R2，热敏电阻应为R1，t=50 ℃，R1=0.8 kΩ，根据串联电路中电阻与电压的关系可得=，解得R2=1.2 kΩ。(共58张PPT)
DIWUZHANG
第五章
3　传感器的应用举例
4　自制简单的控制电路
1.进一步理解常用传感器的工作原理及应用(重点)。
2.学会利用传感器制作简单的自动控制电路(难点)。
学习目标
一、传感器的应用举例
二、光控LED灯
课时对点练
内容索引
三、温度报警器
传感器的应用举例
一
1.电熨斗：其设定和控制温度都是依靠 来实现。
2.电饭锅：依靠 (感温铁氧体)对烹煮过程进行控制。
3.火灾报警器：光电式烟雾报警器是常见的一种火灾报警器，是______
的应用。
烟雾报警器带孔的罩子内装有 和 ，根据其结构特点一般可分为遮光型和散射型两种。
4.一辆普通轿车上安装几十到近百个传感器。
热双金属片温度传感器
温度传感器
光传
感器
发光元件
受光元件
(多选)(2023·济南市检测)如图是电饭锅的结构图，如果感温铁氧体的“居里温度”为103 ℃，下列说法中正确的是
A.常温下感温铁氧体具有较强的磁性，能自动吸起
永磁铁，通电加热
B.当温度超过103 ℃时，感温铁氧体的磁性消失，
弹簧推动杠杆断开触点
C.饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会超过
103 ℃，这时开关按钮不会跳起
D.常压下只要锅内有水，锅内的温度不可能达到103 ℃，开关按钮就不会自动
跳起
例1
√
√
开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁铁与感温
铁氧体相吸，手松开后，按钮不再恢复到题图所
示状态，电路接通，电饭锅加热，因此感温铁氧
体不会自动吸起永磁铁，故A错误；
如果在标准大气压下用电饭锅烧水，水沸腾后温
度为100 ℃，不会自动断电，只有当水烧干后，温度升高达到103 ℃时，感
温铁氧体失去了磁性，会自动断电，故B、D正确；
饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至103 ℃时，感温铁氧体失去磁性，在弹簧作用下，开关按钮会自动跳起，从而切断电源，故C错误。
(多选)(2023·成都市城厢中学高二月考)某一电熨斗的温控电路原理如图。1是温控螺丝、2是有弹性的金属片、4是绝缘块、5是加热电阻、6是电熨斗底板。图中3是一种传感器，当温度升高到某一数值时，温控螺丝1与金属片2断开，不再接触，从而切断电源。则下列说法正确的是
A.3可能是光敏电阻
B.3可能是双金属片
C.将1向下调，可提高熨斗的最高温度
D.将1向下调，可降低熨斗的最高温度
例2
√
√
电熨斗的温控是通过金属受热弯曲的原理来
控制，双金属片由长和宽相同的铜片和铁片
组成，受热时铜片膨胀比铁片大，双金属片
向铁片一侧弯曲，温度越高，弯曲越明显，A错误，B正确；
将1向下调，则熨斗温度需更高才能使温控螺丝1与金属片2断开，C正确，D错误。
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光控LED灯
二
1.实验器材和装置
(1)晶体三极管
三个电极：①发射极e；②基极b；③集电极c。
起到开关和放大作用。
起到二级放大驱动发光二极管发光的作用。
(2)实验器材：发光二极管(LED)，NPN型三极管Q1，PNP型三极管Q2，光敏电阻RL，可调电阻R1，限流、保护电阻R2、R3。
(3)实验电路图
2.电路工作原理
有光照的情况下，光敏电阻的阻值只有几欧到几十欧，Q1的基极与发射极间电压小，不能导通；Q2的发射极与基极间电压也较小，也不能导通，所以LED不会发光。无光照时，光敏电阻的阻值会达到MΩ量级。Q1的基极与发射极间电压大，导通，Q2的发射极与基极间电压较大，导通，于是LED发光。
3.实验操作
(1)连接电路，检查无误后，接通电源。
(2)用白光照射光敏电阻，调节R1，使发光二极管LED刚好不发光。
(3)减弱光敏电阻的光照强度，当光减弱到某种程度时，发光二极管LED发光。
(4)让光照加强，当光照强到某种程度时，发光二极管LED熄灭。
　光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用。街道路灯自动控制就是其应用之一，如图所示电路为模拟电路，其中A为一光敏电阻，B为电磁继电器，C为电流信号放大器，D为路灯。请连成正确的电路，达到日出路灯熄、日落路灯亮的效果。
