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实验十六　利用传感器制作简单的自动控制装置
原理装置 操作要求
1.研究热敏电阻的热敏特性(如图甲)。 　　 2.研究光敏电阻的光敏特性(如图乙)。 3.传感器原理：将感受到的被测量(力、温度、光、声等)按照一定的规律转换成便于传送和处理的可用信号输出 1.研究热敏电阻的热敏特性 (1)将实验装置按图甲连接。 (2)将热敏电阻放入水中，测量水温和热敏电阻的阻值。 (3)改变水的温度，多次测量水的温度和热敏电阻的阻值，记录在表格中，并根据数据在R -t图中描点作图。 2.研究光敏电阻的光敏特性 (1)将实验装置按图乙连接。 (2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值。 (3)打开电源，让小灯泡发光，使灯泡亮度逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的变化情况，并记录。 (4)用手掌(或黑纸)遮光时测量其电阻阻值
注意事项 1.在做热敏实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温。 2.光敏实验中，可将光敏电阻放入带盖的纸盒中，并通过盖上的小孔改变射到光敏电阻上的光的强度。 3.电阻表每次换挡后都要重新欧姆调零 实验结论 1.热敏电阻的阻值随温度的变化发生变化。 2.光敏电阻的阻值随光照强度的变化发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大
学生用书 第264页
类型一　教材原型实验
(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。
答案：(1)非线性　(2)a　(3)130.0　(4)210.0
解析：(1)由题图1可知，热敏电阻的阻值随温度非线性变化。
(2)根据题图1可知，保温箱内温度升高时热敏电阻阻值减小，电磁铁线圈中电流增大，又电流大于I0时衔铁与下固定触头b接触，可知在温度较低时衔铁与上固定触头a接触，加热电阻丝连入电路工作，即加热电阻丝的c端应该与触头a相连接。
(3)根据电阻箱的读数规则可知，题图3中电阻箱接入电路的阻值为1×100 Ω＋3×10 Ω＋0×1 Ω＋0×0.1 Ω＝130.0 Ω。
(4)由(3)可知保温箱的温度设定在50 ℃时，电阻箱接入电路的阻值为130.0 Ω，50 ℃时热敏电阻的阻值为180 Ω，由闭合电路欧姆定律及题意可知＝r＋R磁＋R电阻箱＋R，则保温箱在不同设定温度下，电阻箱与热敏电阻阻值之和相同，若要把保温箱的温度设定在100 ℃，由题图1可知，此时热敏电阻的阻值为100 Ω，则电阻箱接入电路的阻值为210.0 Ω。
(2026·安徽合肥模拟)城市街道的路灯常用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关实现自动控制，光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图甲所示(照度反应光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx)。
(1)该同学首先利用多用电表电阻“×100”挡粗测该光敏电阻在某状态下的阻值，示数如图乙所示，则此时光敏电阻的阻值R1＝　　　　Ω。
(2)利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，在夜晚打开。为模拟自动照明控制系统，某同学选用图丙所示的路灯自动控制的模拟电路图，用直流电路给电磁铁供电作为控制电路，用220 V交流电源给路灯供电。为了实现根据光照情况控制路灯通断，请用笔画线代替导线，正确连接电路图。
学生用书 第265页
(3)图丙中直流电源的电动势E＝15 V，内阻忽略不计，电磁铁线圈电阻为400 Ω，滑动变阻器有三种规格可供选择：R1(0～100 Ω)、R2(0～1 500 Ω)、R3(0～3 000 Ω)，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。要求天色渐暗照度降低至20 lx时点亮路灯，滑动变阻器应选择　　　　(选填“R1” “R2”或“R3”)。
(4)小明同学想利用图丙为自己家的车库设计自动开门装置，当车灯照到光敏电阻上时，开门电动机启动打开车库的门。开门电动机应连接在　　　　(选填“A、B” “B、C”或“A、C”)接线柱上。
答案：(1)1 900　(2)见解析图　(3)R3　(4)B、C
解析：(1)多用电表电阻挡读数为19×100 Ω＝1 900 Ω。
(2)为满足实验要求，控制电路的连接情况如图所示。
(3)要求天色渐暗照度降低至20 1x时点亮路灯，此时光敏电阻的阻值约为4.5 kΩ，由闭合电路欧姆定律可知R滑＝－R－R线圈＝2 600 Ω，此时的滑动变阻器的阻值约为
2.6 kΩ，故滑动变阻器应选择R3。
(4)车灯照到光敏电阻上时，光敏电阻的阻值减小，控制电路部分的电流增大，此时电动机启动，故将开门电动机连接在B、C接线柱上。
类型二　拓展创新实验
(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(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(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(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(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(c)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(d)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(b)所示装置测量了t，结果表明B越大，t越小。
