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(共45张PPT)
实验十六　利用传感器制作简单的自动控制装置
一、实验目的
1．知道干簧管、光敏电阻、三极管、二极管、电磁继电器的功能。
2．会利用传感器制作简单的自动控制装置。了解门窗防盗报警装置，会组装门窗防盗报警装置。了解光控开关电路及控制原理，会组装光控开关。
二、实验原理
1．传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。
2．工作过程如图
三、实验器材
热敏电阻、光敏电阻、多用电表、电压表、电流表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。
四、实验过程
1．研究热敏电阻的热敏特性
(1)实验步骤
①按图示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理。
(2)数据处理
①根据记录数据，把测量到的温度值和电阻值填入表中，分析热敏电阻的特性。
次数
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。
③根据R－t图线，得出结论(热敏电阻的阻值随温度的升高而减小)。
2．研究光敏电阻的光敏特性
(1)实验步骤
①将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器按图所示的电路连接好，并将多用电表置于“×100”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接通电源，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。
(2)数据处理：把记录的结果填入表中，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
(3)结论：被光照射时光敏电阻的阻值发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。
题型一　热敏电阻的特性和应用
例1 (2025·云南卷，T12)基于铂电阻阻值随温度变化的特性，某兴趣小组用铂电阻做了测量温度的实验。可选用的器材如下：Pt 1000型号铂电阻、电源E(电动势5 V，内阻不计)、电流表A1(量程100 μA，内阻4.5 kΩ)、电流表A2(量程500 μA，内阻约1 kΩ)、定值电阻R1(阻值15 kΩ)、定值电阻R2(阻值1.5 kΩ)、开关S和导线若干。
查阅技术手册可知，Pt 1000型号铂电阻测温时的工作电流在0.1～0.3 mA之间，在0～100 ℃范围内，铂电阻的阻值Rt随温度t的变化视为线性关系，如图(a)所示。
完成下列填空：
(1)由图(a)可知，在0～100 ℃范围内，温度每升高1 ℃，该铂电阻的阻值增加________Ω。
3.85
(2)兴趣小组设计了如图(b)所示的甲、乙两种测量铂电阻阻值的电路图，能准确测出铂电阻阻值的是________(选填“甲”或“乙”)，保护电阻R应选________(选填“R1”或“R2”)。
乙
R1
(3)用(2)问中能准确测出铂电阻阻值的电路测温时，某次测量读得A2示数为295 μA，A1示数如图(c)所示，该示数为________μA，则所测温度为________℃(计算结果保留2位有效数字)。
62.0
51
例2 (2025·河南卷，T11)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1所示，保温箱原理图如图2所示。回答下列问题：
(1)图1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。
[解析]　由题图1可知，热敏电阻的阻值随温度的变化关系是非线性的。
非线性
(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2中加热电阻丝的c端应该与触头________(选填“a”或“b”)相连接。
a　
[解析]　保温箱中温度越低，热敏电阻的阻值越大，电磁铁线圈的电流越小。由题意可知，电磁铁线圈的电流小于I0时，衔铁与上固定触头a接触，要达到保温效果，此时应该接通加热电阻丝的电路，因此加热电阻丝的c端应该与触头a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3所示，则电阻箱接入电路的阻值为________Ω。
[解析]　由题图3中的电阻箱读数可知电阻箱接入电路的阻值为130.0 Ω。
130.0
(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。
[解析]　要达到相同的电路断开、闭合的效果，保温箱的温度设定在50 ℃时和保温箱的温度设定在100 ℃时，电磁铁连接的电路中的总电阻相同。由题图1可知，在50 ℃时热敏电阻阻值为180 Ω，此时热敏电阻和电阻箱接入电路的总电阻为310.0 Ω，在100 ℃时热敏电阻阻值为100 Ω，则此时电阻箱接入电路的阻值应调整为210.0 Ω。
210.0
题型二　光敏电阻的特性和应用
