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第1节 常见传感器的工作原理
第2节 科学制作：简单的自动控制装置
学习目标 1.了解常见传感器的工作原理。2.了解光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的特性，熟练掌握常见敏感元件的应用。3.知道传感器在自动控制装置中的作用。4.能利用传感器设计简单的自动控制装置，将传感器技术应用到实际生活中。
知识点一 初识传感器
干簧管结构：如图甲所示，玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片，将它接入图乙所示的电路，当条形磁铁靠近干簧管时：
(1)会发生什么现象，为什么？
(2)干簧管的作用是什么？
1.传感器
能感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成可用输出信号(主要是____________)的器件或装置，我们称之为传感器。
2.传感器的作用
传感器通常应用在自动测量和自动控制系统中，担负着信息________和________任务。与压力、位移、流量、温度、湿度等非电学量相比，电压、电流、电阻等电学量更加便于仪表显示和用于自动控制，因此传感器通常需要把____________量转化为________量。
3.传感器的工作原理
传感器主要由敏感元件和转换元件组成。
(1)敏感元件：直接感受被测的量，并输出与被测的量有确定关系的信号。
(2)转换元件：将敏感元件输出的物理信号转换为便于显示、记录、处理和控制的电信号。
传感器的工作原理如图所示。
―→
【思考】
火灾探测器的核心元件为光敏传感器，当烟雾在空气中的浓度超过设定值时，可以触发报警，并对外发出声光报警信号，此时传感器是将什么量进行转化的？
INCLUDEPICTURE"AB352.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\课件\\同步\\2025（春）物理 选择性必修 第二册 鲁科版\\学生word文档\\AB352.TIF" \* MERGEFORMATINET
例1 (多选)关于传感器，下列说法正确的是( )
A.麦克风工作时，将感受到的声音信号转化成电信号
B.电子秤工作时，将感受到的压力信号转化为电信号
C.烟雾传感器工作时，将感受到的烟雾浓度信号转化为电信号，实现自动报警
D.声控灯工作时，将感受到的声音信号转化为电能给灯泡供电
听课笔记
INCLUDEPICTURE"总结提升.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\课件\\同步\\2025（春）物理 选择性必修 第二册 鲁科版\\学生word文档\\总结提升.tif" \* MERGEFORMATINET
处理传感器问题的两点注意
(1)传感器是以一定的精度和规律把被测量转换为与之有确定关系的、便于测量的量的一种装置，在处理实际问题时注意被测量与测量量之间的关系。
(2)传感器一般是把被测量转换成电学量，因此往往与电子元件一起构成回路，应注意电路分析。
知识点二 敏感元件
如图所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT(温度升高，电阻减小)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央。若在RT上擦一些酒精，表针将如何偏转？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？
INCLUDEPICTURE"L527.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\课件\\同步\\2025（春）物理 选择性必修 第二册 鲁科版\\学生word文档\\L527.TIF" \* MERGEFORMATINET
____________是传感器的核心部分，是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏等)制成的。
1.光敏元件
(1)种类：____________是一种典型的光敏元件。此外还有光敏晶体管、光电池等。
(2)光敏电阻的原理：光敏电阻是用金属硫化物等半导体材料制成的。当光照射到这些半导体物质上时，会激发半导体内部受束缚的电子，其电阻值就会发生改变。光照越强，被激发的电子数就越多，电阻值就越小。
(3)作用：把____________这个光学量转换为________这个电学量。
2.热敏元件
(1)种类：热敏电阻是一种常用的热敏元件。
(2)热敏电阻的特点：NTC热敏电阻的阻值随温度的升高而________(图甲)，又称为________温度系数热敏电阻。PTC热敏电阻的阻值随温度的升高而________(图乙)，称为________温度系数热敏电阻。
(3)作用：把____________这个物理量转换为________这个物理量。
3.磁敏元件
(1)霍尔元件：霍尔元件是根据半导体材料的____________制成的一种磁敏元件。
(2)产生霍尔电压的示意图：
(3)霍尔电压：UH＝k，d为霍尔元件厚度，k为与材料有关的________系数。
(4)作用：霍尔元件可将磁感应强度的测量转化为________的测量。
【思考】
随着生活质量的提高，自动干手机已进入许多家庭。洗手后，将手靠近自动干手机，机内的传感器便使电热器加热，热空气从机内喷出，将手烘干。请查阅资料，自动干手机中使用了红外线传感器，简要分析其工作原理。
角度1 光敏元件
例2 (多选)(鲁科版教材P116“科学书屋”改编)如图所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是( )
A.严重污染时，LDR是高电阻
B.轻度污染时，LDR是高电阻
C.无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定
D.该仪器会受到白天光照的影响
角度2 热敏元件
例3 (鲁科版教材P117“实验与探究”改编)图甲为某实验小组探究热敏电阻的热敏特性实验装置。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：