[破题 “三步曲”]
答案：(1)①0.58　②见解析图　(2)①最小②0.48　④30
解析：(1)①由题知，电源内阻、电流表内阻不计，则当滑动变阻器的阻值为零时，电路中有最大电流Im＝≈0.58 A。
②根据电路图，实物图连线如图。
(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根据题图(d)中数据可知B -I图线斜率为k＝ mT/A＝30 mT/A。
学生用书 第266页
(2024·河北卷·T12)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R(最大阻值50 Ω，1.5 A)、白炽灯、可调电阻R1、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。
[破题 “三步曲”]
答案：(1)负极　(2)①A　A　D(或C)　②减小　(3)增大
解析：(1)根据电阻表结构，使用时黑表笔接电阻表内部电源正极，故当黑表笔接M端时电阻无穷大，说明M端为二极管的负极。
(2)①由于电压表、电流表读数从0开始，所以滑动变阻器采用分压式接法，则L1、L2接滑动变阻器A接线柱，L3接滑动变阻器C接线柱或D接线柱。
②由题图丁可知，随光照强度增加，I -U图像斜率增大，所以光敏电阻的阻值减小。
(3)三极管未导通时，RG与R1串联。随着光强增强，RG电阻减小，此时三极管仍未导通，说明R1分压小，故需要增大R1的阻值。
课时测评66　利用传感器制作简单的自动控制装置
(时间：30分钟　满分：50分)
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
1.(10分)(2024·浙江1月卷，·T16Ⅲ)在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中，测得热敏电阻Rt在不同温度时的阻值如下表。
温度/℃ 4.1 9.0 14.3 20.0 28.0 38.2 45.5 60.4
电阻/(102 Ω) 220 160 100 60 45 30 25 15
某同学利用上述热敏电阻Rt、电动势E＝3 V(内阻不计)的电源、定值电阻R(阻值有
3 kΩ、5 kΩ、12 kΩ 三种可供选择)、控制开关和加热系统，设计了A、B、C三种电路。因环境温度低于20 ℃，现要求将室内温度控制在20 ℃～28 ℃范围，且1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，则应选择的电路是　　　　，定值电阻R的阻值应选　　　　 kΩ，1、2两端的电压小于　　　　V时，自动关闭加热系统(不考虑控制开关对电路的影响)。
答案：C　3　1.8
解析：电路A中，定值电阻和热敏电阻并联，则1、2两端电压不变，故不能实现电路的控制，A错误；电路B中，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，定值电阻分得的电压越小，无法实现1、2两端电压大于2 V时控制开关开启加热系统加热，B错误；电路C中，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，热敏电阻分得的电压越大，可以实现1、2两端电压大于2 V时控制开关开启加热系统加热，C正确。由题表可知，20.0 ℃时Rt的阻值为6 kΩ，由题意可知，此时U12＝E＝×3 V＝2 V，解得R＝3 kΩ。由题意可知，当温度达到28 ℃时，加热系统关闭，此时热敏电阻的阻值为4.5 kΩ，根据串联分压规律可知，此时热敏电阻两端的电压U＝3× V＝1.8 V。
2.(10分)(2024·全国甲卷，T23)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(a)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％)。
完成下列实验步骤并填空：
(1)将图(a)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　　　　(选填“a”或“b”)端，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(b)中；氧气含量为20％时电压表的示数如图(c)，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)。
答案：(1)见解析图　(3)a　(6)1.40　17
解析：(1)连接实物图如图甲所示，注意连线不要有交叉，且电流从电表的正接线柱流入，从电表的负接线柱流出。
(3)为了保护电路，闭合开关瞬间，电流表和电压表的示数应为0，所以闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至a端。
(6)根据电压表的读数规则可知，电压表的示数为1.40 V，在题图(b)中标出数据点(20％，1.40 V)，并根据数据点拟合电压表示数U与氧气含量的曲线如图乙所示，则可知当电压表的示数为1.50 V时，氧气含量为17％。
3.(10分)为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值R随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)某光敏电阻在不同照度下的阻值R如下表所示，根据表中的数据，请在图甲的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并判断光敏电阻的阻值R与照度　　　　(选填“是”或“否”)成反比关系。