例3 (2026·广东江门市一模)智能化育苗蔬菜基地对环境要求严格，其中包括对光照强度的调控，光照强度简称照度I，反映光照的强弱，光越强，照度越大，单位为勒克斯(lx)。为了控制照度，科技人员设计了如图甲所示的智能光控电路。
智能光控电路的核心元件是光敏电阻R，某同学用如图乙所示电路测量光敏电阻在不同照度I时的阻值，实验所用器材：电源E1(9 V)，滑动变阻器R4(最大阻值为20 Ω)，电压表(量程为0～3 V，内阻为3 kΩ)，毫安表(量程为0～3 mA，内阻不计)，定值电阻R0＝6 kΩ，开关和导线若干。
(1)在闭合开关S前，应把R4的滑片移到________(选填“左”或“右”)端。
[解析]　为了保证电路的安全应将滑动变阻器R4的滑片滑到左端，从而使光敏电阻两端的电压为零。
左
(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1.5 mA，此时光敏电阻的阻值为__________Ω。
1.80
3.6×103
(3)该同学通过测量得到了6组数据，他作出光敏电阻的阻值R随照度I变化的图像如图丁所示，由图丁可初步判断光敏电阻的阻值与照度__________(选填“满足”或“不满足”)反比例函数关系。
[解析]　根据题图丁可知纵坐标与横坐标的乘积不是一个常数，所以光敏电阻的阻值与照度不满足反比例函数关系。
不满足
(4)该同学用上述光敏电阻接入如图甲所示的电路，其中电源电动势E＝6.0 V，内阻忽略不计，电阻R1＝100 Ω，电阻箱R2的阻值调节范围是0～9 999.9 Ω，光敏电阻R的电压U增加到2.0 V时光照系统开始工作，为了使照度降低到4 klx时，自动控制系统开始补光，则R2的阻值应该调节为__________Ω。
7.9×103
(5)要加快蔬菜的生长，适度提高光照时间，可调节的方法是__________。
[解析]　要加快蔬菜的生长使自动控制系统正常工作时的最小照度高于4 000 lx，此时R阻值减小，根据闭合电路欧姆定律可知，若U＝2 V不变，则R2减小，故可以减小R2的阻值。
减小R2
题型三　其他传感器的特性和应用
例4 (2025·广东卷，T12)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(a)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0.6 A和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。图甲(b)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0.6 A挡。
②图甲(b)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。
0.58
图见解析
(2)磁感应强度B和电流I关系测量。
①将图甲(a)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的示数如图乙所示，读数为________A，分别记录测试仪示数B和I，断开S。
最小
0.48
③保持磁传感器位置不变，重复步骤②。
④图丙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)。
30
(3)制动时间t测量。
利用图甲(b)所示装置测量了t，结果表明B越大，t越小。
[解析]　①滑动变阻器的滑片置于b端，滑动变阻器接入电路的阻值最大，目的是使电路中的电流最小，保护电路安全。
②由于电流表的量程选择0.6 A挡，则由题图乙可知其分度值为0.02 A，所以题图乙电流表的读数I＝0.4 A＋4×0.02 A＝0.48 A。
④根据题图丙中图线可知，其斜率
题型四　自动控制电路的设计
例5 (2026·河北石家庄一中一模)光敏电阻的阻值会随着光照度(单位：lx)的增大而减小。
(1)图甲是一位同学设计的自动控制路灯的电路，R为光敏电阻，若要路灯在天黑的时候自动亮起，天亮的时候自动熄灭，那么路灯应该接在________(选填“AB”或“BC”)两个接线柱上。
AB
[解析]　天亮时光照度增大，光敏电阻的阻值减小，电磁铁中电流增大，磁场增强，吸引衔铁向下与C接通，路灯熄灭，故路灯应接在AB两个接线柱上。
(2)为进一步研究光敏电阻的使用，这位同学通过图乙所示电路测量在不同光照度下光敏电阻的阻值。图中电源电压为6 V，闭合S1后，这位同学先将S2拨至“1”位置，电阻箱R2接入电路的阻值调为6 250 Ω时，灵敏电流计示数为“I”；然后他将S2拨至“2”位置，电阻箱R2接入电路的阻值调为2 550 Ω时，灵敏电流计示数仍为“I”，则在此光照度下，光敏电阻R0的阻值为________Ω。
3 700
[解析]　本实验采用等效替代法测电阻，前后两次电路中的电流相等，则电路中的总电阻相等，故有R2＝R0＋R2′，解得R0＝3 700 Ω。
(3)这位同学通过测量得出了光敏电阻R0的阻值随光照度变化的规律如图丙所示，并用图丙表示的光敏电阻R0连接成图丁所示的电路，其中电源电动势E＝9 V，内阻r＝10 Ω，定值电阻R1＝100 Ω，电阻箱R2的调节范围为0～999.9 Ω，光敏电阻R0两端的电压增至2 V时照明系统开始工作，为使光敏电阻R0在光照度降低到4 000 lx时，自动控制系统开始补光，电阻箱R2接入电路的阻值应该调为________Ω。该光控装置使用较长时间后电源内阻变大，使得自动控制系统正常工作时的最小光照度________(选填“大于”“小于”或“等于”)4 000 lx。
