资源简介

(共103张PPT)
3.传感器的应用举例 4.自制简单的控制电路
核心素 养目标 1.了解几种常见传感器的特性及其在生产生活中的应
用。
2.通过利用传感器制作简单的控制装置的实验过程，培
养学习兴趣，增强实践意识和能力
目 录
01.
基础知识·准落实
02.
核心要点·快突破
03.
教学效果·勤检测
04.
课时训练·提素能
基础知识·准落实
梳理归纳 自主学习
01
知识点一　温度传感器的应用——电熨斗、电饭锅
敏感元件 工作原理
电熨
斗 双金 属片 温度变化时，双金属片上层金属与下层金属的
不同，双金属片发生弯曲从而控制电路
的通断。
电饭
锅 感温铁 氧体 （1）居里温度：感温铁氧体常温下具有铁磁性，温
度上升到 时，失去铁磁性，这一温度称为
“居里温度”
（2）自动断电原理，用手按下开关通电加热，开始
煮饭，当锅内加热温度达到 时，感温铁氧
体失去铁磁性，与永磁体失去吸引力，加热电路自
动断开
热
膨胀系数　
103 ℃　
103 ℃　
知识点二　光传感器的应用——火灾报警器
烟雾报警器带孔的罩子内装有 ，根据其结构
特点分为 和 两种。
知识点三　光控LED灯
　有光照的情况下，LED不会发光，无光照时，LED发光。
知识点四　温度报警器
　接通电源后，调节使蜂鸣器在常温下不发声，当热敏电阻的温度升
高到某一温度时，蜂鸣器就会发出报警声。
发光元件和受光元件　
遮光型　
散射型　
【情景思辨】
　根据有关情景判断正误。
（1）自动门利用了红外线传感器。 （　√　）
（2）洗衣机的自动控制装置利用了压力传感器。 （　√　）
（3）指纹识别器是利用压力传感器。 （　×　）
（4）机器人利用多种传感器从而具有拟人化的特点。 （　√　）
√
√
×
√
核心要点·快突破
互动探究 深化认知
02
要点一　传感器的应用举例
1. 电熨斗主要依靠热双金属片温度传感器进行设定和控制温度。
2. 电饭锅主要依靠温度传感器（感温铁氧体）对烹煮过程进行控制。
3. 火灾报警器是光传感器的应用。
4. 一辆普通轿车上安装几十到近百个传感器。
控制系统 子控制系统 所用的主要传感器
发动机 电子燃油喷射系统 温度、压力、位置、转速、流量、
爆震、车速、旋转位移、液位、力
矩、氧传感器等
底盘 电子自动变速控制系
统 车速、位移、油温、节流阀传感器
等
电子控制悬架系统 车高、车速、航角、方位、加速
度、转向盘转角传感器等
电子控制动力转向系
统 车速、转向、转速、油压、扭矩传
感器等
防抱死制动系统 轮速、压力、加速度、振动传感器
等
控制 系统 子控制系统 所用的主要传感器
车身 安全气囊
系统 加速度、碰撞（前后和侧向）传感器等
防撞警告
系统 接近、红外热成像、超声阵列、距离传感器等
自动空调
系统 低压开关、温度开关、压力、湿度传感器等
环境检测
系统 温度、气压、风量、风向、日照、雨量、气体
（CO、NO、CO2）传感器等
导航系统 罗盘、陀螺仪、车速、方向盘转角传感器等
【典例1】　（多选）如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低压交流电场。在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容（耦合电容），电流由四边电极流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。由以上信息可知（　）
A. 电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指
B. 当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大
C. 当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小
D. 如果用戴了较厚手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作
解析：电容式触摸屏在原理上是把人体当作电容器的一个极板，把导
体层当作另一个极板，故A正确；手指与屏的接触面积越大，两个极
板的正对面积越大，电容越大，故B正确，C错误；如果戴了较厚手
套或手持不导电的物体触摸屏幕时没有反应，这是因为手与导体层距
离较大，不能引起导体层电场的变化，D错误。
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
解析： 　物理传感器利用的是物理效应，比如光电效应、磁电效
应等，能将被测信号量的微小变化转换成电信号。本题中当弦振动
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，故C正确，A、B、D错误。
2. （多选）小型电磁继电器的构造示意图如图所示，其中L为含铁芯
的线圈，P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、
B、C、D为四个接线柱。继电器与传感器配合，可完成自动控制的
要求，其工作方式是（　　）
A. A、B间接控制电路，C、D间接被控电路
B. A、B间接被控电路，C、D间接控制电路
C. 流过L的电流减小时，C、D间电路断开
D. 流过L的电流增大时，C、D间电路断开
解析： 　当A、B间导通时，通电螺线管吸引铁片P，此时C、D
间电路接通，所以A、B间接控制电路，C、D间接被控电路，A正
确，B错误；流过L的电流减小时，通电螺线管磁性减弱，弹簧把
铁片P拉开，C、D间电路断开，C正确，D错误。
要点二　自制简单的光控LED灯
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
（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的开关作用。
2. 光控开关
（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
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的发射极与基极间的
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的基极与发射极的电压
大，导通，Q2的发射极与基极间的电压较大，导通，于是
LED发光。
三、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、限流和保护电阻R2与R3、电源、导线等。
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RL受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使LED刚好
不发光。
3. 遮挡RL，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED
发光。
4. 让光照加强，当光照增强到某种程度时，发光二极管LED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，否则将烧坏门
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。
【典例2】　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。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照
度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照
度单位为lx）。某光敏电阻RP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）根据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的
曲线，并说明阻值随照度变化的特点 　　。
解析： 光敏电阻的阻值随光
照变化的曲线如图所示。特点：
光敏电阻的阻值随光照强度的增
大非线性减小。
提供的器材如下：
光敏电源E（电动势3 V，内阻不计）；
定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ（限选其中之一并在图中标出）
（2）如图所示，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，请利用下列器材设计一个简单电路。给1、2两端