照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
阻值R/ kΩ 5.8 3.7 2.7 2.3 2.0 1.8
(2)图乙为街道路灯自动控制电路，利用直流电源E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“C、D”)之间。
(3)已知电磁铁线圈的电阻为140 Ω，直流电源的电动势E＝36 V，内阻忽略不计。当线圈中的电流大于10 mA时，继电器的衔铁将被吸合，滑动变阻器R'的阻值应调为
　　　　Ω，才能使天色渐暗照度低于1.0 lx时点亮路灯。
(4)使用一段时间后发现，路灯在天色更亮时就已点亮了，为了使路灯能按设计要求点亮和熄灭，滑动变阻器R'的阻值应适当调　　　　(选填“大”或“小”)些。
答案：(1)见解析图　否　(2)A、B　(3)1 460　(4)小
解析：(1)根据题表中的数据，作出阻值随照度变化的图像如图所示。
若光敏电阻的阻值R与照度成反比关系，则二者乘积应为定值，由图像中的点的数据可得5.8×0.2＜3.7×0.4＜2.7×0.6＜2.3×0.8＜2.0×1.0＜1.8×1.2，可知光敏电阻的阻值R与照度不成反比关系。
(2)由于天亮时照度较大，光敏电阻的阻值较小，电路中的电流较大，衔铁被吸下，A、B间断开，C、D间接通，故路灯应接在A、B间。
(3)由题意可知，当照度降到1.0 lx时，电路电流降低到10 mA，此时电路中的总电阻为R总＝＝ Ω＝3 600 Ω，由图可知，此时光敏电阻的阻值为R＝2 000 Ω，则滑动变阻器R'的阻值应调为R'＝R总－R－R线＝3 600 Ω－2 000 Ω－140 Ω＝1 460 Ω。
(4)使用一段时间后发现，路灯在天色更亮时就已点亮了，说明在天色更亮时电路电流就降到了10 mA，为了使路灯能按设计要求点亮和熄灭，应使天色更亮时电路电流大于10 mA，应使电路的总电阻适当减小，故应将滑动变阻器R'的阻值适当调小些。
4.(10分)(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 1 000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)。
答案：(1)3.85　 (2)乙　R1　(3)62.0　51
解析：(1)温度每升高1 ℃，该铂电阻的阻值增加ΔR＝×103 Ω＝3.85 Ω。
(2)由于A1内阻确定，所以用A1充当电压表测量电阻的电压，用A2与A1之差测量经过电阻的电流，故能准确测出铂电阻阻值的是乙；电路中的最大电流为0.3 mA，可得电路中的最小阻值Rmin＝ Ω≈17 kΩ，可知保护电阻R应选R1。
(3)由题图(c)可知A1的分度值为1 μA，则其读数为62.0 μA
根据欧姆定律可得R＝
根据题图(a)可得R＝1 000＋3.85t(Ω)
代入数据可得t≈51 ℃。
5.(10分)(2025·重庆卷·T12)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1所示，A、B为导线上两个接线端。小组设计了如图2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1中的A、B端分别与图2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，Q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3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)。
答案：(1)b　见解析　e　(2)17.5(17.0～18.0均可)
解析：(1)根据题意可知，组合体电阻不超过0.05 Ω，远小于数字毫伏表内阻，应采用数字毫安表外接法，即Q端应和b处相连。
滑动变阻器采用分压式接法，闭合开关时，为了保护电表，滑动变阻器的滑片应置于e端。
(2)根据题意，由闭合电路欧姆定律可知，衔铁被释放时，电动势为E＝Ir＝142×
10－3×0.020 V＝2.84×10－3 V＝2.84 mV
停止加热时，热电偶受热产生的电动势E'最大，如图所示
由图可知，从停止加热到吸合的衔铁被释放，所用的时间约为Δt＝32.5 s－15 s＝
17.5 s。(共74张PPT)
实验十六　利用传感器制作简单的自动控制装置
高三总复习讲义　新高考
第十三章 交变电流 电磁震荡与电磁波 传感器
课时测评
内容索引
实验梳理
典例研析
实验梳理
原理装置
1.研究热敏电阻的热敏特性(如图甲)。
　　
2.研究光敏电阻的光敏特性(如图乙)。
3.传感器原理：将感受到的被测量(力、温度、光、声等)按照一定的规律转换成便于传送和处理的可用信号输出
操作要求
1.研究热敏电阻的热敏特性
(1)将实验装置按图甲连接。
(2)将热敏电阻放入水中，测量水温和热敏电阻的阻值。
(3)改变水的温度，多次测量水的温度和热敏电阻的阻值，
记录在表格中，并根据数据在R -t图中描点作图。
操作要求
2.研究光敏电阻的光敏特性
(1)将实验装置按图乙连接。
(2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值。
(3)打开电源，让小灯泡发光，使灯泡亮度逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的变化情况，并记录。
(4)用手掌(或黑纸)遮光时测量其电阻阻值
原理装置 操作要求