65
小于实验十六　利用传感器制作简单的自动控制装置
一、实验目的
1．知道干簧管、光敏电阻、三极管、二极管、电磁继电器的功能。
2．会利用传感器制作简单的自动控制装置。了解门窗防盗报警装置，会组装门窗防盗报警装置。了解光控开关电路及控制原理，会组装光控开关。
二、实验原理
1．传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。
2．工作过程如图
三、实验器材
热敏电阻、光敏电阻、多用电表、电压表、电流表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。
四、实验过程
1．研究热敏电阻的热敏特性
(1)实验步骤
①按图示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理。
②将热水和冷水分n次注入烧杯中，记录每一次温度值和两电表读数。
③利用R＝计算出每一次热敏电阻的阻值。
(2)数据处理
①根据记录数据，把测量到的温度值和电阻值填入表中，分析热敏电阻的特性。
次数
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。
③根据R－t图线，得出结论(热敏电阻的阻值随温度的升高而减小)。
2．研究光敏电阻的光敏特性
(1)实验步骤
①将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器按图所示的电路连接好，并将多用电表置于“×100”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接通电源，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。
(2)数据处理：把记录的结果填入表中，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
(3)结论：被光照射时光敏电阻的阻值发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。
题型一　热敏电阻的特性和应用
(2025·云南卷，T12)基于铂电阻阻值随温度变化的特性，某兴趣小组用铂电阻做了测量温度的实验。可选用的器材如下：Pt 1000型号铂电阻、电源E(电动势5 V，内阻不计)、电流表A1(量程100 μA，内阻4.5 kΩ)、电流表A2(量程500 μA，内阻约1 kΩ)、定值电阻R1(阻值15 kΩ)、定值电阻R2(阻值1.5 kΩ)、开关S和导线若干。
查阅技术手册可知，Pt 1000型号铂电阻测温时的工作电流在0.1～0.3 mA之间，在0～100 ℃范围内，铂电阻的阻值Rt随温度t的变化视为线性关系，如图(a)所示。
完成下列填空：
(1)由图(a)可知，在0～100 ℃范围内，温度每升高1 ℃，该铂电阻的阻值增加________Ω。
(2)兴趣小组设计了如图(b)所示的甲、乙两种测量铂电阻阻值的电路图，能准确测出铂电阻阻值的是________(选填“甲”或“乙”)，保护电阻R应选________(选填“R1”或“R2”)。
(3)用(2)问中能准确测出铂电阻阻值的电路测温时，某次测量读得A2示数为295 μA，A1示数如图(c)所示，该示数为________μA，则所测温度为________℃(计算结果保留2位有效数字)。
[解析]　(1)由题图(a)可知，0 ℃时R0＝1.000×103 Ω，100 ℃时R100＝1.385×103 Ω，故温度每升高1 ℃，铂电阻的阻值增加量ΔR＝×1 ℃＝3.85 Ω。
(2)由于电流表A2内阻未知，而电流表A1内阻已知，电流表A1可以当作电压表准确测量铂电阻两端的电压，由电流表A2的示数减去电流表A1的示数即可准确测量通过铂电阻的电流，故能准确测出铂电阻阻值的是题图(b)中乙电路；铂电阻工作电流范围为0.1～0.3 mA，电源电动势为5 V，故电路中的总电阻范围应为～50 kΩ，故保护电阻选R1。
(3)题图(c)中A1量程100 μA，分度值1 μA，要往下估读一位，故题图(c)的示数为62.0 μA；题图(b)乙电路中，A1与Rt并联后再与A2串联，根据串、并联电路特点有I1rA1＝(I2－I1)Rt，其中rA1＝4.5 kΩ，I2＝295 μA，I1＝62.0 μA，解得Rt＝ Ω≈1.197×103 Ω，又Rt＝1 000＋3.85t(Ω)，当Rt＝1 197 Ω时，t＝ ℃≈51 ℃。
[答案]　(1)3.85　(2)乙　R1　(3)62.0　51
(2025·河南卷，T11)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1所示，保温箱原理图如图2所示。回答下列问题：
