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(共21张PPT)
课后达标检测
√
1.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，则该机器人的“眼睛”为(　　)
A．力传感器 B．温度传感器
C．光传感器 D．声音传感器
解析：由题可知，该传感器可以作为机器人的眼睛，则说明它是通过感光原理而确定障碍物的，故应为光传感器，A、B、D与分析不符，故C正确。
√
2．关于传感器，下列说法正确的是(　　)
A．所有传感器都是由半导体材料制成的
B．金属材料也可以制成传感器
C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的
D．以上说法都不正确
解析：半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，如金属氧化物氧化锰就可以制成温度计，A错误，B正确；
传感器不但能感知电压的变化，还能感受力、温度、光、声、化学成分等非电学量的变化，C、D错误。
√
3．某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器，它们可能是(　　)
A．光敏电阻和驻极体话筒 B．金属热电阻和光敏电阻
C．热敏电阻和霍尔元件 D．热敏电阻和光敏电阻
解析：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、声音传感器，话筒就是声音传感器，故A正确，B、C、D错误。
√
4.有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠
近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，
将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为(　　)
A．改变湿度 B．改变温度
C．改变磁场 D．改变电容
解析：手靠近干手机后，使电容式传感器的电容改变，干手机内的电热器工作。
√
5．机器人可以通过外部传感器来感知外部环境和外界事物，下列说法有误的是(　　)
A．温度传感器让其感知温度变化，此传感器是热敏电阻，阻值一定随温度升高而增大
B．光电传感器可以作为眼睛，此传感器若是光敏电阻，则阻值一定随光亮度增加而减小
C．超声波传感器可以作为耳朵，让其听到常人听不到的声音
D．压力传感器可以使其有“手感”
解析：温度传感器能够将温度转化为电学量，即感知温度变化，此传感器有热敏电阻、金属热电阻，根据热敏电阻与金属热电阻的特性可知阻值不一定随温度升高而增大，故A错误，符合题意；
光电传感器可以作为眼睛，此传感器若是光敏电阻，则阻值一定随光亮度增加而减小，故B正确，不符合题意；
超声波传感器是将声强转化为电学量，可以作为耳朵，让其听到常人听不到的声音，故C正确，不符合题意；
压力传感器可以将压力转化为电学量，可以使物体有“手感”，故D正确，不符合题意。
√
6.电容式话筒的示意图如图所示，它是利用电容制成的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极。在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，从而使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的是电容器两板间的(　　)
A．距离变化 B．正对面积变化
C．电介质变化 D．电压变化
解析：振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号，A正确。
√
7．(多选)下列对负温度系数的热敏电阻说法正确的是(　　)
A．受热后，电阻随温度的升高而迅速减小
B．受热后，电阻基本不变
C．热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高
D．以上说法都不对
解析：负温度系数的热敏电阻随温度的升高其电阻值减小，热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高。
√
√
8．如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时，下列描述正确的是(　　)
A．R1两端的电压增大
B．电流表的示数增大
C．小灯泡的亮度变强
D．小灯泡的亮度变弱
解析：R2与灯L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路。当温度降低时，电阻R2增大，外电路电阻增大，电路中电流减小，电流表读数减小，R1两端电压减小，又由闭合电路欧姆定律知外电路电压增大，则灯L两端电压增大，灯泡亮度变强，故C正确。
√
9.(多选)为了保证行车安全和乘客身体健康，动车上装有烟雾
报警装置，其原理如图所示。M为烟雾传感器，其阻值RM随
着烟雾浓度的改变而变化，电阻R为可变电阻。车厢内有人
抽烟时，烟雾浓度增大，导致S两端的电压增大，装置发出警报。下列说法正确的是(　　)
A．RM随烟雾浓度的增大而增大 B．RM随烟雾浓度的增大而减小
C．若要提高报警灵敏度可增大R D．若要提高报警灵敏度可减小R
√
解析：S两端电压U增大，故传感器两端电压一定减小。当有烟雾时，传感器电阻RM减小，且RM随着烟雾浓度的增大而减小，故A错误，B正确；
R越大，M与R并联的电阻R并越接近RM，U增大越明显，导致S上电压变化越明显，故C正确，D错误。
√
10．酒精测试仪利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，其电阻r的倒数与酒精气体的浓度c成正比。如图所示的电路接在恒压电源上，R和R0为定值电阻，则电压表的示数U与酒精气体浓度c的对应关系为(　　)
A．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比
B．U越大，表示c越大，而且c与U成正比
C．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比
D．U越大，表示c越小，而且c与U成反比
√
11．力敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用力敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是(　　)
A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动
B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动
C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动
D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动
解析：在0到t1内，I恒定，力敏电阻阻值不变，由小球的受力不变可知，小车可能做匀速或匀加速直线运动，在t1到t2内，I变大，力敏电阻阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，A、B错误；
在t2到t3内，I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，C错误，D正确。
√
12．图甲是利用霍尔元件制成的可以测得自行车运动速率的自行车速度计。一块磁铁安装在自行车前轮上，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压。图乙为霍尔元件的工作原理图，电源输出电压为U1。当磁铁产生的磁场靠近霍尔元件时，霍尔元件前后侧面出现电势差，记为霍尔电压U2。下列说法正确的是(　　)
A．图乙中霍尔元件的载流子带正电
B．自行车的车速越大，霍尔电压U2越大
C．若电源输出电压U1变小，霍尔电压U2
仍保持不变
D．已知自行车车轮的半径，根据单位时
间内传感器输出的脉冲电压数，即可求得车轮转动速度大小
解析：由题图可知，霍尔元件的前侧面电势低，后侧面电势高，依据左手定则可知，霍尔元件的电流I是由负电荷定向运动形成的，即霍尔元件的载流子带负电，故A错误；
根据单位时间内传感器输出的脉冲电压数，可求得车轮转动周期，从而求得车轮的角速度，最后由线速度公式，结合车轮半径，即可求得车轮转动的速度大小，故D正确。1.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，则该机器人的“眼睛”为(　　)
A．力传感器 B．温度传感器
C．光传感器 D．声音传感器
解析：选C。由题可知，该传感器可以作为机器人的眼睛，则说明它是通过感光原理而确定障碍物的，故应为光传感器，A、B、D与分析不符，故C正确。
2．关于传感器，下列说法正确的是(　　)
A．所有传感器都是由半导体材料制成的
B．金属材料也可以制成传感器
C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的
D．以上说法都不正确
解析：选B。半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，如金属氧化物氧化锰就可以制成温度计，A错误，B正确；传感器不但能感知电压的变化，还能感受力、温度、光、声、化学成分等非电学量的变化，C、D错误。
3．某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器，它们可能是(　　)
A．光敏电阻和驻极体话筒 B．金属热电阻和光敏电阻
C．热敏电阻和霍尔元件 D．热敏电阻和光敏电阻
解析：选A。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、声音传感器，话筒就是声音传感器，故A正确，B、C、D错误。
4.有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为(　　)
A．改变湿度 B．改变温度
C．改变磁场 D．改变电容
解析：选D。手靠近干手机后，使电容式传感器的电容改变，干手机内的电热器工作。
5．机器人可以通过外部传感器来感知外部环境和外界事物，下列说法有误的是(　　)
A．温度传感器让其感知温度变化，此传感器是热敏电阻，阻值一定随温度升高而增大
B．光电传感器可以作为眼睛，此传感器若是光敏电阻，则阻值一定随光亮度增加而减小
C．超声波传感器可以作为耳朵，让其听到常人听不到的声音
D．压力传感器可以使其有“手感”
解析：选A。温度传感器能够将温度转化为电学量，即感知温度变化，此传感器有热敏电阻、金属热电阻，根据热敏电阻与金属热电阻的特性可知阻值不一定随温度升高而增大，故A错误，符合题意；光电传感器可以作为眼睛，此传感器若是光敏电阻，则阻值一定随光亮度增加而减小，故B正确，不符合题意；超声波传感器是将声强转化为电学量，可以作为耳朵，让其听到常人听不到的声音，故C正确，不符合题意；压力传感器可以将压力转化为电学量，可以使物体有“手感”，故D正确，不符合题意。
6.电容式话筒的示意图如图所示，它是利用电容制成的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极。在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，从而使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的是电容器两板间的(　　)
A．距离变化 B．正对面积变化
C．电介质变化 D．电压变化
解析：选A。振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号，A正确。
7．(多选)下列对负温度系数的热敏电阻说法正确的是(　　)
A．受热后，电阻随温度的升高而迅速减小
B．受热后，电阻基本不变
C．热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高
D．以上说法都不对
解析：选AC。负温度系数的热敏电阻随温度的升高其电阻值减小，热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高。
8．如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时，下列描述正确的是(　　)
A．R1两端的电压增大 B．电流表的示数增大
C．小灯泡的亮度变强 D．小灯泡的亮度变弱
解析：选C。R2与灯L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路。当温度降低时，电阻R2增大，外电路电阻增大，电路中电流减小，电流表读数减小，R1两端电压减小，又由闭合电路欧姆定律知外电路电压增大，则灯L两端电压增大，灯泡亮度变强，故C正确。
9.(多选)为了保证行车安全和乘客身体健康，动车上装有烟雾报警装置，其原理如图所示。M为烟雾传感器，其阻值RM随着烟雾浓度的改变而变化，电阻R为可变电阻。车厢内有人抽烟时，烟雾浓度增大，导致S两端的电压增大，装置发出警报。下列说法正确的是(　　)
A．RM随烟雾浓度的增大而增大 B．RM随烟雾浓度的增大而减小
C．若要提高报警灵敏度可增大R D．若要提高报警灵敏度可减小R
解析：选BC。S两端电压U增大，故传感器两端电压一定减小。当有烟雾时，传感器电阻RM减小，且RM随着烟雾浓度的增大而减小，故A错误，B正确；R越大，M与R并联的电阻R并越接近RM，U增大越明显，导致S上电压变化越明显，故C正确，D错误。
10．酒精测试仪利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，其电阻r的倒数与酒精气体的浓度c成正比。如图所示的电路接在恒压电源上，R和R0为定值电阻，则电压表的示数U与酒精气体浓度c的对应关系为(　　)
A．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比
B．U越大，表示c越大，而且c与U成正比
C．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比
D．U越大，表示c越小，而且c与U成反比
