资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
物理选择性必修二5.3 利用传感器制作简单的自动控制装置同步练习（优生加练 ）（学生版）
1．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. “胜哥”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）
2．由半导体材料制成的热敏电阻阻值是温度的函数。基于热敏电阻对温度敏感原理制作一个火灾报警系统，要求热敏电阻温度升高至时，系统开始自动报警。所用器材有：
直流电源（，内阻不计） 电流表（量程，内阻约）
电压表（量程，内阻约为） 热敏电阻
滑动变阻器（最大阻值） 电阻箱（最大阻值）
报警器（内阻很小，流过的电流超过时就会报警）
单刀单掷开关、单刀双掷开关、导线若干。
（1）用图（a）所示电路测量热敏电阻的阻值。当温度为时，电压表读数为，电流表读数为；当温度为时，调节，使电压表读数仍为，电流表指针位置如图（b）所示。温度为时，热敏电阻的阻值为　 　（保留三位有效数字）。从实验原理上看，该方法测得的阻值比真实值略微　 　（填“偏大”或“偏小”）；
（2）如果热敏电阻阻值随温度升高而变大，则其为正温度系数热敏电阻，反之为负温度系数热敏电阻。基于以上实验数据可知，该热敏电阻为　 　（填“正”或“负”）温度系数热敏电阻；
（3）“胜哥”搭建一套基于该热敏电阻的火灾报警系统，实物图连线如图（c）所示，正确连接后，先使用电阻箱进行调试，其阻值设置为　 　，滑动变阻器阻值从最大逐渐减小，直至报警器开始报警，此时滑动变阻器连入电路的阻值为　 　。调试完毕后，再利用单刀双掷开关的选择性开关功能，把热敏电阻接入电路，可方便实现调试系统和工作系统的切换。（结果均保留到个位）
3．气敏电阻在安全环保领域有着广泛的应用。某气敏电阻说明书给出的气敏电阻Rq随甲醛浓度η变化的曲线如图a所示。
（1）为检验该气敏电阻的参数是否与图a一致，实验可供选用的器材如下：
A.蓄电池（电动势6V，内阻不计）
B.毫安表A1（量程2mA，内阻为200Ω）
C.毫安表A2（量程5mA，内阻约20Ω）
D.定值电阻R0（阻值2800Ω）
E.滑动变阻器R1（最大阻值10Ω，额定电流0.2A）
F.滑动变阻器R2（最大阻值200Ω，额定电流0.2A）
G.开关、导线若干
“胜哥”根据器材设计了图b所示电路来测量不同甲醛浓度下气敏电阻的阻值，其中：
①滑动变阻器Rp应选用　 　（填“R1”或“R2）；
②开关S闭合前，应将滑动变阻器Rp的滑片置于　 　端（填“a”或“b”）；
（2）实验时，“胜哥”将气敏电阻置于密封小盒内，通过注入甲醛改变盒内浓度，记录不同浓度下电表示数，当甲醛浓度为时毫安表A1和毫安表A2的示数分别为1.51mA和3.51mA，此时测得该气敏电阻的阻值为　 　kΩ（结果保留三位有效数字）。
（3）多次测量数据，得出该气敏电阻的参数与图a基本一致。“胜哥”利用该气敏电阻设计了如图c所示的简单测试电路，用来测定室内甲醛是否超标（国家室内甲醛浓度标准是），并能在室内甲醛浓度超标时发出报警音。电路中报警器的电阻可视为无穷大，电源电动势E=3.0V（内阻不计），在接通电路时报警器两端电压大于2.0V时发出报警音“已超标”，小于等于2.0V时发出提示音“未超标”。则在电阻R3和R4中，　 　是定值电阻，其阻值为　 　kΩ（保留两位有效数字）。
4．气敏电阻在安全环保领域有着广泛的应用。有一个对甲醛气体非常敏感的气敏电阻，正常情况下阻值为几百欧，当甲醛浓度升高时，其阻值可以增大到几千欧。该气敏电阻说明书给出的气敏电阻随甲醛浓度变化的曲线如图a所示（横轴为）
（1）为检验该气敏电阻的参数是否与图a一致，测量部分甲醛浓度下的阻值，“胜哥”设计图b所示电路。利用如下实验器材测甲醛浓度为时气敏电阻的阻值，供选用的器材如下：
A.蓄电池（电动势，内阻不计）
B.电压表（量程，内阻约）
C.毫安表（量程，内阻约）
D.滑动变阻器（最大阻值）
E.滑动变阻器（最大阻值）
F.开关、导线若干
①参照图a中的参数，滑动变阻器应选用　 　（填“”或“”）；
②单刀双掷开关应接在　 　（填“1”或“2”）；
（2）实验时，将气敏电阻置于密封小盒内，通过注入甲醛改变盒内甲醛浓度，记录不同甲醛浓度下电表示数，计算出气敏电阻对应阻值，若“胜哥”某次测量中电压表和毫安表的示数分别为和，则此时气敏电阻的阻值为　 　（保留2位有效数字）。
（3）已知国家室内甲醛浓度标准是。“胜哥”利用该气敏电阻设计了如图c所示的简单测试电路，用来测定室内甲醛是否超标。
电源电动势为（内阻不计），电路中、分别为红、绿发光二极管，红色发光二极管的启动（导通）电压为，即发光二极管两端电压时点亮，绿色发光二极管的启动电压为，发光二极管启动时对电路电阻的影响不计。实验要求当室内甲醛浓度正常时绿灯亮，超标时红灯亮，则在电阻和中，　 　是定值电阻，其阻值为　 　。
