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(共94张PPT)
实验十三 利用传感器制作简单的自动控
制装置
教材原型实验
拓展创新实验
备用习题
◆
◆
听课手册
作业手册
答案核查【听】
答案核查【作】
考点一 热敏电阻的理解及应用
一、实验器材与步骤
1.按图甲连接好电路，将热敏电阻绝缘处理.
2.把多用电表置于“电阻”挡，并选择适当的倍率测出烧杯
中没有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数.
3.向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，
记下温度计的示数和多用电表测出的热敏电阻的阻值.
4.将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的
阻值，并记录.
二、数据处理
1.根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入下表中，分析热敏电阻的
特性.
次数 1 2 3 4 5 6
温度/
电阻/
2.在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线，如图乙所示.
3.根据实验数据和 图线，得出结论：热敏电阻的阻值随温度的升高而
减小，随温度的降低而增大.
例1 [2025·山东潍坊二模] 热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中.某
学习小组利用热敏电阻，设计制作自动报警装置，方案如下：
(1) 使用多用电表研究热敏电阻 的阻值随温度变化的规律.
① 用多用电表测 的阻值，选择开关应置于_____(选填“A区”“B区”“C区”
B区
[解析] 用多用电表测 的阻值，选择开关应置于B区.
或“D区”)；
② 不同温度下选择合适的挡位，读出热敏电阻 的阻值.某次读数时，发
现多用电表的指针偏转角度较大，为了较准确地读出此温度下热敏电阻的
阻值，需要将选择开关换到______(选填“更高”或“更低”)挡；
更低
[解析] 多用电表的指针偏转角度较大，说明电阻阻值较小，为了较准确
地读出此温度下热敏电阻的阻值，需要将选择开关换到更低挡.
③描绘出热敏电阻 的阻值随温度变化的规律如图乙所示.
(2) 使用上述热敏电阻 制作的自动报警装置电路图如图丙所示.
① 为了降低装置的报警温度，应将滑动变阻器滑片 向____(选填“左”或
“右”)移动；
右
[解析] 降低装置的报警温度，根据题图乙可知报警时热敏电阻的阻值比
原来大，在电磁铁中电流不变的情况下，需要减小滑动变阻器接入电路的
阻值，应将滑动变阻器滑片 向右移动.
② 设定装置的报警温度为，报警时流过热敏电阻的电流为 ，
已知直流电源电动势为 (内阻不计)，忽略电磁铁线圈电阻，则滑
动变阻器应接入电路的阻值为______ .
1350
[解析] 如果设置报警温度为 ，由题图乙可知该温度对应的热敏电阻
阻值为 ，根据闭合电路欧姆定律可得 ，代入数据可得
滑动变阻器应接入电路的阻值为 .
考点二 光敏电阻传感器的应用
一、实验器材与步骤
1.将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器等按如图所示电路连接好，
其中多用电表置于“电阻”挡.
2.先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据.
3.打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮
度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值
的情况，并记录.
4.用手掌(或黑纸)遮光，观察表盘指针显示电阻
阻值的情况，并记录.
二、数据处理
1.把记录的结果填入下表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性.
光照强度 弱 中 强 无光照射
阻值/
2.根据实验数据得出结论：光敏电阻在被光照射时阻值发生变化，光照增
强则电阻变小，光照减弱则电阻变大.
例2 [2024·河北卷] 某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤.某兴趣小组决
定制作简易光强报警器，以便在光照过强时提醒花农.该实验用到的主要
器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表 、数字电流表
、滑动变阻器(最大阻值 ， )、白炽灯、可调电阻
、发光二极管、光敏电阻、型三极管 、开关和
若干导线等.
(1) 判断发光二极管的极性
使用多用电表的“ ”电阻挡测量二极管的电阻.如图甲所示，当黑表笔
与接线端接触、红表笔与接线端接触时，多用电表指针位于表盘中
位置(见图乙)；对调红、黑表笔后指针位于表盘中 位置(见图乙).由此判断
端为二极管的______(选填“正极”或“负极”).
负极
[解析] 使用多用电表电阻挡测二极管电阻时，
电流也是“红进黑出”，即表内电源正极与黑
表笔相连，电源负极与红表笔相连，且测二
极管正向电阻时阻值很小，测二极管反向电
阻时阻值无穷大.当黑表笔与接线柱 接触、红表笔与接线柱接触时，多用
电表指针位于表盘中 位置(电阻无穷大)，而对调红、黑表笔后指针位于表盘
中 位置(电阻很小)，说明黑表笔(连接电源正极)与接线柱接触时测的是二极
管正向电阻，即 端为二极管的正极.
(2) 研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性
① 采用图丙中的器材进行实验，部分实物连接已完成.要求闭合开关后电
压表和电流表的读数从0开始.导线、和 的另一端应分别连接滑动变
阻器的___、___、__________________________________接线柱
(或)[或者三空分别为：(或)]
[解析] 要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始，
所以滑动变阻器应采用分压式接法，导线应连接 接
线柱，导线和导线 应“一上一下”连接滑动变阻器的
接线柱，可以导线连接接线柱，导线连接或 接
线柱，或者导线连接接线柱，导线连接或 接线
柱.
(以上三空选填接线柱标号“”“”“”或“ ”).
② 图丁为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ
和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强.由图像可知，光敏电阻的阻值随
其表面受到光照的增强而______(选填“增大”或“减小”).
减小
[解析] 伏安特性曲线上的点与原点连线的
斜率的倒数表示电阻，由所给伏安特性曲线
图可知，曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的电阻在减小，
说明随着光照由弱到强，光敏电阻的阻值减
小.
(3) 组装光强报警器电路并测试其功能
图戊为利用光敏电阻、发光二极管、三极管(当、 间电压达到一定程度
后，三极管被导通)等元件设计的电路.组装好光强报警器后，在测试过程
增大
中发现，当照射到光敏电阻表面的光强达到报警
值时，发光二极管并不发光，为使报警器正常工
作，应______(选填“增大”或“减小”)可调电阻
的阻值，直至发光二极管发光.
[解析] 在测试过程中发现，当照射在光敏电阻表面的光强达到报警值时，
发光二极管并不发光，说明三极管未被导通，这是因为、 间电压较小，
未达到三极管导通的值，为使报警器正常工作，应调大 两端分得的电压
直至发光二极管发光，由于与 串联后总电压一定，所以要调大 的阻
值.
考向一 压敏电阻
例3 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.
(1) 利用图甲所示的电路测量该传感器在不同压力下的阻值 ，其阻值约
几十千欧，实验室提供以下器材：电源(电动势为 ，内阻不计)、电流
表A(量程，内阻约为)、电压表(量程 ，内阻约为
2
3
)、滑动变阻器(最大阻值为 )、开关和导
线若干.
为了提高测量的准确性，开关 应该接___
(选填“1”或“2”)，开关 应该接___(选填“3”或“4”).
[解析] 的阻值约几十千欧，因此有
，为了提高测量的准确性，
采用电流表内接法，开关应该接2；滑动变阻器最大阻值远小于 ，且
实验需要测量多组数据，实验时滑动变阻器要用分
压式接入电路，因此开关 应该接3.