例3
答案　见解析图
当有光照射时，光敏电阻阻值较小，
电流经过放大器输出一个较大的电
流，驱动电磁继电器吸合衔铁，使
两个触点断开；当无光照时，光敏
电阻阻值增大，电流减小，放大器输出电流减小，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，电路如图所示。
　(2023·宜宾市叙州二中月考)如图甲所示为一利用光敏电阻
测量储液罐中液面高度装置的示意图。当罐中装满液体时，
液面与出液口高度差为h，罐外有一竖直放置的管，管内一
侧有沿竖直线排列的多个光敏电阻，另一侧有一列光强稳定
的光源。液面上一浮块与一块遮光板通过定滑轮相连，遮光
板可随浮块的升降在管内上下运动，光敏电阻的总长度和遮
光板的总长度都为h。当储液罐内装满液体时，遮光板的上沿与最下面的光敏电阻的下边缘等高，管内的光均匀地照射在光敏电阻上，光敏电阻和仪表相连。现要求设计一电路以利用上述装置测量液面的高度。
例4
为将问题简化，假设管内只有3个光敏电阻R1、R2、R3，
分别位于管的上端、中央和下端；它们的暗电阻均为R
=10 kΩ，被管内光源照亮时电阻均为R'=1.0 kΩ。给定的
仪器还有：直流电源E(电动势为9 V，内阻不计)，3个定
值电阻，阻值分别为R4=2.5 kΩ，R5=1.8 kΩ，R6=1.5 kΩ；
电压表V(量程为0~3 V，内阻可视为无穷大)，开关一个，导线若干。
要求：当罐内装满液体时，电压表恰好为满量程。
(1)如图乙所示为某次电压表的示数为　　　 V。
1.40
电压表量程为0~3 V，每小格表示0.1 V，指针示数为1.40 V。
(2)选择合适的定值电阻，在如图丙所示虚线框内画出电路图，并用题中给定的符号标明图中各元件。
答案　见解析图　
当罐内装满液体时，3个光敏电阻均受到光照射，电阻均为1.0 kΩ，可把三个光敏电阻串联后再与定值电阻Rx串联，接在直流电源两端，
把电压表接在定值电阻两端，则有=，故Rx=1.5 kΩ，电压表应
与电阻R6并联构成电路，当罐内装满液体时，电压表恰好为满量程。电路图如图所示。
(3)液面与出液口等高时电压表的示数为　　　 V(结
果保留两位有效数字)。
0.43
当液面与出液口等高时，光源完全被遮光板遮住，此时三个光敏电阻的阻值均为10 kΩ，则电压表
的示数为Umin=·R6≈0.43 V。
(4)若管内的光强变暗，使得光敏电阻被照亮时的阻值变为1.2 kΩ，则定值电阻的阻值应变为　　 kΩ，便可达到题目要求(结果保留两位有效数字)。
1.8
若光敏电阻被照亮时的阻值变为1.2 kΩ，为使电压表满量程，则定值电阻的阻值变为Rx'，Rx'满
足3 V=，解得Rx'=1.8 kΩ。
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温度报警器
三
1.实验电路图
如图乙所示，RT为热敏电阻，常温下阻值约为2 kΩ，
温度升高时阻值减小。R1为可调电阻，最大阻值10 kΩ。
Q1为NPN型三极管，起到开关和放大的作用。R2为定
值电阻，通过其分压控制Q1通断。LS为有源蜂鸣器，
有直流通过即可发出鸣叫声。
2.工作原理
接通电源后，先调节R1使蜂鸣器在常温下不发声。再用热水使热敏电阻的温度升高，到达某一温度时蜂鸣器就会发出报警声。
3.实验步骤
(1)先检测蜂鸣器的工作情况，有无损坏。
(2)按照电路图连接电路，把热敏电阻放置到温控箱里。
(3)把电阻箱调到预设好的电阻，然后闭合开关。
(4)不断调节温控箱中的温度。当蜂鸣器开始报警时，停止加热，记录下温度计的示数。
(5)改变电阻箱的电阻，重复上述步骤。
　(2023·石家庄市高二期末)某同学在做
“利用传感器制作简单的自动控制装置”
的实验中，所用热敏电阻RT的阻值随温度
升高而减小，由该热敏电阻RT作为传感器
制作的自动报警器原理图如图所示，其中
左侧为控制电路，右侧为工作电路。
(1)为了使温度过高时报警器响铃，c应接在　　(选填“a”或“b”)处。
例5
b
温度升高时热敏电阻阻值减小，控制电路中的电流增大，则电磁铁的磁性增强，将衔铁吸引下来与下方b处接通，故c应接在b处。
(2)若要使启动报警的温度降低些，应将滑动变阻器的滑片P向　　(选填“上”或“下”)移动。
上