5． “围炉煮茶”是近几年广受追捧的休闲项目，曾有媒体报道了多起围炉煮茶时的一氧化碳中毒事故。“胜哥”想设计一款“一氧化碳报警器”，经查阅资料，发现当人体所处环境中的一氧化碳浓度超过时，便容易发生一氧化碳中毒。“胜哥”购买了一款气敏电阻，其产品说明书中提供了该气敏电阻的阻值随一氧化碳浓度变化的关系图像，如图所示。
（1）“胜哥”将一量程为“0~6V”的理想电压表的表盘上“0~1V”的区域涂成红色，并将其和气敏电阻、直流电源（电动势，内阻不计）、调好阻值的电阻箱R、开关S一起按照图2所示电路连接起来，然后将整个电路置于密闭容器中，缓慢充入一氧化碳气体。
①随着一氧化碳浓度的增加，电压表的示数逐渐　 　（选填“增大”“减小”）；
②当一氧化碳浓度为时，电压表指针恰好指到表盘红色区的右边缘（即1V处），则调好的电阻箱R的阻值为　 　（保留三位有效数字）；
③若要使一氧化碳浓度更低时，电压表指针就指到红色区，应将电阻箱R的阻值适当　 　（选填“调大”“调小”）。
（2）为了使报警效果更好，“胜哥”去掉了电压表，改用绿色灯泡指示灯L、蜂鸣报警器和光控开关P，并设计了如图所示电路（其中气敏电阻和电阻箱R未画出）。已知灯泡L电阻为，当其两端的电压达到1.0V及以上时才会发光，光控开关P正对灯泡L，有光照时开关断开，无光照时开关接通。要实现“当一氧化碳浓度小于时灯泡L亮，当一氧化碳浓度达到及以上时灯泡L灭、蜂鸣器报警”的功能：
①请补全图中所示电路图　 　；
②电阻箱R的阻值应调为　 　（保留三位有效数字）。
6．“胜哥”设计的苹果自动分拣装置如图甲所示。该装置能把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。装置中托盘置于半导体薄膜压力传感器R1上，托盘重力不计，苹果经过托盘时对R1产生压力，半导体薄膜压力传感器阻值R1随压力F变化的图像如图乙所示。初始状态衔铁水平，当R2两端电压U≥2V时可激励放大电路使电磁铁工作吸动衔铁，并保持一段时间，确保苹果在衔铁上运动时电磁铁保持吸合状态。已知电源电动势E=6V，内阻不计，重力加速度大小取g=10m/s2。
（1）当苹果通过托盘时，质量较小的苹果对应的R1阻值　 　（选填“较大”、“较小”）；
（2）现以200g为标准将苹果分拣开，应将R2阻值调为　 　kΩ（保留3位有效数字），此时质量小于200g的苹果将通过　 　（选填“上通道”、“下通道”）；
（3）若要增大分拣苹果的质量应将R2的阻值　 　（选填“调大”、“调小”）。
7．温度传感器的主要部件通常是热敏电阻。“胜哥”网购了一个热敏电阻，想用其自制一个简易电子温度计；该热敏电阻的说明书显示其电阻随温度变化关系如图甲所示。
（1）“胜哥”想判断说明书显示的电阻跟温度关系是否准确，于是用多用电表对裸露在室内的热敏电阻进行测量，结果如图乙表盘所示，即其阻值为　 　，若用测量准确的温度计测定此时室温的为　 　，则可判断温室下对应关系是准确的。
（2）“胜哥”利用实验室的仪器，设计了如图丙的电路图，准备在电压表表盘标注相应的温度，制成“温度计”，他进行了以下的操作。
①设计实验数据记录表格如下，并将图的温度与对应的电阻值填入表中；
温度（℃） 0 5 10 15 20
阻值（Ω） 100 55 34 22 13 8 5
电压表读数（V） 　 　 　 　 　 　 　
②按照电路图连接实验仪器，闭合开关，将开关拨到　 　端（选填“”或“”），按照上表电阻值，将　 　（选填“电阻箱”或“热敏电阻”）调到相应阻值并将电压表读数一一对应填到上表的空格处；
③将电压表读数对应的温度，标注在电压表的表盘上；
④闭合开关，将开关拨到　 　端（选填“”或“”），则可以使用该“温度计”测量温度了。
（3）电压表示数与热敏电阻值的关系式是　 　（用电路图中各物理量字母符号表示）。
（4）若图丙中干电池用久了，则用该“温度计”测得的温度会出现怎样的偏差？为什么？
8．小科通过视频号“胜哥课程”观看了一些视频后，对自动控制系统产生了深厚的兴趣。
（1）在“用多用表测量电学中的物理量”实验中，按如图6所示连接电路给灯泡“2.5V 0.8A”通电。
①一组同学闭合开关移动滑动变阻器的滑片，使灯泡正常发光。断开开关，将多用表选择开关置于合适挡位，红黑两表笔分别接开关两个接线柱A、B，则此时多用电表测量的是小灯泡的　 　（填“电压”、“电流”或“电阻”），红表笔应接接线柱　 　（填“A”、“B”或“A、B都可以”）
②另一组同学闭合开关移动滑动变阻器的滑片，灯泡始终不发光。该同学用多用电表的直流电压挡来检测电路哪个位置发生了故障。他在闭合开关的情况下用多用电表的一支表笔始终接在电路的A接线柱，另一支表笔依次接触电路中的B、C、D接线柱进行检测，发现接触B、C时电表指针没有偏转，接触D时有一定偏转。则出现故障的原因可能是　 　。
A．电池没电了 B．仅开关接触不良