(1)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1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。
角度3 磁敏元件
例4 霍尔元件是一种磁传感器，是实际生活中的重要元件之一。如图所示为长度一定的霍尔元件，在该元件中通有方向从E到F的恒定电流I，在空间加一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，霍尔元件中的载流子为负电荷。则下列说法正确的是( )
INCLUDEPICTURE"F361.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\课件\\同步\\2025（春）物理 选择性必修 第二册 鲁科版\\学生word文档\\F361.TIF" \* MERGEFORMATINET
A.该元件能把电学量转化为磁学量
B.左表面的电势高于右表面
C.如果用该元件测赤道处的磁场，应保持元件上表面呈水平状态
D.如果霍尔元件中的电流大小不变，则左、右表面的电势差与磁场的磁感应强度成正比
听课笔记
INCLUDEPICTURE"归纳提升.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\课件\\同步\\2025（春）物理 选择性必修 第二册 鲁科版\\学生word文档\\归纳提升.tif" \* MERGEFORMATINET
霍尔电势高低的判断
由左手定则判断带电粒子的受力方向，从而得出带电粒子的偏转方向，正电荷聚集的面为高电势面，负电荷聚集的面为低电势面。
知识点三 科学制作：简单的自动控制装置
1.实验目的
(1)设计并制作光报警装置。
(2)设计并制作温度报警装置。
(3)了解制作的报警装置的工作原理。
2.实验器材
光敏电阻、热敏电阻、温度计、干电池、手电筒、蜂鸣器、开关、导线、变阻器。
3.实验原理与设计
(1)光报警装置：如图所示，利用__________作控制元件，从而通过光线来实现自动控制。当光照强度发生变化时，电阻RL发生变化，电路中的________变化，当光敏电阻RL的阻值变化到一定值时，蜂鸣器发生报警。
INCLUDEPICTURE"AB358.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\课件\\同步\\2025（春）物理 选择性必修 第二册 鲁科版\\学生word文档\\AB358.TIF" \* MERGEFORMATINET
(2)温度报警装置：如图所示，利用__________作控制元件，从而通过温度来实现自动控制。当温度发生变化时，电阻RT发生变化，电路中的________变化，当RT的阻值变化到一定值时，蜂鸣器发生报警。
INCLUDEPICTURE"AB359.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\课件\\同步\\2025（春）物理 选择性必修 第二册 鲁科版\\学生word文档\\AB359.TIF" \* MERGEFORMATINET
4.自动控制电路的设计思路
(1)要明确设计意图，弄清控制条件和相应的自动控制原理。
(2)明确选用哪种传感器，该传感器怎样感知控制条件及怎样转化为电学量输出。
(3)选用什么样的执行机构，该执行机构怎样执行自动控制。
(4)采用什么样的电路来实现自动控制。
5.自动控制电路的设计流程：传感器→转换、放大、传输→执行机构。
例5 炎热的夏季，养殖户用自动控温通风系统对养殖场进行控温。要求当养殖场内的温度升高到27 ℃时，通风系统立即启动。某同学设计的通风系统工作原理如图甲所示：虚线框内的两接线柱间接测温电阻RT。当R1两端的电压升高到3 V时，控制电路恰能启动通风系统，低于3 V时，通风系统立即停止工作。
提供的器材有：
直流电源(电动势E＝5 V，内阻忽略不计)；
电阻箱R1、R2(阻值范围均为0～99 999.9 Ω)；
控制电路模块(电阻可视为无穷大)；
两测温电阻RT1、RT2(工作特性分别如图乙、丙所示)。
根据原理，选择器材，并完成调试：
(1)图甲中测温电阻应选用________(选填“RT1”或“RT2”)；
(2)接好测温电阻后，为实现27 ℃时开启通风系统，对电路进行调试，先将开关S2拨到触点b，并将电阻箱R2的阻值调至________kΩ、电阻箱R1的阻值调至________kΩ，再闭合开关S1，测试通风系统能否正常工作。若能正常工作，再将开关S2拨回触点a即可(本问结果均保留2位有效数字)。
(3)若长时间使用，电阻箱R1老化后的电阻率会变大，若不对其阻值进行调整，当通风系统再次启动时，养殖场内的实际温度要________(选填“高”或“低”)于设定的启动温度27 ℃。
随堂对点自测
1.(传感器的认识)关于传感器的作用，下列说法中正确的是( )
A.通常的传感器可以直接用来进行自动控制
B.传感器可以用来采集信息
C.传感器可以将感受到的一些信号转换为力学量
D.传感器可以将所有感受到的信号转换为电学量
2.(传感器的应用)机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是( )
INCLUDEPICTURE"W603.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\课件\\同步\\2025（春）物理 选择性必修 第二册 鲁科版\\学生word文档\\W603.TIF" \* MERGEFORMATINET
A.该机器人“眼睛”利用了光传感器
B.该机器人“眼睛”利用了力传感器
C.该机器人“眼睛”利用了温度传感器
D.该机器人“眼睛”利用了声音传感器
3.(自动控制电路设计)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。光控开关的通断可通过光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度变化而变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度的单位为lx)。某光敏电阻RG在不同照度下的阻值如下表。
照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻(kΩ) 75 40 28 23 20 18