若要使启动报警的温度降低些，相当于增大临界状态的热敏电阻阻值，为了仍等于电磁铁将衔铁吸引下来的电流临界值，则需要减小滑动变阻器的阻值，即滑片P向上移动。
(3)如果报警器达到报警温度时，无论如何
调节滑动变阻器的滑片P都不能使报警器响
铃，检查后发现电路连接完好，各电路元件
完好，则造成电路不能正常工作的原因可能
是　　 。
A.控制电路中电源E1的电动势过小
B.继电器中线圈匝数过多
C.继电器中弹簧劲度系数过大
AC
报警器响铃的条件是控制电路中的电流大
于等于临界值，控制电路中电源E1的电动
势过小，即使无论如何调节滑动变阻器的
滑片P都无法使电路中的电流升高到临界
值，故A正确；
继电器中线圈匝数过多，使电磁铁磁性更强，更容易使报警器报警，故B错误；
继电器中弹簧劲度系数过大时，电磁铁在到达临界条件的电流时，引力无法将衔铁吸引下来，故C正确。
　 (2022·重庆卷)某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定
电流时，其阻值随温度的变化关系。实验电路如图所
示，实验设定恒定电流为50.0 μA，主要实验器材有：
恒压直流电源E、加热器、测温仪、热敏电阻RT、可变
电阻R1、电流表A、电压表V。
(1)用加热器调节RT的温度后，为使电流表的示数仍为50.0 μA，须调节
　 　　　　(选填一种给定的实验器材)。当RT两端未连接电压表时，电流表示数为50.0 μA；连接电压表后，电流表示数显著增大，须将原电压表更换为内阻　　　　(选填“远大于”“接近”或“远小于”)RT阻值的电压表。
例6
可变电阻R1
远大于
由题知恒压直流电源E的电动势不变，而用加热器调
节RT的温度后，导致整个回路的总电阻改变。而要确
保电流表的示数仍为50.0 μA，则需控制整个回路的总
电阻不变，故须调节可变电阻R1。
连接电压表后，电流表示数显著增大，则说明电压表与RT并联后R总
减小，则根据并联电阻的关系有R总==，则要保证R总不变，
须将原电压表更换为内阻远大于RT阻值的电压表。
(2)测得RT两端的电压随温度的变化如图所示，由图可得温度从35.0 ℃变化到40.0 ℃的过程中，RT的阻值随温度的平均变化率是　　　 kΩ·℃-1
(保留2位有效数字)。
-1.2
实验设定恒定电流为50.0 μA，由题图可得温度为
35.0 ℃时电压表的电压约为1.6 V，则根据欧姆定
律可知此时热敏电阻RT1=32 kΩ；温度为
40.0 ℃时电压表的电压约为1.3 V，则根
据欧姆定律可知此时热敏电阻RT2=26 kΩ，
则温度从35.0 ℃变化到40.0 ℃的过程中，
RT的阻值随温度的平均变化率是k==
-1.2 kΩ·℃-1，负号表示随着温度升高RT的阻值减小。
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课时对点练
四
考点一　传感器的应用举例
1.如图所示，电吉他的弦是磁性物质。当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，然后把声音播放出来。下列说法正确的是
A.电吉他是光电传感器
B.电吉他是温度传感器
C.电吉他是声音传感器
D.弦改用尼龙材料原理不变
1
2
3
4
5
6
7
基础对点练
√
1
2
3
4
5
6
7
当弦振动时，线圈中产生感应电流，把声音这种非电学量转换为电流这种电学量，属于声音传感器，尼龙材料不能被磁化，将弦换成该材料则无法正常工作，故C正确，A、B、D错误。
2.(2023·湛江市高二期中)某实验小组为研究保温式自动电饭锅中用于监测温度的热敏电阻RT的特性，设计了以下实验：
(1)首先利用多用电表粗略测量与电饭锅中型号相同
的热敏电阻常温状态下的阻值，多用电表的旋钮置
于电阻“×100”的挡位时示数如图甲所示，则该热
敏电阻的阻值为　　　　 Ω；
1
2
3
4
5
6
7
3 200
根据题图甲可知该热敏电阻的阻值为RT=32×100 Ω=3 200 Ω。
(2)该实验小组为了进一步探究热敏电阻的特性，设计了
图乙所示的电路，电路中的电表均为理想电表，定值电
阻R0=2 kΩ；
①开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于最　 (选填“左”或“右”)端；
1
2
3
4
5
6
7
左