C．仅滑动变阻器滑片接触不良 D．仅灯泡和灯泡座接触不良
（2）在“利用传感器制作简单的自动控制”实验中，图7是简单的门窗磁控防盗报警装置示意图。门的上沿嵌入一小块永磁体M，门框内与M相对的位置嵌入干簧管SA，并将干簧管接入报警电路。
①如图8所示，干簧管SA作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在，继电器（虚线方框部分）作为执行装置，发光二极管LED作为电路正常工作提示，蜂鸣器H作为报警提醒。电路中P点应接直流电源的　 　（填“正极”或“负极”）。
②连接好电路，闭合开关S接通电源，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察并记录实验现象。
磁体M靠近干簧管 磁体M离开干簧管
实验现象 　 　 　 　
9．“胜哥”对路灯（通过光控开关随周围环境的亮度改变进行自动控制）的内部电路设计进行模拟探究。实验室提供的器材有：电源、电阻箱、小灯泡L、光敏电阻、开关、电磁继电器、导线若干。
（1）用千分尺测量光敏电阻封装厚度，示数如图（a），读数为　 　mm；
（2）经测量光敏电阻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（Ω） 75 40 28 23 20 18
根据表中数据，说明光敏电阻阻值随照度变化的特点　
　；
（3）如图（b）所示是“胜哥”设计的路灯控制模拟电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在　 　（填“AB”或“BC”）之间；
（4）用多用电表“×1Ω”挡，按正确步骤测量图（b）中电磁铁线圈电阻时，指针示数如图（c）所示，则线圈的电阻为　 　Ω；
（5）“胜哥”优化了路灯控制模拟电路如图（d）所示，要求当照度低至1.0Lx时光敏电阻两端的电压恰好能使放大电路中的电磁铁吸引照明电路中开关K的衔铁实现启动照明系统，此时光敏电阻两端的电压叫做放大电路的激励电压。已知直流电源电动势，内阻，放大电路的激励电压为2V，为实现照度低至1.0Lx时电磁开关启动照明电路电阻箱R的阻值应调为　 　Ω；
（6）为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地　 　（填“增大”或“减小”）电阻箱的电阻。
答案
1．电流传感器；；a；0.10
2．（1）600；偏大
（2）负
（3）600；3000
3．（1）R2；a
（2）2.27
（3）R3；1.3
4．（1）；1
（2）1.5
（3）；3.9
5．（1）减小；767；调小
（2）；45.9
6．（1）较大
（2）12.5；上通道
（3）调大
7．（1）15；8.6
（2）；电阻箱；
（3）
（4）测得的温度偏大，因电池用旧，其内阻变大，热敏电阻分得的电压变小，根据电压表读数与 及 对应关系可知，测得的温度偏大
8．（1）电流；A；C
（2）正极；二极管发光；蜂鸣器发声
9．（1）7.519
（2）光敏电阻的阻值随照度的增大而非线性减小
（3）AB
（4）19.0Ω
（5）60
（6）增大
21世纪教育网(www.21cnjy.com) 13 / 13物理选择性必修二5.3 利用传感器制作简单的自动控制装置同步练习（优生加练）
1．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.。“胜哥”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】电流传感器；；a；0.10
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线；利用传感器制作简单的自动控制装置
【解析】【解答】(1)由图可知传感器与电路是串联关系，故应为电流传感器；
故答案为：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；
故答案为： a
(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．
故答案为：0.10
【分析】（1）传感器判断：串联在电路中的是电流传感器，并联的是电压传感器。
（2）电路连接：电压从零调需用分压接法，按分压电路完成连线。
（3）触头位置：分压接法闭合开关前，触头置于使测量部分电压为0的一端。
（4）功率计算：利用电源的路端电压方程，在灯泡I-U图中作电源直线，交点即为工作点，进而计算功率。
2．由半导体材料制成的热敏电阻阻值是温度的函数。基于热敏电阻对温度敏感原理制作一个火灾报警系统，要求热敏电阻温度升高至时，系统开始自动报警。所用器材有：
直流电源（，内阻不计） 电流表（量程，内阻约）
电压表（量程，内阻约为） 热敏电阻
滑动变阻器（最大阻值） 电阻箱（最大阻值）