解析：选A。由题图知，酒精气体传感器和定值电阻串联在电路中，电压表测R0两端的电压。根据酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，得＝kc(k是比例系数)，根据欧姆定律得＝＝，由两式整理得U＝，由数学知识知，U越大，c越大，但c与U不成正比。
11．力敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用力敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是(　　)
A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动
B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动
C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动
D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动
解析：选D。在0到t1内，I恒定，力敏电阻阻值不变，由小球的受力不变可知，小车可能做匀速或匀加速直线运动，在t1到t2内，I变大，力敏电阻阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，A、B错误；在t2到t3内，I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，C错误，D正确。
12．图甲是利用霍尔元件制成的可以测得自行车运动速率的自行车速度计。一块磁铁安装在自行车前轮上，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压。图乙为霍尔元件的工作原理图，电源输出电压为U1。当磁铁产生的磁场靠近霍尔元件时，霍尔元件前后侧面出现电势差，记为霍尔电压U2。下列说法正确的是(　　)
A．图乙中霍尔元件的载流子带正电
B．自行车的车速越大，霍尔电压U2越大
C．若电源输出电压U1变小，霍尔电压U2仍保持不变
D．已知自行车车轮的半径，根据单位时间内传感器输出的脉冲电压数，即可求得车轮转动速度大小
解析：选D。由题图可知，霍尔元件的前侧面电势低，后侧面电势高，依据左手定则可知，霍尔元件的电流I是由负电荷定向运动形成的，即霍尔元件的载流子带负电，故A错误；载流子在磁场作用下稳定后，有qvB＝q，得U2＝Bdv，由电流的微观定义式I＝nqSv，n是单位体积内的载流子数，q是单个载流子所带的电荷量，S是霍尔元件左右侧面的横截面积，v是载流子运动的速度，联立解得U2＝，可知霍尔电压U2与车速大小无关，故B错误；若电源输出电压U1变小，那么电流I减小，由公式U2＝可知霍尔电压U2将减小，故C错误；根据单位时间内传感器输出的脉冲电压数，可求得车轮转动周期，从而求得车轮的角速度，最后由线速度公式，结合车轮半径，即可求得车轮转动的速度大小，故D正确。1．如图(a)是流水线上的产品输送及计数装置示意图，其中S为光源，R1为定值电阻，R2为光敏电阻(无光照射时阻值大，有光照射时阻值小)，电源电压恒为12 V。产品随传送带匀速运动，当产品通过S与R2之间时，射向R2的光束会被挡住。合上开关K，R2两端的电压随时间变化的关系如图(b)所示，则每分钟通过计数装置的产品个数为________个，有光照射和无光照射时R2的功率之比为________。
解析：由题图(b)可知，每隔3 s通过一个产品，因此每分钟通过产品数为20个。由题图(b)可知，有光照时，光敏电阻两端电压U1＝1 V，流过回路的电流I1＝＝，无光照时，光敏电阻两端电压U2＝10 V，流过回路的电流I2＝＝，根据P＝UI可知，有光照射和无光照射时R2的功率之比＝＝。
答案：20　11∶20
2．如图是某研究学习小组模拟街道路灯自动控制电路的电路图，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强度的增强而减小，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________(选填“A、B”或“B、C”)之间，请用笔画线代替导线，正确连接部分电路元件。
解析：该模拟电路原理是：由光敏电阻感知光照强度变化，调节电磁铁中电流的大小，即可调节电磁铁的磁性强弱，吸引或者释放衔铁，从而断开或接通路灯，达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果。因为天亮时光照强度大，光敏电阻阻值较小，电路的电流较大，电磁铁的磁性强，可将衔铁吸下，接通B、C，断开A、B；又因为天亮需要断开路灯，所以路灯应接在A、B之间。电路连线直接将D、E两端点与光敏电阻，滑动变阻器，开关以及电源串联即可。电路如图所示。
答案：A、B　图见解析
3．(2025·山西运城高二期末)某一热敏电阻的阻值R随温度变化的图线如图甲所示，现要利用该热敏电阻组装一个报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻报警器(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18 V，内阻不计)，滑动变阻器(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。
(1)由甲图可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而________(选填“增大”或“减小”)。
(2)按乙图所示的电路图组装电路，并按照下列步骤调节此报警系统。
①电路接通前，滑动变阻器的滑片应置于________(选填“a”或“b”)端附近；
②若已知该热敏电阻在60 ℃时阻值为650.0 Ω，则根据实验要求，先将电阻箱调到一固定的阻值，这一阻值为________Ω；
③将开关向________(选填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警。
(3)保持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。
解析：(1)由题图甲可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
(2)①为防止接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，使报警器损坏，滑动变阻器的滑片应置于b端。
②本题采用的是等效替代法，先用变阻箱来代替热敏电阻，所以变阻箱的阻值要调节到系统报警时热敏电阻的临界电阻，也就是在60 ℃时的阻值为650.0 Ω。
③先把变阻箱的电阻接入电路，即将开关向c端闭合，调节滑动变阻器的电阻，调至报警器开始报警时，保持滑动变阻器的阻值不变，接到热敏电阻上，即开关接d端，当热敏电阻的阻值是650.0 Ω时，也就是温度达到了60 ℃，报警器开始报警。报警系统即可正常使用。
答案：(1)减小　(2)①b　②650.0　③c
4．某实验小组为测量一个热敏电阻的阻值(可变范围15～100 Ω)随温度变化的关系，利用下列仪器设计了图甲所示的电路图。
A．电源E(电动势为12 V，内阻约为1 Ω)
B．电压表V1(量程为0～6 V，内阻约为3 kΩ)
C．电压表V2(量程为0～15 V，内阻约为5 kΩ)
D．电流计G (量程为0～100 mA，内阻为10 Ω)
E．滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω，额定电流为3 A)
F．定值电阻R0＝10 Ω。
(1)断开开关S2，闭合开关S1，调节滑动变阻器测出较低温度时的热敏电阻阻值。
(2)随着热敏电阻温度升高，所测电流也逐渐增大，当通过热敏电阻的电流即将超过100 mA时，闭合开关S2，相当于将电流计改装成量程为________mA的电流表，并继续进行电阻的测量。
(3)为减小实验误差，应保证电表示数超过量程的三分之一，则电压表应选择__________(选填“V1”或“V2”)。
(4)经过测量得出热敏电阻的阻值R与温度t的关系图像如图乙所示，该小组利用此热敏电阻R与继电器组成一个简单恒温箱温控电路如图丙所示，当线圈的电流达到一定值时，继电器的衔铁被吸合，图丙中“电源”是恒温箱加热器的电源，则恒温箱的加热器应接在________(选填“A、B”或“C、D”)端；若要提高恒温箱内的温度，应________(选填“调大”或“调小”)可变电阻器R′的阻值。
解析：(2)闭合开关S2，电流计与R0并联，则相当于将电流计改装为电流表，其最大量程I＝Ig＋＝200 mA。
(3)由于电源电动势为12 V，为减小实验误差，电表示数超过量程的三分之一，电压表应选择V1。
(4)由于热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当线圈的电流达到一定值时，继电器的衔铁被吸合，电源不再给恒温箱加热器通电，故应该把恒温箱内的加热器接在A、B端。若恒温箱内的温度保持在更高的数值，热敏电阻的阻值变小，则可变电阻器R′的阻值应调大。
答案：(2)0～200　(3)V1　(4)A、B　调大
5．某同学用热敏电阻制作了一个简易自动报警器，热敏电阻的阻值R 随温度t变化的图像如图甲所示，简易自动报警器的电路图如图丙所示，请回答以下问题：
(1)用多用电表电阻挡测继电器线圈 ed(图乙所示)的电阻时，将选择开关旋至“×100”位置，电阻调零，测继电器线圈 ed电阻发现指针偏转角度过大，则应把选择开关旋至________(选填“×10”或“×1k”)进行测量，经正确操作，多用表示数如图丁所示，则所测继电器线圈 ed的阻值为________Ω。
(2)为使温度在达到报警温度时，简易报警器响起，单刀双掷开关C应该接____________(选填“a”或“b”)。
(3)流过继电器线圈 ed的电流I0≥10 mA时电路才会报警，若直流电源电动势E1为18 V(内阻不计)，欲实现温度达到或超过60 ℃时报警器响起，则滑动变阻器规格应该选择________。
A．0～200 Ω B．0～500 Ω
C．0～1 500 Ω
(4)若工作过程中希望温度达到80 ℃时才报警，则应该选择________(选填“更大”或“更小”)量程范围的滑动变阻器。
解析：(1)将选择开关旋至“×100”位置，电阻调零，测继电器线圈 ed电阻发现指针偏转角度过大，可知所选倍率太大，则应把选择开关旋至×10挡进行测量；经正确操作，多用表示数如题图丁所示，则所测继电器线圈 ed的阻值为22×10 Ω＝220 Ω。
(2)由于温度升高热敏电阻阻值减小，通过继电器的电流增大，其产生的磁场磁感应强度增大，把铁片向左吸引，所以要让报警器响起，单刀双掷开关C应该接a。
(3)流过继电器线圈ed的电流I0≥10 mA才会报警，若直流电源电动势E1为18 V(内阻不计)，欲实现温度达到或超过60 ℃时报警器响起，当温度达到60 ℃时，热敏电阻的阻值R为580 Ω，则有R＋R滑＝＝ Ω＝1 800 Ω，可得此时滑动变阻器接入电路阻值R滑＝1 800 Ω－580 Ω＝1 220 Ω，故C正确。
(4)若工作过程中希望温度达到80 ℃时才报警，由热敏电阻的阻值R 随温度t变化的图像可知，80 ℃时热敏电阻的阻值小于60 ℃时热敏电阻的阻值，根据R＋R滑＝，可知80 ℃时滑动变阻器接入电路阻值更大，则工作过程中希望温度达到80 ℃时才报警，应该选择更大量程范围的滑动变阻器。
答案：(1)×10　220　(2)a　(3)C　(4)更大(共3张PPT)
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THANKS单元过关检测(四)
(时间：75分钟　分值：100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)
1．电磁波的发现和使用极大地改变了人类的生活。下列说法正确的是(　　)
A．根据麦克斯韦电磁理论，变化的磁场产生变化的电场，变化的电场产生变化的磁场
B．蓝牙耳机的电磁波在真空中的传播速度比手机通信的电磁波在真空中的传播速度小
C．盒装牛奶内壁有铝箔，不能放入微波炉中加热
D．某同学自制收音机来收听广播时，其接收电台的过程称为调制
解析：选C。根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的磁场产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，A错误；蓝牙耳机的电磁波在真空中的传播速度等于手机通信的电磁波在真空中的传播速度，B错误；盒装牛奶内壁有铝箔，这属于金属材料，金属能聚集能量产生高频电流，进而出现发热产生电火花的现象，不能放入微波炉中加热，C正确；某同学自制收音机来收听广播时，其接收电台的过程称为调谐，D错误。
2．下列关于传感器元件说法正确的是(　　)
A．如图甲，当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，干簧管起到开关的作用
B．如图乙，是一种电感式微小位移传感器，物体1连接软铁芯2插在空心线圈3中，当物体1向右发生微小位移时，线圈自感系数变大
C．图丙是一光敏电阻，随着光照增强，光敏电阻导电性变差
D．如图丁，当力F越大，金属梁弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越小
解析：选A。当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，干簧管起到开关的作用，A正确；当物体1向右发生微小位移时，铁芯插入的长度变小，线圈自感系数变小，B错误；光敏电阻，当强光照射时，电阻变小，导电性变强，C错误；当力F越大，金属梁弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大，D错误。
3．图甲是LC振荡电路，图乙的q－t图像表示LC振荡电路中，电容器上极板电荷量随时间变化的关系，下列说法正确的是(　　)
A．0到t1时间内，线圈中磁场能在减小
B．t1、t3两时刻电路中电流最大
C．t3到t4时间内，电容器内的电场强度在增大
D．增大电路的振荡周期，可以使该电路更有效地发射电磁波