为保护电路元件，应使闭合开关后分压电路的电压为零，所以开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于最左端。
②某次实验，电压表V1、V2的示数分别为3.0 V、4.5 V，则热敏电阻的阻值为　　 kΩ；
1
2
3
4
5
6
7
3
根据串联分压规律可得=
解得RT'=3 kΩ。
(3)通过多次实验，作出热敏电阻的阻值随温度变化的图像如图丙所示，当RT=2 kΩ时，热敏电阻所处环境的温度约为　　 ℃；
1
2
3
4
5
6
7
38
由题图丙可知，当RT=2 kΩ时，热敏电阻所处环境的温度约为38 ℃。
(4)该自动电饭锅采用感温磁控元件(图中虚线框内)控
制加热电路通或断，当磁控元件输入端a、b间的电压
大于某一值时开关S闭合，加热电路接通。若设定锅内
温度低于60 ℃时，加热电路接通，则下列电路符合要
求的是　　(选填“A”或“B”)。
1
2
3
4
5
6
7
B
1
2
3
4
5
6
7
根据串联分压规律可知阻值越大时分压越大，由题图丙可知，RT随温度降低而升高，而根据题意可知锅内温度低于60 ℃时，磁控元件输入端a、b间的电压应始终大于某一值，即a、b间的电压应随温度的降低而增大，所以符合要求的是电路B。
考点二　光控与温控装置
3.(多选)如图所示是某小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻(光照越强，电阻越小)、R2为定值电阻，A、B接监控装置。则下列说法正确的是
A.当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压变大
B.当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压减小
C.当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
D.当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
1
2
3
4
5
6
7
√
√
1
2
3
4
5
6
7
R1是光敏电阻，有光照射时，电阻变小，当有人
通过而遮住光线时，R1的阻值变大，回路中的电
流I减小，A、B间的电压U=IR2减小，故A项错误，
B项正确；
由闭合电路欧姆定律得：U=E-I(R1+r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故C项正确；
当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故D项错误。
4.如图所示为一温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，下列说法正确的是
A.温度升高至74 ℃时，灯L1亮报警
B.温度升高至74 ℃时，灯L2亮报警
C.温度升高至78 ℃时，灯L1亮报警
D.温度升高至78 ℃时，灯L2亮报警
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√
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2
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5
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7
当温度低于78 ℃时，线圈中没有电流，此时仅灯L1亮，不报警；当温度升高到78 ℃时，线圈中有电流，磁铁吸引衔铁，灯L2被接通，所以灯L2亮报警，故选D。
5.(2023·内江市高二期末)纯电动汽车的蓄电池的安全
性，主要体现在对其温度的控制上，当电池温度过高
时，必须立即启动制冷系统进行降温。图甲是小明设
计的模拟控温装置示意图，电磁继电器与热敏电阻
Rt、滑动变阻器RP串联接在电动势为5 V(内阻不计)
的电源两端。当电磁铁线圈(电阻不计)中的电流I大
于或等于20 mA时，衔铁被吸合，热敏电阻置于温
度监测区域，其阻值Rt与温度t的关系如图乙所示，
滑动变阻器的最大阻值为200 Ω。则：
1
2
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7