(1)图1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2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3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。
[解析]　(1)由题图1可知，热敏电阻的阻值随温度的变化关系是非线性的。
(2)保温箱中温度越低，热敏电阻的阻值越大，电磁铁线圈的电流越小。由题意可知，电磁铁线圈的电流小于I0时，衔铁与上固定触头a接触，要达到保温效果，此时应该接通加热电阻丝的电路，因此加热电阻丝的c端应该与触头a相连接。
(3)由题图3中的电阻箱读数可知电阻箱接入电路的阻值为130.0 Ω。
(4)要达到相同的电路断开、闭合的效果，保温箱的温度设定在50 ℃时和保温箱的温度设定在100 ℃时，电磁铁连接的电路中的总电阻相同。由题图1可知，在50 ℃时热敏电阻阻值为180 Ω，此时热敏电阻和电阻箱接入电路的总电阻为310.0 Ω，在100 ℃时热敏电阻阻值为100 Ω，则此时电阻箱接入电路的阻值应调整为210.0 Ω。
[答案]　(1)非线性　(2)a　(3)130.0　(4)210.0
题型二　光敏电阻的特性和应用
(2026·广东江门市一模)智能化育苗蔬菜基地对环境要求严格，其中包括对光照强度的调控，光照强度简称照度I，反映光照的强弱，光越强，照度越大，单位为勒克斯(lx)。为了控制照度，科技人员设计了如图甲所示的智能光控电路。
智能光控电路的核心元件是光敏电阻R，某同学用如图乙所示电路测量光敏电阻在不同照度I时的阻值，实验所用器材：电源E1(9 V)，滑动变阻器R4(最大阻值为20 Ω)，电压表(量程为0～3 V，内阻为3 kΩ)，毫安表(量程为0～3 mA，内阻不计)，定值电阻R0＝6 kΩ，开关和导线若干。
(1)在闭合开关S前，应把R4的滑片移到________(选填“左”或“右”)端。
(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1.5 mA，此时光敏电阻的阻值为__________Ω。
(3)该同学通过测量得到了6组数据，他作出光敏电阻的阻值R随照度I变化的图像如图丁所示，由图丁可初步判断光敏电阻的阻值与照度__________(选填“满足”或“不满足”)反比例函数关系。
(4)该同学用上述光敏电阻接入如图甲所示的电路，其中电源电动势E＝6.0 V，内阻忽略不计，电阻R1＝100 Ω，电阻箱R2的阻值调节范围是0～9 999.9 Ω，光敏电阻R的电压U增加到2.0 V时光照系统开始工作，为了使照度降低到4 klx时，自动控制系统开始补光，则R2的阻值应该调节为__________Ω。
(5)要加快蔬菜的生长，适度提高光照时间，可调节的方法是__________。
[解析]　(1)为了保证电路的安全应将滑动变阻器R4的滑片滑到左端，从而使光敏电阻两端的电压为零。
(2)电压表的最小刻度值为0.1 V，由题图丙可知，电压表的读数为1.80 V；根据串联电路电压与电阻成正比的关系，光敏电阻两端的电压U′＝×(3＋6) V＝5.40 V，电流表读数为1.5 mA，故此时光敏电阻的阻值R′＝＝3.6×103 Ω。
(3)根据题图丁可知纵坐标与横坐标的乘积不是一个常数，所以光敏电阻的阻值与照度不满足反比例函数关系。
(4)根据闭合电路欧姆定律可知I＝，根据题图丁可知在照度降低到4 klx时，对应的阻值为4 000 Ω，又由U＝IR，其中U＝2 V，联立可得R2＝7.9×103 Ω。
(5)要加快蔬菜的生长使自动控制系统正常工作时的最小照度高于4 000 lx，此时R阻值减小，根据闭合电路欧姆定律可知，若U＝2 V不变，则R2减小，故可以减小R2的阻值。
[答案]　(1)左　(2)1.80　3.6×103　(3)不满足
(4)7.9×103　(5)减小R2
题型三　其他传感器的特性和应用
(2025·广东卷，T12)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(a)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0.6 A和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。图甲(b)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0.6 A挡。
②图甲(b)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(a)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的示数如图乙所示，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图丙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。
利用图甲(b)所示装置测量了t，结果表明B越大，t越小。
[解析]　(1)①当滑动变阻器连入电路的阻值最小时，电路中的电流最大，则由闭合电路欧姆定律可知电路中的最大电流Im＝≈0.58 A。
②根据电路图连接实物图如图所示。
(2)①滑动变阻器的滑片置于b端，滑动变阻器接入电路的阻值最大，目的是使电路中的电流最小，保护电路安全。