(1)请根据表中数据在图甲所示的坐标系中描绘出光敏电阻的阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点_____________________________________。
甲
乙
(2)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统。请利用下列器材按要求设计一个简单电路：给1、2两端提供电压，要求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RG(符号，阻值见上表)；
直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；
定值电阻R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限选其中一个并在图中标出)；
开关S及导线若干。
第1节 常见传感器的工作原理
第2节 科学制作：简单的自动控制装置
知识点一
导学
提示 (1)灯泡会亮，因为当条形磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通。
(2)干簧管起到开关的作用，是一种能够感知磁场的传感器。
知识梳理
1.电信号
2.采集 转化 非电学 电学
[思考] 提示 传感器是将光学量转化为电路的电学量，使电路接通，从而对外发出声光报警信号。
例1 ABC [传感器是一种信号转换器，通常将感受到的外界信息按照一定的规律转换成可用输出信号。麦克风工作时将声音信号转化为电信号，电子秤工作时将受到的物体的压力大小的信号转化为电信号，烟雾传感器工作时将感受到的环境中的烟雾浓度信号转化为电信号，实现自动报警，选项A、B、C正确；声控灯工作时利用声控开关控制电路的通断，将声音信号转化为电信号，并不是给灯泡供电，选项D错误。]
知识点二
导学
提示 由于酒精蒸发吸热，使热敏电阻RT的温度降低，电阻值增大，表针将向左偏；用吹风机将热风吹向热敏电阻，热敏电阻RT的温度升高，电阻值减小，表针将向右偏。
知识梳理
敏感元件
1.(1)光敏电阻 (3)光照强弱 电阻
2.(2)减小 负 增大 正 (3)温度 电阻
3.(1)霍尔效应 (3)霍尔 (4)电压
[思考]
提示 一切物体都会向外辐射红外线，温度越高，辐射的红外线越多。手靠近干手机时，红外线传感器通过接收手表面辐射出来的红外线来启动加热装置。
例2 AD [严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A正确，B错误；LDR由半导体材料制成，受光照影响电阻会发生变化，C错误；白天自然光强度较强，会对LDR造成影响，D正确。]
例3 (1)见解析图 (2)5.0 (3)减小 电阻率 [(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。
INCLUDEPICTURE"AB356.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\课件\\同步\\2025（春）物理 选择性必修 第二册 鲁科版\\学生word文档\\AB356.TIF" \* MERGEFORMATINET
(2)由图可以读出45 ℃时，该电阻的阻值约为5.0 kΩ。
(3)由Rt图像可知，该电阻的阻值随温度的升高而减小，所以该电阻的电阻率随温度的升高而减小。]
例4 D [霍尔元件能把磁学量转换为电学量，A错误；由于霍尔元件中的载流子为负电荷，则负电荷的运动方向由F到E，由左手定则可知负电荷向左表面偏转，则右表面的电势高，B错误；由于赤道处的地磁场沿水平方向，因此如果霍尔元件的上表面保持水平，则左右表面间无电压产生，C错误；根据qvB＝q得U＝Bdv，又I＝nqSv，联立解得U＝，可知保持电流不变，则左、右表面的电势差与磁感应强度成正比，D正确。]
知识点三
3.(1)光敏电阻 电流 (2)热敏电阻 电流
例5 (1)RT1 (2)12 18 (3)低 [(1)由于当R1两端的电压升高到3 V时，控制电路恰能启动通风系统，低于3 V时，通风系统立即停止工作。则测温电阻的阻值必定随温度的升高而减小，故题图甲中测温电阻应选用RT1。
(2)由题图乙可知，温度为27 ℃时，RT1＝12 kΩ，为实现27 ℃时开启通风系统，对电路进行调试，先将开关S2拨到触点b，并将电阻箱R2的阻值调至12 kΩ，此时R1两端电压U1＝3 V，根据闭合电路欧姆定律有＝，解得R1＝18 kΩ。
(3) 若长时间使用，电阻箱R1老化后的电阻率会变大，则其阻值增大，即当测温电阻RT1的阻值比较大时，即温度还比较低时，电阻箱R1两端电压已经达到3 V，通风系统开始启动，此时，养殖场内的实际温度要低于于设定的启动温度27 ℃。]
随堂对点自测
1.B [通常的传感器输出的电信号非常微弱，要经过放大，再传送给控制系统产生各种控制动作，选项A错误；传感器通过采集力、温度、光、声、磁场、化学成分等信息，按一定规律转换为电压、电流、电阻等电学量或电路的通断，传感器并不能将所有非电学量都转换为电学量，选项B正确，C、D错误。]
2.A [遇到障碍物会绕开，说明该机器人“眼睛”利用了光传感器，故选项A正确，B、C、D错误。]
3.(1)见解析图(a) 光敏电阻的阻值随照度的增大非线性减小 (2)见解析图(b) [(1)根据表中的数据，在坐标系上描点连线，得到如图(a)所示的变化曲线。
阻值随照度变化的特点：光敏电阻的阻值随照度的增大非线性减小。
(2)天色渐暗，照度降低，光敏电阻的阻值增大，两端电压升高，因此，光敏电阻应接在1、2两端之间。要求照度降低至1.0 lx时启动照明系统，此时光敏电阻的阻值为20 kΩ，两端电压为2 V，电源电动势为3 V，故应串联一个阻值为10 kΩ的分压电阻，即选用R1。电路原理图如图(b)所示。]
INCLUDEPICTURE"B415.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\课件\\同步\\2025（春）物理 选择性必修 第二册 鲁科版\\学生word文档\\B415.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE"B413.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\课件\\同步\\2025（春）物理 选择性必修 第二册 鲁科版\\学生word文档\\B413.TIF" \* MERGEFORMATINET