报警器（内阻很小，流过的电流超过时就会报警）
单刀单掷开关、单刀双掷开关、导线若干。
（1）用图（a）所示电路测量热敏电阻的阻值。当温度为时，电压表读数为，电流表读数为；当温度为时，调节，使电压表读数仍为，电流表指针位置如图（b）所示。温度为时，热敏电阻的阻值为　 　（保留三位有效数字）。从实验原理上看，该方法测得的阻值比真实值略微　 　（填“偏大”或“偏小”）；
（2）如果热敏电阻阻值随温度升高而变大，则其为正温度系数热敏电阻，反之为负温度系数热敏电阻。基于以上实验数据可知，该热敏电阻为　 　（填“正”或“负”）温度系数热敏电阻；
（3）“胜哥”搭建一套基于该热敏电阻的火灾报警系统，实物图连线如图（c）所示，正确连接后，先使用电阻箱进行调试，其阻值设置为　 　，滑动变阻器阻值从最大逐渐减小，直至报警器开始报警，此时滑动变阻器连入电路的阻值为　 　。调试完毕后，再利用单刀双掷开关的选择性开关功能，把热敏电阻接入电路，可方便实现调试系统和工作系统的切换。（结果均保留到个位）
【答案】（1）600；偏大
（2）负
（3）600；3000
【知识点】利用传感器制作简单的自动控制装置
【解析】【解答】本题主要考查了伏安法测电阻的相关实验，根据实验原理、理解正确的实验操作，结合欧姆定律和电路构造即可完成分析。
（1）由图（b）可知，电流表的示数为50mA，则此时热敏电阻的阻值为
该方法所测电流值为真实电流值，所测电压值为热敏电阻和电流表两端的总电压，故根据
可知此时所测电阻值偏大。
（2）在相同电压下，温度越高，通过电流越大，说明热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，故为负温度系数热敏电阻。
（3）要求热敏电阻温度升高至时，系统自动报警，由（1）问中的分析可知，该温度下，热敏电阻阻值为，所以先使用电阻箱R2进行调试时，其阻值应设置为才可进行调试；
报警器报警时通过电路的电流为I=10mA，报警器和电流表的电阻很小，忽略不计，可得此时滑动变阻器的阻值为
【分析】（1）根据图（b）得出对应的电流表示数，结合欧姆定律得出电阻的阻值并结合电路分析出测量值和真实值的大小关系；
（2）根据题设条件可知，加相同电压时，当温度升高时，通过热敏电阻的电流减小，从而判断该热敏电阻的性质；
（3）根据实验原理和闭合电路欧姆定律完成对电阻的计算。
（1）[1]由图（b）可知，电流表的示数为50mA，则此时热敏电阻的阻值为
[2]该方法所测电流值为真实电流值，所测电压值为热敏电阻和电流表两端的总电压，故根据
可知此时所测电阻值偏大。
（2）在相同电压下，温度越高，通过电流越大，说明热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，故为负温度系数热敏电阻。
（3）[1] 要求热敏电阻温度升高至时，系统自动报警，由（1）问中的分析可知，该温度下，热敏电阻阻值为，所以先使用电阻箱R2进行调试时，其阻值应设置为才可进行调试；
[2]报警器报警时通过电路的电流为I=10mA，报警器和电流表的电阻很小，忽略不计，可得此时滑动变阻器的阻值为
3．气敏电阻在安全环保领域有着广泛的应用。某气敏电阻说明书给出的气敏电阻Rq随甲醛浓度η变化的曲线如图a所示。
（1）为检验该气敏电阻的参数是否与图a一致，实验可供选用的器材如下：
A.蓄电池（电动势6V，内阻不计）
B.毫安表A1（量程2mA，内阻为200Ω）
C.毫安表A2（量程5mA，内阻约20Ω）
D.定值电阻R0（阻值2800Ω）
E.滑动变阻器R1（最大阻值10Ω，额定电流0.2A）
F.滑动变阻器R2（最大阻值200Ω，额定电流0.2A）
G.开关、导线若干
“胜哥”根据器材设计了图b所示电路来测量不同甲醛浓度下气敏电阻的阻值，其中：
①滑动变阻器Rp应选用　 　（填“R1”或“R2）；
②开关S闭合前，应将滑动变阻器Rp的滑片置于　 　端（填“a”或“b”）；
（2）实验时，“胜哥”将气敏电阻置于密封小盒内，通过注入甲醛改变盒内浓度，记录不同浓度下电表示数，当甲醛浓度为时毫安表A1和毫安表A2的示数分别为1.51mA和3.51mA，此时测得该气敏电阻的阻值为　 　kΩ（结果保留三位有效数字）。
（3）多次测量数据，得出该气敏电阻的参数与图a基本一致。“胜哥”利用该气敏电阻设计了如图c所示的简单测试电路，用来测定室内甲醛是否超标（国家室内甲醛浓度标准是），并能在室内甲醛浓度超标时发出报警音。电路中报警器的电阻可视为无穷大，电源电动势E=3.0V（内阻不计），在接通电路时报警器两端电压大于2.0V时发出报警音“已超标”，小于等于2.0V时发出提示音“未超标”。则在电阻R3和R4中，　 　是定值电阻，其阻值为　 　kΩ（保留两位有效数字）。
【答案】（1）R2；a
（2）2.27
（3）R3；1.3
【知识点】生活中常见的传感器；利用传感器制作简单的自动控制装置