②由于电流表的量程选择0.6 A挡，则由题图乙可知其分度值为0.02 A，所以题图乙电流表的读数I＝0.4 A＋4×0.02 A＝0.48 A。
④根据题图丙中图线可知，其斜率
k＝ mT/A＝30 mT/A。
[答案]　(1)①0.58　②图见解析　(2)①最小
②0.48　④30
题型四　自动控制电路的设计
(2026·河北石家庄一中一模)光敏电阻的阻值会随着光照度(单位：lx)的增大而减小。
(1)图甲是一位同学设计的自动控制路灯的电路，R为光敏电阻，若要路灯在天黑的时候自动亮起，天亮的时候自动熄灭，那么路灯应该接在________(选填“AB”或“BC”)两个接线柱上。
(2)为进一步研究光敏电阻的使用，这位同学通过图乙所示电路测量在不同光照度下光敏电阻的阻值。图中电源电压为6 V，闭合S1后，这位同学先将S2拨至“1”位置，电阻箱R2接入电路的阻值调为6 250 Ω时，灵敏电流计示数为“I”；然后他将S2拨至“2”位置，电阻箱R2接入电路的阻值调为2 550 Ω时，灵敏电流计示数仍为“I”，则在此光照度下，光敏电阻R0的阻值为________Ω。
(3)这位同学通过测量得出了光敏电阻R0的阻值随光照度变化的规律如图丙所示，并用图丙表示的光敏电阻R0连接成图丁所示的电路，其中电源电动势E＝9 V，内阻r＝10 Ω，定值电阻R1＝100 Ω，电阻箱R2的调节范围为0～999.9 Ω，光敏电阻R0两端的电压增至2 V时照明系统开始工作，为使光敏电阻R0在光照度降低到4 000 lx时，自动控制系统开始补光，电阻箱R2接入电路的阻值应该调为________Ω。该光控装置使用较长时间后电源内阻变大，使得自动控制系统正常工作时的最小光照度________(选填“大于”“小于”或“等于”)4 000 lx。
[解析]　(1)天亮时光照度增大，光敏电阻的阻值减小，电磁铁中电流增大，磁场增强，吸引衔铁向下与C接通，路灯熄灭，故路灯应接在AB两个接线柱上。
(2)本实验采用等效替代法测电阻，前后两次电路中的电流相等，则电路中的总电阻相等，故有R2＝R0＋R2′，解得R0＝3 700 Ω。
(3)根据闭合电路欧姆定律有I＝，根据题图丙可知，在光照度降低到4 000 lx时，对应的阻值R0＝50 Ω，又有U＝IR0，其中U＝2 V，联立可得R2＝65 Ω；该光控装置使用较长时间后电源内阻变大，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流变小，R0两端的电压变小，从而导致自动控制系统正常工作时的最小光照度小于4 000 lx。
[答案]　(1)AB　(2)3 700　(3)65　小于(共27张PPT)
演练知能提升
1．(2026·八省八校一模)某物理小组成员用热敏电阻和电磁继电器制作的简易温控开关的原理电路图如图甲所示，正常工作时，单刀双掷开关位于d处。图乙为热敏电阻的Rt－t图像，继电器线圈的电阻为90 Ω。当继电器线圈电流超过10 mA时，衔铁吸合，加热器停止加热；电流低于10 mA时，衔铁松开，继续加热，实现温度自动控制，继电器所在电路的电池E的内阻不计。图甲中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
(1)实验室提供以下实验器材：电源E1(2 V)，电源E2(4 V)，滑动变阻器R1(0～300 Ω)，滑动变阻器R2(0～200 Ω)，为使该装置实现对10 ℃～60 ℃之间任意温度的控制(即使恒温箱内温度能保持在该温度范围内的任一值)，继电器所在电路的电池E应选________(选填“E1”或“E2”)，滑动变阻器应选________(选填“R1”或“R2”)。
E2
R1
(2)为了实现恒温箱系统保持温度为36 ℃，实验时进行了以下操作：
①断开开关，滑动变阻器阻值调节至________(选填“最大”或“最小”)，将电阻箱阻值调到________Ω(保留2位有效数字)；
②将单刀双掷开关向c端闭合；
③缓慢调节滑动变阻器的阻值直到观察到继电器的衔铁恰好被吸合，此时滑动变阻器的接入电阻为________Ω(保留3位有效数字)；
④保持滑动变阻器的位置不变，将单刀双掷开关向另一端闭合，恒温箱系统正常工作。
最大
70
240
2．(2026·河北邯郸市模拟)热敏电阻应用广泛，某实验小组的同学们用如图甲所示的测量电路对某种热敏电阻的RT特性进行探究。
(1)实验小组采用如下步骤完成实验：
①按照测量电路图，请补充完整图乙中的实物连线；
②将温控装置内的温度t1调节为80 ℃；
③将滑动变阻器R0的滑片置于阻值最大处，将开关S2拨向1，闭合开关S1，调节R0，量程为0～0.6 A的电流表的指针偏转如图丙所示，则电流表的读数I＝________A，断开开关S1、S2；
图见解析
0.36
④将电阻箱的阻值调到________(选填“最大值”或“最小值”)，将开关S2拨向2，闭合开关S1，调节电阻箱的阻值使得电流表的示数与③中示数相同，记录此时电阻箱的阻值R和温控装置的温度t，断开开关S1、S2；
⑤逐步降低温控装置的温度t2(20 ℃⑥根据实验数据描绘出RT－t图像，得出结论：该热敏电阻的阻值随温度升高而减小。
最大值
解析：①按照测量电路图，实物连线如图所示。