(a) (b)第1节 常见传感器的工作原理
第2节 科学制作:简单的自动控制装置
(分值:100分)
选择题1~8题,每小题10分,共80分。
对点题组练
题组一 初识传感器
1.现代生活离不开智能手机,手机中有很多特殊功能需要传感器来实现。例如当人将手机靠近耳朵附近接听电话时,手机会自动关闭屏幕从而达到省电的目的,实现这一功能可能用到的传感器为 ( )
光传感器和位移传感器
磁传感器和温度传感器
磁传感器和声传感器
压力传感器和加速度传感器
2.(2024·贵州铜仁市高二统考期末)如图所示,光电门是高中物理实验中经常用到的一种实验仪器。根据所学知识判断,光电门中用到的传感器是 ( )
光传感器 位移传感器
速度传感器 加速度传感器
3.唱卡拉OK用的话筒,内有传感器。其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是 ( )
该传感器是根据电流的磁效应工作的
该传感器是根据电磁感应原理工作的
膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变
膜片振动时,金属线圈中不会产生感应电动势
题组二 敏感元件
4.如图所示是一火警报警器的部分电路示意图,其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器(温度越高,其阻值越小),a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时,流过显示器的电流I2、报警器两端的电压U的变化情况是 ( )
I2变大,U变大 I2变小,U变小
I2变小,U变大 I2变大,U变小
5.(多选)热敏电阻与光敏电阻在生活中有很多应用,如图为一个智慧农场利用热敏电阻与光敏电阻感应大棚内温度与光照强度变化的简单电路原理图,RT为负温度系数热敏电阻(阻值随温度升高而减小),R1为光敏电阻(阻值随光照强度升高而减小),R2和R3均为定值电阻,电源电压保持不变,为理想电压表。若发现电压表的示数增大,可能发生的情况是 ( )
大棚内温度升高
大棚内温度降低
大棚内光照强度增强
大棚内光照强度减弱
题组三 科学制作:简单的自动控制装置
6.如图甲所示为恒压电源给光敏电阻R供电时,流过此电阻的电流和其所受光照强度的关系图像。某同学利用此光敏电阻设计了一个台灯的自动控制电路,如图乙所示,T为一自耦式变压器,下列说法正确的是 ( )
仅光照变强,R的阻值变大
仅光照变强,R中的电流变小
仅滑片P下滑,L中的电流频率变小
仅滑片P下滑,T的输入功率变小
7.图甲为一种家用门磁防盗报警器,由磁条和主机组成,门窗均可使用,图乙为其简化示意图,安装时,将磁条固定在门框上,主机安装在与其等高的门板边缘,门关上时,两者刚好靠在一起。当主机开关闭合时,若门被打开,磁条与主机分离,主机内的触发器就会工作,带动报警器发出报警声。下列有关说法正确的是 ( )
触发器内是一个开关,当主机与磁条靠近时,开关是断开的
触发器可以由铜制成
磁条的两极对调后,该报警器不能正常工作
本装置是利用电流的磁效应工作的
8.如图甲所示为某同学设计的磁报警装置的示意图。RB是磁敏电阻,其阻值随磁感应强度变化的图线如图乙所示。R1和R2为两个电阻箱,a、b两端接报警器,当电压增大到某一值时,会触发报警器报警。下列说法正确的是 ( )
当RB处的磁场增强时,电流表示数增大
当RB处的磁场增强时,a、b两端的电压减小
增大R2的阻值,更容易触发报警器报警
增大R1的阻值,更容易触发报警器报警
综合提升练
9.(10分)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 (2分)Ω。
(2)由图乙可知,当环境温度升高时,热敏电阻阻值将 (2分)(选填“增大”“减小”或“不变”),继电器的磁性将 (2分)(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 (2分)相连(选填“A”或“B”);
(4)当环境温度大于等于 (2分)℃时,警铃报警。
10.(10分)某科技小组想利用热敏电阻RT的阻值与温度关系,将直流电源(电动势E=1.5 V、内阻不计)、电流表(量程为5 mA、内阻Rg=100 Ω)、电阻箱R0串联起来,得到电路中的电流随热敏电阻的阻值变化的关系,再根据热敏电阻的阻值随温度变化的规律,把电流表的刻度换算为温度的刻度,即完成简易温度计的制作。
实验方案:
步骤一 如图乙所示在保温容器中注入适量开水,逐步注入冰水降温,待读数稳定后记录温度计的温度及多用电表中欧姆挡显示的阻值。但实验过程中该小组利用欧姆表“×100”挡测量热敏电阻在开水中的阻值时指针偏转角度很大。为了准确地进行测量,应换到 (2分)挡(选填“×10”或“×1k”),且换挡后重新测量阻值前应该进行的操作是 (2分)。
步骤二 通过记录多组实验数据,描绘出电阻阻值与温度的关系图,如图丙所示。
步骤三 按该小组的设计连好电路并按照换算关系标注好温度值即完成简易温度计的制作。在电流表的表盘中,温度较大的刻度应该对应表盘的 (3分)(选填“左”或“右”)侧。若电阻箱的阻值取R0=240 Ω,则电流表表盘刻度3 mA处应该标注温度为 (3分)℃。
第1节 常见传感器的工作原理
第2节 科学制作：简单的自动控制装置
1.A [当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，改变了位移，并且耳朵可能挡住了光线，所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器，故A正确；当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，没有磁场的变化，也没有产生特别的压力，故B、C、D错误。]
2.A [光电门中用到的传感器是光传感器，故A正确。]
3.B [当声波使膜片前后振动时，线圈切割磁感线会产生感应电动势从而在线圈中产生感应电流，将声音信号转变成电信号，是根据电磁感应原理工作的，故选项A、D错误，B正确；膜片随着声波而周期性振动，穿过金属线圈的磁通量也是周期性变化的，故选项C错误。]
4.D [当传感器R2所在处出现火情时，R2的阻值减小，则外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流将增大，由U＝E－Ir可知，路端电压减小，即报警器两端的电压U变小；因总电流I增大，则R1两端的电压增大，并联部分的电压减小，可知流过R3的电流I3减小，流过R2的电流I2＝I－I3变大，选项A、B、C错误，D正确。]