(1)图甲中应将b端与　　(选填“a”或“c”)端相连。
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7
c
由题意可知，当控制电路电流达到20 mA时衔铁被吸合，制冷系统工作，所以题图甲中，应将b端与c端相连。
(2)若设置电池温度为50 ℃时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为　　　 Ω。
1
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7
150
若设置电池温度为50 ℃启动制冷系统，由图乙可知，当温度为50 ℃
时，Rt的阻值为100 Ω，此时控制电路的总电阻R===250 Ω，
滑动变阻器接入的电阻为RP=R-Rt=250 Ω-100 Ω=150 Ω。
(3)该电路可设置启动制冷系统的最高温度是　 ℃。
1
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74
当滑动变阻器的最大阻值为200 Ω时，热敏电阻的阻值Rt'=R-RP'=250 Ω
-200 Ω=50 Ω，由题图乙可知此时对应的温度为74 ℃，所以该电路可设置启动制冷系统的最高温度是74 ℃。
6.(2023·梅河口市第五中学高二月考)电饭煲的工作原理如图所示，
可分为两部分，即控制部分：由S1、S2、定值电阻R1和黄灯组成；
工作(加热)部分：由发热电阻R3、定值电阻R2和红灯组成。S1是一
个磁钢限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点(103 ℃)
时，自动断开，且不能自动复位，S2是一个金属片自动开关，当温度达到70~80 ℃时，自动断开，低于70 ℃时，自动闭合，红灯、黄灯是指示灯，通过其电流必须较小，所以R1、R2起　　　作用。R3是发热电阻，接通电源并闭合S1后，黄灯熄而红灯亮，R3发热，当温度达到70~80 ℃时，S2断开，当温度达到103 ℃时饭熟，S1断开，当温度降到70 ℃以下时，S2闭合，电饭煲处于保温状态，由以上描述可知R2　　R3(选填“<”“=”或“>”)，当用电饭煲烧水时，S1　　　(选填“会”或“不会”)自动断开。
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能力综合练
限流
>
不会
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通过红灯、黄灯的电流必须较小，可知R1、R2起
限流作用；R3是发热电阻，要产生很大的热量，
所以电流要大一点，而通过R2的电流要小一点，
且并联电路电压相等，根据欧姆定律可知R2>R3；当用电饭煲烧水时，温度达不到居里点(103 ℃)，S1不会自动断开。
7.(2020·全国卷Ⅲ)已知一热敏电阻当温度从10 ℃升至60 ℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)、电压表(可视为理想电表)和毫安表(内阻约为100 Ω)。
(1)在所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。
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答案　见解析图
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滑动变阻器最大阻值仅20 Ω，应采用分压式接法，电压表为理想电表，应采用毫安表外接法，测量电路图如图所示。
(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录
不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应
的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表
的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的
阻值为　 　 kΩ(保留2位有效数字)。实验中得到的该热敏电阻阻值RT随温度t变化的曲线如图(a)所示。