③电流表的最小刻度为0.02 A，采用本位估读，故电流表读数为0.36 A。
④闭合开关S2前，为保护电路应将电阻箱的阻值调至最大值。
(2)应用该热敏电阻可以制作报警系统，电路图如图丁所示，开关c应与________(选填“a”或“b”)相连接；将滑动变阻器滑片向右移动，启动报警器时的温度________(选填“变高”“不变”或“变低”)。
a
变低
解析：热敏电阻的阻值随温度升高而减小，故温度较高时，流经电磁铁的电流较大，电磁铁磁性增强，大到一定值时衔铁被吸合，此时报警器要工作，电路应闭合，故开关c应与a相连接；将滑动变阻器滑片向右移动，连入阻值减小，达到与原来同样可报警的电流时，热敏电阻连入的阻值要更大，而热敏电阻的阻值随温度升高而减小，故启动报警器时的温度变低。
3．(2026·广东广州市模拟)某同学为探究光敏电阻阻值随光照强度变化的关系，设计了如图(a)所示的电路。所用器材有：置于暗箱(图中虚线区域)中的光敏电阻RG、小灯泡和刻度尺，阻值为R的定值电阻，理想电压表V，电动势为E、内阻为r的电源，开关S，导线若干。
实验时，先按图(a)连接好电路，然后改变暗箱中光源到光敏电阻的距离d，记录电压表的示数U，获得多组数据如下表：
d/cm 8.50 10.00 12.00 13.50
U/mV 271.0 220.0 180.0 156.7
d/cm 15.00 17.00 18.50 20.00
U/mV 144.9 114.0 94.8 89.5
回答下列问题：
(1)光敏电阻阻值RG与电压表示数U的关系式为RG＝______________(用E、r、R、U表示)。
(2)依据实验结果可推断：光敏电阻的阻值随着光照强度的减小而__________(选填“增大”或“减小”)。
解析：根据表中的数据可知，光照距离越大(即光照强度越小)，电压表的示数越小，由(1)关系式可知光敏电阻就越大，即光敏电阻的阻值随光照强度的减小而增大。
增大
(3)该同学注意到智能手机有自动调节屏幕亮度的功能，光照强度大时屏幕变亮，反之变暗。他设想利用光敏电阻的特性，实现“有光照射光敏电阻时，小灯泡变亮；反之变暗”的功能，设计了如图(b)所示电路，则电路中________(选填“R1”或“R2”)为光敏电阻，另一个为定值电阻。
R2
(4)如图(c)所示为工厂流水生产线上利用光敏电阻特性，信号处理系统自动计数的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，那么当有光照射R1时，信号处理系统获得____________(选填“高电压”或“低电压”)，信号处理系统每获得一次__________(选填“高电压”或“低电压”)就记数一次。
解析：当有光照射R1时，R1的电阻减小，则整个电路总电阻变小，电动势不变，则电流增大，所以R2两端的电压增大，即信号处理系统获得高电压，而由题图(c)可知，物体遮挡光源时，信号处理系统就记数一次，即信号处理系统每获得一次低电压就记数一次。
高电压
低电压
4．(2026·湖北七市州模拟)气敏电阻的阻值会随所处环境中的某气体的浓度发生变化，在环保领域有着广泛的应用。某气敏电阻Rq对甲醛气体非常敏感，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)为检验该气敏电阻参数是否与图(a)一致，需设计电路测量不同甲醛浓度下该气敏电阻的阻值。供选用的器材如下：
A．蓄电池(电动势为6 V，内阻不计)
B．电压表(量程为0～6 V，内阻约为10 kΩ)
C．毫安表(量程为0～3 mA，内阻约为2 Ω)
D．滑动变阻器R1(最大阻值为20 Ω)
E．滑动变阻器R2(最大阻值为1 000 Ω)
F．开关，导线若干。
①参照图(a)，滑动变阻器应选用__________(选填“R1”或“R2”)；
②将图(b)中实验器材间的连线补充完整。
R1
见解析图
解析：①由题图(a)可知，甲醛浓度为0时气敏电阻大约为500 Ω，根据所给器材参数及伏安法测电阻的原理可知，电流表应采用内接电路，滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器的阻值越小调节越方便，故选择R1。
②实物连接如图所示。
(2)已知室内甲醛浓度的国家标准是η≤0.1 mg/m3。李明同学利用该气敏电阻设计并组装了甲醛浓度测试仪。将量程为0～6 V的理想电压表(表盘上0～1 V的区域涂成红色)和气敏电阻Rq、直流电源(三节干电池串联组成电池组)、电阻箱(最大阻值为99 999.9 Ω)、开关S、导线若干，按图(c)所示的电路连接，然后将整个电路置于密闭容器中，缓慢注入甲醛气体。当甲醛浓度η＝0.1 mg/m3时，电压表指针恰好指到表盘红色区域的右边缘(即1 V处)。
①随着甲醛浓度的增加，电压表的示数逐渐________(选填“增大”或“减小”)；
②若要使甲醛浓度更低时，电压表指针能够指到红色区域，应将电阻箱R阻值适当________(选填“调大”或“调小”)；
③使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，其甲醛浓度的测量结果________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
减小
调小
偏大