注意事项 1.在做热敏实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温。 2.光敏实验中，可将光敏电阻放入带盖的纸盒中，并通过盖上的小孔改变射到光敏电阻上的光的强度。 3.电阻表每次换挡后都要重新欧姆调零 实验结论
1.热敏电阻的阻值随温度的变化发生变化。
2.光敏电阻的阻值随光照强度的变化发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大
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典例研析
(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。
例1
类型一　教材原型实验
非线性
由题图1可知，热敏电阻的阻值随温度非线性变化。
(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
根据题图1可知，保温箱内温度升高时热敏电阻阻值减小，电磁铁线圈中电流增大，又电流大于I0时衔铁与下固定触头b接触，可知在温度较低时衔铁与上固定触头a接触，加热电阻丝连入电路工作，即加热电阻丝的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。
130.0
根据电阻箱的读数规则可知，题图3中电阻箱接入电路的阻值为1×100 Ω＋3×10 Ω＋0×1 Ω＋0×0.1 Ω＝130.0 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。
210.0
由(3)可知保温箱的温度设定在50 ℃时，电阻箱接入电路的阻值为130.0 Ω，50 ℃时热敏电阻的阻值为180 Ω，由闭合电路欧姆定律及题意可知
＝r＋R磁＋R电阻箱＋R，则保温箱在不同设定温度下，电阻箱与热敏电
阻阻值之和相同，若要把保温箱的温度设定在100 ℃，由题图1可知，此时热敏电阻的阻值为100 Ω，则电阻箱接入电路的阻值为210.0 Ω。
(2026·安徽合肥模拟)城市街道的路灯常用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关实现自动控制，光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图甲所示(照度反应光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx)。
例2
1 900
(1)该同学首先利用多用电表电阻“×100”挡粗测该光敏电阻在某状态下的阻值，示数如图乙所示，则此时光敏电阻的阻值R1＝______Ω。
多用电表电阻挡读数为19×100 Ω＝1 900 Ω。
(2)利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，在夜晚打开。为模拟自动照明控制系统，某同学选用图丙所示的路灯自动控制的模拟电路图，用直流电路给电磁铁供电作为控制电路，用
220 V交流电源给路灯供电。为了实现根据光照情况控制路灯通断，请用笔画线代替导线，正确连接电路图。
答案：见解析图
为满足实验要求，控制电路的连接情况如图所示。
(3)图丙中直流电源的电动势E＝15 V，内阻忽略不计，电磁铁线圈电阻为400 Ω，滑动变阻器有三种规格可供选择：R1(0～100 Ω)、R2(0～1 500 Ω)、R3(0～3 000 Ω)，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。要求天色渐暗照度降低至20 lx时点亮路灯，滑动变阻器应选择______(选填“R1” “R2”或“R3”)。
R3
要求天色渐暗照度降低至20 1x时点亮路灯，此时光敏电阻的阻值约为4.5 kΩ，由闭合电路欧姆定律可知R滑＝－R－R线圈＝2 600 Ω，此时的滑动变阻器的阻值约为2.6 kΩ，故滑动变阻器应选择R3。
(4)小明同学想利用图丙为自己家的车库设计自动开门装置，当车灯照到光敏电阻上时，开门电动机启动打开车库的门。开门电动机应连接在______
(选填“A、B” “B、C”或“A、C”)接线柱上。
B、C
车灯照到光敏电阻上时，光敏电阻的阻值减小，控制电路部分的电流增大，此时电动机启动，故将开门电动机连接在B、C接线柱上。
(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(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(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。
例3
类型二　拓展创新实验
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。
0.58
由题知，电源内阻、电流表内阻不计，则当滑动变阻器的阻值为零时，电路中有最大电流Im＝≈0.58 A。
②图(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。
答案：见解析图
根据电路图，实物图连线如图。
(2)磁感应强度B和电流I关系测量。
①将图(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。
最小
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将滑片P缓慢滑到某一位置，闭合S。此时A的示数如图(c)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。
0.48
电流表读数为0.48 A。
④图(d)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