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7
1.8
热敏电阻的阻值RT==≈1.8 kΩ。
(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 kΩ。由图(a)求得，此时室温为　　　 ℃(保留3位有效数字)。
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25.5
根据RT-t图像，RT=2.2 kΩ时，t约为25.5 ℃。
(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的
一部分如图(b)所示。图中E为直流电源(电动势为10 V，内
阻可忽略)；当图中的输出电压达到或超过6.0 V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 ℃，则图中　　(填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为　　 kΩ(保留2位有效数字)。
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R1
1.2
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7
输出电压变大时，R2两端电压变大，R1两端电压变小。
根据RT-t图像知，温度升高时热敏电阻的阻值减小，则
电路中电流变大，固定电阻两端的电压变大，所以固定
电阻应为R2，热敏电阻应为R1，t=50 ℃，R1=0.8 kΩ，根
据串联电路中电阻与电压的关系可得=，解得R2=1.2 kΩ。
返回3　传感器的应用举例
4　自制简单的控制电路
［学习目标］　1.进一步理解常用传感器的工作原理及应用（重点）。2.学会利用传感器制作简单的自动控制电路（难点）。
一、传感器的应用举例
1.电熨斗：其设定和控制温度都是依靠　　　　　　　　　　　　来实现。
2.电饭锅：依靠　　　　　　（感温铁氧体）对烹煮过程进行控制。
3.火灾报警器：光电式烟雾报警器是常见的一种火灾报警器，是　　　　　　的应用。
烟雾报警器带孔的罩子内装有　　　　　和　　　　　　，根据其结构特点一般可分为遮光型和散射型两种。
4.一辆普通轿车上安装几十到近百个传感器。
例1　（多选）（2023·济南市检测）如图是电饭锅的结构图，如果感温铁氧体的“居里温度”为103 ℃，下列说法中正确的是（　　）
A.常温下感温铁氧体具有较强的磁性，能自动吸起永磁铁，通电加热
B.当温度超过103 ℃时，感温铁氧体的磁性消失，弹簧推动杠杆断开触点
C.饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会超过103 ℃，这时开关按钮不会跳起
D.常压下只要锅内有水，锅内的温度不可能达到103 ℃，开关按钮就不会自动跳起
例2　（多选）（2023·成都市城厢中学高二月考）某一电熨斗的温控电路原理如图。1是温控螺丝、2是有弹性的金属片、4是绝缘块、5是加热电阻、6是电熨斗底板。图中3是一种传感器，当温度升高到某一数值时，温控螺丝1与金属片2断开，不再接触，从而切断电源。则下列说法正确的是（　　）
A.3可能是光敏电阻
B.3可能是双金属片
C.将1向下调，可提高熨斗的最高温度
D.将1向下调，可降低熨斗的最高温度
二、光控LED灯
1.实验器材和装置
（1）晶体三极管
三个电极：①发射极e；②基极b；③集电极c。
图甲　　　　　图乙
图甲中三极管起到开关和放大作用。
图乙中三极管起到二级放大驱动发光二极管发光的作用。
（2）实验器材：发光二极管（LED），NPN型三极管Q1，PNP型三极管Q2，光敏电阻RL，可调电阻R1，限流、保护电阻R2、R3。
（3）实验电路图
2.电路工作原理
有光照的情况下，光敏电阻的阻值只有几欧到几十欧，Q1的基极与发射极间电压小，不能导通；Q2的发射极与基极间电压也较小，也不能导通，所以LED不会发光。无光照时，光敏电阻的阻值会达到MΩ量级。Q1的基极与发射极间电压大，导通，Q2的发射极与基极间电压较大，导通，于是LED发光。
3.实验操作
（1）连接电路，检查无误后，接通电源。
（2）用白光照射光敏电阻，调节R1，使发光二极管LED刚好不发光。