提供电压，要求当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）
开关S及导线若干。
答案：见解析
解析： 电路原理图如图所示。
控制开关自动启动照明系统，给1、2两端
提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0
（lx）时启动照明系统，即此时光敏电阻
阻值为20 kΩ，两端电压为2 V，电源电动
势为3 V，所以应加上一个分压电阻，分压
电阻阻值应为10 kΩ，即选用R1。
1. （多选）计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信
号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射
回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信
息。光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，其中R1为光敏电阻，
R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（　　）
A. 当有光照射R1时，处理系统获得高电压
B. 当有光照射R1时，处理系统获得低电压
C. 信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D. 信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
解析： 　R1、R2和电源形成一个闭合电路，当激光照到光敏电
阻时，R1阻值变小，总电流变大，R2两端电压变高，只有R2两端获
得高电压时，处理系统才能进行信号处理，故A、D正确。
2. 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，电灯熄灭。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，电灯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。
发光的　
1　
熄灭的　
　
解析：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。当按钮开
关K按下再释放后，由于通电瞬间延时开关触发，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1 min。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。
要点三　自制简单的温度报警器
一、实验目的
1. 设计并制作温度报警装置。
2. 了解制作的报警装置的工作原理。
二、实验器材
　热敏电阻RT、温度计、干电池、手电筒、有源蜂鸣器LS、可调电阻
R1、NPN型三极管Q1、定值电阻R2、开关、导线。
三、实验原理与设计
　如图所示，利用热敏电阻作控制元件，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，电路中的电流变化，当RT
的阻值变化到一定值时，蜂鸣器发生报警。
四、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，接通电源后，先调节R1使蜂鸣器在常温
下不发声。
（3）把电阻箱调到预设好的电阻，然后闭合开关。
（4）再用热水使热敏电阻的温度升高，当蜂鸣器开始报警时，记录
下温度计的示数。
（5）改变电阻箱的电阻，重复上述步骤。
五、数据分析
　　组次 项目　　 1 2 3 4 5 6 7 8
温度/℃
电阻/Ω
六、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. 要使蜂鸣器在更低的温度时报警，应该把滑动变阻器的阻值调
小些。
【典例3】　传感器担负着信息的采集任务，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，热敏传感器主要是应用了半
导体材料制成的热敏电阻，其阻值随温度变化的图线如图甲所示，图
乙是由热敏电阻Rt用作传感器制作的简单自动报警器的线路图，问：
解析： 由图甲可知当温度升高时Rt的阻值减小，通过线圈的电流变大，对衔铁的引力变大，可与a点接触，故欲使报警器报警，c应接在a点。
（1）为了使温度过高时报警铃响，c应接在 （选填“a”或
“b”）点。
a　
（2）若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P向
（选填“左”或“右”）移动。
解析： 若使启动报警的温度提高些，可使电路的相对电流减小一些，以使得热敏电阻Rt的阻值减小得更大一些，所以应将滑动变阻器滑片P向左移动，增大滑动变阻器接入电路的阻值。
左　
（3）如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变
阻器滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件
都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的原因可能
是
。
可能是乙图中的电源电压太低或电流太小或继电器线圈匝
数太少或弹簧劲度系数太大
解析： 在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，可能是通过线圈的电流太小或线圈匝数太少，对衔铁的引力较小，也可能是弹簧的弹力较大，线圈的磁力不能将衔铁吸引到和a接触的状态，还可能是乙图电源电压太低。
1. 温度自动报警器的工作原理图如图所示，图中1是电磁铁、2是衔
铁、3是触点、4是水银温度计（水银导电）。则下列说法正确的是
（　　）
A. 温度高于警戒温度时，电铃不报警、指示灯亮
B. 温度低于警戒温度时，电铃报警、指示灯熄灭
C. 温度高于警戒温度时，指示灯亮、电铃报警
D. 温度低于警戒温度时，指示灯亮、电铃不响
解析： 　温度低于警戒温度时，水银柱下降，控制电路处于开路
状态，电磁铁没有电流通过，电磁铁没有磁性，此时指示灯通过常
闭触点与工作电路接通，通路状态指示灯亮，电铃不报警，故B错
误，D正确；温度高于警戒温度时，水银柱上升，控制电路处于接
通状态，电磁铁中有电流通过，电磁铁有磁性，此时电铃与工作电
路接通，电路报警，此时通路状态指示灯的电路中没有电流，指示
灯不亮，故A、C错误。
2. 现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和
导线若干，如图所示，试设计一个温控电路，要求温度低于某一温
度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度又可以自动断电，画出
电路图并说明工作过程。
答案：见解析
解析：热敏电阻RT与滑动变阻器
及电磁继电器构成低压控制电路。
电路图如图所示当温度低于某一
值时，热敏电阻的阻值很大，流
过电磁继电器的电流很小，继电器无法吸引衔铁P，K处接通，电炉丝处于加热状态；当温度高于某一值时，热敏电阻的阻值变得很小，通过电磁继电器的电流较大，继电器吸引衔铁P，K处断开，电炉丝停止加热。
要点四　其他传感器的应用
【典例4】　酒驾严重危害交通安全，喝酒不开车已经成为准则。某
款酒精检测仪如图甲所示，核心部件为乙醇传感器，其电阻R与酒精
气体浓度c的关系如图乙所示。某同学想利用该乙醇传感器设计一款
酒精测量仪，除乙醇传感器外，在实验室中找到了如下器材：
A. 干电池组（电动势E＝3.0 V，内阻r＝1.2 Ω）
B. 表头G（满偏电流6.0 mA，内阻Rg＝42 Ω）
C. 电阻箱R1（最大阻值9 999.9 Ω）
D. 电阻箱R2（最大阻值9 999.9 Ω）
E. 开关及导线若干
（1）该同学设计的测量电路如图丙所示，他首先将表头G量程扩大为
90 mA，则应将电阻箱R1的阻值调为 Ω。
解析： 要将表头G量程扩大为90 mA，电阻R1＝＝
＝3 Ω。
3.0　
（2）如图丁所示，该同学想将酒精气体浓度为零的位置标注在表头
上2 mA处，则应将电阻箱R2的阻值调为 Ω。
解析： 表头G显示电流为2 mA时，电路实际电流为I1＝30
mA，由图乙可知，当酒精气体浓度为零时，该气体传感器电阻
R＝80 Ω，改装后表头等效电阻为Rg'＝＝2.8 Ω，则I1＝
，得R2＝16 Ω。
16.0　
（3）完成步骤（2）后，某次在实验室中试测酒精浓度时，表头指针