根据题图(d)中数据可知B -I图线斜率为k＝ mT/A＝30 mT/A。
(3)制动时间t测量。
利用图(b)所示装置测量了t，结果表明B越大，t越小。
破题“三步曲”
(2024·河北卷·T12)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R(最大阻值50 Ω，1.5 A)、白炽灯、可调电阻R1、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。
例4
(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”)。
负极
根据电阻表结构，使用时黑表笔接电阻表内部电源正极，故当黑表笔接M端时电阻无穷大，说明M端为二极管的负极。
(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”)
A
A
D(或C)
由于电压表、电流表读数从0开始，所以滑动变阻器采用分压式接法，则L1、L2接滑动变阻器A接线柱，L3接滑动变阻器C接线柱或D接线柱。
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
由题图丁可知，随光照强度增加，I -U图像斜率增大，所以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。
增大
三极管未导通时，RG与R1串联。随着光强增强，RG电阻减小，此时三极管仍未导通，说明R1分压小，故需要增大R1的阻值。
破题“三步曲”
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课 时 测 评
1.(10分)(2024·浙江1月卷，·T16Ⅲ)在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中，测得热敏电阻Rt在不同温度时的阻值如下表。
某同学利用上述热敏电阻Rt、电动势E＝3 V(内阻不计)的电源、定值电阻R(阻值有3 kΩ、5 kΩ、12 kΩ 三种可供选择)、控制开关和加热系统，设计了A、B、C三种电路。因环境温度低于20 ℃，现要求将室内温度控制在20 ℃～28 ℃范围，且1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，则应选择的电路是______，定值电阻R的阻值应选_____ kΩ，1、2两端的电压小于________V时，自动关闭加热系统(不考虑控制开关对电路的影响)。
C
3
1.8
电路A中，定值电阻和热敏电阻并联，则1、2两端电压不变，故不能实现电路的控制，A错误；电路B中，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，定值电阻分得的电压越小，无法实现1、2两端电压大于2 V时控制开关开启加热系统加热，B错误；
电路C中，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，热敏电阻分得的电压越大，可以实现1、2两端电压大于2 V时控制开关开启加热系统加热，C正确。由题表可知，20.0 ℃时Rt的阻值为
6 kΩ，由题意可知，此时U12＝E＝×3 V＝2 V，解得R＝
3 kΩ。由题意可知，当温度达到28 ℃时，加热系统关闭，此时热敏电阻的阻值为4.5 kΩ，根据串联分压规律可知，此时热敏电阻两端的电压
U＝3× V＝1.8 V。
2.(10分)(2024·全国甲卷，T23)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(a)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％)。
完成下列实验步骤并填空：
(1)将图(a)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。
答案：见解析图
连接实物图如图甲所示，注意连线不要有交叉，且电流从电表的正接线柱流入，从电表的负接线柱流出。
(3)把滑动变阻器的滑片滑到________(选填“a”或“b”)端，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)。
a
为了保护电路，闭合开关瞬间，电流表和电压表的示数应为0，所以闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至a端。
(6)获得的氧气含量分别为1％、5％、10％和15％的数据已标在图(b)中；氧气含量为20％时电压表的示数如图(c)，该示数为__________V(结果保留2位小数)。
1.40
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)。
17
根据电压表的读数规则可知，电压表的示数为1.40 V，在题图(b)中标出数据点(20％，1.40 V)，并根据数据点拟合电压表示数U与氧气含量的曲线如图乙所示，则可知当电压表的示数为1.50 V时，氧气含量为17％。
3.(10分)为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值R随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)。
照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
阻值R/ kΩ 5.8 3.7 2.7 2.3 2.0 1.8
(1)某光敏电阻在不同照度下的阻值R如下表所示，根据表中的数据，请在图甲的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并判断光敏电阻的阻值R与照度__________(选填“是”或“否”)成反比关系。