解析：选A。由q－t图像可知，0到t1时间内，电容器的电荷量在增大，故电容器的电场能在增大，线圈中的磁场能在减小，故A正确；t1、t3两时刻电容器的电荷量最大，故电场能最大，磁场能最小，电路中的电流最小，故B错误；t3到t4时间内，电容器的电荷量在减少，电容器内的电场强度在减小，故C错误；根据电磁波发射的特点可知，要有效地发射电磁波，振荡电路必须要有足够高的振荡频率，需要减小电路的振荡周期，故D错误。
4．图甲为LC振荡电路，通过P点的电流如图乙所示，P点电流向左为正，下列说法正确的是(　　)
A．0到t1电容器上极板带正电
B．t1到t2电容器中的电场能增大
C．在t3时刻，线圈中的磁场能最大
D．增大电容器两板间距，振荡电流的周期将减小
解析：选D。根据题图乙可知，0到t1内电流逐渐减小，则磁场能逐渐减小，电场能逐渐增大，电容器被充电，且电流为正方向，即电流方向为逆时针方向，可知下极板带正电，上极板带负电，故A错误；t1到t2内电流逐渐增大，则磁场能逐渐增大，电场能逐渐减小，故B错误；在t3时刻，电流为0，则线圈中的磁场能最小，故C错误；增大电容器两板间距，根据C＝，T＝2π，可知电容减小，振荡电流的周期减小，故D正确。
5．如图为某电感式位移传感器的原理图，1是待测位移的物体，3是接交流电的空心线圈，软铁芯2插在线圈3中并且可以随物体1左右平移，则该传感器(　　)
A．将电流变化信号转化为位移变化信号输出
B．将位移变化信号转化为电流变化信号输出
C．将位移变化信号转化为电阻变化信号输出
D．当物体向左移动时，线圈的自感系数变小
解析：选B。电感式位移传感器输入的物理量是位移，输出的物理量是电流，故B正确，A、C错误；当物体向左移动时，软铁芯插入线圈的深度增大，则线圈的自感系数变大，故D错误。
6．如图所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，则(　　)
A．若仅增大线圈的自感系数，振荡频率增大
B．若仅减小电容器的电容，振荡频率减小
C．若i正在减小，则线圈两端电压在增大
D．若i正在增大，此时A板带正电
解析：选C。根据f＝，若仅增大线圈的自感系数，振荡频率减小，若仅减小电容器的电容，振荡频率增大，故A、B错误；若i正在减小，则线圈产生的磁场能正在减小，电容器中的电场能正在增大，电容器正在充电，根据C＝可知线圈两端电压在增大，故C正确；若i正在增大，则线圈产生的磁场能正在增大，电容器中的电场能正在减小，电容器正在放电，由题图电流方向可知，此时A板带负电，故D错误。
7.利用如图所示的加速度计可探究弹簧振子的位移随时间变化的关系。取滑块从图示的平衡位置向右运动为零时刻，此时滑块下方的滑片在均匀电阻丝R的中间位置，电压传感器得到P、Q两端的电势差UPQ随时间t变化的图像是(　　)
解析：选B。设电阻丝总长度为L，电源电动势为E、内阻为r，当滑块下方的滑片在均匀电阻丝R的中间位置时，UPQ＝0；当滑片向右滑动位移为x时，则UPQ＝··x，振子做简谐振动，则x＝A sin ωt，可得UPQ＝A sin ωt。
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
8．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等按顺序排列起来，形成了范围非常广阔的电磁波谱。不同的电磁波具有不同的特性，因而其用途也不同。下列关于电磁波的应用符合实际的是(　　)
A．微波可以用于卫星通信 B．红外线可以用于杀菌消毒
C．紫外线可以用于加热理疗 D．X射线片可以用于诊断病情
解析：选AD。微波的频率较高，能提供更高的传输速度和品质，可以用于卫星通信，A正确；红外线频率较低，能量小，不可以用于杀菌消毒，B错误；紫外线是一种电磁波，它具有较高能量，但频率较高，对人体有害，不能直接被用作加热理疗，C错误；X射线片具有很强的穿透性，可透过皮肤看到骨骼等其他器官情况，可以用于诊断病情，D正确。
9．使用蓝牙耳机接听手机来电，其信号传输的示意图如图所示。已知可见光的频率范围是4.2×1014～7.8×1014 Hz，则蓝牙通信的电磁波(　　)
A．是蓝光
B．波长比手机通信的电磁波短
C．在真空中的传播速度大小为3.0×108 m/s
D．在真空中的传播速度比可见光传播的速度小
解析：选BC。由题意可得，蓝牙通信的电磁波频率小于可见光频率，故不可能是蓝光，故A错误；由题图可知，蓝牙通信的电磁波比手机通信的电磁波频率大，由c＝λf可知，频率越大，波长越短，故蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波短，故B正确；在真空中电磁波(包括可见光)的传播速度大小均为c＝3×108 m/s，故C正确，D错误。
10．力敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。某同学利用力敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置。如图甲所示，将力敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电压表示数为U0，电源内阻不能忽略，若在某个运动过程中，电压表的示数变化如图乙所示，下列说法正确的是(　　)
A．0到t1时间内电梯内的物体处于超重状态
B．t2到t3时间内电梯内的物体处于失重状态
C．t1到t2时间内电梯可能处于匀加速直线运动状态
D．t2到t3时间内电梯可能处于匀减速直线运动状态
解析：选BC。电梯静止时，电压表的示数为U0，力敏电阻受到的压力是mg，设此时力敏电阻的阻值为R1，0到t3时间内，电压表的示数大于U0，电路中的总电阻变大，则力敏电阻的阻值变大，即大于R1，则力敏电阻受到的压力小于mg，则物体在该过程一直处于失重状态，故A错误，B正确；在t1到t2时间内，电梯内的物体处于失重状态，电梯的加速度向下且保持不变，则电梯可能处于向下的匀加速直线运动状态，C正确；t2到t3时间内，由于电压表示数是变化的，则外电阻是变化的，力敏电阻的阻值是变化的，所受压力是变化的，则电梯不可能做匀变速运动，D错误。
三、非选择题(本题共5小题，共54分)
11．(12分)磁敏电阻是一种对磁敏感、具有磁阻效应的电阻元件。物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应。某实验小组利用伏安法测量一磁敏电阻RM的阻值(几千欧)随磁感应强度的变化关系。
所用器材：电源E(6 V)、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)、电压表(量程为0～3 V，内阻为2 kΩ)、毫安表(量程为0～3 mA，内阻不计)、定值电阻R0＝1 kΩ、开关、导线若干。
(1)为了使磁敏电阻两端电压调节范围尽可能大，实验小组设计了电路图甲，请用笔代替导线在乙图中将实物连线补充完整。
(2)某次测量时电压表的示数如图丙所示，电压表的读数为________V，电流表读数为0.5 mA，则此时磁敏电阻的阻值为________。
(3)实验中得到该磁敏电阻阻值R随磁感应强度B变化的曲线如图丁所示。某同学利用该磁敏电阻制作了一种报警器，其电路的一部分如图戊所示。图戊中E为直流电源(电动势为6.0 V，内阻可忽略)，当图戊中的输出电压达到或超过2.0 V时，便触发报警器(图戊中未画出)报警。若要求开始报警时磁感应强度为0.2 T，则图戊中________(选填“R1”或“R2”)应使用磁敏电阻，另一定值电阻的阻值应为________kΩ(保留2位有效数字)。
解析：(1)根据题图甲，在题图乙中补充实物连线图如图所示。
(2)电压表的最小刻度值为0.1 V，如题图丙所示，电压表的读数为1.30 V，磁敏电阻两端的电压为×(2 kΩ＋1 kΩ)＝1.95 V，电流表读数为0.5 mA，故此时磁敏电阻的阻值R＝ Ω＝3.9×103 Ω。
(3)根据闭合电路可得输出电压U＝，要求输出电压达到或超过2.0 V时报警，即要求磁感应强度增大时，电阻的阻值增大，从而需要输出电压增大，故需要R2的阻值增大才能实现此功能，故R2为磁敏电阻；开始报警时磁感应强度为0.2 T，此时R2＝1.4 kΩ，电压U＝2.0 V，根据电路关系＝，解得另一定值电阻的阻值R1＝2.8 kΩ。
答案：(1)实物连接图见解析　(2)1.30　3.9×103 Ω　(3)R2　2.8
12．(12分)某物理兴趣小组制作了一个简易电子体温计，其结构如图1所示。
(1)兴趣小组测出某种热敏电阻的I－U图像如图2所示，那么他们选用的应该是图________(选填“3”或“4”)电路，由图2可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而________(选填“增大”或“减小”)。
(2)按图5所示的电路测量热敏电阻t ℃时的电阻Rt。小明将单刀双掷开关分别打到a处和b处，通过观察分析，发现电压表示数变化更明显，由此判断开关打到________(选填“a”或“b”)处时进行实验系统误差较小。
(3)小明为了消除系统误差，他设计用电流计G和电阻箱替代电压表，电路如图6所示。实验绘制出了－R箱图线是如图7所示直线，斜率为k，纵截距为b。R箱为电阻箱阻值读数，I为A示数，Ig为G示数，则Rt＝________。
(4)热敏电阻的阻值随温度的变化如图9所示，在设计的电路中(如图8所示)，已知电源电动势为5.0 V(内阻不计)，电路中二极管为红色发光二极管，红色发光二极管的启动(导通)电压为3.0 V，即发光二极管两端电压U≥3.0 V时点亮，同时电铃发声。实验要求当热敏电阻的温度高于38 ℃时红灯亮且铃响发出警报，其中电阻________(选填“R1”或“R2”)为定值电阻，其阻值应调为________Ω(结果保留2位有效数字)。
解析：(1)由题图2可知，电压、电流均从0开始变化，则电路采用分压式，即题图4。由题图2可知，电压与电流的比值越来越小，即热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
(2)将单刀双掷开关分别打到a处和b处，通过观察分析，发现电压表示数变化更明显，说明电压表分流影响小，电流表应该采用外接法，即开关打到a。
(3)由并联电路电压相等得
(Rg＋R箱)Ig＝Rt(I－Ig)
化简得＝＋R箱
则k＝
解得Rt＝。
(4)由于热敏电阻阻值随温度的升高而降低，要使发光二极管电压U≥3.0 V时点亮，则有R2分压随总电阻的减小而增大，由串联电路中的电压之比等于电阻之比，所以R1为热敏电阻，R2为定值电阻。由题图9可知，当温度为38 ℃时，热敏电阻阻值为40.0 Ω。由闭合电路欧姆定律列出表达式＝
解得R2＝60 Ω。
答案：(1)4　减小　(2)a　(3)　(4)R2　60
13．(12分)某研究性学习小组利用力敏电阻制作电子秤。已知力敏电阻在压力作用下发生微小形变，它的电阻也随之发生变化，其阻值R随压力F变化的图像如图(a)所示，其中R0＝15 Ω，图像斜率k＝1.4 Ω/N。小组同学按图(b)所示电路制作了一个如图(c)所示的简易电子秤(秤盘质量不计)，电路中电源电动势E＝3.5 V，内阻未知，电流表量程为0～10 mA，内阻RA＝18 Ω，g取10 m/s2。
(1)实验有下列一些步骤，则最合理的实验操作顺序为________。
①秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器电阻接入电阻不变，读出此时电流表示数I；
②换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值；
③秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏；
④将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。
(2)实验时发现电流表量程偏小，根据需要将其量程扩大为0～100 mA，则应该给该电流表________(选填“串联”或“并联”)阻值为________Ω的电阻。
(3)用改装后的电流表进行操作，若电流表示数为20 mA，则待测重物质量m＝________kg。(结果保留2位有效数字)
(4)电流表表盘改动后，正确的刻线及0刻度位置最合理的是________。
(5)若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤③的操作，则测量结果________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
解析：(1)在本实验中应先让秤盘上不放重物，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏，然后在秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器接入电阻不变，读出此时电流表示数I，再换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值，最后将电流表刻度盘改装为质量刻度盘，故合理的实验操作顺序为③①②④。
(2)要将小量程的电流表改装成量程较大的电流表时，需要并联一个小电阻，有I＝IA＋
代入数据解得R并＝2 Ω。
(3)根据闭合电路欧姆定律可得，当秤盘上不放重物时，调节滑动变阻器使得电流表满偏，有Ig＝，当秤盘上放上重物，且电流表示数为20 mA时，有I0＝，R＝R0＋kmg，联立可得m＝10 kg。
(4)由于力敏电阻阻值R随压力增大而增大，则电流表示数随压力增大而减小，所以改装后的刻度盘，其0刻度线在电流表的满刻度处。
(5)根据操作过程③可知，当电源电动势不变，而内阻增大时，仍可以使得电流表达到满偏，滑动变阻器接入电路的阻值减小，但回路中电源内阻和滑动变阻器接入电路的总电阻不变，所以测量结果不变。
答案：(1)③①②④　(2)并联　2　(3)10　(4)A
(5)不变
14.(8分)飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以37.5 kHz的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。那么黑匣子发出的电磁波波长是多少？若接收电路是由LC电路组成的，其中该接收装置里的电感线圈L＝4.0 mH，此时产生电谐振的电容是多大？
解析：由公式v＝λf得λ＝＝ m＝8 000 m　
再由公式f＝得
C＝＝ F≈4.5×10－9 F。
答案：8 000 m　4.5×10－9 F
15．(10分)如图所示，线圈L的自感系数为25 mH，电阻为0，电容器C的电容为40 μF，灯泡D的规格是“4 V　2 W”。开关S闭合后，灯泡正常发光，S断开后，LC中产生振荡电流。若从S断开开始计时，求：