(2)通过多次实验测得其阻值随压力 变化的关系图像如图乙所示.
(3) 由图乙可知，压力越大，阻值______(选填“越大”或“越小”)，且压力小
于时的灵敏度比压力大于 时的灵敏度(灵敏度指电阻值随压力的
变化率)____(选填“高”或“低”).
越小
高
[解析] 由题图乙可知，压力越大，阻值越小；
由灵敏度指电阻值随压力的变化率可知，压
力小于 时的灵敏度比压力大于 时的
灵敏度高.
(4) 利用该压力传感器设计了如图丙所示的自动分拣装置，可以将质量不
同的物体进行分拣，图中为压力传感器， 为滑动变阻器，电源电压为
(内阻不计).分拣时将质量大小不同的物体用传送带运送到托盘上，
为一个可绕转动的杠杆，下端有弹簧，控制电路两端电压小于 时，杠
杆 水平，物体水平通过杠杆进入通道1，
当控制电路两端电压大于时，杠杆的 端
就会被吸下，物体下滑通过杠杆进入通道2，
从而实现分拣功能.若将滑动变阻器的阻值
调为 ，重力加速度取，该分
拣装置可以实现将质量超过_____ (结果保
留2位有效数字)的物体进行分拣.若要将质量
超过 的物体实现分拣，应该将滑动变
阻器 的阻值调为_____ (结果保留3位有效数字).
0.14
26.0
[解析] 由题意可知，当控制电压等于 时，控制电路的电流为
，此时压力传感器的阻值为
，由题图乙可知此时传感器
上的压力为，则物体质量为 ，由压力传感器的特点可知，该
分拣装置可以实现将质量超过 的物体分拣；
分拣装置可以实现将质量超过 的物体分拣；当物体质量为 即
传感器上的压力为 时，由题图乙可知，压力传感器的电阻值为 ，
若要将质量超过 的物体实现分拣，由以上计算分析可知应该将 调
成 ，当物体质量超过时，压力传感器的阻值小于 ，
控制电路两端电压大于 ，货物实现分拣.
考向二 气敏电阻
例4 [2024·全国甲卷] 电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含
量发生变化.在保持流过传感器的电流(即工作电流)恒定的条件下，通过测
量不同氧气含量下传感器两端的电压，建立电压与氧气含量之间的对应关
系，这一过程称为定标.一同学用图甲所示电路对他制作
的一个氧气传感器定标.实验器材有：装在气室内的氧气
传感器(工作电流 )、毫安表 (内阻可忽略)、电压表、
电源、滑动变阻器、开关、导线若干、5个气瓶
(氧气含量分别为、、、、 ).
(1) 将图甲中的实验器材间的连线补充完整，使其能对传感器定标；
[答案] 如图所示
[解析] 为了保持流过传感器的电流恒定，电阻型氧气传感器两端的电压
调节范围较大，所以滑动变阻器采用分压式接法，由于毫安表内阻可忽略，
所以电流表采用内接法.
(2)连接好实验器材，把氧气含量为 的气瓶接到
气体入口；
(3) 把滑动变阻器的滑片滑到___端(选填“”或“ ”)，
闭合开关；
[解析] 为了保护电路，闭合开关前，需要电阻型氧气传感器
两端的电压为零，故滑动变阻器的滑片滑到 端.
(4)缓慢调整滑动变阻器的滑片位置，使毫安表的示数为 ，记录电压
表的示数 ；
(5)断开开关，更换气瓶，重复步骤(3)和(4)；
(6) 获得的氧气含量分别为、、和 的数据已标在图乙中；
氧气含量为时电压表的示数如图丙，该示数为_____ (结果保留2位小
数).现测量一瓶待测氧气含量的气体，将气瓶接到气体入口，调整滑动变
阻器滑片位置使毫安表的示数为，此时电压表的示数为 ，则此
瓶气体的氧气含量为____ (结果保留整数).
1.40
17
[解析] 由图可知，电压表的分度值为 ，需要估读到分度值下一位，
其读数为；当瓶内气体的氧气含量为时，电压为 ，在图
乙中描出该点，用平滑的曲线将各点连
接起来，如图所示，可知电压表的示数
为 时，此瓶气体的氧气含量为
.
考向三 磁敏电阻
例5 [2025·广东卷] 科技小组制作的涡流制动演示装置由电磁铁和圆盘控
制部分组成.
图甲是电磁铁磁感应强度的测量电路，所用器材有：电源(电动势 ，
内阻不计)；电流表A(量程有和 ，内阻不计)；滑动变阻器
(最大阻值)；定值电阻(阻值)；开关 ；磁传感器和测试仪；
电磁铁(线圈电阻 )；导线若干.图乙是实物图，图中电机和底座相固定，
圆形铝盘和电机转轴相固定.
请完成下列实验操作和计算.
(1) 量程选择和电路连接.
① 由器材参数可得电路中的最大电流为_____A(结果保留2位有效数字)，
为减小测量误差，电流表的量程选择 .
0.58
[解析] 由题知，电源内阻不计、电流表内阻不计，当滑动变阻器的阻值
为零时，电路中有最大电流 .
② 图乙中已正确连接了部分电路.请在虚线框中完成、 和A间的实物
图连线.
[答案] 如图所示
[解析] 由于电路中最大电流为，则电流表应选择 量程，根
据电路图连线实物图.
(2) 磁感应强度和电流 关系测量.
① 将图甲中的磁传感器置于电磁铁中心，滑动变阻器的滑片置于 端.
置于 端目的是使电路中的电流______，保护电路安全.
最小
[解析] 滑动变阻器的滑片置于 端时滑动变阻器接入电路的电阻最大，
电路中的电流最小，保护电路安全.
② 将滑片缓慢滑到某一位置，闭合 ，此时A的示数如图丙所示，读数
为_____A，分别记录测试仪示数和，断开 .
0.48
[解析] 电流表读数为 .
③保持磁传感器位置不变，重复步骤②.
④ 图丁是根据部分实验数据描绘的图线，其斜率为____
(结果保留2位有效数字).
30
[解析] 根据丁图中数据可知 图线斜率为
.
(3)制动时间 测量.
利用图乙所示装置测量了，结果表明越大， 越小.
变式 [2025·山东淄博一模] 磁阻效应是指某些材料的电阻值随外加磁场变
化而变化的现象.如图甲为某磁敏电阻在室温下的曲线，其中 、
分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值.为测量某磁场的磁感应强度 ，
需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值.实验器材如下：
A.磁敏电阻，无磁场时阻值
B.滑动变阻器，总电阻为
C.电流表A，量程 ，内阻未知
D.电压表，量程，内阻为
E.直流电源，电动势 ，内阻不计
F.定值电阻
G.开关 ，导线若干
(1) 待测磁场磁感应强度大小约为 ，选择一个合理的定值电阻
_____(选填“ ”“ ”或“ ”)；
[解析] 磁场磁感应强度大小约为 ，
根据图像可知磁敏电阻为 ，电
压表与电源相比，需要扩大量程，所以串联
电阻值为 .