【解析】【解答 】本题考查了传感器在生活中的运用，要明确实验原理，知道已知内阻的电流表可以作为电压表实验，理解气敏电阻与浓度关系曲线的含义；掌握并联电路的特点和欧姆定律的运用。
（1）①根据图b可知，滑动变阻器采用了分压接法，为了调节方便，本来应该选择最大阻值较小的R1；但是考虑到若选择R1=10Ω，电源电动势为6V，则可能会超过滑动变阻器的最大电流0.2A，所以选择R2。
②开关S闭合前，应将滑动变阻器Rp的滑片置于a端。
（2）该气敏电阻的阻值为
（3）因甲醇浓度越大，则RP阻值越大，回路总电阻越大，总电流越小，则定值电阻上的电压越小，RP上的电压越大，当超过2.0V时发出报警音，可知R4为气敏电阻，R3为定值电阻；当室内甲醛浓度是时Rp=2.6kΩ，可知定值电阻
【分析】（1）①滑动变阻器采用了分压接法，应该选择最大阻值较小的滑动变阻器；
②根据实验安全及操作规范分析解答；
（2）根据欧姆定律解答；
（3）根据气敏电阻与浓度关系曲线，结合测量电路电压的分配与电阻的关系分析作答。
（1）①[1]根据图b可知，滑动变阻器采用了分压接法，为了调节方便，本来应该选择最大阻值较小的R1；但是考虑到若选择R1=10Ω，电源电动势为6V，则可能会超过滑动变阻器的最大电流0.2A，所以选择R2。
②[2]开关S闭合前，应将滑动变阻器Rp的滑片置于a端。
（2）该气敏电阻的阻值为
（3）[3][4]因甲醇浓度越大，则RP阻值越大，回路总电阻越大，总电流越小，则定值电阻上的电压越小，RP上的电压越大，当超过2.0V时发出报警音，可知R4为气敏电阻，R3为定值电阻；当室内甲醛浓度是时Rp=2.6kΩ，可知定值电阻
4．气敏电阻在安全环保领域有着广泛的应用。有一个对甲醛气体非常敏感的气敏电阻，正常情况下阻值为几百欧，当甲醛浓度升高时，其阻值可以增大到几千欧。该气敏电阻说明书给出的气敏电阻随甲醛浓度变化的曲线如图a所示（横轴为）
（1）为检验该气敏电阻的参数是否与图a一致，测量部分甲醛浓度下的阻值，“胜哥”设计图b所示电路。利用如下实验器材测甲醛浓度为时气敏电阻的阻值，供选用的器材如下：
A.蓄电池（电动势，内阻不计）
B.电压表（量程，内阻约）
C.毫安表（量程，内阻约）
D.滑动变阻器（最大阻值）
E.滑动变阻器（最大阻值）
F.开关、导线若干
①参照图a中的参数，滑动变阻器应选用　 　（填“”或“”）；
②单刀双掷开关应接在　 　（填“1”或“2”）；
（2）实验时，将气敏电阻置于密封小盒内，通过注入甲醛改变盒内甲醛浓度，记录不同甲醛浓度下电表示数，计算出气敏电阻对应阻值，若“胜哥”某次测量中电压表和毫安表的示数分别为和，则此时气敏电阻的阻值为　 　（保留2位有效数字）。
（3）已知国家室内甲醛浓度标准是。“胜哥”利用该气敏电阻设计了如图c所示的简单测试电路，用来测定室内甲醛是否超标。
电源电动势为（内阻不计），电路中、分别为红、绿发光二极管，红色发光二极管的启动（导通）电压为，即发光二极管两端电压时点亮，绿色发光二极管的启动电压为，发光二极管启动时对电路电阻的影响不计。实验要求当室内甲醛浓度正常时绿灯亮，超标时红灯亮，则在电阻和中，　 　是定值电阻，其阻值为　 　。
【答案】（1）；1
（2）1.5
（3）；3.9
【知识点】导体电阻率的测量；生活中常见的传感器；利用传感器制作简单的自动控制装置；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】本题是理论联系实际的好题， 理解实验原理是解题的关键；难点在于确定定值电阻并求阻值。
（1）根据图b可知，滑动变阻器采用了分压接法，为了调节方便，则滑动变阻器应该选择最大阻值较小的。由图a可知，甲醛浓度为的气敏电阻的阻值
由于，因此电流表应采用内接法，即开关接到1。
（2）
根据欧姆定律可得气敏电阻阻值为
（3）、串联，当甲醛浓度升高，气敏电阻的阻值增大时，红色发光二极管两端电压升高，所以为气敏电阻，为定值电阻。根据电阻与电压成正比，有
红色发光二极管处于点亮的临界状态，由图a可知时，气敏电阻的阻值，故可得
【分析】（1）滑动变阻器采用分压接法，为了电路安全和方便调节选择滑动变阻器；根据图像求解甲醛浓度为8×10-8kg m的气敏电阻的阻值，根据气敏电阻的阻值与电表阻值的大小关系确定电流表的连接方式；
（2）根据欧姆定律求解气敏电阻的阻值；
（3）根据发光二极管的特性及题设要求进行解答，D1是红色报警二极管，不超标不发光，只有当电阻R1增大时才发光，则确定R1是气敏电阻，再根据电阻与电压成正比计算定值电阻的阻值。
（1）[1]根据图b可知，滑动变阻器采用了分压接法，为了调节方便，则滑动变阻器应该选择最大阻值较小的。
[2]由图a可知，甲醛浓度为的气敏电阻的阻值
由于，因此电流表应采用内接法，即开关接到1。
（2）根据欧姆定律可得气敏电阻阻值为
（3）[1]、串联，当甲醛浓度升高，气敏电阻的阻值增大时，红色发光二极管两端电压升高，所以为气敏电阻，为定值电阻。
[2]根据电阻与电压成正比，有