5.AD [大棚内温度升高，RT阻值减小，根据串反并同可知与它串联的电压表示数增大，故A正确；大棚内温度降低，RT阻值增大，根据串反并同可知与它串联的电压表示数减小，故B错误；大棚内光照强度增强，R1阻值减小，根据串反并同可知与它并联的电压表示数减小，故C错误；大棚内光照强度减弱，R1阻值增大，根据串反并同可知与它并联的电压表示数增大，故D正确。]
6.D [光敏电阻两端电压恒定时，光照变强，电流变大，根据欧姆定律，电阻变小，A错误；仅光照变强时，R的阻值变小，副线圈总电阻变小，电流变大，R1两端电压变大，灯泡L两端电压变小，通过的电流变小，则通过R的电流变大，B错误；仅滑片P下滑，变压器不改变频率，所以L中的电流频率不变，C错误；仅滑片P下滑，输出电压减小，根据P＝可知，T的输出功率变小，输入功率等于输出功率，也变小，D正确。]
7.A [门关上时，磁条与触发器刚好靠在一起，此时报警器不工作，说明电路是断开的，当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声，说明此时触发器内开关是闭合的，选项A正确；触发器与磁条之间存在磁力的作用，所以触发器不可能是铜制成的，因为铜没有磁性，选项B错误；无论磁条哪个磁极靠近触发器，都存在磁力作用，所以两极对调后，该报警器仍能正常工作，选项C错误；本装置是利用磁体能够吸引磁性物体的特点工作的，选项D错误。]
8.C [当RB处的磁场增强时，由RBB图像可知其阻值变大，则电路的总电阻增大，由I＝可知总电流变小，a、b两端的电压为Uab＝E－I(r＋R1)，则a、b两端的电压增大，故B错误；根据并联分流可知，电流表的示数为IA＝I－，总电流I变小，而变大，则电流表示数减小，故A错误；因Uab越大越容易触发报警器报警，而增大R2的阻值，总电阻增大，总电流变小，由Uab＝E－I(r＋R1)可知a、b两端的电压变大，故更容易触发报警器报警，C正确；增大R1的阻值，总电阻增大，总电流变小，此时a、b两端的总电阻不变，则a、b两端的电压变小，要触发报警器报警更难，故D错误。]
9.(1)30(29～31均可) (2)减小 增强 (3)A (4)40(39～41均可) [(1)由题图乙可知，当环境温度为80 ℃时，热敏电阻阻值为30 Ω。
(2)由题图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小； 热敏电阻阻值减小，则流过继电器的电流增大，磁性增强。
(3)由于继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮。所以图甲中指示灯的接线柱D应与接线柱A相连。
(4)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，根据E1＝I(R0＋R)得R＝70 Ω，由题图乙知，此时温度为40 ℃，则环境温度大于等于40 ℃时，警铃报警。]
10.×10 欧姆调零 左 60 [当使用欧姆表指针偏角很大时，表盘读数很小，故应将倍率调小，使得读数变大并尽量位于欧姆表表盘的中间刻度处，即换到“×10”挡，欧姆表每一次换挡后都需要进行欧姆调零；由题图丙可知，温度越高热敏电阻阻值越大，故温度较大的刻度应对应表盘的左侧；由题图可知，热敏电阻与温度关系为RT＝100＋t，电流表示数为I＝，则可解得RT＝160 Ω，代入热敏电阻与温度关系即可得到t＝60 ℃。](共66张PPT)
第1节 常见传感器的工作原理
第5章 传感器及其应用
第2节 科学制作：简单的自动控制装置
1.了解常见传感器的工作原理。2.了解光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的特性，熟练掌握常见敏感元件的应用。3.知道传感器在自动控制装置中的作用。4.能利用传感器设计简单的自动控制装置，将传感器技术应用到实际生活中。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二 敏感元件
知识点一 初识传感器
知识点三 科学制作：简单的自动控制装置
知识点一 初识传感器
干簧管结构：如图甲所示，玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片，将它接入图乙所示的电路，当条形磁铁靠近干簧管时：
(1)会发生什么现象，为什么？
(2)干簧管的作用是什么？
提示 (1)灯泡会亮，因为当条形磁
铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化
而接通。
(2)干簧管起到开关的作用，是一种能够感知磁场的传感器。
1.传感器
能感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成可用输出信号(主要是________)的器件或装置，我们称之为传感器。
2.传感器的作用
传感器通常应用在自动测量和自动控制系统中，担负着信息______和______任务。与压力、位移、流量、温度、湿度等非电学量相比，电压、电流、电阻等电学量更加便于仪表显示和用于自动控制，因此传感器通常需要把________量转化为______量。
电信号
采集
转化
非电学
电学
3.传感器的工作原理
传感器主要由敏感元件和转换元件组成。
(1)敏感元件：直接感受被测的量，并输出与被测的量有确定关系的信号。
(2)转换元件：将敏感元件输出的物理信号转换为便于显示、记录、处理和控制的电信号。
传感器的工作原理如图所示。
【思考】
火灾探测器的核心元件为光敏传感器，当烟雾在空气中的浓度超过设定值时，可以触发报警，并对外发出声光报警信号，此时传感器是将什么量进行转化的？
提示 传感器是将光学量转化为电路的电学量，使电路接通，从而对外发出声光报警信号。
例1 (多选)关于传感器，下列说法正确的是( )
A.麦克风工作时，将感受到的声音信号转化成电信号
B.电子秤工作时，将感受到的压力信号转化为电信号
C.烟雾传感器工作时，将感受到的烟雾浓度信号转化为电信号，实现自动报警
D.声控灯工作时，将感受到的声音信号转化为电能给灯泡供电
ABC
解析 传感器是一种信号转换器，通常将感受到的外界信息按照一定的规律转换成可用输出信号。麦克风工作时将声音信号转化为电信号，电子秤工作时将受到的物体的压力大小的信号转化为电信号，烟雾传感器工作时将感受到的环境中的烟雾浓度信号转化为电信号，实现自动报警，选项A、B、C正确；声控灯工作时利用声控开关控制电路的通断，将声音信号转化为电信号，并不是给灯泡供电，选项D错误。