（3）减弱光敏电阻的光照强度，当光减弱到某种程度时，发光二极管LED发光。
（4）让光照加强，当光照强到某种程度时，发光二极管LED熄灭。
例3　光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用。街道路灯自动控制就是其应用之一，如图所示电路为模拟电路，其中A为一光敏电阻，B为电磁继电器，C为电流信号放大器，D为路灯。请连成正确的电路，达到日出路灯熄、日落路灯亮的效果。
例4　（2023·宜宾市叙州二中月考）如图甲所示为一利用光敏电阻测量储液罐中液面高度装置的示意图。当罐中装满液体时，液面与出液口高度差为h，罐外有一竖直放置的管，管内一侧有沿竖直线排列的多个光敏电阻，另一侧有一列光强稳定的光源。液面上一浮块与一块遮光板通过定滑轮相连，遮光板可随浮块的升降在管内上下运动，光敏电阻的总长度和遮光板的总长度都为h。当储液罐内装满液体时，遮光板的上沿与最下面的光敏电阻的下边缘等高，管内的光均匀地照射在光敏电阻上，光敏电阻和仪表相连。现要求设计一电路以利用上述装置测量液面的高度。
为将问题简化，假设管内只有3个光敏电阻R1、R2、R3，分别位于管的上端、中央和下端；它们的暗电阻均为R=10 kΩ，被管内光源照亮时电阻均为R'=1.0 kΩ。给定的仪器还有：直流电源E（电动势为9 V，内阻不计），3个定值电阻，阻值分别为R4=2.5 kΩ，R5=1.8 kΩ，R6=1.5 kΩ；电压表V（量程为0~3 V，内阻可视为无穷大），开关一个，导线若干。
要求：当罐内装满液体时，电压表恰好为满量程。
（1）如图乙所示为某次电压表的示数为　　　 V。
（2）选择合适的定值电阻，在如图丙所示虚线框内画出电路图，并用题中给定的符号标明图中各元件。
（3）液面与出液口等高时电压表的示数为　　　　 V（结果保留两位有效数字）。
（4）若管内的光强变暗，使得光敏电阻被照亮时的阻值变为1.2 kΩ，则定值电阻的阻值应变为　　　　 kΩ，便可达到题目要求（结果保留两位有效数字）。
三、温度报警器
1.实验电路图
如图乙所示，RT为热敏电阻，常温下阻值约为2 kΩ，温度升高时阻值减小。R1为可调电阻，最大阻值10 kΩ。Q1为NPN型三极管，起到开关和放大的作用。R2为定值电阻，通过其分压控制Q1通断。LS为有源蜂鸣器，有直流通过即可发出鸣叫声。
2.工作原理
接通电源后，先调节R1使蜂鸣器在常温下不发声。再用热水使热敏电阻的温度升高，到达某一温度时蜂鸣器就会发出报警声。
3.实验步骤
（1）先检测蜂鸣器的工作情况，有无损坏。
（2）按照电路图连接电路，把热敏电阻放置到温控箱里。
（3）把电阻箱调到预设好的电阻，然后闭合开关。
（4）不断调节温控箱中的温度。当蜂鸣器开始报警时，停止加热，记录下温度计的示数。
（5）改变电阻箱的电阻，重复上述步骤。
例5　（2023·石家庄市高二期末）某同学在做“利用传感器制作简单的自动控制装置”的实验中，所用热敏电阻RT的阻值随温度升高而减小，由该热敏电阻RT作为传感器制作的自动报警器原理图如图所示，其中左侧为控制电路，右侧为工作电路。
（1）为了使温度过高时报警器响铃，c应接在　　　　（选填“a”或“b”）处。
（2）若要使启动报警的温度降低些，应将滑动变阻器的滑片P向　　　　（选填“上”或“下”）移动。
（3）如果报警器达到报警温度时，无论如何调节滑动变阻器的滑片P都不能使报警器响铃，检查后发现电路连接完好，各电路元件完好，则造成电路不能正常工作的原因可能是　　　　。
A.控制电路中电源E1的电动势过小
B.继电器中线圈匝数过多
C.继电器中弹簧劲度系数过大
例6　（2022·重庆卷）某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时，其阻值随温度的变化关系。实验电路如图所示，实验设定恒定电流为50.0 μA，主要实验器材有：恒压直流电源E、加热器、测温仪、热敏电阻RT、可变电阻R1、电流表A、电压表V。
（1）用加热器调节RT的温度后，为使电流表的示数仍为50.0 μA，须调节　　　　　（选填一种给定的实验器材）。当RT两端未连接电压表时，电流表示数为50.0 μA；连接电压表后，电流表示数显著增大，须将原电压表更换为内阻　　　　　　（选填“远大于”“接近”或“远小于”）RT阻值的电压表。