照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
阻值R/ kΩ 5.8 3.7 2.7 2.3 2.0 1.8
答案：见解析图
否
根据题表中的数据，作出阻值随照度变化的图像如图所示。
若光敏电阻的阻值R与照度成反比关系，则二者乘积应为定值，由图像中的点的数据可得5.8×0.2＜3.7×0.4＜2.7×0.6＜2.3×0.8＜2.0×1.0＜1.8×1.2，可知光敏电阻的阻值R与照度不成反比关系。
(2)图乙为街道路灯自动控制电路，利用直流电源E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“C、D”)之间。
A、B
由于天亮时照度较大，光敏电阻的阻值较小，电路中的电流较大，衔铁被吸下，A、B间断开，C、D间接通，故路灯应接在A、B间。
(3)已知电磁铁线圈的电阻为140 Ω，直流电源的电动势E＝36 V，内阻忽略不计。当线圈中的电流大于10 mA时，继电器的衔铁将被吸合，滑动变阻器R'的阻值应调为__________Ω，才能使天色渐暗照度低于1.0 lx时点亮路灯。
照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
阻值R/ kΩ 5.8 3.7 2.7 2.3 2.0 1.8
1 460
由题意可知，当照度降到1.0 lx时，电路电流降低到10 mA，此时电路中的总电阻为R总＝＝ Ω＝3 600 Ω，由图可知，此时光敏电阻的阻值为R＝2 000 Ω，则滑动变阻器R'的阻值应调为R'＝R总－R－R线＝3 600 Ω－2 000 Ω－140 Ω＝1 460 Ω。
照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
阻值R/ kΩ 5.8 3.7 2.7 2.3 2.0 1.8
(4)使用一段时间后发现，路灯在天色更亮时就已点亮了，为了使路灯能按设计要求点亮和熄灭，滑动变阻器R'的阻值应适当调_______(选填“大”或“小”)些。
照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
阻值R/ kΩ 5.8 3.7 2.7 2.3 2.0 1.8
小
使用一段时间后发现，路灯在天色更亮时就已点亮了，说明在天色更亮时电路电流就降到了10 mA，为了使路灯能按设计要求点亮和熄灭，应使天色更亮时电路电流大于10 mA，应使电路的总电阻适当减小，故应将滑动变阻器R'的阻值适当调小些。
照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
阻值R/ kΩ 5.8 3.7 2.7 2.3 2.0 1.8
4.(10分)(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 1 000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
温度每升高1 ℃，该铂电阻的阻值增加ΔR＝×103 Ω
＝3.85 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”)。
乙
R1
由于A1内阻确定，所以用A1充当电压表测量电阻的电压，用A2与A1之差测量经过电阻的电流，故能准确测出铂电阻阻值的是乙；电路中的最大电流为0.3 mA，可得电路中的最小阻值Rmin＝ Ω≈17 kΩ，可知保护电阻R应选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
由题图(c)可知A1的分度值为1 μA，则其读数为62.0 μA
根据欧姆定律可得R＝
根据题图(a)可得R＝1 000＋3.85t(Ω)
代入数据可得t≈51 ℃。
5.(10分)(2025·重庆卷·T12)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1所示，A、B为导线上两个接线端。小组设计了如图2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1中的A、B端分别与图2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，Q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。
b
e
根据题意可知，组合体电阻不超过0.05 Ω，远小于数字毫伏表内阻，应采用数字毫安表外接法，即Q端应和b处相连
根据题意可知，组合体电阻不超过0.05 Ω，远小于数字毫伏表内阻，应采用数字毫安表外接法，即Q端应和b处相连。
滑动变阻器采用分压式接法，闭合开关时，为了保护电表，滑动变阻器的滑片应置于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3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)。
17.5(17.0～18.0均可)
根据题意，由闭合电路欧姆定律可知，衔铁被释放时，电动势为E＝Ir＝142×10－3×0.020 V＝2.84×10－3 V＝2.84 mV
停止加热时，热电偶受热产生的电动势E'最大，
如图所示
由图可知，从停止加热到吸合的衔铁被释放，所用的时间约为Δt＝
32.5 s－15 s＝17.5 s。
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实验十六
利用传感器制作简单的自动控制装置

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