如图丁所示。已知酒精浓度在0.2～0.8 mg/mL之间属于饮酒驾
驶；酒精含量达到或超过0.8 mg/mL属于醉酒驾驶，则该次测试
的酒精浓度属于 范围（选填“酒驾”或“醉驾”）。
解析： 由图乙可知，当酒精气体浓度达到醉驾标准时，该
气体传感器电阻R'＝20 Ω，此时电路中的实际电流为I2＝
＝75 mA，此时表头G中的实际电流为5 mA，则
图丁所示的酒精浓度未到达醉驾，属于酒驾范围。
酒驾　
（4）使用较长时间后，干电池组电动势降低，内阻增大，则此时所
测的酒精气体浓度与真实值相比 （选填“偏大”“偏
小”或“不变”）。
解析： 使用较长时间后，干电池电动势降低，内阻增
大，根据I＝，同一酒精浓度下，电路中的总电
流将偏小，流经表头的电流也同比减小，故所测得的酒精浓
度值偏小。
偏小　
半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随压力变化而
改变。现有A和B两个压力传感器：
（1）利用如图甲所示的电路测量传感器在不同压力下的阻值RN，其
阻值几十千欧，实验室提供以下器材：
电源电动势为3 V
电流表A（量程250 μA，内阻约为50 Ω）
电压表V（量程3 V，内阻约为20 kΩ）
滑动变阻器R0（阻值0～100 Ω）
为了提高测量的准确性，开关S1应该接 （选填“①”或
“②”），开关S2应该接 （选填“③”或“④”）。
②　
③　
解析： RN的阻值几十千欧，因此有RN＞＝ Ω＝1 000 Ω，为了提高测量的准确性，开关S1
应该接②。实验需要测量多组数据，且电压从零开始变化，实
验时滑动变阻器要用分压方式接入电路，因此开关S2应该接
③。
（2）实验测得A和B两个压力传感器的阻值RN随压力F变化的关系图
像如图乙所示。利用压力传感器设计了自动报警分拣装置如图
丙所示，图中RN为压力传感器，R为滑动变阻器，电源电动势为
6 V（内阻不计）。当蜂鸣器（可视为断路）两端的电压大于3
V时，会发出警报。分拣时将质量不同的物体用传送带运送到压
力传感器上，若要将质量超过0.40 kg 的货物实现报警分拣，
则 （选填“A”或“B”）压力传感器的灵敏度更高（灵
敏度指电阻值随压力的变化率，g＝10 m/s2）。
A　
解析： 由图乙可知，由灵敏度指电阻值随压力的变化率可
知，A压力传感器在压力大于4 N的时候灵敏度更高，故选A压力
传感器更灵敏。
（3）仍用图丙所示的自动报警分拣装置，某次分拣产品时选择B压力
传感器，若R调为50 kΩ，该分拣装置可以实现将质量超
过 kg的物品进行分拣（结果保留两位有效数字），若
要分拣质量更大的物品，应该将R的滑片向 （选填“上”
或“下”）移动。
0.060　
下　
解析： 当滑动变阻器的阻值为50.0 kΩ时，要使得蜂鸣器
两端的电压大于3 V，则B压力传感器的电阻值应该小于50.0
kΩ，此时对应的压力大小为0.6 N，对应的物品质量为0.060
kg。若要分拣质量更大的物品，则滑动变阻器的阻值应该减
小，所以滑片应该向下移动。
教学效果·勤检测
强化技能 查缺补漏
03
1. 电饭煲的工作原理如图所示，可分为两部分：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，温度低于70 ℃时，自动闭合；红灯、黄灯是指示灯，通过它们的电流必须较小，所以R1、R2起 　　作用。R3是发热电阻，接通电源并按下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（填“＜”“＝”或“＞”），若用电饭煲烧水时，S1 　　（填“会”或“不会”）自动断开。
答案：限流　＞　不会
解析：通过红灯、黄灯的电流必须较小，根据欧姆定律可知，R1、
R2起限流作用；R3是发热电阻，要产生很大的热量，需要电流要大
一点，而通过R2的电流要小一点，又因为并联电路电压相等，根据
欧姆定律可知R2＞R3。若用电饭煲烧水时，温度达不到居里点
（103 ℃），S1不会自动断开。
2. 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。当有光照射报警装置且光照较强时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声。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，簧片在弹力的作用下恢复到分离状态。请将下面的电路连接完整。
答案：如解析图所示
解析：如图所示，当有光照且光照较
强时，光敏电阻的阻值变小，使得干
簧管继电器线圈中有较大的电流，从
而产生磁场，导致两个铁质簧片闭
合，最终使得蜂鸣器发声。
3. 有一种测量人体体重的电子秤，其原理图如图所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆AOB、压力传感器R（一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表G（其实质是电流表）。其中
AO∶BO＝4∶1。已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表
所示：
压力 F/N 0 50 100 150 200 250 300 …
电阻 R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 …
设踏板和杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端的电压
恒为4.5 V，则：
（1）利用表中数据归纳出电阻R随压力F变化的函数关系式
。
解析： 由表中数据可以看出，电阻随着压力的增加而均匀减小，设表达式为R＝kF＋b，代入表中数据可得出R＝300－0.6F（Ω）。
R＝300
－0.6F（Ω）　
（2）该电子秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻
度盘 mA处。
解析： 依题意可知，电子秤空载时压力传感器受到的压力为0，由表可知，此时压力传感器的电阻R1＝300 Ω，
电路中的电流为I1＝＝ A＝15 mA，
所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15 mA处。
15　
（3）如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为20 mA，这个人的体
重是 N。
解析： 当电流表刻度盘的读数为I2＝20 mA时，压力传感器的电阻R2＝＝ Ω＝225 Ω，
由R＝300－0.6F，得F2＝125 N，
再由杠杆平衡原理F2·AB＝G·BO，得G＝625 N。
625　　
4. 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U-I关系图线。
（1）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、开关、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。
A　
解析： 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：
（2）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：电路图见解析
0.75　
1.67　
解析： 由图甲可知，通过灯泡的电流是0.3 A时，灯泡两端电压是2.5 V，则灯泡功率P＝UI＝2.5 V×0.3 A＝0.75 W；电源电动势是3 V，过点（0.3 A，2.5 V）和纵轴上3 V的点作一直线，该直线是电源的U-I图像，如图所示，根据闭合电路欧姆定律应有E＝U＋Ir，解得r＝1.67 Ω。
04
课时训练·提素能
分层达标 素养提升
1. （2024·四川乐山高二月考）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
2
3
4
5
（1）房卡的作用相当于一个 （填电路元件名称）接在干
路上。
解析： 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，所以房卡相当于干路
上的开关；
开关　
1
2
3
4
5
（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。
1
2
3
4
5
解析： 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。