(2) 为使测量尽量精确，下列电路图符
合实验要求的是___；(填选项对应字母)
A. B.
C. D.
√
[解析] 采用伏安法测量电阻，由于电压表内阻已知，为了准确测量，选择电流表
外接，滑动变阻器总电阻较小，故滑动变阻器采用分压式接法，故选A.
(3) 将该磁敏电阻置于待测匀强磁场中，不考虑磁场对电路其他部分的影
响.某次闭合开关后，电压表的示数如图乙所示，此时电压表读数为
_____ ；
1.30
[解析] 电压表分度值为，读数为 .
(4) 进行多次测量，得到电压表读数和电流表读数，绘出 图像如图
丙所示，根据图像，进一步分析得到匀强磁场中磁敏电阻的阻值
__________ ，结合图甲可知待测磁场的磁感应强度____ .
1.2
(结果均保留两位有效数字)
[解析] 根据欧姆定律有 ，整理得，根据图像有
,解得 ，结合图甲可知待测磁
场的磁感应强度为 .
1.热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化.实验小组用伏安法测量某热敏电
阻的阻值，并研究其阻值与温度的关系，实验室可提供的器材有：热敏电
阻(阻值在几百到几千欧的范围内)；电压表(量程为 ，内阻约
)；电流表A(量程为，内阻约)；滑动变阻器
(最大阻值为)；蓄电池(电动势为 ，内阻不计)；开关、导线
若干.
(1) 为了减小热敏电阻测量误差，图甲中电压表右侧导线接___
(选填“”或“”)；正确连接电路后，调节恒温箱中的温度 ，调节滑动变阻
[解析] 因为 ，故电流表应采用内接法，
图甲中电压表右侧导线接 .
器的滑片 ，使电流表和电压表示数在合适数值，
记录对应的电流表和电压表的示数，并算出热敏
电阻的阻值.多次改变温度 ，算出对应的阻值
.
(2) 在坐标纸上作出与温度 的关系图像如图乙所示.由图可知，当电压
表的示数为，电流表的示数为 时，热敏电阻所在处的温度约为
____ .
48
[解析] 当电压表示数为 ，电流表的
示数为 时，热敏电阻的阻值为
，根
据图乙可知热敏电阻所在处的温度约为
；
(3) 实验小组用该热敏电阻设计
了如图丙所示的保温箱温度控制
电路， 为热敏电阻，为电阻
箱，控制系统可视为
的电阻，电源的电动势 (内阻不计).当通过控制系统的电流小于
时，加热系统将开启为保温箱加热；当通过控制系统的电流达到
时，加热系统将关闭.若要使得保温箱内温度低于 ，加热系统就
开启，应将调为______ .
1700
[解析] 取控制系统电流为 ，由图乙知，当温度为
时热敏电阻的阻值为 ，根据闭合电路欧姆定律，有
，代入数据得 ，所以
若要使得保温箱内温度低于 ，加热系统就
开启，应将调为 .
2.如图甲所示为一利用光敏电阻测量储液罐中液面高度装置的示意图.当罐
中装满液体时，液面与出液口高度差为 ，罐外有一竖直放置的管，管内
一侧有沿竖直线排列的多个光敏电阻，另一侧有一列
光强稳定的光源.液面上一浮块与一块遮光板通过定滑
轮相连，遮光板可随浮块的升降在管内上下运动，光
敏电阻的总长度和遮光板的总长度都为 .当储液罐内
装满液体时，遮光板的上沿与最下面的光敏电阻的下
边缘等高，管内的光均匀地照射在光敏电阻上，光敏
电阻和仪表相连.现要求设计一电路以利用上述装置测
量液面的高度.
为将问题简化，假设管内只有3个光敏电阻、、 ，分别位于管的上
端、下端和中央；它们的暗电阻均为 ，被
管内光源照亮时电阻均为 .给定的仪器还有：
直流电源(电动势为 ，电阻不计)；3个定值电阻，
阻值分别为 ， ，
；电压表 (量程为 ，内阻可视为
无穷大)；开关一个，导线若干.
要求：当罐内装满液体时，电压表恰好为满量程.
(1) 如图乙所示为某次电压表的示数，为_____ .
1.40
[解析] 电压表量程为，每小格表示，指针示数为 .
(2) 选择合适的定值电阻，在如图丙所示虚线框内画出电路图，并用题中
给定的符号标明图中各元件.
[答案] 如图所示
[解析] 当罐内装满液体时，3个光敏电阻均受到光照射，电阻均为 ，
可把三个光敏电阻串联后再与定值电阻 串联，接在直流电源两端，把电
压表接在定值电阻两端，有，故 ，电压表应与电阻
并联构成电路，当罐内装满液体时，电压表恰好为满量程.电路图如图
所示.
(3) 液面与出液口等高时电压表的示数为_____ .(结果保留两位有效数字)
0.43
[解析] 当液面与出液口等高时，光源完全被遮光
板遮住，此时三个光敏电阻的阻值均为 ，
则电压表的示数为 .
(4) 若管内的光强变暗，使得光敏电阻被照亮时的阻值变为 ，则定
1.8
[解析] 若光敏电阻被照亮时的阻值变为 ，
为使电压表满量程，设定值电阻的阻值变为 ，
由，解得 .
值电阻的阻值应变为____ ，便可达到题目要求.
(结果保留两位有效数字)
3.高速路入口都安装有称量汽车重量的地磅.如图甲
所示是某工厂生产的小型地磅结构图和电路图，其
中是压敏电阻，质量 的秤台平放在压
敏电阻上，被称汽车停放在秤台上.已知电路中电源
电动势为 、内阻 ，电流表量程为 、
内阻 ，滑动变阻器的最大阻值为 .如
图乙是压敏电阻的阻值随压力 变化曲线.某设计人员对电流表上刻度重新
赋值，使之能够从表盘上直接读出秤台上汽车的质量，他先后进行了以下操
作.重力加速度 取 .
(1) 断开开关，撤去秤台上的汽车，把多用电表的旋钮旋到电阻挡“
160
[解析] 电阻挡选择“ 挡”，则阻值为
.
挡”，通过正确调零后，用红、黑表笔接在压敏电
阻两端，多用电表的表针指到如图丙所示位置，
则压敏电阻此时的电阻值为_____ .
(2) 闭合开关，设计人员通过调节滑动变阻器，使电流表读数为 ，
并在此处标注为，则此时滑动变阻器接入电路的电阻值为____ ；
80
0.13
处应标注在_____A处.
[解析] 当仅有秤台时，压敏电阻的阻值为 ，根据闭合电路欧姆定
律得，解得 ；
的汽车在秤台上时，此时压力为
，压敏电
阻的阻值约为 ，根据闭合电路欧姆定律得
，解得 .
(3) 设计人员按上述操作逐个刻度赋值后，经长时间使用，发现电池的电
动势略有减小、内阻有所增大.他重新调节滑动变阻器，使秤台空载时电
偏小
流表读数仍为 ，然后再去测量汽车的重量.你
认为现在的测量值相比汽车真实重量______
(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
[解析] 根据 ，可得 ，电池的电动
势变小，内阻增大，则相同的电流下， 的实际阻值偏小，结合题图乙可知
汽车重量的实际值偏大，则汽车重量的测量值偏小.