解析：①随着甲醛浓度的增加，气敏电阻变大，气敏电阻分压变大，电阻箱上分压减小，故电压表的示数逐渐减小。
②当甲醛浓度更低时，Rq更小，要求此时电阻箱两端的电压仍为1 V，分压不变，则R应变小，即需要调小电阻箱的阻值。
③甲醛浓度越高气敏电阻越大，对应电压表示数越小，使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，电路中的电流将变小，电压表的示数将偏小，故其甲醛浓度的测量结果将偏大。1．(2026·八省八校一模)某物理小组成员用热敏电阻和电磁继电器制作的简易温控开关的原理电路图如图甲所示，正常工作时，单刀双掷开关位于d处。图乙为热敏电阻的Rt－t图像，继电器线圈的电阻为90 Ω。当继电器线圈电流超过10 mA时，衔铁吸合，加热器停止加热；电流低于10 mA时，衔铁松开，继续加热，实现温度自动控制，继电器所在电路的电池E的内阻不计。图甲中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
(1)实验室提供以下实验器材：电源E1(2 V)，电源E2(4 V)，滑动变阻器R1(0～300 Ω)，滑动变阻器R2(0～200 Ω)，为使该装置实现对10 ℃～60 ℃之间任意温度的控制(即使恒温箱内温度能保持在该温度范围内的任一值)，继电器所在电路的电池E应选________(选填“E1”或“E2”)，滑动变阻器应选________(选填“R1”或“R2”)。
(2)为了实现恒温箱系统保持温度为36 ℃，实验时进行了以下操作：
①断开开关，滑动变阻器阻值调节至________(选填“最大”或“最小”)，将电阻箱阻值调到________Ω(保留2位有效数字)；
②将单刀双掷开关向c端闭合；
③缓慢调节滑动变阻器的阻值直到观察到继电器的衔铁恰好被吸合，此时滑动变阻器的接入电阻为________Ω(保留3位有效数字)；
④保持滑动变阻器的位置不变，将单刀双掷开关向另一端闭合，恒温箱系统正常工作。
解析：(1)为使该装置实现对10 ℃～60 ℃之间任意温度的控制，若选用E1＝2 V的电源，电路中最低温度对应的最大电流小于10 mA，无法实现对低温段的温控功能，而E2＝4 V的电源可以满足实验要求，故选用电源E2。滑动变阻器的最大阻值必定大于热敏电阻的电阻变化，并且大于最高温控所需连入电阻，故R>(400－90－30)Ω＝280 Ω，所以滑动变阻器选用R1。
(2)①将滑动变阻器阻值调节至最大，起保护作用，由题图乙可知36 ℃时热敏电阻对应阻值为70 Ω，因此需将电阻箱阻值调到70 Ω。
③当恒温箱内的温度保持36 ℃，应调节滑动变阻器R的阻值，使电流达到10 mA，由闭合电路的欧姆定律得I＝，即R＝－r－Rr＝240 Ω，即滑动变阻器R的接入电阻为240 Ω。
答案：(1)E2　R1　(2)①最大　70　③240
2．(2026·河北邯郸市模拟)热敏电阻应用广泛，某实验小组的同学们用如图甲所示的测量电路对某种热敏电阻的RT特性进行探究。
(1)实验小组采用如下步骤完成实验：
①按照测量电路图，请补充完整图乙中的实物连线；
②将温控装置内的温度t1调节为80 ℃；
③将滑动变阻器R0的滑片置于阻值最大处，将开关S2拨向1，闭合开关S1，调节R0，量程为0～0.6 A的电流表的指针偏转如图丙所示，则电流表的读数I＝________A，断开开关S1、S2；
④将电阻箱的阻值调到________(选填“最大值”或“最小值”)，将开关S2拨向2，闭合开关S1，调节电阻箱的阻值使得电流表的示数与③中示数相同，记录此时电阻箱的阻值R和温控装置的温度t，断开开关S1、S2；
⑤逐步降低温控装置的温度t2(20 ℃⑥根据实验数据描绘出RT－t图像，得出结论：该热敏电阻的阻值随温度升高而减小。
(2)应用该热敏电阻可以制作报警系统，电路图如图丁所示，开关c应与________(选填“a”或“b”)相连接；将滑动变阻器滑片向右移动，启动报警器时的温度________(选填“变高”“不变”或“变低”)。
解析：(1)①按照测量电路图，实物连线如图所示。
③电流表的最小刻度为0.02 A，采用本位估读，故电流表读数为0.36 A。
④闭合开关S2前，为保护电路应将电阻箱的阻值调至最大值。
(2)热敏电阻的阻值随温度升高而减小，故温度较高时，流经电磁铁的电流较大，电磁铁磁性增强，大到一定值时衔铁被吸合，此时报警器要工作，电路应闭合，故开关c应与a相连接；将滑动变阻器滑片向右移动，连入阻值减小，达到与原来同样可报警的电流时，热敏电阻连入的阻值要更大，而热敏电阻的阻值随温度升高而减小，故启动报警器时的温度变低。
答案：(1)①图见解析　③0.36　④最大值　(2)a　变低
3．(2026·广东广州市模拟)某同学为探究光敏电阻阻值随光照强度变化的关系，设计了如图(a)所示的电路。所用器材有：置于暗箱(图中虚线区域)中的光敏电阻RG、小灯泡和刻度尺，阻值为R的定值电阻，理想电压表V，电动势为E、内阻为r的电源，开关S，导线若干。
实验时，先按图(a)连接好电路，然后改变暗箱中光源到光敏电阻的距离d，记录电压表的示数U，获得多组数据如下表：
d/cm 8.50 10.00 12.00 13.50
U/mV 271.0 220.0 180.0 156.7
d/cm 15.00 17.00 18.50 20.00