处理传感器问题的两点注意
(1)传感器是以一定的精度和规律把被测量转换为与之有确定关系的、便于测量的量的一种装置，在处理实际问题时注意被测量与测量量之间的关系。
(2)传感器一般是把被测量转换成电学量，因此往往与电子元件一起构成回路，应注意电路分析。
知识点二 敏感元件
如图所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT(温度升高，电阻减小)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央。若在RT上擦一些酒精，表针将如何偏转？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？
提示 由于酒精蒸发吸热，使热敏电阻RT的温度降低，电阻值增大，表针将向左偏；用吹风机将热风吹向热敏电阻，热敏电阻RT的温度升高，电阻值减小，表针将向右偏。
__________是传感器的核心部分，是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏等)制成的。
1.光敏元件
(1)种类：________是一种典型的光敏元件。此外还有光敏晶体管、光电池等。
(2)光敏电阻的原理：光敏电阻是用金属硫化物等半导体材料制成的。当光照射到这些半导体物质上时，会激发半导体内部受束缚的电子，其电阻值就会发生改变。光照越强，被激发的电子数就越多，电阻值就越小。
(3)作用：把__________这个光学量转换为______这个电学量。
敏感元件
光敏电阻
光照强弱
电阻
2.热敏元件
(1)种类：热敏电阻是一种常用的热敏元件。
(2)热敏电阻的特点：NTC热敏电阻的阻值随温度的升高而______ (图甲)，又称为____温度系数热敏电阻。PTC热敏电阻的阻值随温度的升高而______ (图乙)，称为____温度系数热敏电阻。
减小
增大
正
(3)作用：把______这个物理量转换为______这个物理量。
温度
电阻
负
3.磁敏元件
(1)霍尔元件：霍尔元件是根据半导体材料的__________制成的一种磁敏元件。
(2)产生霍尔电压的示意图：
霍尔效应
霍尔
电压
随着生活质量的提高，自动干手机已进入许多家庭。洗手后，将手靠近自动干手机，机内的传感器便使电热器加热，热空气从机内喷出，将手烘干。请查阅资料，自动干手机中使用了红外线传感器，简要分析其工作原理。
提示 一切物体都会向外辐射红外线，温度越高，辐射的红外线越多。手靠近干手机时，红外线传感器通过接收手表面辐射出来的红外线来启动加热装置。
角度1 光敏元件
【思考】
AD
例2 (多选)(鲁科版教材P116“科学书屋”改编)如图所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是( )
A.严重污染时，LDR是高电阻
B.轻度污染时，LDR是高电阻
C.无论污染程度如何，LDR的电阻不变，
阻值大小由材料本身因素决定
D.该仪器会受到白天光照的影响
解析 严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A正确，B错误；LDR由半导体材料制成，受光照影响电阻会发生变化，C错误；白天自然光强度较强，会对LDR造成影响，D正确。
角度2 热敏元件
例3 (鲁科版教材P117“实验与探究”改编)图甲为某实验小组探究热敏电阻的热敏特性实验装置。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：
(1)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1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。
解析 (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5.0 kΩ。
(3)由R－t图像可知，该电阻的阻值随温度的升高而减小，所以该电阻的电阻率随温度的升高而减小。
答案 (1)见解析图 (2)5.0 (3)减小 电阻率
角度3 磁敏元件
例4 霍尔元件是一种磁传感器，是实际生活中的重要元件之一。如图所示为长度一定的霍尔元件，在该元件中通有方向从E到F的恒定电流I，在空间加一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，霍尔元件中的载流子为负电荷。则下列说法正确的是( )
D
A.该元件能把电学量转化为磁学量
B.左表面的电势高于右表面
C.如果用该元件测赤道处的磁场，应保持元件上表面呈水平状态
D.如果霍尔元件中的电流大小不变，则左、右表面的电势差与磁场的磁感应强度成正比
霍尔电势高低的判断
由左手定则判断带电粒子的受力方向，从而得出带电粒子的偏转方向，正电荷聚集的面为高电势面，负电荷聚集的面为低电势面。
知识点三 科学制作：简单的自动控制装置
1.实验目的
(1)设计并制作光报警装置。
(2)设计并制作温度报警装置。
(3)了解制作的报警装置的工作原理。
2.实验器材
光敏电阻、热敏电阻、温度计、干电池、手电筒、蜂鸣器、开关、导线、变阻器。
3.实验原理与设计
(1)光报警装置：如图所示，利用__________作控制元件，从而通过光线来实现自动控制。当光照强度发生变化时，电阻RL发生变化，电路中的______变化，当光敏电阻RL的阻值变化到一定值时，蜂鸣器发生报警。
光敏电阻
电流
(2)温度报警装置：如图所示，利用__________作控制元件，从而通过温度来实现自动控制。当温度发生变化时，电阻RT发生变化，电路中的______变化，当RT的阻值变化到一定值时，蜂鸣器发生报警。
热敏电阻
电流
4.自动控制电路的设计思路
(1)要明确设计意图，弄清控制条件和相应的自动控制原理。
(2)明确选用哪种传感器，该传感器怎样感知控制条件及怎样转化为电学量输出。
(3)选用什么样的执行机构，该执行机构怎样执行自动控制。
(4)采用什么样的电路来实现自动控制。
5.自动控制电路的设计流程：传感器→转换、放大、传输→执行机构。
例5 炎热的夏季，养殖户用自动控温通风系统对养殖场进行控温。要求当养殖场内的温度升高到27 ℃时，通风系统立即启动。某同学设计的通风系统工作原理如图甲所示：虚线框内的两接线柱间接测温电阻RT。当R1两端的电压升高到3 V时，控制电路恰能启动通风系统，低于3 V时，通风系统立即停止工作。