(1)当t＝×10－3 s时，电容器的右极板带何种电荷；(6分)
(2)当t＝π×10－3 s时，LC回路中的电流大小。(4分)
解析：T＝2π＝2π× s＝2π×10－3 s。
(1)断开S时，电流最大，t＝×10－3 s＝，即经电流最小，电容器两极板间的电压最大，在此过程中对电容器充电，右极板带正电。
(2)t＝π×10－3 s＝，此时电流最大，与没断开开关时的电流大小相等，则I＝＝0.5 A。
答案：(1)正电荷　(2)0.5 A(共44张PPT)
第五章　传感器
第1节　认识传感器
第2节　常见传感器的工作原理
第3节　传感器的应用举例
学习目标
1．了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义。　2.了解传感器的分类，知道传感器的组成与应用模式。　3.知道常见传感器的原理。
课前知识梳理
PART
01
第一部分
一、认识传感器
1.什么是传感器
(1)传感器是把被测的非电信息按一定规律转换成与之对应的________的器件或装置。
(2)传感器的作用
电信号
2．传感器的结构
通常传感器由______元件和______元件组成，有时也将信号调节转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分，如图所示。
敏感
转换
(1)光敏电阻：光敏电阻通常用硫化镉或硒化镉等半导体材料制成，阻值随光照强弱变化而变化，无光照射时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。
(2)干簧管是一种能够感知______的敏感元件，串联在电路中的干簧管可作为一个由磁场控制的开关，控制电路的通与断。
3．传感器的分类
按感知外界信息及变换效应的不同，可将其分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。
磁场
二、常见传感器的工作原理
1．温度传感器
温度传感器是一种将______变化转换成电学量变化的装置。它使用的常见感温敏感元件有热敏电阻、热电阻、热双金属片和热电偶等。
2．光传感器
有些金属或半导体材料在电路中受到光照时，产生电流或电压，实现光信号向电信号的转化。选用这种材料做敏感元件，便可制成光传感器。
3．力传感器
力传感器是一种把________转换为电学量的装置。
温度
力学量
三、传感器的应用举例
1．温度传感器的应用——电熨斗、电饭锅
2．光传感器的应用——火灾报警器
3．各种传感器的应用——汽车
判断下列说法是否正确。
(1)传感器是把非电学量转换为电学量的元件。(　　)
(2)传感器是把力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具。(　　)
(3)所有传感器都是由半导体材料制成的。(　　)
(4)传感器担负着采集信息的任务。(　　)
√
√
×　
√
课堂深度探究
PART
02
第二部分
知识点一　传感器的工作原理
夜晚，楼道里漆黑一片，但随着我们的脚步声响，或者“路见不明一声吼”，楼道的灯亮了，经过后，灯则依次熄灭。其中的奥妙是什么？
[提示]　在电路中安装了一种能将声、光信号转换为电信号的传感器——声光延时开关。
1．传感器的核心元件
(1)敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。
(2)转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。
(3)转换电路：将转换元件输出的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流等。
2．传感器的工作原理
传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后再输送给控制系统产生各种控制动作。传感器的工作原理如图所示：
3．光敏电阻
(1)光敏电阻是用半导体材料制成。
(2)特点：在被光照射时电阻会发生变化，光照增强时电阻减小，光照减弱时电阻增大。
(3)作用：把光学量转换为电学量。
√
角度1　传感器的原理
　　　关于传感器工作的一般流程，下列说法正确的是(　　)
A．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件
B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量
C．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量
[解析]　传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量，故A、B、D错误，C正确。
√
角度2　光敏电阻
　　　(多选)如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度减弱时(　　)
A．电压表的示数增大 B．R2中电流增大
C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大
[解析]　由题图可知，L与R3串联后与R2并联，再和R1串联；当光照减弱时，光敏电阻的阻值增大，则电路中总电阻增大，总电流减小，由U＝E－Ir可知，路端电压增大，因电流减小，则R1两端的电压减小，并联部分电压增大，R2中电流增大，则流过灯泡的电流减小，故灯泡的功率减小。
√
角度3　传感器的应用
　　　一款AI人脸识别机，当有人进入“人脸识别区”，大概0.5 m处时，摄像机会捕捉面部信息，对其面部特征进行快速核对，下列可实现这一功能的一组传感器是(　　)
A．声传感器和压力传感器 B．光传感器和位移传感器
C．速度传感器和温度传感器 D．压力传感器和加速度传感器
[解析]　根据题意，进行人脸识别需要使用光传感器和位移传感器。
√
√
　　　图中关于传感器的应用，说法错误的是(　　)




A．图甲中干簧管是利用磁场来控制电路的通断
B．图乙中机器人的“眼睛”利用了光传感器
C．图丙中红外测温仪向人体发射红外线，从而测量人体温度
D．图丁中电容式位移传感器能把物体的位移这个力学量转化成电容这个电学量
[解析]　题图甲中干簧管是利用磁场来控制电路的通断，故A正确，与题意不符；
题图乙中机器人遇到障碍物会绕开，说明机器人的“眼睛”看到了障碍物，利用了光传感器，故B正确，与题意不符；
题图丙中红外测温仪是通过接收人体发射的红外线来测量人体温度的，故C错误，与题意相符；
题图丁中电容式位移传感器能把物体的位移这个力学量转化成电容这个电学量，故D正确，与题意不符。
知识点二　温度传感器
1．热敏电阻温度传感器
(1)按其电阻随温度变化特性的不同，热敏电阻可分为两类：一类是阻值随温度升高而减小的，称为负温度系数热敏电阻，用NTC表示；另一类是阻值随温度升高而增大的，称为正温度系数热敏电阻，用PTC表示。
(2)有一种特殊的NTC热敏电阻，它在某一特定温度附近，电阻会急剧减小，适用于制成热保护开关。
2．热电阻温度传感器
用金属丝制作的感温电阻称为热电阻。金属的电阻与温度的关系是R＝R0(1＋θt)，其中，θ为温度系数，R0是t＝0 ℃时导体的电阻。常用的热电阻材料有铂和铜，θ值的范围为(3～6)×10－3 ℃－1。以热电阻作为传感器的敏感元件，要求温度系数稳定(不因温度而改变)，可在较大的温度范围内工作。
3．热双金属片温度传感器
金属会因温度升高而膨胀，不同的金属材料，在升高相同的温度时，膨胀程度不同。通常用“膨胀系数”描述材料的这种性质，将两种膨胀系数相差较大的不同金属片焊接或轧制成一体后，当温度升高时，由于两边金属片膨胀程度不同，双金属片就会发生形变，所以热双金属片可以作为温度的敏感元件。针对热双金属片对温度的感知表现为形变的特性，可用它来控制电路的通断，因此热双金属片常用在温度控制装置中。
√
　　　自动化温室种植能使人们在寒冷的冬季享用到新鲜的蔬菜，自动控制室所利用的传感器是(　　)
A．压力传感器 B．声音传感器
C．温度传感器 D．气体传感器
[解析]　自动化温室种植能使人们在寒冷的冬季享用到新鲜的蔬菜，与温度有关，是温度传感器。
√
　　　某同学准备用一种热敏电阻制作一只电阻温度计。他先通过实验描绘出一段该热敏电阻的I－U曲线，如图甲所示，再将该热敏电阻Rt与某一定值电阻串联接在电路中，用理想电压表与定值电阻并联，并在电压表的表盘上标注温度值，制成电阻温度计，如图乙所示。下列说法正确的是(　　)
A．从图甲可知，该热敏电阻的阻值
随温度的升高而增大
B．图乙中电压表的指针偏转角越大，温度越高
C．温度越高，整个电路消耗的功率越小
D．若热敏电阻的阻值随温度均匀变化，则表盘上标注温度刻度也一定是均匀的
[解析]　I－U图像上的点与原点连线的斜率的倒数表示电阻，由题图甲可知，I越大，电阻越小，即热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，A错误；
温度越高，Rt阻值越小，热敏电阻Rt与定值电阻R串联接在电路中，电路中电流越大，R两端的电压越大，电压表的指针偏转角越大，因此电压表的指针偏转角越大，温度越高，B正确；
温度越高，电路中电流越大，由P＝IU可知，整个电路消耗的功率越大，C错误；
知识点三　力传感器
力传感器是一种把力学量转换为电学量的装置。常用的力传感器是由铝合金梁和应变片组成的应变式力传感器，如图甲所示。应变片是一种敏感元件，多用半导体材料制成，分别贴在梁的上、下表面，如图乙所示。梁的一端固定，另一端为自由端。
在梁的自由端施加向下的压力时，梁发生弯曲，上表面拉伸，上应变片的电阻变大；下表面压缩，下应变片的电阻变小。压力越大，弯曲形变越大，两个应变片的电阻变化就越大。使应变片中通过的电流保持恒定，这时上应变片两端的电压变大，下应变片两端的电压变小。把这个电压的差值输出，压力越大，输出的电压差值也就越大。如果力的方向向上，则上、下应变片的电阻变化正好相反，电压差值为负。
　　　有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图中的虚线框部分所示，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＝1∶1。已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如表所示：
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变化的函数关系式为
_________________________。
(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。
15
(3)如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为37.5 mA，这个人的体重是________ kg(g取10 m/s2)。
60
(4)该秤的刻度(体重刻度)________(选填“均匀”或“不均匀”)。
不均匀
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
√
1．(传感器的原理和分类)传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器。如图所示，键盘上每一个键的下面都连有一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两个金属片组成一个小电容器，当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号。这种计算机键盘使用的是(　　)
A．温度传感器 B．压力传感器
C．磁传感器 D．光传感器
解析：小金属片被按下时，作用的压力不一样，小金属片下移的距离不同，两个极板之间的距离不同，电容就不同，即将压力这个力学量转换为电容这个电学量，所以计算机键盘使用的是压力传感器，B正确，A、C、D错误。
√
2．(传感器的原理和分类)办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，利用的传感器是(　　)
A．生物传感器 B．红外传感器
C．温度传感器 D．压力传感器
解析：自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若用温度控制，人的体温与夏季气温接近，则在夏季自动门可能做出错误动作。自动门实际使用的是红外传感器，红外线属于不可见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机，实现自动开门。
3．(光敏电阻)如图甲所示，光敏电阻R2(阻值随光照的增强而减小)上加上如图乙所示的光照，那么R2两端的电压变化是选项图中的(　　)
√
解析：光敏电阻阻值随光照的增强而减小，根据题图乙知R2两端的电压随之同频率地先减小后增大，但不会是0，故选B。
√
4.(热敏电阻和金属热电阻)(多选)电阻R随温度T变化的图线如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的
B．图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的
C．图线1对应的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高
D．图线2对应的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高
√
解析：金属热电阻的阻值随温度升高而增大，半导体材料的热敏电阻(NTC)的阻值随温度升高而减小，A错误，B正确；
图线1对应的材料化学稳定性好但灵敏度低，图线2对应的材料化学稳定性差但灵敏度高，C错误，D正确。(共47张PPT)
单元过关检测(四)
√
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)
1．电磁波的发现和使用极大地改变了人类的生活。下列说法正确的是(　　)
A．根据麦克斯韦电磁理论，变化的磁场产生变化的电场，变化的电场产生变化的磁场
B．蓝牙耳机的电磁波在真空中的传播速度比手机通信的电磁波在真空中的传播速度小
C．盒装牛奶内壁有铝箔，不能放入微波炉中加热
D．某同学自制收音机来收听广播时，其接收电台的过程称为调制