作业手册
1.[2025·河北邯郸模拟] 某物理兴趣小组同学欲应用实验室现有的元件
(电源、光敏电阻、干簧管、蜂鸣器等)制作一报警装置.
(1) 实验组同学现应用多用电表测量在不同光照强度下光敏电阻的阻值.
同学正确操作多用电表测量某一光照强度下光敏电阻的阻值时，选择开
关位置如图甲所示，指针偏转情况如图乙中的Ⅰ所示，为使测量更为准确，
他将选择开关调整到______(选填“”“”或“”)挡，随后 同学将
红、黑表笔分别与光敏电阻两端接触，进行阻值测量.
同学认为 同学的操作过程存在不当之处，应_______________________
________________________________________________________________
____________________________________________(写出正确的操作过程).
经过规范的操作后，指针偏转情况如图乙中的Ⅱ所示，该次测量的读数为
____________ (结果保留两位有效数字).之后，改变光照强度，测出光敏
电阻在不同光照强度下的电阻值，绘制出如图丙所示图线.
进行欧姆调零
(红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮使表的指针指向零欧姆处)，然后再
将红、黑表笔分别与电阻两端接触进行电阻测量
[解析] 选择 挡时指针偏转角度较小，表盘示数较大，表示电阻阻值
太大，需要增大倍率，故应选择 挡.电阻表的读数为刻度×倍率，读数
为，倍率为，故读数为 .换倍率之后应先进行欧姆调
零，之后再进行电阻的测量，故正确操作为：进行欧姆调零(红、黑表笔
短接，调节欧姆调零旋钮使表的指针指向零欧姆处)，然后再将红、黑表
笔分别与电阻两端接触进行电阻测量.
(2) 干簧管是一种能够感知磁场的传感器，如图丁所示为干簧管的结构图，
干簧管内封入了两个软磁性材料制成的簧片，当干簧管周围磁感应强度足
够大时，两个簧片被磁化从而接通.
兴趣小组设计的报警装置在光照强度不够或无光照
时报警装置不报警，在光照达到一定亮度时候报警
装置发声，其电路图连接如图戊所示，该报警装置
应用了______________(选填“静电感应”“电磁感应”
或“电流的磁效应”).
电流的磁效应
[解析] 光敏电阻与干簧管外线圈串联，当报警器有光照射时，光敏电阻
阻值减小，根据闭合电路欧姆定律得，电路中电流增大，线圈产生的磁场
使密封在干簧管内的两个簧片磁化，两个簧片由原来的分离状态变成闭合
状态，蜂鸣器所在电路接通，蜂鸣器发声.反之，当没有光照射或光很微
弱时，光敏电阻阻值很大，根据闭合电路欧姆定律得，电路中电流很小，
干簧管内的两个簧片处于分离状态，连接蜂鸣器的电路断开，蜂鸣器不发
声.由上述原理分析可知，实验应用了电流的磁效应.
2.[2025·河南卷] 实验小组研究某热敏电阻的特性，并依此利用电磁铁、
电阻箱等器材组装保温箱.该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图甲所示，
保温箱原理图如图乙所示.回答下列问题：
(1) 图甲中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是________(选填“线性”或
“非线性”)的.
非线性
[解析] 根据题图甲可知热敏电阻的阻值随温度的变化关系是非线性的.
(2) 存在一个电流值，若电磁铁线圈的电流小于，衔铁与上固定触头
接触；若电流大于，衔铁与下固定触头 接触.保温箱温度达到设定值后，
电磁铁线圈的电流在 附近上下波动，加热电路持续地断开、闭合，使保
温箱温度维持在设定值.则图乙中加热电阻丝的 端应该与触头___
(选填“”或“ ”)相连接.
[解析] 根据题图甲可知温度升高，热敏电阻的阻值变小，根据闭合电路
欧姆定律可知流过电磁铁线圈的电流变大，衔铁与下固定触头 接触，此
时加热电阻丝电路部分断开连接，停止加热，可知题图乙中加热电阻丝的
端应该与触头 相连接.
(3) 当保温箱的温度设定在 时，电阻箱旋钮的位置如图丙所示，则电
阻箱接入电路的阻值为______ .
130.0
[解析] 由题图丙可知电阻箱接入电路的阻值为
.
(4) 若要把保温箱的温度设定在 ，则电阻箱接入电路的阻值应为
______ .
210.0
[解析] 当温度为时，热敏电阻的阻值为 ，电阻箱接入的电阻
为 ；当温度为时，热敏电阻的阻值为 ，要使得电流
值仍为 ，则控制电路的总电阻不变，此时电阻箱的电阻为
.
3.[2025·山东青岛三模] 某同学要用一气敏电阻制作甲醛气体浓度报警器.
首先通过实验获得气敏电阻的阻值随甲醛浓度 变化的关系，为此他
设计了如图甲所示电路.实验可供选择的器材如下：
A.电源(电动势为 ，内阻不计)
B.电压表(量程，内阻为 )
C.电压表(量程，内阻约为 )
D.滑动变阻器(最大阻值为 ，额定电流为 )
E.滑动变阻器(最大阻值为 ，额定电流为 )
F.开关、导线若干
(1) 在图甲电路中，滑动变阻器应选择___(选填器材前序号)；
D
[解析] 在图甲电路中，采用的是滑动变阻器的分压式接法；为了能更好
地调节电压，滑动变阻器的总电阻应远小于与它并联部分的电阻，滑动变
阻器应选择总电阻较小的.故选择D.
(2) 根据实验测得数据，描绘出的 图像如图乙所示.当甲醛浓度为
安全上限时，电压表、读数分别为、 ，则甲醛安全浓度
上限为___________ ；
[解析] 根据并联电路的特点可得气敏电阻两端的
电压为 ，
通过气敏电阻的电流为
，由欧姆定律可得气敏电阻的阻值为
，则从图乙中可查
得当 时，甲醛安全浓度上限为 .
(3) 该同学利用该气敏电阻设计了如图丙所示的报警电路，用来检测室内
甲醛是否超标.电路中蜂鸣器的电阻可视为无穷大，电源电动势
(内阻不计)，接通电路后当蜂鸣器两端电压达到 时报警，则电阻箱的
阻值为_____ (保留2位有效数字).要使报警器在甲醛浓度更低时报
0.87
调小
警，则应将 ______(选填“调大”“调小”或“不变”).
[解析] 当蜂鸣器两端电压达到 时报警，即气敏电阻两端的电压为
，则电阻箱两端的电压为 ，由串联电路的
特点可知，可得 ；从图乙可知甲醛浓度越低，
气敏电阻的阻值 越小，根据串联电路分压规律可
知 ，要使报警器在甲醛浓度更低
时报警仍为，则应将 调小.
4.[2025·重庆卷] 熄火保护装置主要由弹簧、热电偶和电磁铁等组成，其
示意图如图甲所示，、 为导线上两个接线端.小组设计了如图乙所示的
电路(部分连线未完成)进行探究，图中数字毫安表内阻约为 ，数字毫
伏表内阻约为 .