提供的器材有：
直流电源(电动势E＝5 V，内阻忽略不计)；
电阻箱R1、R2(阻值范围均为0～99 999.9 Ω)；
控制电路模块(电阻可视为无穷大)；
两测温电阻RT1、RT2(工作特性分别如图乙、丙所示)。
根据原理，选择器材，并完成调试：
(1)图甲中测温电阻应选用________(选填“RT1”或“RT2”)；
(2)接好测温电阻后，为实现27 ℃时开启通风系统，对电路进行调试，先将开关S2拨到触点b，并将电阻箱R2的阻值调至________kΩ、电阻箱R1的阻值调至________kΩ，再闭合开关S1，测试通风系统能否正常工作。若能正常工作，再将开关S2拨回触点a即可(本问结果均保留2位有效数字)。
(3)若长时间使用，电阻箱R1老化后的电阻率会变大，若不对其阻值进行调整，当通风系统再次启动时，养殖场内的实际温度要________(选填“高”或“低”)于设定的启动温度27 ℃。
随堂对点自测
2
B
1.(传感器的认识)关于传感器的作用，下列说法中正确的是( )
A.通常的传感器可以直接用来进行自动控制
B.传感器可以用来采集信息
C.传感器可以将感受到的一些信号转换为力学量
D.传感器可以将所有感受到的信号转换为电学量
解析 通常的传感器输出的电信号非常微弱，要经过放大，再传送给控制系统产生各种控制动作，选项A错误；传感器通过采集力、温度、光、声、磁场、化学成分等信息，按一定规律转换为电压、电流、电阻等电学量或电路的通断，传感器并不能将所有非电学量都转换为电学量，选项B正确，C、D错误。
A
2.(传感器的应用)机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是( )
A.该机器人“眼睛”利用了光传感器
B.该机器人“眼睛”利用了力传感器
C.该机器人“眼睛”利用了温度传感器
D.该机器人“眼睛”利用了声音传感器
解析 遇到障碍物会绕开，说明该机器人“眼睛”利用了光传感器，故选项A正确，B、C、D错误。
3.(自动控制电路设计)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。光控开关的通断可通过光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度变化而变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度的单位为lx)。某光敏电阻RG在不同照度下的阻值如下表。
照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻(kΩ) 75 40 28 23 20 18
(1)请根据表中数据在图甲所示的坐标系中描绘出光敏电阻的阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点_________________________________。
甲
乙
(2)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统。请利用下列器材按要求设计一个简单电路：给1、2两端提供电压，要求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)。
甲
乙
提供的器材如下：
直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；
定值电阻R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限选其中一个并在图中标出)；
开关S及导线若干。
解析 (1)根据表中的数据，在坐标系上描点连线，得到如图(a)所示的变化曲线。
阻值随照度变化的特点：光敏电阻的阻值随照度的增大非线性减小。
(a)
答案 (1)见解析图(a) 光敏电阻的阻值随照度的增大非线性减小 (2)见解析图(b)
(2)天色渐暗，照度降低，光敏电阻的阻值增大，两端电压升高，因此，光敏电阻应接在1、2两端之间。要求照度降低至1.0 lx时启动照明系统，此时光敏电阻的阻值为20 kΩ，两端电压为2 V，电源电动势为3 V，故应串联一个阻值为10 kΩ的分压电阻，即选用R1。电路原理图如图(b)所示。
(b)
课后巩固训练
3
A
题组一 初识传感器
1.现代生活离不开智能手机，手机中有很多特殊功能需要传感器来实现。例如当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，手机会自动关闭屏幕从而达到省电的目的，实现这一功能可能用到的传感器为( )
A.光传感器和位移传感器
B.磁传感器和温度传感器
C.磁传感器和声传感器
D.压力传感器和加速度传感器
对点题组练
解析 当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，改变了位移，并且耳朵可能挡住了光线，所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器，故A正确；当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，没有磁场的变化，也没有产生特别的压力，故B、C、D错误。
A
2.(2024·贵州铜仁市高二统考期末)如图所示，光电门是高中物理实验中经常用到的一种实验仪器。根据所学知识判断，光电门中用到的传感器是( )
A.光传感器 B.位移传感器
C.速度传感器 D.加速度传感器
解析 光电门中用到的传感器是光传感器，故A正确。
B
3.唱卡拉OK用的话筒，内有传感器。其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是( )
A.该传感器是根据电流的磁效应工作的
B.该传感器是根据电磁感应原理工作的
C.膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
D.膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势
解析 当声波使膜片前后振动时，线圈切割磁感线会产生感应电动势从而在线圈中产生感应电流，将声音信号转变成电信号，是根据电磁感应原理工作的，故选项A、D错误，B正确；膜片随着声波而周期性振动，穿过金属线圈的磁通量也是周期性变化的，故选项C错误。