红色发光二极管处于点亮的临界状态，由图a可知时，气敏电阻的阻值，故可得
5． “围炉煮茶”是近几年广受追捧的休闲项目，曾有媒体报道了多起围炉煮茶时的一氧化碳中毒事故。“胜哥”想设计一款“一氧化碳报警器”，经查阅资料，发现当人体所处环境中的一氧化碳浓度超过时，便容易发生一氧化碳中毒。“胜哥”购买了一款气敏电阻，其产品说明书中提供了该气敏电阻的阻值随一氧化碳浓度变化的关系图像，如图所示。
（1）“胜哥”将一量程为“0~6V”的理想电压表的表盘上“0~1V”的区域涂成红色，并将其和气敏电阻、直流电源（电动势，内阻不计）、调好阻值的电阻箱R、开关S一起按照图2所示电路连接起来，然后将整个电路置于密闭容器中，缓慢充入一氧化碳气体。
①随着一氧化碳浓度的增加，电压表的示数逐渐　 　（选填“增大”“减小”）；
②当一氧化碳浓度为时，电压表指针恰好指到表盘红色区的右边缘（即1V处），则调好的电阻箱R的阻值为　 　（保留三位有效数字）；
③若要使一氧化碳浓度更低时，电压表指针就指到红色区，应将电阻箱R的阻值适当　 　（选填“调大”“调小”）。
（2）为了使报警效果更好，“胜哥”去掉了电压表，改用绿色灯泡指示灯L、蜂鸣报警器和光控开关P，并设计了如图所示电路（其中气敏电阻和电阻箱R未画出）。已知灯泡L电阻为，当其两端的电压达到1.0V及以上时才会发光，光控开关P正对灯泡L，有光照时开关断开，无光照时开关接通。要实现“当一氧化碳浓度小于时灯泡L亮，当一氧化碳浓度达到及以上时灯泡L灭、蜂鸣器报警”的功能：
①请补全图中所示电路图　 　；
②电阻箱R的阻值应调为　 　（保留三位有效数字）。
【答案】（1）减小；767；调小
（2）；45.9
【知识点】利用传感器制作简单的自动控制装置
【解析】【解答】（1）①随着一氧化碳浓度增加，变大，由闭合电路欧姆定律知，干路电流变小，电阻箱分压
减小，所以电压表示数逐渐减小。
②由图1可知，当一氧化碳浓度为时，气敏电阻阻值
此时电阻箱R两端的电压U=1V，由闭合电路欧姆定律可得
解得电阻箱的阻值
③当一氧化碳浓度更低时，更小，而要求此时电阻箱两端的电压仍为1V，所以两端电压不变，则电流中电流更大，由欧姆定律可知，R应变小，即需要调小电阻箱的阻值。
（2）①当灯泡L两端的电压小于或等于1V时，灯泡L不发光，光控开关接通，蜂鸣报警器报警，此时虚线框两端的电压大于或等于3V，虚线框内的等效电阻
当一氧化碳浓度为时，气敏电阻
因此需要将气敏电阻与电阻箱R并联，补充电路图如图所示。
②当一氧化碳浓度为时，小灯泡电压为1.0V，并联电路部分分压则为3V，故虚线框内的并联总电阻
由
可得
【分析】（1）①根据闭合电路欧姆定律，分析随着一氧化碳浓度的增加，电压表的示数的变化情况；②③根据闭合电路欧姆定律分析求解；（2）①根据题目要求分析实验电路；②根据灯泡L和并联电路的电压比值，得出并联电路的电阻，再求出电阻箱R的阻值。
6．“胜哥”设计的苹果自动分拣装置如图甲所示。该装置能把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。装置中托盘置于半导体薄膜压力传感器R1上，托盘重力不计，苹果经过托盘时对R1产生压力，半导体薄膜压力传感器阻值R1随压力F变化的图像如图乙所示。初始状态衔铁水平，当R2两端电压U≥2V时可激励放大电路使电磁铁工作吸动衔铁，并保持一段时间，确保苹果在衔铁上运动时电磁铁保持吸合状态。已知电源电动势E=6V，内阻不计，重力加速度大小取g=10m/s2。
（1）当苹果通过托盘时，质量较小的苹果对应的R1阻值　 　（选填“较大”、“较小”）；
（2）现以200g为标准将苹果分拣开，应将R2阻值调为　 　kΩ（保留3位有效数字），此时质量小于200g的苹果将通过　 　（选填“上通道”、“下通道”）；
（3）若要增大分拣苹果的质量应将R2的阻值　 　（选填“调大”、“调小”）。
【答案】（1）较大
（2）12.5；上通道
（3）调大
【知识点】利用传感器制作简单的自动控制装置
【解析】【解答】（1） 当苹果通过托盘时，质量较小的苹果对托盘压力较小，由乙图可知， R1 值较大；
（2）200克为标准，F=mg=2 N，由乙图可知： R1 ≈25kΩ
为达到分拣要求，由闭合电路欧姆定律和串联电路电压的关系：得：；
苹果质量小于200g，则 R1 的阻值增大，分压增大，两端电压变小，衔铁不会吸合，苹果通过上通道；
(3)苹果质量增大时，则 R1 的阻值减小，分压减小，两端电压增大，即阻值增大，所以要增大分拣苹果的质量应将R2的阻值调大。
【分析】（1）由乙图可知，质量小的苹果，压力小，R1 的阻值大；
（2）由闭合电路欧姆定律和串联电路电压的关系可以计算出200g苹果分拣标准对应的的阻值；进一步分析质量小于200g，则 R1 的阻值增大，两端电压变小，衔铁不会吸合，苹果通过上通道；
（3）质量增大时，则 R1 的阻值减小，两端电压增大，即阻值增大.