(1) 将图甲中的、端分别与图乙中的、 端连接，测量热电偶和电磁
铁线圈构成的组合体电阻.已知组合体电阻不超过 ，则未完成的连
接中，端应和___(选填“”或“ ”)处相连，理由是_____________________
______________________________________.
正确连线后，开始时滑动变阻器的滑片应置于___(选填“”或“ ”)端.
毫伏表分流的影响比
毫安表分压的影响更小(其他合理理由均可)
[解析] 因已知组合体的电阻不超过 ，数字毫安表内阻约 ，数
字毫伏表内阻约 ，相比之下，毫伏表分流的影响比毫安表分压的
影响更小，故端应与 处相连.按电路连接规范，为保护电路元件，滑块
变阻器的滑片在接通电路前应置于 端.
(2) 闭合开关、，实验测得组合体电阻为 ，当电磁铁线圈中
的电流小于 时，电磁铁无法继续吸合衔铁，衔铁被释放.断开开关
、 ，从室温加热热电偶感温端到某一温度后，停止加热，使其自然冷
却至室温.测得整个过程中热电偶受热产生的电动势随时间 的变化关系
均可
如图丙所示.在相同的加热和冷却过程中，如果将、
端直接连接，不计温度变化对组合体电阻的影响，从停
止加热到吸合的衔铁被释放，所用的时间约为
_____________________ (保留3位有效数字).
[解析] 因组合体的电阻为 ，而流过电磁铁线圈的电流为
时衔铁会被释放，故此时组合体两端的电压应为 ，则在题图丙中纵
坐标为对应的横坐标为 .停止加热时，组合体产生的电压开始
下降，在图中对应的横坐标为 .故从停止加热到吸合的衔铁被释放，
所用的时间约为 .
教材原型实验
例1.(1)①B区 ②更低 (2)①右 ②1350
例2.(1)负极 (2)① (或)[或者三空分别为：(或) ] ②减小 (3)增大
拓展创新实验
例3.(1)2 3 (3)越小 高 (4)0.14 26.0 例4.(1)如图所示 (3) (6)1.40 17
例5.(1)①0.58 ②如图所示 (2)①最小 ②0.48 ④30 变式.(1) (2)A
(3)1.30 (4)< 1.2
1.(1) 进行欧姆调零(红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮使表的指
针指向零欧姆处)，然后再将红、黑表笔分别与电阻两端接触进行电阻测
量 (2)电流的磁效应
2.(1)非线性 (2) (3)130.0 (4)210.0
3.(1)D (2) (3)0.87 调小
4.(1) 毫伏表分流的影响比毫安表分压的影响更小(其他合理理由均可)
(2)均可实验十三　利用传感器制作简单的自动控制装置
例1　(1)①B区　②更低　(2)①右　②1350
[解析] (1)①用多用电表测Rt的阻值,选择开关应置于B区.
②多用电表的指针偏转角度较大,说明电阻阻值较小,为了较准确地读出此温度下热敏电阻的阻值,需要将选择开关换到更低挡.
(2)①降低装置的报警温度,根据题图乙可知报警时热敏电阻的阻值比原来大,在电磁铁中电流不变的情况下,需要减小滑动变阻器接入电路的阻值,应将滑动变阻器滑片P向右移动.
②如果设置报警温度为100 ℃,由题图乙可知该温度对应的热敏电阻阻值为Rt=150 Ω,根据闭合电路欧姆定律可得I=,代入数据可得滑动变阻器应接入电路的阻值为R=1350 Ω.
例2　(1)负极　(2)①A　A　C(或D)[或者三空分别为:C(或D)　A　B]　②减小　(3)增大
[解析] (1)使用多用电表电阻挡测二极管电阻时,电流也是“红进黑出”,即表内电源正极与黑表笔相连,电源负极与红表笔相连,且测二极管正向电阻时阻值很小,测二极管反向电阻时阻值无穷大.当黑表笔与接线柱M接触、红表笔与接线柱N接触时,多用电表指针位于表盘中a位置(电阻无穷大),而对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置(电阻很小),说明黑表笔(连接电源正极)与接线柱N接触时测的是二极管正向电阻,即N端为二极管的正极.
(2)①要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始,所以滑动变阻器应采用分压式接法,导线L2应连接A接线柱,导线L1和导线L3应“一上一下”连接滑动变阻器的接线柱,可以导线L1连接A接线柱,导线L3连接C或D接线柱,或者导线L3连接B接线柱,导线L1连接C或D接线柱.
②伏安特性曲线上的点与原点连线的斜率的倒数表示电阻,由所给伏安特性曲线图可知,曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的电阻在减小,说明随着光照由弱到强,光敏电阻的阻值减小.
(3)在测试过程中发现,当照射在光敏电阻表面的光强达到报警值时,发光二极管并不发光,说明三极管未被导通,这是因为b、e间电压较小,未达到三极管导通的值,为使报警器正常工作,应调大R1两端分得的电压直至发光二极管发光,由于R1与RG串联后总电压一定,所以要调大R1的阻值.
例3　(1)2　3　(3)越小　高　(4)0.14　26.0
[解析] (1)RN的阻值约几十千欧,因此有RN>= Ω=1 000 Ω,为了提高测量的准确性,采用电流表内接法,开关S1应该接2;滑动变阻器最大阻值远小于RN,且实验需要测量多组数据,实验时滑动变阻器要用分压式接入电路,因此开关S2应该接3.
(3)由题图乙可知,压力越大,阻值越小; 由灵敏度指电阻值随压力的变化率可知,压力小于2.0 N时的灵敏度比压力大于2.0 N时的灵敏度高.
(4)由题意可知,当控制电压等于3 V时,控制电路的电流为I== A=1×10-4 A,此时压力传感器的阻值为RN== Ω=3×104 Ω=30 kΩ,由题图乙可知此时传感器上的压力为1.40 N,则物体质量为0.14 kg,由压力传感器的特点可知,该分拣装置可以实现将质量超过0.14 kg的物体分拣;当物体质量为0.20 kg即传感器上的压力为2.0 N时,由题图乙可知,压力传感器的电阻值为26.0 kΩ,若要将质量超过0.20 kg的物体实现分拣,由以上计算分析可知应该将R'调成26.0 kΩ,当物体质量超过0.20 kg时,压力传感器的阻值小于26.0 kΩ,控制电路两端电压大于3 V,货物实现分拣.
例4　(1)如图所示　(3)a　(6)1.40　17
[解析] (1)为了保持流过传感器的电流恒定,电阻型氧气传感器两端的电压调节范围较大,所以滑动变阻器采用分压式接法,由于毫安表内阻可忽略,所以电流表采用内接法.
(3)为了保护电路,闭合开关前,需要电阻型氧气传感器两端的电压为零,故滑动变阻器的滑片滑到a端.
(6)由图可知,电压表的分度值为0.1 V,需要估读到分度值下一位,其读数为1.40 V;当瓶内气体的氧气含量为20%时,电压为1.40 V,在图乙中描出该点,用平滑的曲线将各点连接起来,如图所示,可知电压表的示数为1.50 V时,此瓶气体的氧气含量为17%.