解析：根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的磁场产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，A错误；
蓝牙耳机的电磁波在真空中的传播速度等于手机通信的电磁波在真空中的传播速度，B错误；
盒装牛奶内壁有铝箔，这属于金属材料，金属能聚集能量产生高频电流，进而出现发热产生电火花的现象，不能放入微波炉中加热，C正确；
某同学自制收音机来收听广播时，其接收电台的过程称为调谐，D错误。
√
2．下列关于传感器元件说法正确的是(　　)
A．如图甲，当磁体靠近干簧管时，
两个簧片被磁化而接通，干簧管起到
开关的作用
B．如图乙，是一种电感式微小位移
传感器，物体1连接软铁芯2插在空心
线圈3中，当物体1向右发生微小位移
时，线圈自感系数变大
C．图丙是一光敏电阻，随着光照增强，光敏电阻导电性变差
D．如图丁，当力F越大，金属梁弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越小
解析：当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，干簧管起到开关的作用，A正确；
当物体1向右发生微小位移时，铁芯插入的长度变小，线圈自感系数变小，B错误；
光敏电阻，当强光照射时，电阻变小，导电性变强，C错误；
当力F越大，金属梁弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大，D错误。
√
3．图甲是LC振荡电路，图乙的q－t图像表示LC振荡电路中，电容器上极板电荷量随时间变化的关系，下列说法正确的是(　　)

A．0到t1时间内，线圈中磁场能在减小
B．t1、t3两时刻电路中电流最大
C．t3到t4时间内，电容器内的电场强度在增大
D．增大电路的振荡周期，可以使该电路更有效地发射电磁波
解析：由q－t图像可知，0到t1时间内，电容器的电荷量在增大，故电容器的电场能在增大，线圈中的磁场能在减小，故A正确；
t1、t3两时刻电容器的电荷量最大，故电场能最大，磁场能最小，电路中的电流最小，故B错误；
t3到t4时间内，电容器的电荷量在减少，电容器内的电场强度在减小，故C错误；
根据电磁波发射的特点可知，要有效地发射电磁波，振荡电路必须要有足够高的振荡频率，需要减小电路的振荡周期，故D错误。
√
4．图甲为LC振荡电路，通过P点的电流如图乙所示，P点电流向左为正，下列说法正确的是(　　)

A．0到t1电容器上极板带正电
B．t1到t2电容器中的电场能增大
C．在t3时刻，线圈中的磁场能最大
D．增大电容器两板间距，振荡电流的周期将减小
解析：根据题图乙可知，0到t1内电流逐渐减小，则磁场能逐渐减小，电场能逐渐增大，电容器被充电，且电流为正方向，即电流方向为逆时针方向，可知下极板带正电，上极板带负电，故A错误；
t1到t2内电流逐渐增大，则磁场能逐渐增大，电场能逐渐减小，故B错误；
在t3时刻，电流为0，则线圈中的磁场能最小，故C错误；
√
5．如图为某电感式位移传感器的原理图，1是待测位移的物体，3是接交流电的空心线圈，软铁芯2插在线圈3中并且可以随物体1左右平移，则该传感器(　　)
A．将电流变化信号转化为位移变化信号输出
B．将位移变化信号转化为电流变化信号输出
C．将位移变化信号转化为电阻变化信号输出
D．当物体向左移动时，线圈的自感系数变小
解析：电感式位移传感器输入的物理量是位移，输出的物理量是电流，故B正确，A、C错误；
当物体向左移动时，软铁芯插入线圈的深度增大，则线圈的自感系数变大，故D错误。
√
6．如图所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，则(　　)

A．若仅增大线圈的自感系数，振荡频率增大
B．若仅减小电容器的电容，振荡频率减小
C．若i正在减小，则线圈两端电压在增大
D．若i正在增大，此时A板带正电
若i正在增大，则线圈产生的磁场能正在增大，电容器中的电场能正在减小，电容器正在放电，由题图电流方向可知，此时A板带负电，故D错误。
7.利用如图所示的加速度计可探究弹簧振子的位移随时
间变化的关系。取滑块从图示的平衡位置向右运动为零
时刻，此时滑块下方的滑片在均匀电阻丝R的中间位置，
电压传感器得到P、Q两端的电势差UPQ随时间t变化的图
像是(　　)
√
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
8．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等按顺序排列起来，形成了范围非常广阔的电磁波谱。不同的电磁波具有不同的特性，因而其用途也不同。下列关于电磁波的应用符合实际的是(　　)
A．微波可以用于卫星通信 B．红外线可以用于杀菌消毒
C．紫外线可以用于加热理疗 D．X射线片可以用于诊断病情
√
√
解析：微波的频率较高，能提供更高的传输速度和品质，可以用于卫星通信，A正确；
红外线频率较低，能量小，不可以用于杀菌消毒，B错误；
紫外线是一种电磁波，它具有较高能量，但频率较高，对人体有害，不能直接被用作加热理疗，C错误；
X射线片具有很强的穿透性，可透过皮肤看到骨骼等其他器官情况，可以用于诊断病情，D正确。
√
9．使用蓝牙耳机接听手机来电，其信号传输的示意图如图所示。已知可见光的频率范围是4.2×1014～7.8×1014 Hz，则蓝牙通信的电磁波(　　)

A．是蓝光
B．波长比手机通信的电磁波短
C．在真空中的传播速度大小为3.0×108 m/s
D．在真空中的传播速度比可见光传播的速度小
√
解析：由题意可得，蓝牙通信的电磁波频率小于可见光频率，故不可能是蓝光，故A错误；
由题图可知，蓝牙通信的电磁波比手机通信的电磁波频率大，由c＝λf可知，频率越大，波长越短，故蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波短，故B正确；
在真空中电磁波(包括可见光)的传播速度大小均为c＝3×108 m/s，故C正确，D错误。
√
10．力敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。某同学利用力敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置。如图甲所示，将力敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电压表示数为U0，电源内阻不能忽略，若在某个运动过程中，电压表的示数变化如图乙所示，下列说法正确的是(　　)
A．0到t1时间内电梯内的物体处于超重状态
B．t2到t3时间内电梯内的物体处于失重状态
C．t1到t2时间内电梯可能处于匀加速直线运动状态
D．t2到t3时间内电梯可能处于匀减速直线运动状态
√
解析：电梯静止时，电压表的示数为U0，力敏电阻受到的压力是mg，设此时力敏电阻的阻值为R1，0到t3时间内，电压表的示数大于U0，电路中的总电阻变大，则力敏电阻的阻值变大，即大于R1，则力敏电阻受到的压力小于mg，则物体在该过程一直处于失重状态，故A错误，B正确；
在t1到t2时间内，电梯内的物体处于失重状态，电梯的加速度向下且保持不变，则电梯可能处于向下的匀加速直线运动状态，C正确；
t2到t3时间内，由于电压表示数是变化的，则外电阻是变化的，力敏电阻的阻值是变化的，所受压力是变化的，则电梯不可能做匀变速运动，D错误。
三、非选择题(本题共5小题，共54分)
11．(12分)磁敏电阻是一种对磁敏感、具有磁阻效应的电阻元件。物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应。某实验小组利用伏安法测量一磁敏电阻RM的阻值(几千欧)随磁感应强度的变化关系。
所用器材：电源E(6 V)、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)、电压表(量程为0～3 V，内阻为2 kΩ)、毫安表(量程为0～3 mA，内阻不计)、定值电阻R0＝1 kΩ、开关、导线若干。
(1)为了使磁敏电阻两端电压调节范围尽可能大，实验小组设计了电路图甲，请用笔代替导线在乙图中将实物连线补充完整。
解析：根据题图甲，在题图乙中补充实物连线图如图所示。
答案：实物连接图见解析
(2)某次测量时电压表的示数如图丙所示，电压表的读
数为________V，电流表读数为0.5 mA，则此时磁敏
电阻的阻值为____________。
1.30
3.9×103 Ω
(3)实验中得到该磁敏电阻阻值R随磁感应强度B变化的曲线如图丁所示。某同学利用该磁敏电阻制作了一种报警器，其电路的一部分如图戊所示。图戊中E为直流电源(电动势为6.0 V，内阻可忽略)，当图戊中的输出电压达到或超过2.0 V时，便触发报警器(图戊中未画出)报警。若要求开始报警时磁感应强度为0.2 T，则图戊中________(选填“R1”或“R2”)应使用磁敏电阻，另一定值电阻的阻值应为________kΩ(保留2位有效数字)。
R2　
2.8
12．(12分)某物理兴趣小组制作了一个简易电子体温计，其结构如图1所示。
(1)兴趣小组测出某种热敏电阻的I－U图像如图2所示，那么他们选用的应该是图________(选填“3”或“4”)电路，由图2可知，热敏电阻的阻值随温度
的升高而________(选填“增大”或“减小”)。
解析：由题图2可知，电压、电流均从0开始变化，则电路采用分压式，即题图4。由题图2可知，电压与电流的比值越来越小，即热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
4　
减小
(2)按图5所示的电路测量热敏电阻t ℃时的电阻Rt。小明将单刀双掷开关分别打到a处和b处，通过观察分析，发现电压表示数变化更明显，由此判断开关打到________(选填“a”或“b”)处时进行实验系统误差较小。
a　
解析：将单刀双掷开关分别打到a处和b处，通过观察分析，发现电压表示数变化更明显，说明电压表分流影响小，电流表应该采用外接法，即开关打到a。
(4)热敏电阻的阻值随温度的变化如图9所示，在设计的电路中(如图8所示)，已知电源电动势为5.0 V(内阻不计)，电路中二极管为红色发光二极管，红色发光二极管的启动(导通)电压为3.0 V，即发光二极管两端电压U≥3.0 V时点亮，同时电铃发声。实验要求当热敏电阻的温度高于38 ℃时红灯亮且铃响发出警报，其中电阻________(选填“R1”或“R2”)为定值电阻，其阻值应调为________Ω(结果保留2位有效数字)。
R2
60
13．(12分)某研究性学习小组利用力敏电阻制作电子秤。已知力敏电阻在压力作用下发生微小形变，它的电阻也随之发生变化，其阻值R随压力F变化的图像如图(a)所示，其中R0＝15 Ω，图像斜率k＝1.4 Ω/N。小组同学按图(b)所示电路制作了一个如图(c)所示的简易电子秤(秤盘质量不计)，电路中电源电动势E＝3.5 V，内阻未知，电流表量程为0～10 mA，内阻RA＝18 Ω，g取10 m/s2。
(1)实验有下列一些步骤，则最合理的实验操作顺序为______________。
①秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器电阻接入电阻不变，读出此时电流表示数I；
②换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值；
③秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏；
④将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。
③①②④
解析：在本实验中应先让秤盘上不放重物，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏，然后在秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器接入电阻不变，读出此时电流表示数I，再换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值，最后将电流表刻度盘改装为质量刻度盘，故合理的实验操作顺序为③①②④。
(2)实验时发现电流表量程偏小，根据需要将其量程扩大为0～100 mA，则应该给该电流表________(选填“串联”或“并联”)阻值为________Ω的电阻。
并联
2　
(3)用改装后的电流表进行操作，若电流表示数为20 mA，则待测重物质量m＝________kg。(结果保留2位有效数字)
10
(4)电流表表盘改动后，正确的刻线及0刻度位置最合理的是________。
解析：由于力敏电阻阻值R随压力增大而增大，则电流表示数随压力增大而减小，所以改装后的刻度盘，其0刻度线在电流表的满刻度处。
A
(5)若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤③的操作，则测量结果________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
解析：根据操作过程③可知，当电源电动势不变，而内阻增大时，仍可以使得电流表达到满偏，滑动变阻器接入电路的阻值减小，但回路中电源内阻和滑动变阻器接入电路的总电阻不变，所以测量结果不变。
不变
14.(8分)飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以37.5 kHz的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。那么黑匣子发出的电磁波波长是多少？若接收电路是由LC电路组成的，其中该接收装置里的电感线圈L＝4.0 mH，此时产生电谐振的电容是多大？
答案：8 000 m　4.5×10－9 F
15．(10分)如图所示，线圈L的自感系数为25 mH，电阻为0，电容器C的电容为40 μF，灯泡D的规格是“4 V　2 W”。开关S闭合后，灯泡正常发光，S断开后，LC中产生振荡电流。若从S断开开始计时，求：
答案：正电荷　
(2)当t＝π×10－3 s时，LC回路中的电流大小。(4分)
答案：0.5 A章末知识网络建构
传感器是把非电信息转换成电信号的器件或装置
由
①、
转换元件、信号调节转换电路、辅助
结构
「答案]
电源组成
①敏感元件
分类
物理传感器、化学传感器和生物传感器
传
感
热敏电阻温度传感器
②火灾报警器
温度传感器
热电阻温度传感器
③电熨斗
常见传感器
光传感器