答案：见解析
1
2
3
4
5
2. （2024·四川绵阳高二期末）某实验小组探究一种热敏电阻的温
度特性。现有器材：直流恒流电源（在正常工作状态下输出的
电流恒定）、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开
关和导线等。
（1）若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在如图所示的实物图上连线。
1
2
3
4
5
答案： 实物连线图见解析
解析： 实物连线如图。
1
2
3
4
5
①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，
调节并记录电源输出的电流值。
②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开
关， ， ，断
开开关。
③重复第②步操作若干次，测得多组数据。
记录温度计数值　
记录电压表数值 　
（2）实验的主要步骤：
答案： 改变温度后，热敏电阻阻值改变，电压表示
数改变。
1
2
3
4
5
（3）实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘
得如图所示的R-t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻
的R-t关系式：R＝ ＋ t（Ω）。（保留
三位有效数字）
100　
0.390　
1
2
3
4
5
答案： 从图线知R与t呈线性关系，图线斜率k＝＝
0.390，且将图线延长，图线过原点，说明纵轴上截距（当t
＝0 ℃时）R＝100 Ω；所以R＝100＋0.390t（Ω）。
1
2
3
4
5
3. （2024·四川达州高二检测）某实验小组利用如图甲所示的电路探
究在25～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性。
所用器材有：置于温控室（图中虚线区域）中的热敏电阻RT，其标
称值（25 ℃时的阻值）为900.0 Ω；电源E（6 V，内阻可忽略）；
电压表V（量程150 mV）；定值电阻R0（阻值20.0 Ω），滑动变阻
器R1（最大阻值为1 000 Ω）；电阻箱R2（阻值范围0～999.9
Ω）；单刀开关S1，单刀双掷开关S2。
1
2
3
4
5
实验时，先按图甲连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 ℃。
将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某
一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接
通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数。
逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降
到25.0 ℃。实验得到的R2-t的数据见下表。
t/℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
R2/Ω 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0
回答下列问题：
1
2
3
4
5
（1）在闭合S1前，图甲中R1的滑片应移动到 （选填“a”或
“b”）端。
b　
解析： 题图甲的电路中滑动变阻器采用限流接法，在闭合S1前，R1应该调节到接入电路部分的阻值最大，使电路中电流最小，即题图甲中R1的滑片应移到b端。
1
2
3
4
5
（2）在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2-t
曲线。
答案： 如图所示
1
2
3
4
5
解析：将t＝60 ℃和t＝70 ℃对应的两组数据画在坐标图上，然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R2-t曲线。
1
2
3
4
5
（3）由图乙可得到RT在25～80 ℃范围内的温度特性。当t＝44.0
℃时，可得RT＝ Ω。
答案： 根据题述实验过程可知，测量的R2的数据等于对
应的热敏电阻RT的阻值。由画出的R2-t曲线可知，当t＝44.0
℃时，对应的RT＝450 Ω。
450　
1
2
3
4
5
（4）将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图丙所示，该读
数为 Ω，则手心温度为 ℃。
620.0　
33.0　
答案： 由画出的R2-t曲线可知，当RT＝620.0 Ω时，手心温度t＝33.0 ℃。
1
2
3
4
5
4. 半导体型呼气酒精测试仪采用氧化锡半导体作为传感器。如图甲所
示是该测试仪的原理图。图中R1为定值电阻，乙醇传感器R2的电阻
值随酒精气体浓度的增大而减小。
1
2
3
4
5
（1）驾驶员呼出的酒精气体浓度越大，电压表的读数越
（选填“大”或“小”）。
解析： 酒精气体浓度越大，R2的阻值越小。根据闭合电
路欧姆定律，当R2减小时，电路总电流增大，故电压表的读
数变大。
大　
1
2
3
4
5
（2）如图乙所示为乙醇传感器R2的电阻值随酒精气体浓度变化的
关系曲线。则酒精气体浓度为0时R2的阻值为 Ω。若某
司机呼气酒精浓度为120 mg/m3，此时R2的阻值为
Ω。
解析： 根据“电阻值—酒精气体浓度”的关系曲线。读
出呼气酒精浓度为0时R2的阻值为60 Ω。呼气酒精浓度为120
mg/m3时，R2的阻值为24 Ω。
60　
24（22～
26均可）　
1
2
3
4
5
（3）现有一个电源，电动势为4.8 V，内阻为1 Ω；电压表V量程
为5 V，内阻很大；定值电阻R1的阻值为60 Ω；导线若干。按
图甲所示电路图把电压表改装成酒精浓度表，则酒精气体浓
度为0的刻度线应刻在电压刻度线为 V处；酒精气体
浓度为50 mg/m3应刻在电压刻度线为 V处。
解析： 酒精气体浓度为0时，I＝≈0.04 A，U
＝IR1＝2.40 V；酒精气体浓度为50 mg/m3时，R2'＝40 Ω，I'
＝≈0.048 A，U'＝I'R1＝2.88 V。
2.40　
2.88　
1
2
3
4
5
5. 某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图所
示，继电器与热敏电阻RT、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当
继电器的电流超过15 mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现
温控。继电器的电阻约20 Ω，热敏电阻的阻值RT与温度t的关系如
表所示。
t/℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
RT/Ω 199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.1
1
2
3
4
5
（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（0～200 Ω）、滑动变阻器
R2（0～500 Ω）、热敏电阻RT、继电器、电阻箱（0～999.9
Ω）、开关S、导线若干。
为使该装置实现对30～80 ℃之间任一温度的控制，电源E应
选用 （选填“E1”或“E2”），滑动变阻器R应选
用 （选填“R1”或“R2”）。
E2　
R2　
1
2
3
4
5
解析： 因通过继电器
的电流超过15 mA时加热
器停止加热，为使该装置
实现对30～80 ℃之间任一
温度的控制，要求电路在
30～80 ℃之间的任一温度
下的电流能通过调节达到
15 mA。
1
2
3
4
5
当控制到30 ℃时，电路电阻的最小阻值为Rmin＝199.5 Ω＋20 Ω＝
219.5 Ω，要使电流达到15 mA，则所需电源电动势至少为Emin＝IRmin
＝3.29 V，故电源只能选用电动势为6 V的E2。为使温度控制在80 ℃，
则在6 V电源下电路中的电流能达到15 mA，故此时滑动变阻器接入电
路中的阻值为R＝－（RT＋R继）＝ Ω－49.1 Ω－20 Ω＝330.9 Ω，
故滑动变阻器应选用R2。
1
2
3
4
5
（2）欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合，下列操作步骤的正确