例5　(1)①0.58　②如图所示　(2)①最小　②0.48　④30
[解析] (1)①由题知,电源内阻不计、电流表内阻不计,当滑动变阻器的阻值为零时,电路中有最大电流I=≈0.58 A.
②由于电路中最大电流为0.58 A,则电流表应选择0~0.6 A量程,根据电路图连线实物图.
(2)①滑动变阻器RP的滑片P置于b端时滑动变阻器接入电路的电阻最大,电路中的电流最小,保护电路安全.
②电流表读数为0.48 A.
④根据丁图中数据可知B I图线斜率为k= mT/A=30 mT/A.
变式　(1)2 kΩ　(2)A　(3)1.30　(4)4.0×103　1.2
[解析] (1)磁场磁感应强度大小约为0.6~1.4 T,根据图像可知磁敏电阻为4R0~12R0,电压表与电源相比,需要扩大量程,所以串联电阻值为R1==2 kΩ.
(2)采用伏安法测量电阻,由于电压表内阻已知,为了准确测量,选择电流表外接,滑动变阻器总电阻较小,故滑动变阻器采用分压式接法,故选A.
(3)电压表分度值为0.1 V,读数为1.30 V.
(4)根据欧姆定律有RB=,整理得U=I,根据图像有=,解得RB=4.0×103 Ω=10R0,结合图甲可知待测磁场的磁感应强度为B=1.2 T.实验十三　利用传感器制作简单的自动控制装置
1.(1)×1 k　进行欧姆调零(红、黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮使表的指针指向零欧姆处),然后再将红、黑表笔分别与电阻两端接触进行电阻测量　　1.9×104　(2)电流的磁效应
[解析] (1)选择×100挡时指针偏转角度较小,表盘示数较大,表示电阻阻值太大,需要增大倍率,故应选择×1 k挡.电阻表的读数为刻度×倍率,读数为19.0,倍率为×1 k,故读数为1.9×104 Ω.换倍率之后应先进行欧姆调零,之后再进行电阻的测量,故正确操作为:进行欧姆调零(红、黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮使表的指针指向零欧姆处),然后再将红、黑表笔分别与电阻两端接触进行电阻测量.
(2)光敏电阻与干簧管外线圈串联,当报警器有光照射时,光敏电阻阻值减小,根据闭合电路欧姆定律得,电路中电流增大,线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个簧片磁化,两个簧片由原来的分离状态变成闭合状态,蜂鸣器所在电路接通,蜂鸣器发声.反之,当没有光照射或光很微弱时,光敏电阻阻值很大,根据闭合电路欧姆定律得,电路中电流很小,干簧管内的两个簧片处于分离状态,连接蜂鸣器的电路断开,蜂鸣器不发声.由上述原理分析可知,实验应用了电流的磁效应.
2.(1)非线性　(2)a　(3)130.0　(4)210.0
[解析] (1)根据题图甲可知热敏电阻的阻值随温度的变化关系是非线性的.
(2)根据题图甲可知温度升高,热敏电阻的阻值变小,根据闭合电路欧姆定律可知流过电磁铁线圈的电流变大,衔铁与下固定触头b接触,此时加热电阻丝电路部分断开连接,停止加热,可知题图乙中加热电阻丝的c端应该与触头a相连接.
(3)由题图丙可知电阻箱接入电路的阻值为100×1 Ω+10×3 Ω=130.0 Ω.
(4)当温度为50 ℃时,热敏电阻的阻值为180 Ω,电阻箱接入的电阻为130.0 Ω;当温度为100 ℃时,热敏电阻的阻值为100 Ω,要使得电流值仍为I0,则控制电路的总电阻不变,此时电阻箱的电阻为180 Ω+130.0 Ω-100 Ω=210.0 Ω.
3.(1)D　(2)1.0×10-7　(3)0.87　调小
[解析] (1)在图甲电路中,采用的是滑动变阻器的分压式接法;为了能更好地调节电压,滑动变阻器的总电阻应远小于与它并联部分的电阻,滑动变阻器应选择总电阻较小的.故选择D.
(2)根据并联电路的特点可得气敏电阻两端的电压为U=U2-U1=5.29 V-2.30 V=2.99 V,通过气敏电阻的电流为I== A=0.001 15 A,由欧姆定律可得气敏电阻的阻值为Rq== Ω=2600 Ω,则从图乙中可查得当Rq=2600 Ω时,甲醛安全浓度上限为1.0×10-7 kg/m3.
(3)当蜂鸣器两端电压达到4.5 V时报警,即气敏电阻两端的电压为4.5 V,则电阻箱两端的电压为UR0=6.0 V-4.5 V=1.5 V,由串联电路的特点可知=,可得R0=Rq≈0.87 kΩ;从图乙可知甲醛浓度越低,气敏电阻的阻值Rq越小,根据串联电路分压规律可知U=E2=,要使报警器在甲醛浓度更低时报警(U仍为4.5 V),则应将R0调小.
4.(1)b　毫伏表分流的影响比毫安表分压的影响更小(其他合理理由均可)　e　(2)18.5(17.5~19.5均可)
[解析] (1)因已知组合体的电阻不超过0.05 Ω,数字毫安表内阻约1 Ω,数字毫伏表内阻约10 MΩ,相比之下,毫伏表分流的影响比毫安表分压的影响更小,故a端应与b处相连.按电路连接规范,为保护电路元件,滑块变阻器的滑片在接通电路前应置于e端.
(2)因组合体的电阻为0.020 Ω,而流过电磁铁线圈的电流为142 mA时衔铁会被释放,故此时组合体两端的电压应为2.84 V,则在题图丙中纵坐标为2.84 V对应的横坐标为31.5 s.停止加热时,组合体产生的电压开始下降,在图中对应的横坐标为13.0 s.故从停止加热到吸合的衔铁被释放,所用的时间约为31.5 s-13.0 s=18.5 s .实验十三　利用传感器制作简单的自动控制装置
　　　　　 　　　　　 　　　　　
　热敏电阻的理解及应用
一、实验器材与步骤
1.按图甲连接好电路,将热敏电阻绝缘处理.
2.把多用电表置于“电阻”挡,并选择适当的倍率测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值,并记下温度计的示数.
3.向烧杯中注入少量的冷水,使热敏电阻浸没在冷水中,记下温度计的示数和多用电表测出的热敏电阻的阻值.
4.将热水分几次注入烧杯中,测出不同温度下热敏电阻的阻值,并记录.
二、数据处理
1.根据记录数据,把测量到的温度、电阻值填入下表中,分析热敏电阻的特性.
次数 1 2 3 4 5 6
温度/℃
电阻/Ω
2.在坐标系中,粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线,如图乙所示.
3.根据实验数据和R t图线,得出结论:热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,随温度的降低而增大.
例1　[2025·山东潍坊二模] 热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中.某学习小组利用热敏电阻,设计制作自动报警装置,方案如下:
(1)使用多用电表研究热敏电阻Rt的阻值随温度变化的规律.