D
题组二 敏感元件
4.如图所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器(温度越高，其阻值越小)，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，流过显示器的电流I2、报警器两端的电压U的变化情况是( )
A.I2变大，U变大
B.I2变小，U变小
C.I2变小，U变大
D.I2变大，U变小
解析 当传感器R2所在处出现火情时，R2的阻值减小，则外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流将增大，由U＝E－Ir可知，路端电压减小，即报警器两端的电压U变小；因总电流I增大，则R1两端的电压增大，并联部分的电压减小，可知流过R3的电流I3减小，流过R2的电流I2＝I－I3变大，选项A、B、C错误，D正确。
AD
A.大棚内温度升高
B.大棚内温度降低
C.大棚内光照强度增强
D.大棚内光照强度减弱
解析 大棚内温度升高，RT阻值减小，根据串反并同可知与它串联的电压表示数增大，故A正确；大棚内温度降低，RT阻值增大，根据串反并同可知与它串联的电压表示数减小，故B错误；大棚内光照强度增强，R1阻值减小，根据串反并同可知与它并联的电压表示数减小，故C错误；大棚内光照强度减弱，R1阻值增大，根据串反并同可知与它并联的电压表示数增大，故D正确。
D
题组三 科学制作：简单的自动控制装置
6.如图甲所示为恒压电源给光敏电阻R供电时，流过此电阻的电流和其所受光照强度的关系图像。某同学利用此光敏电阻设计了一个台灯的自动控制电路，如图乙所示，T为一自耦式变压器，下列说法正确的是( )
A.仅光照变强，R的阻值变大
B.仅光照变强，R中的电流变小
C.仅滑片P下滑，L中的电流频率变小
D.仅滑片P下滑，T的输入功率变小
A
7.图甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组成，门窗均可使用，图乙为其简化示意图，安装时，将磁条固定在门框上，主机安装在与其等高的门板边缘，门关上时，两者刚好靠在一起。当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声。下列有关说法正确的是( )
A.触发器内是一个开关，当主机与磁条
靠近时，开关是断开的
B.触发器可以由铜制成
C.磁条的两极对调后，该报警器不能正常工作
D.本装置是利用电流的磁效应工作的
解析 门关上时，磁条与触发器刚好靠在一起，此时报警器不工作，说明电路是断开的，当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声，说明此时触发器内开关是闭合的，选项A正确；触发器与磁条之间存在磁力的作用，所以触发器不可能是铜制成的，因为铜没有磁性，选项B错误；无论磁条哪个磁极靠近触发器，都存在磁力作用，所以两极对调后，该报警器仍能正常工作，选项C错误；本装置是利用磁体能够吸引磁性物体的特点工作的，选项D错误。
C
8.如图甲所示为某同学设计的磁报警装置的示意图。RB是磁敏电阻，其阻值随磁感应强度变化的图线如图乙所示。R1和R2为两个电阻箱，a、b两端接报警器，当电压增大到某一值时，会触发报警器报警。下列说法正确的是( )
A.当RB处的磁场增强时，电流表示数增大
B.当RB处的磁场增强时，a、b两端的电压减小
C.增大R2的阻值，更容易触发报警器报警
D.增大R1的阻值，更容易触发报警器报警
9.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，
综合提升练
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________Ω。
(2)由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将________(选填“增大”“减小”或“不变”)，继电器的磁性将________(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________相连(选填“A”或“B”)；
(4)当环境温度大于等于________℃时，警铃报警。
答案 (1)30(29～31均可) (2)减小 增强 (3)A (4)40(39～41均可)
解析 (1)由题图乙可知，当环境温度为80 ℃时，热敏电阻阻值为30 Ω。
(2)由题图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小； 热敏电阻阻值减小，则流过继电器的电流增大，磁性增强。
(3)由于继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮。所以图甲中指示灯的接线柱D应与接线柱A相连。
(4)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，根据E1＝I(R0＋R)得R＝70 Ω，由题图乙知，此时温度为40 ℃，则环境温度大于等于40 ℃时，警铃报警。
10.某科技小组想利用热敏电阻RT的阻值与温度关系，将直流电源(电动势E＝1.5 V、内阻不计)、电流表(量程为5 mA、内阻Rg＝100 Ω)、电阻箱R0串联起来，得到电路中的电流随热敏电阻的阻值变化的关系，再根据热敏电阻的阻值随温度变化的规律，把电流表的刻度换算为温度的刻度，即完成简易温度计的制作。
实验方案：
步骤一 如图乙所示在保温容器中注入适量开水，逐步注入冰水降温，待读数稳定后记录温度计的温度及多用电表中欧姆挡显示的阻值。但实验过程中该小组利用欧姆表“×100”挡测量热敏电阻在开水中的阻值时指针偏转角度很大。为了准确地进行测量，应换到________挡(选填“×10”或“×1k”)，且换挡后重新测量阻值前应该进行的操作是________。
步骤二 通过记录多组实验数据，描绘出电阻阻值与温度的关系图，如图丙所示。
步骤三 按该小组的设计连好电路并按照换算关系标注好温度值即完成简易温度计的制作。在电流表的表盘中，温度较大的刻度应该对应表盘的________(选填“左”或“右”)侧。若电阻箱的阻值取R0＝240 Ω，则电流表表盘刻度3 mA处应该标注温度为________℃。
答案 ×10 欧姆调零 左 60
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