顺序是 。（填写各步骤前的序号）
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，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1 Ω
⑤④②③①　
1
2
3
4
5
解析： 欲使衔铁在50
℃时被吸合，则要求温度
达到50 ℃时电路中电流达
到15 mA，而此时热敏电
阻的阻值为108.1 Ω。
为确定滑动变阻器应接入电路中的阻值，先将电阻箱调到108.1 Ω，
并替代热敏电阻接入电路，调节滑动变阻器使衔铁恰好被吸合，然后
再保持滑动变阻器滑片位置不动，将热敏电阻再替换回电阻箱即可，
故合理的顺序应为⑤④②③①。
1
2
3
4
5
谢谢观看!3.传感器的应用举例 4.自制简单的控制电路
1.（2024·四川乐山高二月考）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。
2.（2024·四川绵阳高二期末）某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现有器材：直流恒流电源（在正常工作状态下输出的电流恒定）、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等。
（1）若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在如图所示的实物图上连线。
（2）实验的主要步骤：
①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值。
②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，　　　　 　，　　　　　 　，断开开关。
③重复第②步操作若干次，测得多组数据。
（3）实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得如图所示的R-t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R-t关系式：R＝　　　＋　　　　t（Ω）。（保留三位有效数字）
3.（2024·四川达州高二检测）某实验小组利用如图甲所示的电路探究在25～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有：置于温控室（图中虚线区域）中的热敏电阻RT，其标称值（25 ℃时的阻值）为900.0 Ω；电源E（6 V，内阻可忽略）；电压表V（量程150 mV）；定值电阻R0（阻值20.0 Ω），滑动变阻器R1（最大阻值为1 000 Ω）；电阻箱R2（阻值范围0～999.9 Ω）；单刀开关S1，单刀双掷开关S2。
实验时，先按图甲连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 ℃。将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 ℃。实验得到的R2-t的数据见下表。
t/℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
R2/Ω 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0
回答下列问题：
（1）在闭合S1前，图甲中R1的滑片应移动到　　　（选填“a”或“b”）端。
（2）在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2-t曲线。
（3）由图乙可得到RT在25～80 ℃范围内的温度特性。当t＝44.0 ℃时，可得RT＝　　　　 Ω。
（4）将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图丙所示，该读数为　　　　　　 Ω，则手心温度为　　　　　℃。
4.半导体型呼气酒精测试仪采用氧化锡半导体作为传感器。如图甲所示是该测试仪的原理图。图中R1为定值电阻，乙醇传感器R2的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小。
（1）驾驶员呼出的酒精气体浓度越大，电压表的读数越　　　　（选填“大”或“小”）。
（2）如图乙所示为乙醇传感器R2的电阻值随酒精气体浓度变化的关系曲线。则酒精气体浓度为0时R2的阻值为　　　　Ω。若某司机呼气酒精浓度为120 mg/m3，此时R2的阻值为　　　　Ω。
（3）现有一个电源，电动势为4.8 V，内阻为1 Ω；电压表V量程为5 V，内阻很大；定值电阻R1的阻值为60 Ω；导线若干。按图甲所示电路图把电压表改装成酒精浓度表，则酒精气体浓度为0的刻度线应刻在电压刻度线为　　　　V处；酒精气体浓度为50 mg/m3应刻在电压刻度线为　　　　V处。
5.某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图所示，继电器与热敏电阻RT、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15 mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约20 Ω，热敏电阻的阻值RT与温度t的关系如表所示。
t/℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
RT/Ω 199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.1
（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（0～200 Ω）、滑动变阻器R2（0～500 Ω）、热敏电阻RT、继电器、电阻箱（0～999.9 Ω）、开关S、导线若干。
为使该装置实现对30～80 ℃之间任一温度的控制，电源E应选用　　　　（选填“E1”或“E2”），滑动变阻器R应选用　　　　（选填“R1”或“R2”）。
（2）欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是　　　　。（填写各步骤前的序号）
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，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1 Ω
3.传感器的应用举例
4.自制简单的控制电路
1.（1）开关　（2）见解析
解析：（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，所以房卡相当于干路上的开关；
（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。
2.（1）实物连线图见解析　（2）记录温度计数值　记录电压表数值　（3）100　0.390
解析：（1）实物连线如图。
（2）改变温度后，热敏电阻阻值改变，电压表示数改变。
（3）从图线知R与t呈线性关系，图线斜率k＝＝0.390，且将图线延长，图线过原点，说明纵轴上截距（当t＝0 ℃时）R＝100 Ω；所以R＝100＋0.390t（Ω）。
3.（1）b　（2）如图所示
（3）450　（4）620.0　33.0
解析：（1）题图甲的电路中滑动变阻器采用限流接法，在闭合S1前，R1应该调节到接入电路部分的阻值最大，使电路中电流最小，即题图甲中R1的滑片应移到b端。
（2）将t＝60 ℃和t＝70 ℃对应的两组数据画在坐标图上，然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R2-t曲线。
（3）根据题述实验过程可知，测量的R2的数据等于对应的热敏电阻RT的阻值。由画出的R2-t曲线可知，当t＝44.0 ℃时，对应的RT＝450 Ω。
（4）由画出的R2-t曲线可知，当RT＝620.0 Ω时，手心温度t＝33.0 ℃。
4.（1）大　（2）60　24（22～26均可）　（3）2.40　2.88
解析：（1）酒精气体浓度越大，R2的阻值越小。根据闭合电路欧姆定律，当R2减小时，电路总电流增大，故电压表的读数变大。
（2）根据“电阻值—酒精气体浓度”的关系曲线。读出呼气酒精浓度为0时R2的阻值为60 Ω。呼气酒精浓度为120 mg/m3时，R2的阻值为24 Ω。