①用多用电表测Rt的阻值,选择开关应置于　　　　(选填“A区”“B区”“C区”或“D区”);
②不同温度下选择合适的挡位,读出热敏电阻Rt的阻值.某次读数时,发现多用电表的指针偏转角度较大,为了较准确地读出此温度下热敏电阻的阻值,需要将选择开关换到　　　　(选填“更高”或“更低”)挡;
③描绘出热敏电阻Rt的阻值随温度变化的规律如图乙所示.
(2)使用上述热敏电阻Rt制作的自动报警装置电路图如图丙所示.
①为了降低装置的报警温度,应将滑动变阻器滑片P向　　　　(选填“左”或“右”)移动;
②设定装置的报警温度为100 ℃,报警时流过热敏电阻Rt的电流为10 mA,已知直流电源电动势为E=15 V(内阻不计),忽略电磁铁线圈电阻,则滑动变阻器应接入电路的阻值为　　　　 Ω.
　光敏电阻传感器的应用
一、实验器材与步骤
1.将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器等按如图所示电路连接好,其中多用电表置于“电阻”挡.
2.先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值,并记录数据.
3.打开电源,让小灯泡发光,调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录.
4.用手掌(或黑纸)遮光,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录.
二、数据处理
1.把记录的结果填入下表中,根据记录数据分析光敏电阻的特性.
光照强度 弱 中 强 无光照射
阻值/Ω
2.根据实验数据得出结论:光敏电阻在被光照射时阻值发生变化,光照增强则电阻变小,光照减弱则电阻变大.
例2　[2024·河北卷] 某种花卉喜光,但阳光太强时易受损伤.某兴趣小组决定制作简易光强报警器,以便在光照过强时提醒花农.该实验用到的主要器材如下:学生电源、多用电表、数字电压表(0~20 V)、数字电流表(0~20 mA)、滑动变阻器R(最大阻值50 Ω,1.5 A)、白炽灯、可调电阻R1(0~50 kΩ)、发光二极管LED、光敏电阻RG、NPN型三极管VT、开关和若干导线等.
(1)判断发光二极管的极性
使用多用电表的“×10 k”电阻挡测量二极管的电阻.如图甲所示,当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时,多用电表指针位于表盘中a位置(见图乙);对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置(见图乙).由此判断M端为二极管的　　　 (选填“正极”或“负极”).
(2)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性
①采用图丙中的器材进行实验,部分实物连接已完成.要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始.导线L1、L2和L3的另一端应分别连接滑动变阻器的　　　　、　　　　、　　　　接线柱(以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”).
②图丁为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线,图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强.由图像可知,光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而　　　　(选填“增大”或“减小”).
(3)组装光强报警器电路并测试其功能
图戊为利用光敏电阻、发光二极管、三极管(当b、e间电压达到一定程度后,三极管被导通)等元件设计的电路.组装好光强报警器后,在测试过程中发现,当照射到光敏电阻表面的光强达到报警值时,发光二极管并不发光,为使报警器正常工作,应　　　　(选填“增大”或“减小”)可调电阻R1的阻值,直至发光二极管发光.
　　　　　 　　　　　 　　　　　
考向一　压敏电阻
例3　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.
(1)利用图甲所示的电路测量该传感器在不同压力下的阻值RN,其阻值约几十千欧,实验室提供以下器材:电源E(电动势为3 V,内阻不计)、电流表A(量程0~250 μA,内阻约为50 Ω)、电压表V(量程0~3 V,内阻约为20 kΩ)、滑动变阻器R(最大阻值为100 Ω)、开关和导线若干.
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)通过多次实验测得其阻值RN随压力F变化的关系图像如图乙所示.
(3)由图乙可知,压力越大,阻值　　　　(选填“越大”或“越小”),且压力小于2.0 N时的灵敏度比压力大于2.0 N时的灵敏度(灵敏度指电阻值随压力的变化率) 　　　 (选填“高”或“低”).
(4)利用该压力传感器设计了如图丙所示的自动分拣装置,可以将质量不同的物体进行分拣,图中RN为压力传感器,R'为滑动变阻器,电源电压为6 V(内阻不计).分拣时将质量大小不同的物体用传送带运送到托盘上,OB为一个可绕O转动的杠杆,下端有弹簧,控制电路两端电压小于3 V时,杠杆OB水平,物体水平通过杠杆进入通道1,当控制电路两端电压大于3 V时,杠杆的B端就会被吸下,物体下滑通过杠杆进入通道2,从而实现分拣功能.若将滑动变阻器R'的阻值调为30 kΩ,重力加速度g取10 m/s2,该分拣装置可以实现将质量超过　　　　 kg(结果保留2位有效数字)的物体进行分拣.若要将质量超过0.20 kg的物体实现分拣,应该将滑动变阻器R'的阻值调为　　　　 kΩ(结果保留3位有效数字).
考向二　气敏电阻
例4　[2024·全国甲卷] 电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化.在保持流过传感器的电流(即工作电流)恒定的条件下,通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压,建立电压与氧气含量之间的对应关系,这一过程称为定标.一同学用图甲所示电路对他制作的一个氧气传感器定标.实验器材有:装在气室内的氧气传感器(工作电流1 mA)、毫安表(内阻可忽略)、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干、5个气瓶(氧气含量分别为1%、5%、10%、15%、20%).
(1)将图甲中的实验器材间的连线补充完整,使其能对传感器定标;
(2)连接好实验器材,把氧气含量为1%的气瓶接到气体入口;
(3)把滑动变阻器的滑片滑到　　　　端(选填“a”或“b”),闭合开关;
(4)缓慢调整滑动变阻器的滑片位置,使毫安表的示数为1 mA,记录电压表的示数U;
(5)断开开关,更换气瓶,重复步骤(3)和(4);
(6)获得的氧气含量分别为1%、5%、10%和15%的数据已标在图乙中;氧气含量为20%时电压表的示数如图丙,该示数为　　　　V(结果保留2位小数).现测量一瓶待测氧气含量的气体,将气瓶接到气体入口,调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数为1 mA,此时电压表的示数为1.50 V,则此瓶气体的氧气含量为　　　　%(结果保留整数).
考向三　磁敏电阻
例5　[2025·广东卷] 科技小组制作的涡流制动演示装置由电磁铁和圆盘控制部分组成.
图甲是电磁铁磁感应强度的测量电路,所用器材有:电源E(电动势15 V,内阻不计);电流表A(量程有0~0.6 A和0~3 A,内阻不计);滑动变阻器RP(最大阻值100 Ω);定值电阻R0(阻值10 Ω);开关S;磁传感器和测试仪;电磁铁(线圈电阻16 Ω);导线若干.图乙是实物图,图中电机和底座相固定,圆形铝盘和电机转轴相固定.
请完成下列实验操作和计算.
(1)量程选择和电路连接.
①由器材参数可得电路中的最大电流为　　　　A(结果保留2位有效数字),为减小测量误差,电流表的量程选择0~0.6 A.
②图乙中已正确连接了部分电路.请在虚线框中完成RP、R0和A间的实物图连线.
(2)磁感应强度B和电流I关系测量.
①将图甲中的磁传感器置于电磁铁中心,滑动变阻器RP的滑片P置于b端.置于b端目的是使电路中的电流　　　　,保护电路安全.