热双金属片温度传感器
的工作原理
力传感器
④电子秤
光传感器的应用
②
传感器的
温度传感器的应用
③
应用举例
力传感器的应用
④第1节　认识传感器
第2节　常见传感器的工作原理
第3节　传感器的应用举例
1．了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义。　2.了解传感器的分类，知道传感器的组成与应用模式。　3.知道常见传感器的原理。
一、认识传感器
1.什么是传感器
(1)传感器是把被测的非电信息按一定规律转换成与之对应的电信号的器件或装置。
(2)传感器的作用
2．传感器的结构
通常传感器由敏感元件和转换元件组成，有时也将信号调节转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分，如图所示。
(1)光敏电阻：光敏电阻通常用硫化镉或硒化镉等半导体材料制成，阻值随光照强弱变化而变化，无光照射时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。
(2)干簧管是一种能够感知磁场的敏感元件，串联在电路中的干簧管可作为一个由磁场控制的开关，控制电路的通与断。
3．传感器的分类
按感知外界信息及变换效应的不同，可将其分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。
二、常见传感器的工作原理
1．温度传感器
温度传感器是一种将温度变化转换成电学量变化的装置。它使用的常见感温敏感元件有热敏电阻、热电阻、热双金属片和热电偶等。
2．光传感器
有些金属或半导体材料在电路中受到光照时，产生电流或电压，实现光信号向电信号的转化。选用这种材料做敏感元件，便可制成光传感器。
3．力传感器
力传感器是一种把力学量转换为电学量的装置。
三、传感器的应用举例
1．温度传感器的应用——电熨斗、电饭锅
2．光传感器的应用——火灾报警器
3．各种传感器的应用——汽车
判断下列说法是否正确。
(1)传感器是把非电学量转换为电学量的元件。(　　)
(2)传感器是把力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具。(　　)
(3)所有传感器都是由半导体材料制成的。(　　)
(4)传感器担负着采集信息的任务。(　　)
提示：(1)√　(2)√　(3)×　(4)√
知识点一　传感器的工作原理
夜晚，楼道里漆黑一片，但随着我们的脚步声响，或者“路见不明一声吼”，楼道的灯亮了，经过后，灯则依次熄灭。其中的奥妙是什么？
[提示]　在电路中安装了一种能将声、光信号转换为电信号的传感器——声光延时开关。
1．传感器的核心元件
(1)敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。
(2)转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。
(3)转换电路：将转换元件输出的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流等。
2．传感器的工作原理
传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后再输送给控制系统产生各种控制动作。传感器的工作原理如图所示：
3．光敏电阻
(1)光敏电阻是用半导体材料制成。
(2)特点：在被光照射时电阻会发生变化，光照增强时电阻减小，光照减弱时电阻增大。
(3)作用：把光学量转换为电学量。
角度1　传感器的原理
　关于传感器工作的一般流程，下列说法正确的是(　　)
A．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件
B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量
C．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量
[解析]　传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量，故A、B、D错误，C正确。
[答案]　C
角度2　光敏电阻
　(多选)如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度减弱时(　　)
A．电压表的示数增大 B．R2中电流增大
C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大
[解析]　由题图可知，L与R3串联后与R2并联，再和R1串联；当光照减弱时，光敏电阻的阻值增大，则电路中总电阻增大，总电流减小，由U＝E－Ir可知，路端电压增大，因电流减小，则R1两端的电压减小，并联部分电压增大，R2中电流增大，则流过灯泡的电流减小，故灯泡的功率减小。
[答案]　BD
角度3　传感器的应用
　一款AI人脸识别机，当有人进入“人脸识别区”，大概0.5 m处时，摄像机会捕捉面部信息，对其面部特征进行快速核对，下列可实现这一功能的一组传感器是(　　)
A．声传感器和压力传感器 B．光传感器和位移传感器
C．速度传感器和温度传感器 D．压力传感器和加速度传感器
[解析]　根据题意，进行人脸识别需要使用光传感器和位移传感器。
[答案]　B
　图中关于传感器的应用，说法错误的是(　　)
A．图甲中干簧管是利用磁场来控制电路的通断
B．图乙中机器人的“眼睛”利用了光传感器
C．图丙中红外测温仪向人体发射红外线，从而测量人体温度
D．图丁中电容式位移传感器能把物体的位移这个力学量转化成电容这个电学量
[解析]　题图甲中干簧管是利用磁场来控制电路的通断，故A正确，与题意不符；题图乙中机器人遇到障碍物会绕开，说明机器人的“眼睛”看到了障碍物，利用了光传感器，故B正确，与题意不符；题图丙中红外测温仪是通过接收人体发射的红外线来测量人体温度的，故C错误，与题意相符；题图丁中电容式位移传感器能把物体的位移这个力学量转化成电容这个电学量，故D正确，与题意不符。
[答案]　C
知识点二　温度传感器
1．热敏电阻温度传感器
(1)按其电阻随温度变化特性的不同，热敏电阻可分为两类：一类是阻值随温度升高而减小的，称为负温度系数热敏电阻，用NTC表示；另一类是阻值随温度升高而增大的，称为正温度系数热敏电阻，用PTC表示。
(2)有一种特殊的NTC热敏电阻，它在某一特定温度附近，电阻会急剧减小，适用于制成热保护开关。
2．热电阻温度传感器
用金属丝制作的感温电阻称为热电阻。金属的电阻与温度的关系是R＝R0(1＋θt)，其中，θ为温度系数，R0是t＝0 ℃时导体的电阻。常用的热电阻材料有铂和铜，θ值的范围为(3～6)×10－3 ℃－1。以热电阻作为传感器的敏感元件，要求温度系数稳定(不因温度而改变)，可在较大的温度范围内工作。
3．热双金属片温度传感器
金属会因温度升高而膨胀，不同的金属材料，在升高相同的温度时，膨胀程度不同。通常用“膨胀系数”描述材料的这种性质，将两种膨胀系数相差较大的不同金属片焊接或轧制成一体后，当温度升高时，由于两边金属片膨胀程度不同，双金属片就会发生形变，所以热双金属片可以作为温度的敏感元件。针对热双金属片对温度的感知表现为形变的特性，可用它来控制电路的通断，因此热双金属片常用在温度控制装置中。
　自动化温室种植能使人们在寒冷的冬季享用到新鲜的蔬菜，自动控制室所利用的传感器是(　　)
A．压力传感器 B．声音传感器
C．温度传感器 D．气体传感器
[解析]　自动化温室种植能使人们在寒冷的冬季享用到新鲜的蔬菜，与温度有关，是温度传感器。
[答案]　C
　某同学准备用一种热敏电阻制作一只电阻温度计。他先通过实验描绘出一段该热敏电阻的I－U曲线，如图甲所示，再将该热敏电阻Rt与某一定值电阻串联接在电路中，用理想电压表与定值电阻并联，并在电压表的表盘上标注温度值，制成电阻温度计，如图乙所示。下列说法正确的是(　　)
A．从图甲可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而增大
B．图乙中电压表的指针偏转角越大，温度越高
C．温度越高，整个电路消耗的功率越小
D．若热敏电阻的阻值随温度均匀变化，则表盘上标注温度刻度也一定是均匀的
[解析]　I－U图像上的点与原点连线的斜率的倒数表示电阻，由题图甲可知，I越大，电阻越小，即热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，A错误；温度越高，Rt阻值越小，热敏电阻Rt与定值电阻R串联接在电路中，电路中电流越大，R两端的电压越大，电压表的指针偏转角越大，因此电压表的指针偏转角越大，温度越高，B正确；温度越高，电路中电流越大，由P＝IU可知，整个电路消耗的功率越大，C错误；若热敏电阻的阻值随温度线性变化，由闭合电路欧姆定律I＝可知，电路中电流I随温度是非线性变化的，由电压表的示数U＝IR可知，U随温度也是非线性变化的，因此表盘标注温度刻度一定是不均匀的，D错误。
[答案]　B
知识点三　力传感器
力传感器是一种把力学量转换为电学量的装置。常用的力传感器是由铝合金梁和应变片组成的应变式力传感器，如图甲所示。应变片是一种敏感元件，多用半导体材料制成，分别贴在梁的上、下表面，如图乙所示。梁的一端固定，另一端为自由端。
在梁的自由端施加向下的压力时，梁发生弯曲，上表面拉伸，上应变片的电阻变大；下表面压缩，下应变片的电阻变小。压力越大，弯曲形变越大，两个应变片的电阻变化就越大。使应变片中通过的电流保持恒定，这时上应变片两端的电压变大，下应变片两端的电压变小。把这个电压的差值输出，压力越大，输出的电压差值也就越大。如果力的方向向上，则上、下应变片的电阻变化正好相反，电压差值为负。
　有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图中的虚线框部分所示，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＝1∶1。已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如表所示：
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变化的函数关系式为______________。
(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37.5 mA，这个人的体重是________ kg(g取10 m/s2)。
(4)该秤的刻度(体重刻度)________(选填“均匀”或“不均匀”)。
[解析]　(1)根据表中所给数据可得电阻R随压力F变化的函数关系式为R＝300－F(Ω)。
(2)根据题意，电子秤空载时压力传感器感受到的压力为0，由表可知，此时压力传感器的电阻
R＝300 Ω
由闭合电路的欧姆定律可得电路中的电流
I＝＝ A＝15 mA
所以该电子秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15 mA 处。
(3)当电流表刻度盘的示数I′＝37.5 mA时，
压力传感器的电阻R′＝＝ Ω＝120 Ω
而由R＝300－F(Ω)可得F＝300 N
再由F·AB＝G·BO
由于AO∶BO＝1∶1则AB∶OB＝2∶1
解得G＝600 N
根据G＝mg可得m＝60 kg。
(4)根据压力F与重力G之间的关系，即2F＝G
可得R＝300－G(Ω)
则根据欧姆定律可得
I＝＝(A)
根据上式可知，该秤的刻度(体重刻度)不是均匀的。
[答案]　(1)R＝300－F(Ω)　(2)15　(3)60
(4)不均匀
1．(传感器的原理和分类)传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器。如图所示，键盘上每一个键的下面都连有一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两个金属片组成一个小电容器，当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号。这种计算机键盘使用的是(　　)
A．温度传感器 B．压力传感器
C．磁传感器 D．光传感器
解析：选B。小金属片被按下时，作用的压力不一样，小金属片下移的距离不同，两个极板之间的距离不同，电容就不同，即将压力这个力学量转换为电容这个电学量，所以计算机键盘使用的是压力传感器，B正确，A、C、D错误。
2．(传感器的原理和分类)办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，利用的传感器是(　　)
A．生物传感器 B．红外传感器
C．温度传感器 D．压力传感器
解析：选B。自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若用温度控制，人的体温与夏季气温接近，则在夏季自动门可能做出错误动作。自动门实际使用的是红外传感器，红外线属于不可见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机，实现自动开门。
3．(光敏电阻)如图甲所示，光敏电阻R2(阻值随光照的增强而减小)上加上如图乙所示的光照，那么R2两端的电压变化是选项图中的(　　)
解析：选B。光敏电阻阻值随光照的增强而减小，根据题图乙知R2两端的电压随之同频率地先减小后增大，但不会是0，故选B。
4.(热敏电阻和金属热电阻)(多选)电阻R随温度T变化的图线如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的
B．图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的
C．图线1对应的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高
D．图线2对应的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高
解析：选BD。金属热电阻的阻值随温度升高而增大，半导体材料的热敏电阻(NTC)的阻值随温度升高而减小，A错误，B正确；图线1对应的材料化学稳定性好但灵敏度低，图线2对应的材料化学稳定性差但灵敏度高，C错误，D正确。(共35张PPT)
第4节　自制简单的控制电路
课堂深度探究
PART
01
第一部分
知识点一　简单的自动控制装置
设计自动控制电路时，一般按照以下的思路进行：
(1)根据所给出的仪器和要求画出控制电路和工作电路。