U/mV 144.9 114.0 94.8 89.5
回答下列问题：
(1)光敏电阻阻值RG与电压表示数U的关系式为RG＝________(用E、r、R、U表示)。
(2)依据实验结果可推断：光敏电阻的阻值随着光照强度的减小而__________(选填“增大”或“减小”)。
(3)该同学注意到智能手机有自动调节屏幕亮度的功能，光照强度大时屏幕变亮，反之变暗。他设想利用光敏电阻的特性，实现“有光照射光敏电阻时，小灯泡变亮；反之变暗”的功能，设计了如图(b)所示电路，则电路中________(选填“R1”或“R2”)为光敏电阻，另一个为定值电阻。
(4)如图(c)所示为工厂流水生产线上利用光敏电阻特性，信号处理系统自动计数的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，那么当有光照射R1时，信号处理系统获得____________(选填“高电压”或“低电压”)，信号处理系统每获得一次__________(选填“高电压”或“低电压”)就记数一次。
解析：(1)根据电路结构和闭合电路欧姆定律有E＝U＋(RG＋r)，变形可得RG＝R－r。
(2)根据表中的数据可知，光照距离越大(即光照强度越小)，电压表的示数越小，由(1)关系式可知光敏电阻就越大，即光敏电阻的阻值随光照强度的减小而增大。
(3)光敏电阻阻值随光照强度增大而减小，由题图(b)可知，如果R1是光敏电阻，有光照射光敏电阻时，外电路总电阻R外减小，由闭合电路欧姆定律可知I＝，可知干路电流增大，路端电压U＝E－Ir减小，灯泡所在支路电压减小，流过灯泡的电流减小，灯泡实际功率变小，灯泡变暗，不能实现所需的功能，因此R1不是光敏电阻。如果R2是光敏电阻，同理得干路电流增大，路端电压减小，流过R1的电流减小，流过灯泡的电流增大，灯泡实际功率变大，灯泡变亮，能实现所需的功能，所以R2是光敏电阻。
(4)当有光照射R1时，R1的电阻减小，则整个电路总电阻变小，电动势不变，则电流增大，所以R2两端的电压增大，即信号处理系统获得高电压，而由题图(c)可知，物体遮挡光源时，信号处理系统就记数一次，即信号处理系统每获得一次低电压就记数一次。
答案：(1)R－r　(2)增大　(3)R2
(4)高电压　低电压
4．(2026·湖北七市州模拟)气敏电阻的阻值会随所处环境中的某气体的浓度发生变化，在环保领域有着广泛的应用。某气敏电阻Rq对甲醛气体非常敏感，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)为检验该气敏电阻参数是否与图(a)一致，需设计电路测量不同甲醛浓度下该气敏电阻的阻值。供选用的器材如下：
A．蓄电池(电动势为6 V，内阻不计)
B．电压表(量程为0～6 V，内阻约为10 kΩ)
C．毫安表(量程为0～3 mA，内阻约为2 Ω)
D．滑动变阻器R1(最大阻值为20 Ω)
E．滑动变阻器R2(最大阻值为1 000 Ω)
F．开关，导线若干。
①参照图(a)，滑动变阻器应选用__________(选填“R1”或“R2”)；
②将图(b)中实验器材间的连线补充完整。
(2)已知室内甲醛浓度的国家标准是η≤0.1 mg/m3。李明同学利用该气敏电阻设计并组装了甲醛浓度测试仪。将量程为0～6 V的理想电压表(表盘上0～1 V的区域涂成红色)和气敏电阻Rq、直流电源(三节干电池串联组成电池组)、电阻箱(最大阻值为99 999.9 Ω)、开关S、导线若干，按图(c)所示的电路连接，然后将整个电路置于密闭容器中，缓慢注入甲醛气体。当甲醛浓度η＝0.1 mg/m3时，电压表指针恰好指到表盘红色区域的右边缘(即1 V处)。
①随着甲醛浓度的增加，电压表的示数逐渐________(选填“增大”或“减小”)；
②若要使甲醛浓度更低时，电压表指针能够指到红色区域，应将电阻箱R阻值适当________(选填“调大”或“调小”)；
③使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，其甲醛浓度的测量结果________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
解析：(1)①由题图(a)可知，甲醛浓度为0时气敏电阻大约为500 Ω，根据所给器材参数及伏安法测电阻的原理可知，电流表应采用内接电路，滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器的阻值越小调节越方便，故选择R1。
②实物连接如图所示。
(2)①随着甲醛浓度的增加，气敏电阻变大，气敏电阻分压变大，电阻箱上分压减小，故电压表的示数逐渐减小。
②当甲醛浓度更低时，Rq更小，要求此时电阻箱两端的电压仍为1 V，分压不变，则R应变小，即需要调小电阻箱的阻值。
③甲醛浓度越高气敏电阻越大，对应电压表示数越小，使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，电路中的电流将变小，电压表的示数将偏小，故其甲醛浓度的测量结果将偏大。
答案：(1)①R1　②见解析图　(2)①减小　②调小
③偏大

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