②将滑片P缓慢滑到某一位置,闭合S,此时A的示数如图丙所示,读数为　　　 A,分别记录测试仪示数B和I,断开S.
③保持磁传感器位置不变,重复步骤②.
④图丁是根据部分实验数据描绘的B I图线,其斜率为　　　　mT/A(结果保留2位有效数字).
(3)制动时间t测量.
利用图乙所示装置测量了t,结果表明B越大,t越小.
变式　[2025·山东淄博一模] 磁阻效应是指某些材料的电阻值随外加磁场变化而变化的现象.如图甲为某磁敏电阻在室温下的 B曲线,其中RB、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值.为测量某磁场的磁感应强度B,需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值.实验器材如下:
A.磁敏电阻,无磁场时阻值R0=400 Ω
B.滑动变阻器R,总电阻为10 Ω
C.电流表A,量程0~3 mA,内阻未知
D.电压表V,量程0~3 V,内阻为2 kΩ
E.直流电源E,电动势6 V,内阻不计
F.定值电阻R1
G.开关S,导线若干
(1)待测磁场磁感应强度大小约为0.6~1.4 T,选择一个合理的定值电阻R1=　　　 (选填“2 kΩ”“200 Ω”或“20 Ω”);
(2)为使测量尽量精确,下列电路图符合实验要求的是　　　　 ;(填选项对应字母)
A
B
C
D
(3)将该磁敏电阻置于待测匀强磁场中,不考虑磁场对电路其他部分的影响.某次闭合开关后,电压表的示数如图乙所示,此时电压表读数为　　　　 V;
(4)进行多次测量,得到电压表读数U和电流表读数I,绘出U I图像如图丙所示,根据图像,进一步分析得到匀强磁场中磁敏电阻的阻值RB=　　　　　Ω,结合图甲可知待测磁场的磁感应强度B=　　　　　 T.(结果均保留两位有效数字) 实验十三　利用传感器制作简单的自动控制装置 (限时40分钟)
1.[2025·河北邯郸模拟] 某物理兴趣小组同学欲应用实验室现有的元件(电源、光敏电阻、干簧管、蜂鸣器等)制作一报警装置.
(1)实验组同学现应用多用电表测量在不同光照强度下光敏电阻的阻值.
A同学正确操作多用电表测量某一光照强度下光敏电阻的阻值时,选择开关位置如图甲所示,指针偏转情况如图乙中的Ⅰ所示,为使测量更为准确,他将选择开关调整到　　　 (选填“×1”“×10”或“×1 k”)挡,随后A同学将红、黑表笔分别与光敏电阻两端接触,进行阻值测量.B同学认为A同学的操作过程存在不当之处,应　　　 　　　
(写出正确的操作过程).经过规范的操作后,指针偏转情况如图乙中的Ⅱ所示,该次测量的读数为　　　　　 Ω(结果保留两位有效数字).之后,改变光照强度,测出光敏电阻在不同光照强度下的电阻值,绘制出如图丙所示图线.
(2)干簧管是一种能够感知磁场的传感器,如图丁所示为干簧管的结构图,干簧管内封入了两个软磁性材料制成的簧片,当干簧管周围磁感应强度足够大时,两个簧片被磁化从而接通.
兴趣小组设计的报警装置在光照强度不够或无光照时报警装置不报警,在光照达到一定亮度时候报警装置发声,其电路图连接如图戊所示,该报警装置应用了　　　 　　　　(选填“静电感应”“电磁感应”或“电流的磁效应”).
2.[2025·河南卷] 实验小组研究某热敏电阻的特性,并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱.该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图甲所示,保温箱原理图如图乙所示.回答下列问题:
(1)图甲中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是　　　　(选填“线性”或“非线性”)的.
(2)存在一个电流值I0,若电磁铁线圈的电流小于I0,衔铁与上固定触头a接触;若电流大于I0,衔铁与下固定触头b接触.保温箱温度达到设定值后,电磁铁线圈的电流在I0附近上下波动,加热电路持续地断开、闭合,使保温箱温度维持在设定值.则图乙中加热电阻丝的c端应该与触头　　　　(选填“a”或“b”)相连接.
(3)当保温箱的温度设定在50 ℃时,电阻箱旋钮的位置如图丙所示,则电阻箱接入电路的阻值为　　　　 Ω.
(4)若要把保温箱的温度设定在100 ℃,则电阻箱接入电路的阻值应为　　　　 Ω.
3.[2025·山东青岛三模] 某同学要用一气敏电阻制作甲醛气体浓度报警器.首先通过实验获得气敏电阻的阻值Rq随甲醛浓度η变化的关系,为此他设计了如图甲所示电路.实验可供选择的器材如下:
A.电源E(电动势为6 V,内阻不计)
B.电压表V1(量程0~3 V,内阻为2 kΩ)
C.电压表V2(量程0~6 V,内阻约为5 kΩ)
D.滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω,额定电流为0.2 A)
E.滑动变阻器R2(最大阻值为2 kΩ,额定电流为0.2 A)
F.开关、导线若干
(1)在图甲电路中,滑动变阻器应选择　　　　(选填器材前序号);
(2)根据实验测得数据,描绘出的Rq η图像如图乙所示.当甲醛浓度为安全上限时,电压表V1、V2读数分别为2.30 V、5.29 V,则甲醛安全浓度上限为　　　　 kg/m3;
(3)该同学利用该气敏电阻设计了如图丙所示的报警电路,用来检测室内甲醛是否超标.电路中蜂鸣器的电阻可视为无穷大,电源电动势E2=6.0 V(内阻不计),接通电路后当蜂鸣器两端电压达到4.5 V时报警,则电阻箱的阻值为R0=　　　　 kΩ(保留2位有效数字).要使报警器在甲醛浓度更低时报警,则应将R0　　　　(选填“调大”“调小”或“不变”).
4.[2025·重庆卷] 熄火保护装置主要由弹簧、热电偶和电磁铁等组成,其示意图如图甲所示,A、B为导线上两个接线端.小组设计了如图乙所示的电路(部分连线未完成)进行探究,图中数字毫安表内阻约为1 Ω,数字毫伏表内阻约为10 MΩ.
(1)将图甲中的A、B端分别与图乙中的A'、B'端连接,测量热电偶和电磁铁线圈构成的组合体电阻.已知组合体电阻不超过0.05 Ω,则未完成的连接中,a端应和　　　 　(选填“b”或“c”)处相连,理由是 　　　 .
正确连线后,开始时滑动变阻器的滑片应置于　　　(选填“d”或“e”)端.
(2)闭合开关S1、S2,实验测得组合体电阻为0.020 Ω,当电磁铁线圈中的电流小于142 mA时,电磁铁无法继续吸合衔铁,衔铁被释放.断开开关S1、S2,从室温加热热电偶感温端到某一温度后,停止加热,使其自然冷却至室温.测得整个过程中热电偶受热产生的电动势E'随时间t的变化关系如图丙所示.在相同的加热和冷却过程中,如果将A、B端直接连接,不计温度变化对组合体电阻的影响,从停止加热到吸合的衔铁被释放,所用的时间约为　　　　 s(保留3位有效数字).

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