（2）测得RT两端的电压随温度的变化如图所示，由图可得温度从35.0 ℃变化到40.0 ℃的过程中，RT的阻值随温度的平均变化率是　　　　　　 kΩ·℃-1（保留2位有效数字）。
答案精析
一、
1.热双金属片温度传感器　
2.温度传感器　
3.光传感器　发光元件　受光元件　
例1　BD　［开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁铁与感温铁氧体相吸，手松开后，按钮不再恢复到题图所示状态，电路接通，电饭锅加热，因此感温铁氧体不会自动吸起永磁铁，故A错误；如果在标准大气压下用电饭锅烧水，水沸腾后温度为100 ℃，不会自动断电，只有当水烧干后，温度升高达到103 ℃时，感温铁氧体失去了磁性，会自动断电，故B、D正确；饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至103 ℃时，感温铁氧体失去磁性，在弹簧作用下，开关按钮会自动跳起，从而切断电源，故C错误。］
例2　BC　［电熨斗的温控是通过金属受热弯曲的原理来控制，双金属片由长和宽相同的铜片和铁片组成，受热时铜片膨胀比铁片大，双金属片向铁片一侧弯曲，温度越高，弯曲越明显，A错误，B正确；将1向下调，则熨斗温度需更高才能使温控螺丝1与金属片2断开，C正确，D错误。］
例3　见解析图
解析　当有光照射时，光敏电阻阻值较小，电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合衔铁，使两个触点断开；当无光照时，光敏电阻阻值增大，电流减小，放大器输出电流减小，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，电路如图所示。
例4　（1）1.40　（2）见解析图
（3）0.43　（4）1.8
解析　（1）电压表量程为0~3 V，每小格表示0.1 V，指针示数为1.40 V。
（2）当罐内装满液体时，3个光敏电阻均受到光照射，电阻均为1.0 kΩ，可把三个光敏电阻串联后再与定值电阻Rx串联，接在直流电源两端，把电压表接在定值电阻两端，则有=，故Rx=1.5 kΩ，电压表应与电阻R6并联构成电路，当罐内装满液体时，电压表恰好为满量程。电路图如图所示。
（3）当液面与出液口等高时，光源完全被遮光板遮住，此时三个光敏电阻的阻值均为10 kΩ，则电压表的示数为Umin=·R6≈0.43 V。
（4）若光敏电阻被照亮时的阻值变为1.2 kΩ，为使电压表满量程，则定值电阻的阻值变为Rx'，Rx'满足3 V=，解得Rx'=1.8 kΩ。
例5　（1）b　（2）上　（3）AC
解析　（1）温度升高时热敏电阻阻值减小，控制电路中的电流增大，则电磁铁的磁性增强，将衔铁吸引下来与下方b处接通，故c应接在b处。
（2）若要使启动报警的温度降低些，相当于增大临界状态的热敏电阻阻值，为了仍等于电磁铁将衔铁吸引下来的电流临界值，则需要减小滑动变阻器的阻值，即滑片P向上移动。
（3）报警器响铃的条件是控制电路中的电流大于等于临界值，控制电路中电源E1的电动势过小，即使无论如何调节滑动变阻器的滑片P都无法使电路中的电流升高到临界值，故A正确；继电器中线圈匝数过多，使电磁铁磁性更强，更容易使报警器报警，故B错误；继电器中弹簧劲度系数过大时，电磁铁在到达临界条件的电流时，引力无法将衔铁吸引下来，故C正确。
例6　（1）可变电阻R1　远大于　（2）-1.2
解析　（1）由题知恒压直流电源E的电动势不变，而用加热器调节RT的温度后，导致整个回路的总电阻改变。而要确保电流表的示数仍为50.0 μA，则需控制整个回路的总电阻不变，故须调节可变电阻R1。
连接电压表后，电流表示数显著增大，则说明电压表与RT并联后R总减小，则根据并联电阻的关系有R总==，则要保证R总不变，须将原电压表更换为内阻远大于RT阻值的电压表。
（2）实验设定恒定电流为50.0 μA，由题图可得温度为35.0 ℃时电压表的电压约为1.6 V，则根据欧姆定律可知此时热敏电阻RT1=32 kΩ；温度为40.0 ℃时电压表的电压约为1.3 V，则根据欧姆定律可知此时热敏电阻RT2=26 kΩ，则温度从35.0 ℃变化到40.0 ℃的过程中，RT的阻值随温度的平均变化率是k==-1.2 kΩ·℃-1，负号表示随着温度升高RT的阻值减小。

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