控制电路由电源、开关、光敏电阻(或热敏电阻等其他敏感元件)、电磁继电器和导线等组成；工作电路由电源、用电器(灯泡、电热丝等)、导线等组成。这两个电路相互独立，又通过电磁继电器相关联，电磁继电器实际上是工作电路的开关。
(2)分析自控电路的合理性
电路设计完成后，要对它的合理性进行分析，用光照射光敏电阻或对热敏电阻加热，检查工作电路的接通和断开是否符合实际要求。例如，自控路灯电路的设计要求是白天切断工作电路，使路灯熄灭，晚上接通工作电路，使路灯发光。
　　　图甲为热敏电阻的R－t图像，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为150 Ω。当线圈中的电流大于或等于20 mA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＝6 V，内阻可以不计。图乙中的“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________(选填“AB”或“CD”)端。
[解析]　当温度降低时，热敏电阻的阻值增加，继电器线圈中的电流减小，衔铁被弹开，AB将接入加热电路中，故恒温箱内的加热器接在AB端。
AB　
(2)如果要使恒温箱内的温度保持100 ℃，则可变电阻R′的值应调节为________Ω。
100
　　　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关系曲线图如图甲所示。
(1)为了通过测量得到如图甲所示I－U关系的完整曲线，在图乙中的(a)和(b)两个电路中应选择的是________；简要说明理由：_____________________________________________。
(电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω)
[解析]　由于I－U关系图线中电压从0
调至所需电压，电压调节范围大，所
以应选择(a)。
(a)
电路电压可从0调到所需电压，电压调节范围大
(2)在图丙所示的电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω。由热敏电阻的I－U 关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为______V；电阻R2的阻值为________Ω。
5.2
111.8
(3)举出一个可以应用热敏电阻的例子。
________________________________________________________________
[解析]　应用热敏电阻的例子很多，如恒温箱、自动孵化器、热敏温度计等。
恒温箱(自动孵化器、热敏温度计等)
知识点二　自动控制装置的分析
1．分析思路
物理传感器是将所感受的物理量(如力、热、光等)转换为便于测量的电学量的器件。我们可以把传感器的应用过程分为三个步骤：
(1)信息采集；
(2)信息加工、放大、传输；
(3)利用所获得的信息执行某种操作。
2．分析传感器问题要注意四点
(1)感受量分析
要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等。
(2)敏感元件分析
明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律。
(3)电路结构分析
认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点基础上，分析电路输出信号与输入信号间的规律。
(4)执行机构工作分析
传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程，还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程。
　　　(2025·广东深圳期末)某实验小组设计了一个声、光控制系统。声、光控制开关需要同时满足光线较暗、有活动声音时才接通电路的工作要求，其示意图如图甲所示。
(1)声、光控制开关中的声控继电器与光控继电器是________(选填“并联”或“串联”)关系。
[解析]　由于声、光控制开关需要同时满足光线较暗、有活动声音时才接通电路的工作要求，可知声、光控制开关中的声控继电器与光控继电器是串联关系。
串联
(2)其中光控继电器的电路结构如图乙所示。已知环境亮度越大，光敏元件阻值越小，当电路电流小于某阈值I0时，继电器开始工作。在设定的光照度条件下调节滑动变阻器，使继电器恰好开始工作，此时电流表示数如图丙所示，此时I0＝________ A。
[解析]　题图丙中电流表的量程为0.6 A，精度为0.02 A，根据电流表的读数规律，可知，该电流表的读数为0.42 A。
0.42
(3)为了节约用电，需要降低光照度阈值，应该把滑动变阻器阻值调________。
[解析]　由于环境亮度越大，光敏元件阻值越小，则当降低光照度阈值时，对应光敏电阻的阻值增大，由于电路电流小于某阈值I0时，继电器开始工作，可知此时应把滑动变阻器阻值调小。
小
　　　光敏电阻是阻值随着光的照度变化而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)。
(1)小明同学想给自己家的车库设计自动开门装置，当车灯照在该装置时，就会启动电动机打开车库的门。他设计的自动控制模拟电路所需的元件如图甲所示，利用直流电源给电磁铁供电，利用220 V交流电源给电动机供电，将该装置安装在一个黑匣子中，留有一小孔方便车灯照射。请正确连接电路。
[解析]　根据光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小可知，车灯照射时光敏电阻的阻值小，电路中的电流值大，电磁铁将被吸住，静触点与C接通；车灯不照射时，光敏电阻的阻值大，电路中的电流值小，所以静触点与A接通。所以要达目的，电动机应接在BC之间。电路图如图所示。
[答案]　见解析图
(2)小明同学想知道离汽车近光灯5 m远处光的照度，他通过资料查得所用光敏电阻R的阻值随照度变化的曲线如图乙所示。他用多用电表在离汽车近光灯5 m远处测量R的阻值，先用多用电表电阻挡的“×100”倍率，发现指针偏转角度太小，为了更准确地测量其阻值，他接下来应换用__________(选填“×1k”或“×10”)倍率，并进行____________后重新测量，其示数如图丙所示，可知此时的照度大约为________lx。
×1k
电阻调零
13.0
[解析]　用多用电表“×100”电阻挡，测量R的阻值时，指针偏转角度太小，说明所选挡位太小，为了更准确地测量其阻值，接下来应选用“×1k”挡，进行电阻调零后重新测量，其示数如题图丙所示，则电阻为6 kΩ。根据题图乙可知此时的照度大约为13.0 lx。
(3)已知当线圈中的电流大于或等于2 mA时，继电器的衔铁将被吸合。图甲中直流电源的电动势E＝20 V、内阻忽略不计，滑动变阻器有三种规格可供选择：R1(0～10 Ω，2 A)、R2(0～1 kΩ，1 A)、R3(0～5 kΩ，1 A)。已知白天阴暗处光的照度约为10 lx，为使得车库门在没车时不会自动打开，滑动变阻器应选________(选填“R1”“R2”或“R3”)。小明想设计成只有远光灯照射时才会开门(远光灯比近光灯更亮)，应适当地__________(选填“增大”或“减小”)滑动变阻器的电阻。
R3
增大
随堂巩固落实
PART
02
第二部分
1.(简单的自动控制装置)全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量)是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，某同学自制一种测定油箱的油量或油量变化量的装置。如图所示，其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端。该同学在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况，你认为电压表应该接在图中的________两点之间，按照你的接法请回答：油箱中油量减少时，电压表的示数将_______________________________(选填“增大”或“减小”)。
b、c
增大(答案不唯一，两空一致即可)
解析：由题图可知当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会移动，从而引起R两端电压的变化，因电源电压不变，串联电路电压之比等于电阻之比，则电压表接在b、c两点之间，油量减少时，电压表示数将增大。同理分析，也可将电压表接在c、d之间，此情况下，油量减少时，电压表示数将减小。
2．(自动控制装置的分析)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作为传感器制作的简单自动报警器的线路图。
(1)为了使温度过高时报警铃响，c应接在________(选填“a”或“b”)点。
解析：由题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，对衔铁的吸引力变大，可与a点接触，故欲使报警器报警，c应接在a点。
a　
(2)若使启动报警的温度提高些，则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，则可以将滑动变阻器滑片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__________________________
_______________________________________________________________。
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，对衔铁的吸引力较小，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，还可能是电源电压太低。
电源电压太低、电流太小、继电器线圈匝数太少或弹簧劲度系数太大(共21张PPT)
课后达标检测
1．如图(a)是流水线上的产品输送及计数装置示意图，其中S为光源，R1为定值电阻，R2为光敏电阻(无光照射时阻值大，有光照射时阻值小)，电源电压恒为12 V。产品随传送带匀速运动，当产品通过S与R2之间时，射向R2的光束会被挡住。合上开关K，R2两端的电压随时间变化的关系如图(b)所示，则每分钟通过计数装置的产品个数为_____个，有光照射和无光照射时R2的功率之比为___________。
20　
11∶20
2．如图是某研究学习小组模拟街道路灯自动控制电路的电路图，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强度的增强而减小，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________(选填“A、B”或“B、C”)之间，请用笔画线代替导线，正确连接部分电路元件。
A、B
答案：图见解析
解析：该模拟电路原理是：由光敏电阻感知光照强度变化，调节电磁铁中电流的大小，即可调节电磁铁的磁性强弱，吸引或者释放衔铁，从而断开或接通路灯，达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果。因为天亮时光照强度大，光敏电阻阻值较小，电路的电流较大，电磁铁的磁性强，可将衔铁吸下，接通B、C，断开A、B；又因为天亮需要断开路灯，所以路灯应接在A、B之间。电路连线直接将D、E两端点与光敏电阻，滑动变阻器，开关以及电源串联即可。电路如图所示。
3．(2025·山西运城高二期末)某一热敏电阻的阻值R随温度变化的图线如图甲所示，现要利用该热敏电阻组装一个报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻报警器(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18 V，内阻不计)，滑动变阻器(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。
(1)由甲图可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而________(选填“增大”或“减小”)。
解析：由题图甲可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
减小
(2)按乙图所示的电路图组装电路，并按照下列步骤调节此报警系统。
①电路接通前，滑动变阻器的滑片应置于________(选填“a”或“b”)端附近；
②若已知该热敏电阻在60 ℃时阻值为650.0 Ω，则根据实验要求，先将电阻箱调到一固定的阻值，这一阻值为________Ω；
③将开关向________(选填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警。
b
650.0
c
解析：①为防止接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，使报警器损坏，滑动变阻器的滑片应置于b端。
②本题采用的是等效替代法，先用变阻箱来代替热敏电阻，所以变阻箱的阻值要调节到系统报警时热敏电阻的临界电阻，也就是在60 ℃时的阻值为650.0 Ω。
③先把变阻箱的电阻接入电路，即将开关向c端闭合，调节滑动变阻器的电阻，调至报警器开始报警时，保持滑动变阻器的阻值不变，接到热敏电阻上，即开关接d端，当热敏电阻的阻值是650.0 Ω时，也就是温度达到了60 ℃，报警器开始报警。报警系统即可正常使用。
(3)保持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．某实验小组为测量一个热敏电阻的阻值(可变范围15～100 Ω)随温度变化的关系，利用下列仪器设计了图甲所示的电路图。
A．电源E(电动势为12 V，内阻约为1 Ω)
B．电压表V1(量程为0～6 V，内阻约为3 kΩ)
C．电压表V2(量程为0～15 V，内阻约为5 kΩ)
D．电流计G (量程为0～100 mA，内阻为10 Ω)
E．滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω，额定电流
为3 A)
F．定值电阻R0＝10 Ω。