（3）酒精气体浓度为0时，I＝≈0.04 A，U＝IR1＝2.40 V；酒精气体浓度为50 mg/m3时，R2'＝40 Ω，I'＝≈0.048 A，U'＝I'R1＝2.88 V。
5.（1）E2　R2　（2）⑤④②③①
解析：（1）因通过继电器的电流超过15 mA时加热器停止加热，为使该装置实现对30～80 ℃之间任一温度的控制，要求电路在30～80 ℃之间的任一温度下的电流能通过调节达到15 mA。当控制到30 ℃时，电路电阻的最小阻值为Rmin＝199.5 Ω＋20 Ω＝219.5 Ω，要使电流达到15 mA，则所需电源电动势至少为Emin＝IRmin＝3.29 V，故电源只能选用电动势为6 V的E2。为使温度控制在80 ℃，则在6 V电源下电路中的电流能达到15 mA，故此时滑动变阻器接入电路中的阻值为R＝－（RT＋R继）＝ Ω－49.1 Ω－20 Ω＝330.9 Ω，故滑动变阻器应选用R2。
（2）欲使衔铁在50 ℃时被吸合，则要求温度达到50 ℃时电路中电流达到15 mA，而此时热敏电阻的阻值为108.1 Ω。为确定滑动变阻器应接入电路中的阻值，先将电阻箱调到108.1 Ω，并替代热敏电阻接入电路，调节滑动变阻器使衔铁恰好被吸合，然后再保持滑动变阻器滑片位置不动，将热敏电阻再替换回电阻箱即可，故合理的顺序应为⑤④②③①。
3 / 33.传感器的应用举例
4.自制简单的控制电路
核心素 养目标 1.了解几种常见传感器的特性及其在生产生活中的应用。 2.通过利用传感器制作简单的控制装置的实验过程，培养学习兴趣，增强实践意识和能力
知识点一　温度传感器的应用——电熨斗、电饭锅
敏感元件 工作原理
电熨斗 双金属片 温度变化时，双金属片上层金属与下层金属的　　　　　　　　不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的通断。
电饭锅 感温铁 氧体 （1）居里温度：感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到　　　　时，失去铁磁性，这一温度称为“居里温度” （2）自动断电原理，用手按下开关通电加热，开始煮饭，当锅内加热温度达到　　　时，感温铁氧体失去铁磁性，与永磁体失去吸引力，加热电路自动断开
知识点二　光传感器的应用——火灾报警器
　烟雾报警器带孔的罩子内装有　　　　　，根据其结构特点分为　　　　和　　　　两种。
知识点三　光控LED灯
　有光照的情况下，LED不会发光，无光照时，LED发光。
知识点四　温度报警器
　接通电源后，调节使蜂鸣器在常温下不发声，当热敏电阻的温度升高到某一温度时，蜂鸣器就会发出报警声。
【情景思辨】
　根据有关情景判断正误。
（1）自动门利用了红外线传感器。（　　）
（2）洗衣机的自动控制装置利用了压力传感器。（　　）
（3）指纹识别器是利用压力传感器。（　　）
（4）机器人利用多种传感器从而具有拟人化的特点。（　　）
要点一　传感器的应用举例
1.电熨斗主要依靠热双金属片温度传感器进行设定和控制温度。
2.电饭锅主要依靠温度传感器（感温铁氧体）对烹煮过程进行控制。
3.火灾报警器是光传感器的应用。
4.一辆普通轿车上安装几十到近百个传感器。
控制 系统 子控制系统 所用的主要传感器
发动 机 电子燃油喷射系统 温度、压力、位置、转速、流量、爆震、车速、旋转位移、液位、力矩、氧传感器等
底盘 电子自动变速控制系统 车速、位移、油温、节流阀传感器等
电子控制悬架系统 车高、车速、航角、方位、加速度、转向盘转角传感器等
电子控制动力转向系统 车速、转向、转速、油压、扭矩传感器等
防抱死制动系统 轮速、压力、加速度、振动传感器等
车身 安全气 囊系统 加速度、碰撞（前后和侧向）传感器等
防撞警 告系统 接近、红外热成像、超声阵列、距离传感器等
自动空 调系统 低压开关、温度开关、压力、湿度传感器等
环境检 测系统 温度、气压、风量、风向、日照、雨量、气体（CO、NO、CO2）传感器等
导航系统 罗盘、陀螺仪、车速、方向盘转角传感器等
【典例1】　（多选）如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低压交流电场。在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容（耦合电容），电流由四边电极流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。由以上信息可知（　　）
A.电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指
B.当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大
C.当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小
D.如果用戴了较厚手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
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.（多选）小型电磁继电器的构造示意图如图所示，其中L为含铁芯的线圈，P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱。继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是（　　）
A.A、B间接控制电路，C、D间接被控电路
B.A、B间接被控电路，C、D间接控制电路
C.流过L的电流减小时，C、D间电路断开
D.流过L的电流增大时，C、D间电路断开
要点二　自制简单的光控LED灯
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
（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的开关作用。
2.光控开关
（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
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的发射极与基极间的电压也较小，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的基极与发射极的电压大，导通，Q2的发射极与基极间的电压较大，导通，于是LED发光。
三、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、限流和保护电阻R2与R3、电源、导线等。
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RL受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使LED刚好不发光。
3.遮挡RL，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED发光。
4.让光照加强，当光照增强到某种程度时，发光二极管LED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，否则将烧坏门电路集成块。
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。
【典例2】　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。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx）。某光敏电阻RP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）根据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点　　　　。
（2）如图所示，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，请利用下列器材设计一个简单电路。给1、2两端提供电压，要求当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（限选其中之一并在图中标出）
开关S及导线若干。
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.（多选）计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息。光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（　　）