7．温度传感器的主要部件通常是热敏电阻。“胜哥”网购了一个热敏电阻，想用其自制一个简易电子温度计；该热敏电阻的说明书显示其电阻随温度变化关系如图甲所示。
（1）“胜哥”想判断说明书显示的电阻跟温度关系是否准确，于是用多用电表对裸露在室内的热敏电阻进行测量，结果如图乙表盘所示，即其阻值为　 　，若用测量准确的温度计测定此时室温的为　 　，则可判断温室下对应关系是准确的。
（2）“胜哥”利用实验室的仪器，设计了如图丙的电路图，准备在电压表表盘标注相应的温度，制成“温度计”，他进行了以下的操作。
①设计实验数据记录表格如下，并将图的温度与对应的电阻值填入表中；
温度（℃） 0 5 10 15 20
阻值（Ω） 100 55 34 22 13 8 5
电压表读数（V） 　 　 　 　 　 　 　
②按照电路图连接实验仪器，闭合开关，将开关拨到　 　端（选填“”或“”），按照上表电阻值，将　 　（选填“电阻箱”或“热敏电阻”）调到相应阻值并将电压表读数一一对应填到上表的空格处；
③将电压表读数对应的温度，标注在电压表的表盘上；
④闭合开关，将开关拨到　 　端（选填“”或“”），则可以使用该“温度计”测量温度了。
（3）电压表示数与热敏电阻值的关系式是　 　（用电路图中各物理量字母符号表示）。
（4）若图丙中干电池用久了，则用该“温度计”测得的温度会出现怎样的偏差？为什么？
【答案】（1）15；8.6
（2）；电阻箱；
（3）
（4）测得的温度偏大，因电池用旧，其内阻变大，热敏电阻分得的电压变小，根据电压表读数与 及 对应关系可知，测得的温度偏大
【知识点】利用传感器制作简单的自动控制装置
【解析】【解答】（1）由图可知，多用电表选择的 挡，则即其阻值为
对照图甲可知，温度约为 时，电阻的阻值为 ；
（2）②按照电路图连接实验仪器，闭合开关 ，将开关 拨到a端，按照上表电阻值，将电阻箱调到相应阻值并将电压表读数一一对应填到上表的空格处；
④闭合开关 ，将开关 拨到 ，则可以使用该“温度计”测量温度了。
（3）根据闭合电路欧姆定律可得
电压表示数
（4）干电池用久了，其内阻变大，根据 分析可知热敏电阻分得的电压变小，根据电压表读数与 及 对应关系可知，测得的温度偏大。
【分析】（1）根据欧姆表的读数原理得出阻值的代销；
（2）闭合开关 ，将开关 拨到a端，按照上表电阻值，将电阻箱调到相应阻值并将电压表读数；
（3）利用闭合电路欧姆定律得出电压表示数的表达式；
（4）根据（3）中的表达式得出测量温度的变化情况。
8．小科通过视频号“胜哥课程”观看了一些视频后，对自动控制系统产生了深厚的兴趣。
（1）在“用多用表测量电学中的物理量”实验中，按如图6所示连接电路给灯泡“2.5V 0.8A”通电。
①一组同学闭合开关移动滑动变阻器的滑片，使灯泡正常发光。断开开关，将多用表选择开关置于合适挡位，红黑两表笔分别接开关两个接线柱A、B，则此时多用电表测量的是小灯泡的　 　（填“电压”、“电流”或“电阻”），红表笔应接接线柱　 　（填“A”、“B”或“A、B都可以”）
②另一组同学闭合开关移动滑动变阻器的滑片，灯泡始终不发光。该同学用多用电表的直流电压挡来检测电路哪个位置发生了故障。他在闭合开关的情况下用多用电表的一支表笔始终接在电路的A接线柱，另一支表笔依次接触电路中的B、C、D接线柱进行检测，发现接触B、C时电表指针没有偏转，接触D时有一定偏转。则出现故障的原因可能是　 　。
A．电池没电了 B．仅开关接触不良
C．仅滑动变阻器滑片接触不良 D．仅灯泡和灯泡座接触不良
（2）在“利用传感器制作简单的自动控制”实验中，图7是简单的门窗磁控防盗报警装置示意图。门的上沿嵌入一小块永磁体M，门框内与M相对的位置嵌入干簧管SA，并将干簧管接入报警电路。
①如图8所示，干簧管SA作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在，继电器（虚线方框部分）作为执行装置，发光二极管LED作为电路正常工作提示，蜂鸣器H作为报警提醒。电路中P点应接直流电源的　 　（填“正极”或“负极”）。
②连接好电路，闭合开关S接通电源，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察并记录实验现象。
磁体M靠近干簧管 磁体M离开干簧管
实验现象 　 　 　 　
【答案】（1）电流；A；C
（2）正极；二极管发光；蜂鸣器发声
【知识点】利用传感器制作简单的自动控制装置；练习使用多用电表
【解析】【解答】（1） ①多用电表串联在电路中，测量电路电流，即灯泡的电流；测电流时，红笔在电压高的一端，所以接A接线柱。
②A.若电池没有电，则电表指针一定不偏转，故A不符合题意；