(1)断开开关S2，闭合开关S1，调节滑动变阻器测出较低温度时的热敏电阻阻值。
(2)随着热敏电阻温度升高，所测电流也逐渐增大，当通过热敏电阻的电流即将超过100 mA时，闭合开关S2，相当于将电流计改装成量程为___________mA的电流表，并继续进行电阻的测量。
0～200
(3)为减小实验误差，应保证电表示数超过量程的三分之一，则电压表应选择__________(选填“V1”或“V2”)。
解析：由于电源电动势为12 V，为减小实验误差，电表示数超过量程的三分之一，电压表应选择V1。
V1　
(4)经过测量得出热敏电阻的阻值R与温度t的关系图像如图乙所示，该小组利用此热敏电阻R与继电器组成一个简单恒温箱温控电路如图丙所示，当线圈的电流达到一定值时，继电器的衔铁被吸合，图丙中“电源”是恒温箱加热器的电源，则恒温箱的加热器应接在________(选填“A、B”或“C、D”)端；若要提高恒温箱内的温度，应________(选填“调大”或“调小”)可变电阻器R′的阻值。
解析：由于热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当线圈的电流达到一定值时，继电器的衔铁被吸合，电源不再给恒温箱加热器通电，故应该把恒温箱内的加热器接在A、B端。若恒温箱内的温度保持在更高的数值，热敏电阻的阻值变小，则可变电阻器R′的阻值应调大。
A、B
调大
5．某同学用热敏电阻制作了一个简易自动报警器，热敏电阻的阻值R 随温度t变化的图像如图甲所示，简易自动报警器的电路图如图丙所示，请回答以下问题：
(1)用多用电表电阻挡测继电器线圈ed(图乙所示)的电阻时，将选择开关旋至“×100”位置，电阻调零，测继电器线圈 ed电阻发现指针偏转角度过大，则应把选择开关旋至________(选填“×10”或“×1k”)进行测量，经正确操作，多用表示数如图丁所示，则所测继电器线圈 ed的阻值为________Ω。
解析：将选择开关旋至“×100”位置，电阻调零，测继电器线圈 ed电阻发现指针偏转角度过大，可知所选倍率太大，则应把选择开关旋至×10挡进行测量；经正确操作，多用表示数如题图丁所示，则所测继电器线圈 ed的阻值为22×10 Ω＝220 Ω。
×10
220
(2)为使温度在达到报警温度时，简易报警器响起，单刀双掷开关C应该接_______(选填“a”或“b”)。
解析：由于温度升高热敏电阻阻值减小，通过继电器的电流增大，其产生的磁场磁感应强度增大，把铁片向左吸引，所以要让报警器响起，单刀双掷开关C应该接a。
a
(3)流过继电器线圈 ed的电流I0≥10 mA时电路才会报警，若直流电源电动势E1为18 V(内阻不计)，欲实现温度达到或超过60 ℃时报警器响起，则滑动变阻器规格应该选择________。
A．0～200 Ω
B．0～500 Ω
C．0～1 500 Ω
C
(4)若工作过程中希望温度达到80 ℃时才报警，则应该选择________(选填“更大”或“更小”)量程范围的滑动变阻器。
更大第4节　自制简单的控制电路
知识点一　简单的自动控制装置
设计自动控制电路时，一般按照以下的思路进行：
(1)根据所给出的仪器和要求画出控制电路和工作电路。
控制电路由电源、开关、光敏电阻(或热敏电阻等其他敏感元件)、电磁继电器和导线等组成；工作电路由电源、用电器(灯泡、电热丝等)、导线等组成。这两个电路相互独立，又通过电磁继电器相关联，电磁继电器实际上是工作电路的开关。
(2)分析自控电路的合理性
电路设计完成后，要对它的合理性进行分析，用光照射光敏电阻或对热敏电阻加热，检查工作电路的接通和断开是否符合实际要求。例如，自控路灯电路的设计要求是白天切断工作电路，使路灯熄灭，晚上接通工作电路，使路灯发光。
　图甲为热敏电阻的R－t图像，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为150 Ω。当线圈中的电流大于或等于20 mA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＝6 V，内阻可以不计。图乙中的“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________(选填“AB”或“CD”)端。
(2)如果要使恒温箱内的温度保持100 ℃，则可变电阻R′的值应调节为________Ω。
[解析]　(1)当温度降低时，热敏电阻的阻值增加，继电器线圈中的电流减小，衔铁被弹开，AB将接入加热电路中，故恒温箱内的加热器接在AB端。
(2)由题图甲可知热敏电阻在t＝100 ℃时，R＝50 Ω。
设R1为继电器线圈的电阻，则继电器电路恒温箱在t＝100 ℃时电流I＝
代入数据得R′＝100 Ω。
[答案]　(1)AB　(2)100
　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关系曲线图如图甲所示。
(1)为了通过测量得到如图甲所示I－U关系的完整曲线，在图乙中的(a)和(b)两个电路中应选择的是________；简要说明理由：______________________________
____________________________________________________________________。
(电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω)
(2)在图丙所示的电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω。由热敏电阻的I－U 关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为______V；电阻R2的阻值为________Ω。
(3)举出一个可以应用热敏电阻的例子。
_____________________________________________________________________
[解析]　(1)由于I－U关系图线中电压从0调至所需电压，电压调节范围大，所以应选择(a)。
(2)由题图丙知，R2与热敏电阻串联后与R1并联接在9 V电源上，总电流I＝70 mA，R1＝250 Ω。设通过热敏电阻的电流为I2，通过R1的电流为I1，则I＝I1＋I2，故I2＝I－I1＝mA＝34 mA。由题图甲可得34 mA对应的电压为5.2 V，R2两端电压U2＝(9－5.2) V＝3.8 V，所以R2＝≈111.8 Ω。
(3)应用热敏电阻的例子很多，如恒温箱、自动孵化器、热敏温度计等。
[答案]　(1)(a)　电路电压可从0调到所需电压，电压调节范围大　(2)5.2　111.8　(3)恒温箱(自动孵化器、热敏温度计等)
知识点二　自动控制装置的分析
1．分析思路
物理传感器是将所感受的物理量(如力、热、光等)转换为便于测量的电学量的器件。我们可以把传感器的应用过程分为三个步骤：
(1)信息采集；
(2)信息加工、放大、传输；
(3)利用所获得的信息执行某种操作。
2．分析传感器问题要注意四点
(1)感受量分析
要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等。
(2)敏感元件分析
明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律。
(3)电路结构分析
认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点基础上，分析电路输出信号与输入信号间的规律。
(4)执行机构工作分析
传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程，还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程。
　(2025·广东深圳期末)某实验小组设计了一个声、光控制系统。声、光控制开关需要同时满足光线较暗、有活动声音时才接通电路的工作要求，其示意图如图甲所示。
(1)声、光控制开关中的声控继电器与光控继电器是________(选填“并联”或“串联”)关系。
(2)其中光控继电器的电路结构如图乙所示。已知环境亮度越大，光敏元件阻值越小，当电路电流小于某阈值I0时，继电器开始工作。在设定的光照度条件下调节滑动变阻器，使继电器恰好开始工作，此时电流表示数如图丙所示，此时I0＝________ A。
(3)为了节约用电，需要降低光照度阈值，应该把滑动变阻器阻值调________。
[解析]　(1)由于声、光控制开关需要同时满足光线较暗、有活动声音时才接通电路的工作要求，可知声、光控制开关中的声控继电器与光控继电器是串联关系。
(2)题图丙中电流表的量程为0.6 A，精度为0.02 A，根据电流表的读数规律，可知，该电流表的读数为0.42 A。
(3)由于环境亮度越大，光敏元件阻值越小，则当降低光照度阈值时，对应光敏电阻的阻值增大，由于电路电流小于某阈值I0时，继电器开始工作，可知此时应把滑动变阻器阻值调小。
[答案]　(1)串联　(2)0.42　(3)小
　光敏电阻是阻值随着光的照度变化而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)。
(1)小明同学想给自己家的车库设计自动开门装置，当车灯照在该装置时，就会启动电动机打开车库的门。他设计的自动控制模拟电路所需的元件如图甲所示，利用直流电源给电磁铁供电，利用220 V交流电源给电动机供电，将该装置安装在一个黑匣子中，留有一小孔方便车灯照射。请正确连接电路。
(2)小明同学想知道离汽车近光灯5 m远处光的照度，他通过资料查得所用光敏电阻R的阻值随照度变化的曲线如图乙所示。他用多用电表在离汽车近光灯5 m远处测量R的阻值，先用多用电表电阻挡的“×100”倍率，发现指针偏转角度太小，为了更准确地测量其阻值，他接下来应换用__________(选填“×1k”或“×10”)倍率，并进行____________后重新测量，其示数如图丙所示，可知此时的照度大约为________lx。
(3)已知当线圈中的电流大于或等于2 mA时，继电器的衔铁将被吸合。图甲中直流电源的电动势E＝20 V、内阻忽略不计，滑动变阻器有三种规格可供选择：R1(0～10 Ω，2 A)、R2(0～1 kΩ，1 A)、R3(0～5 kΩ，1 A)。已知白天阴暗处光的照度约为10 lx，为使得车库门在没车时不会自动打开，滑动变阻器应选________(选填“R1”“R2”或“R3”)。小明想设计成只有远光灯照射时才会开门(远光灯比近光灯更亮)，应适当地__________(选填“增大”或“减小”)滑动变阻器的电阻。
[解析]　(1)根据光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小可知，车灯照射时光敏电阻的阻值小，电路中的电流值大，电磁铁将被吸住，静触点与C接通；车灯不照射时，光敏电阻的阻值大，电路中的电流值小，所以静触点与A接通。所以要达目的，电动机应接在BC之间。电路图如图所示。
(2)用多用电表“×100”电阻挡，测量R的阻值时，指针偏转角度太小，说明所选挡位太小，为了更准确地测量其阻值，接下来应选用“×1k”挡，进行电阻调零后重新测量，其示数如题图丙所示，则电阻为6 kΩ。根据题图乙可知此时的照度大约为13.0 lx。
(3)为使得车库门在没车时不会自动打开，此时光敏电阻的电阻值是7.2 kΩ，电路中的最大电流是2 mA，滑动变阻器的最小阻值R＝－R光＝ Ω－7 200 Ω＝2 800 Ω，所以要选择滑动变阻器R3，由于光变亮时，光敏电阻变小，所分电压变小，想设计成只有远光灯照射时才会开门，应适当地增大滑动变阻器的电阻。
[答案]　(1)见解析图　(2)×1k　电阻调零　13.0
(3)R3　增大
1.(简单的自动控制装置)全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量)是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，某同学自制一种测定油箱的油量或油量变化量的装置。如图所示，其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端。该同学在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况，你认为电压表应该接在图中的________两点之间，按照你的接法请回答：油箱中油量减少时，电压表的示数将__________(选填“增大”或“减小”)。
解析：由题图可知当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会移动，从而引起R两端电压的变化，因电源电压不变，串联电路电压之比等于电阻之比，则电压表接在b、c两点之间，油量减少时，电压表示数将增大。同理分析，也可将电压表接在c、d之间，此情况下，油量减少时，电压表示数将减小。
答案：b、c　增大(答案不唯一，两空一致即可)
2．(自动控制装置的分析)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作为传感器制作的简单自动报警器的线路图。
(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，则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______________________________________
____________________________________________________________________。
解析：(1)由题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，对衔铁的吸引力变大，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，则可以将滑动变阻器滑片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，对衔铁的吸引力较小，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，还可能是电源电压太低。
答案：(1)a　(2)左　(3)电源电压太低、电流太小、继电器线圈匝数太少或弹簧劲度系数太大

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