A.当有光照射R1时，处理系统获得高电压
B.当有光照射R1时，处理系统获得低电压
C.信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D.信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
2.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，电灯熄灭。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，电灯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。
要点三　自制简单的温度报警器
一、实验目的
1.设计并制作温度报警装置。
2.了解制作的报警装置的工作原理。
二、实验器材
　热敏电阻RT、温度计、干电池、手电筒、有源蜂鸣器LS、可调电阻R1、NPN型三极管Q1、定值电阻R2、开关、导线。
三、实验原理与设计
如图所示，利用热敏电阻作控制元件，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，电路中的电流变化，当RT的阻值变化到一定值时，蜂鸣器发生报警。
四、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，接通电源后，先调节R1使蜂鸣器在常温下不发声。
（3）把电阻箱调到预设好的电阻，然后闭合开关。
（4）再用热水使热敏电阻的温度升高，当蜂鸣器开始报警时，记录下温度计的示数。
（5）改变电阻箱的电阻，重复上述步骤。
五、数据分析
　　组次 项目　　 1 2 3 4 5 6 7 8
温度/℃
电阻/Ω
六、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.要使蜂鸣器在更低的温度时报警，应该把滑动变阻器的阻值调小些。
【典例3】　传感器担负着信息的采集任务，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，热敏传感器主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，其阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由热敏电阻Rt用作传感器制作的简单自动报警器的线路图，问：
（1）为了使温度过高时报警铃响，c应接在　　　　（选填“a”或“b”）点。
（2）若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P向　　　　（选填“左”或“右”）移动。
（3）如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.温度自动报警器的工作原理图如图所示，图中1是电磁铁、2是衔铁、3是触点、4是水银温度计（水银导电）。则下列说法正确的是（　　）
A.温度高于警戒温度时，电铃不报警、指示灯亮
B.温度低于警戒温度时，电铃报警、指示灯熄灭
C.温度高于警戒温度时，指示灯亮、电铃报警
D.温度低于警戒温度时，指示灯亮、电铃不响
2.现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干，如图所示，试设计一个温控电路，要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程。
要点四　其他传感器的应用
【典例4】　酒驾严重危害交通安全，喝酒不开车已经成为准则。某款酒精检测仪如图甲所示，核心部件为乙醇传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图乙所示。某同学想利用该乙醇传感器设计一款酒精测量仪，除乙醇传感器外，在实验室中找到了如下器材：
A.干电池组（电动势E＝3.0 V，内阻r＝1.2 Ω）
B.表头G（满偏电流6.0 mA，内阻Rg＝42 Ω）
C.电阻箱R1（最大阻值9 999.9 Ω）
D.电阻箱R2（最大阻值9 999.9 Ω）
E.开关及导线若干
（1）该同学设计的测量电路如图丙所示，他首先将表头G量程扩大为90 mA，则应将电阻箱R1的阻值调为　　　　　Ω。
（2）如图丁所示，该同学想将酒精气体浓度为零的位置标注在表头上2 mA处，则应将电阻箱R2的阻值调为　　　　　Ω。
（3）完成步骤（2）后，某次在实验室中试测酒精浓度时，表头指针如图丁所示。已知酒精浓度在0.2～0.8 mg/mL之间属于饮酒驾驶；酒精含量达到或超过0.8 mg/mL属于醉酒驾驶，则该次测试的酒精浓度属于　　　范围（选填“酒驾”或“醉驾”）。
（4）使用较长时间后，干电池组电动势降低，内阻增大，则此时所测的酒精气体浓度与真实值相比　　　　　（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随压力变化而改变。现有A和B两个压力传感器：
（1）利用如图甲所示的电路测量传感器在不同压力下的阻值RN，其阻值几十千欧，实验室提供以下器材：
电源电动势为3 V
电流表A（量程250 μA，内阻约为50 Ω）
电压表V（量程3 V，内阻约为20 kΩ）
滑动变阻器R0（阻值0～100 Ω）
为了提高测量的准确性，开关S1应该接　　　　（选填“①”或“②”），开关S2应该接　　　　　（选填“③”或“④”）。
（2）实验测得A和B两个压力传感器的阻值RN随压力F变化的关系图像如图乙所示。利用压力传感器设计了自动报警分拣装置如图丙所示，图中RN为压力传感器，R为滑动变阻器，电源电动势为6 V（内阻不计）。当蜂鸣器（可视为断路）两端的电压大于3 V时，会发出警报。分拣时将质量不同的物体用传送带运送到压力传感器上，若要将质量超过0.40 kg 的货物实现报警分拣，则　　　　　（选填“A”或“B”）压力传感器的灵敏度更高（灵敏度指电阻值随压力的变化率，g＝10 m/s2）。
（3）仍用图丙所示的自动报警分拣装置，某次分拣产品时选择B压力传感器，若R调为50 kΩ，该分拣装置可以实现将质量超过　　　　　kg的物品进行分拣（结果保留两位有效数字），若要分拣质量更大的物品，应该将R的滑片向　　　　　（选填“上”或“下”）移动。
1.电饭煲的工作原理如图所示，可分为两部分：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，温度低于70 ℃时，自动闭合；红灯、黄灯是指示灯，通过它们的电流必须较小，所以R1、R2起　　　　作用。R3是发热电阻，接通电源并按下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（填“＜”“＝”或“＞”），若用电饭煲烧水时，S1　　　（填“会”或“不会”）自动断开。
2.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。当有光照射报警装置且光照较强时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声。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，簧片在弹力的作用下恢复到分离状态。请将下面的电路连接完整。
3.有一种测量人体体重的电子秤，其原理图如图所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆AOB、压力传感器R（一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表G（其实质是电流表）。其中AO∶BO＝4∶1。已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示：
压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 …
电阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 …
设踏板和杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.5 V，则：
（1）利用表中数据归纳出电阻R随压力F变化的函数关系式　　　　　　　　　　。
（2）该电子秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘　　　　mA处。