B.仅开关接触不良，接BC接线柱，电表指针均会偏转，故B不符合题意；
C.仅滑动变阻器滑片接触不良，则接线柱接B和C，电表指针不偏转，接D时电表指针偏转，故C符合题意；
D.仅灯泡和灯泡座接触不良，则接线柱接C和D时，电表指针均偏转，故D不符合题意。
故答案为：C
（2） ①由于二极管具有单向导电性，所以电路中P点应接直流电源的正极；
②磁体M靠近干簧管，干簧管两片簧片被磁化相吸，继电器的动触点与常开触点接通，发光二极管发光；磁体M离开干簧管，干簧管断开，继电器的动触点与常闭触点接通，蜂鸣器发声。
故答案为：（1）电流，A，C；（2）正极，二极管发光，蜂鸣器发声。
【分析】（1）掌握多用电表的操作方法；根据指针的偏转特点结合电路构造分析出对应的故障。
（2）根据二极管的单向导电性，结合电路构造得出电源的正负极；根据磁体对电路的影响，结合电路构造分析出对应的实验现象。
9．“胜哥”对路灯（通过光控开关随周围环境的亮度改变进行自动控制）的内部电路设计进行模拟探究。实验室提供的器材有：电源、电阻箱、小灯泡L、光敏电阻、开关、电磁继电器、导线若干。
（1）用千分尺测量光敏电阻封装厚度，示数如图（a），读数为　 　mm；
（2）经测量光敏电阻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（Ω） 75 40 28 23 20 18
根据表中数据，说明光敏电阻阻值随照度变化的特点　
　；
（3）如图（b）所示是“胜哥”设计的路灯控制模拟电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在　 　（填“AB”或“BC”）之间；
（4）用多用电表“×1Ω”挡，按正确步骤测量图（b）中电磁铁线圈电阻时，指针示数如图（c）所示，则线圈的电阻为　 　Ω；
（5）“胜哥”优化了路灯控制模拟电路如图（d）所示，要求当照度低至1.0Lx时光敏电阻两端的电压恰好能使放大电路中的电磁铁吸引照明电路中开关K的衔铁实现启动照明系统，此时光敏电阻两端的电压叫做放大电路的激励电压。已知直流电源电动势，内阻，放大电路的激励电压为2V，为实现照度低至1.0Lx时电磁开关启动照明电路电阻箱R的阻值应调为　 　Ω；
（6）为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地　 　（填“增大”或“减小”）电阻箱的电阻。
【答案】（1）7.519
（2）光敏电阻的阻值随照度的增大而非线性减小
（3）AB
（4）19.0Ω
（5）60
（6）增大
【知识点】电压表、电流表欧姆表等电表的读数；闭合电路的欧姆定律；利用传感器制作简单的自动控制装置
【解析】【解答】（1） 螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读。 图（a）中千分尺的读数为
考虑估读误差，其读数结果为：7.519 mm－7.521mm；
（2）光敏电阻的阻值随照度的增大而非线性减小；
（3）当天亮时，光敏电阻的阻值变小，所以回路中电流增大，则衔铁被吸下来，此次触片和下方接触，此时灯泡应该熄灭，说明灯泡接在了AB上；
（4）用多用电表用“×1Ω”挡，测量的结果为；
（5）照度低至1.0Lx时，根据欧姆定律可得通过光敏电阻的电流为
根据闭合电路的欧姆定律
解得；
（6）若要求天色更暗（照度降低至1.0Lx）时才点亮路灯，天色更暗时光敏电阻更大，要先保证回路中的激励电压2V不变，则应增大电阻箱的阻值。
【分析】（1）根据螺旋测微器读数方法读数；
（2）线性减小是均匀减小；
（3）当天亮时，光敏电阻的阻值变小，此时灯泡应该熄灭，结合电路连接分析；
（4）欧姆表读数等于挡位乘以指针示数；
（5）根据欧姆定律可得通过光敏电阻的电流，根据闭合电路的欧姆定律求解 电阻箱R的阻值 ；
（6）天色更暗时光敏电阻更大，激励电压2V不变，结合串联分压分析。
（1）图（a）中千分尺的读数为
考虑估读误差，其读数结果为：7.519 mm－7.521mm；
（2）光敏电阻的阻值随照度的增大而非线性减小；
（3）当天亮时，光敏电阻的阻值变小，所以回路中电流增大，则衔铁被吸下来，此次触片和下方接触，此时灯泡应该熄灭，说明灯泡接在了AB上；
（4）用多用电表用“×1Ω”挡，测量的结果为；
（5）照度低至1.0Lx时，则通过光敏电阻的电流为
根据闭合电路的欧姆定律
解得；
（6）若要求天色更暗（照度降低至1.0Lx）时才点亮路灯，天色更暗时光敏电阻更大，要先保证回路中的激励电压2V不变，则应增大电阻箱的阻值。
21世纪教育网(www.21cnjy.com) 18 / 20

展开更多......

收起↑