（3）如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为20 mA，这个人的体重是　　　　 N。
4.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U-I关系图线。
（1）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、开关、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。
（2）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。
3.传感器的应用举例
4.自制简单的控制电路
【基础知识·准落实】
知识点一
热膨胀系数　103 ℃　103 ℃
知识点二
发光元件和受光元件　遮光型　散射型
情景思辨
（1）√　（2）√　（3）×　（4）√
【核心要点·快突破】
要点一
知识精研
【典例1】　AB　电容式触摸屏在原理上是把人体当作电容器的一个极板，把导体层当作另一个极板，故A正确；手指与屏的接触面积越大，两个极板的正对面积越大，电容越大，故B正确，C错误；如果戴了较厚手套或手持不导电的物体触摸屏幕时没有反应，这是因为手与导体层距离较大，不能引起导体层电场的变化，D错误。
素养训练
1.C　物理传感器利用的是物理效应，比如光电效应、磁电效应等，能将被测信号量的微小变化转换成电信号。本题中当弦振动时，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，故C正确，A、B、D错误。
2.AC　当A、B间导通时，通电螺线管吸引铁片P，此时C、D间电路接通，所以A、B间接控制电路，C、D间接被控电路，A正确，B错误；流过L的电流减小时，通电螺线管磁性减弱，弹簧把铁片P拉开，C、D间电路断开，C正确，D错误。
要点二
知识精研
【典例2】　见解析
解析：（1）光敏电阻的阻值随光照变化的曲线如图所示。特点：光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小。
（2）电路原理图如图所示。
控制开关自动启动照明系统，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0（lx）时启动照明系统，即此时光敏电阻阻值为20 kΩ，两端电压为2 V，电源电动势为3 V，所以应加上一个分压电阻，分压电阻阻值应为10 kΩ，即选用R1。
素养训练
1.AD　R1、R2和电源形成一个闭合电路，当激光照到光敏电阻时，R1阻值变小，总电流变大，R2两端电压变高，只有R2两端获得高电压时，处理系统才能进行信号处理，故A、D正确。
2.发光的　1　熄灭的　
解析：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。当按钮开关K按下再释放后，由于通电瞬间延时开关触发，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1 min。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。
要点三
知识精研
【典例3】　（1）a　（2）左　（3）可能是乙图中的电源电压太低或电流太小或继电器线圈匝数太少或弹簧劲度系数太大
解析：（1）由图甲可知当温度升高时Rt的阻值减小，通过线圈的电流变大，对衔铁的引力变大，可与a点接触，故欲使报警器报警，c应接在a点。
（2）若使启动报警的温度提高些，可使电路的相对电流减小一些，以使得热敏电阻Rt的阻值减小得更大一些，所以应将滑动变阻器滑片P向左移动，增大滑动变阻器接入电路的阻值。
（3）在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，可能是通过线圈的电流太小或线圈匝数太少，对衔铁的引力较小，也可能是弹簧的弹力较大，线圈的磁力不能将衔铁吸引到和a接触的状态，还可能是乙图电源电压太低。
素养训练
1.D　温度低于警戒温度时，水银柱下降，控制电路处于开路状态，电磁铁没有电流通过，电磁铁没有磁性，此时指示灯通过常闭触点与工作电路接通，通路状态指示灯亮，电铃不报警，故B错误，D正确；温度高于警戒温度时，水银柱上升，控制电路处于接通状态，电磁铁中有电流通过，电磁铁有磁性，此时电铃与工作电路接通，电路报警，此时通路状态指示灯的电路中没有电流，指示灯不亮，故A、C错误。
2.见解析
解析：热敏电阻RT与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路。电路图如图所示
当温度低于某一值时，热敏电阻的阻值很大，流过电磁继电器的电流很小，继电器无法吸引衔铁P，K处接通，电炉丝处于加热状态；当温度高于某一值时，热敏电阻的阻值变得很小，通过电磁继电器的电流较大，继电器吸引衔铁P，K处断开，电炉丝停止加热。
要点四
知识精研
【典例4】　（1）3.0　（2）16.0　（3）酒驾　（4）偏小
解析：（1）要将表头G量程扩大为90 mA，电阻R1＝＝＝3 Ω。
（2）表头G显示电流为2 mA时，电路实际电流为I1＝30 mA，由图乙可知，当酒精气体浓度为零时，该气体传感器电阻R＝80 Ω，改装后表头等效电阻为Rg'＝＝2.8 Ω，则I1＝，得R2＝16 Ω。
（3）由图乙可知，当酒精气体浓度达到醉驾标准时，该气体传感器电阻R'＝20 Ω，此时电路中的实际电流为I2＝＝75 mA，此时表头G中的实际电流为5 mA，则图丁所示的酒精浓度未到达醉驾，属于酒驾范围。
（4）使用较长时间后，干电池电动势降低，内阻增大，根据I＝，同一酒精浓度下，电路中的总电流将偏小，流经表头的电流也同比减小，故所测得的酒精浓度值偏小。
素养训练
　（1）②　③　（2）A　（3）0.060　下
解析：（1）RN的阻值几十千欧，因此有RN＞＝ Ω＝1 000 Ω，为了提高测量的准确性，开关S1应该接②。实验需要测量多组数据，且电压从零开始变化，实验时滑动变阻器要用分压方式接入电路，因此开关S2应该接③。
（2）由图乙可知，由灵敏度指电阻值随压力的变化率可知，A压力传感器在压力大于4 N的时候灵敏度更高，故选A压力传感器更灵敏。
（3）当滑动变阻器的阻值为50.0 kΩ时，要使得蜂鸣器两端的电压大于3 V，则B压力传感器的电阻值应该小于50.0 kΩ，此时对应的压力大小为0.6 N，对应的物品质量为0.060 kg。若要分拣质量更大的物品，则滑动变阻器的阻值应该减小，所以滑片应该向下移动。
【教学效果·勤检测】
1.限流　＞　不会
解析：通过红灯、黄灯的电流必须较小，根据欧姆定律可知，R1、R2起限流作用；R3是发热电阻，要产生很大的热量，需要电流要大一点，而通过R2的电流要小一点，又因为并联电路电压相等，根据欧姆定律可知R2＞R3。若用电饭煲烧水时，温度达不到居里点（103 ℃），S1不会自动断开。
2.如解析图所示
解析：如图所示，当有光照且光照较强时，光敏电阻的阻值变小，使得干簧管继电器线圈中有较大的电流，从而产生磁场，导致两个铁质簧片闭合，最终使得蜂鸣器发声。
3.（1）R＝300－0.6F（Ω）　（2）15　（3）625
解析：（1）由表中数据可以看出，电阻随着压力的增加而均匀减小，设表达式为R＝kF＋b，代入表中数据可得出R＝300－0.6F（Ω）。
（2）依题意可知，电子秤空载时压力传感器受到的压力为0，由表可知，此时压力传感器的电阻R1＝300 Ω，
电路中的电流为I1＝＝ A＝15 mA，
所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15 mA处。
（3）当电流表刻度盘的读数为I2＝20 mA时，压力传感器的电阻R2＝＝ Ω＝225 Ω，
由R＝300－0.6F，得F2＝125 N，
再由杠杆平衡原理F2·AB＝G·BO，得G＝625 N。
4.（1）A　电路图见解析
（2）0.75　1.67
解析：（1）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：
（2）由图甲可知，通过灯泡的电流是0.3 A时，灯泡两端电压是2.5 V，则灯泡功率P＝UI＝2.5 V×0.3 A＝0.75 W；电源电动势是3 V，过点（0.3 A，2.5 V）和纵轴上3 V的点作一直线，该直线是电源的U-I图像，如图所示，根据闭合电路欧姆定律应有E＝U＋Ir，解得r＝1.67 Ω。
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