实验十七 利用传感器制作简单的自动控制装置-【金榜题名】2026年高考物理一轮总复习

金榜题名创新高考总复习物理 实验十七利用传感器制作简单的自动控制装置 考向 1.知道什么是传感器，知道光敏电阻和热敏电阻等敏感元件的特性和应用：2.学会传感器 定位 的简单使用并会制作简单的自动控制装置. 知识储备 000 夯基 、五种敏感元件的作用和特点 多川电表欧姆兴 @ 敏感 作用 分若干次加开 元件 特点 水来改变水福 般情况下，热敏电 热敏电阻 热敏 将温度这个热学 阻的阻值随温度的升 量转换为电阻这 甲 电阻 高而减小，随温度的 个电学量 (2)准备好记录电阻与温度关系的表格（如 降低而增大 下表). 般情况下，金属热 次数 金属热 将温度这个热学 电阻的阻值随温度的 2 3 4 6 量转换为电阻这 待测量 电阻 升高而增大，随温度 个电学量 的降低而减小 温度/℃ 电阻/2 般情况下，光敏电 将光照强度这个 (3)改变水的温度，多次测量水的温度和热敏 光敏 阻的阻值随光照强度 光学量转换为电 电阻 的增强而减小，随光 电阻的阻值，记录在表格中，把记录的数据画 阻这个电学量 照强度的减弱而增大 在R一t图中，得图像如图乙所示. 2.研究光敏电阻的光敏特性 对于某个确定的霍尔 (1)将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻 元件，它的厚度d、霍 器按如图所示电路连接好，其中多用电表置于 将磁感应强度这 尔系数k为定值，如 “×100”挡. 霍尔 个磁学量转换为 果保持电流【恒定， 元件 电压这个电学量 则霍尔电压UH就与 磁感应强度B成正比 (UH=k d (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 将压力这个力学 (3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮 压敏 压敏电阻的阻值随压 量转换为电阻这 电阻 力的变化而变化 度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值 个电学量 的变化情况，并记录. 二、实验过程 (4)用手掌（或黑纸）遮光时电阻值又是多少， 1.研究热敏电阻的热敏特性 并记录。 (1)将热敏电阻放入烧杯中的水中，测量水温 把记录的结果填入下表中，根据记录数据分析 和热敏电阻的阻值（如图甲所示）. 光敏电阻的特性， 282 第十二章 交变电流 电磁波传感器 光照强度 弱 中 强 无光照射 四、注意事项 阻值/2 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 结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化， 读出水温. 光照增强时电阻变小，光照减弱时电阻变大， 三、误差分析 2.光敏实验中，如果效果不明显，可将光敏电阻 1.温度计读数带来误差. 部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔 2.多用电表读数带来误差。 改变射到光敏电阻上的光的多少 3.作R一t图像时的不规范易造成误差. 3.欧姆表每次换挡后都要重新欧姆调零， 核心考点 研磨 考点一用温度传感器设计控制电路 ②实验时滑动变阻器应选用 ,电压表 [例1](2025·江苏模拟)寒冷的冬季，某农场 应选用 ,电流表应选用 .(均 会用自动控温系统对蔬菜大棚进行控温，要求 填器材前面的字母序号) 当蔬菜大棚内的温度低于15℃时，加热系统 (2)经过测量不同温度下热敏电阻R,的阻值， 立即启动.实验小组对上述工作系统进行了如 得到其阻值与温度的关系如图甲所示.实验小 下探究： 组用该热敏电阻设计了如图乙、丙所示的两种 (1)先用伏安法测量某热敏电阻R,的阻值（约 温度控制电路，R,为热敏电阻，R为电阻箱， 为几十千欧)，实验室提供以下器材： 控制系统可视为阻值为48k2的定值电阻，电 A.电流表（量程0~0.6A,内阻约为15）》 源的电动势E。=10V(内阻不计).当通过控 B.电流表（量程0~0.6mA,内阻约为100） 制系统的电流大于0.2mA时，加热系统将开 C.电压表（量程0~5V,内阻约为5k2) 启：当通过控制系统的电流小于0.2mA时 D.电压表（量程0~15V,内阻约为20k2) 加热系统将关闭.若要使得温度低于15℃时， E.滑动变阻器（阻值范围0~2002，允许的最 加热系统立即启动，应该选用 (填“图 大电流2A) 乙”或“图丙”)电路，应将R调为 2: 若将R调大，则加热系统的开启温度将 F.滑动变阻器（阻值范围0~20Ω，允许的最 (填“高于”或“低于”)15℃. 大电流1A) G.待测热敏电阻R +R/k 120 加热系统 H.蓄电池（电动势E=12V,内阻不计） 100 80 控制系统 1.开关和导线若干 60 J.恒温室 40 20 ①为了使测量结果更准确，采用下列实验电路 10 2030tH℃ 进行实验，较合理的是 甲 加热系统 B 控制系统 内 283 金榜题名创新高考总复习物理 [对点训练] 1.(2025·重庆期末)某项目式学习小组，在老师 \textcircled A 带领下设计了一个汽车轮胎温度报警器，其电 $$R _ { n }$$ $$R _ { 4 }$$ 路如图甲所示，其中温度传感器 $$R _ { T }$$ (核心部件 $$S _ { 2 }$$ 在常温下阻值约为几千欧姆的热敏电阻)与一 块变阻箱并联，滑动变阻器 $$R _ { 1 }$$ 的最大阻值为 s $$R _ { 1 }$$ 10kΩ， 电路中没有使用电流表，而是将一块满 丁 (4)有同学利用测出的热敏电阻 $$R _ { I }$$ 的阻值随 偏 $$U _ { 0 } = 2 7 m V$$ 电压表与定值电阻 $$R _ { 0 } = 9 0 \Omega$$ 温度变化规律，又设计了如图丁所示电路图， 并联，电源不计内阻，且 U=3V. 采用量程为300μA内阻为 90Ω 的电流表，将 $$R _ { 0 }$$ a 其改装成 3mA和15 mA的量程，可以实现变 $$R _ { 1 }$$ 档测温，通过控制开关 $$S _ { 1 }$$ 能够实现 $$0 4 0 ^ { \circ } C$$ 和 $$R _ { T }$$ $$0 1 0 0 ^ { \circ } C$$ 的两种测温范围，改装后的电流表 $$S _ { 1 }$$ 测温探头 不同档位对应不同测温范围.由此可推测 $$R _ { C }$$ = .将开关 $$S _ { 1 }$$ 接到(填“ c'' 乙 或“d”)测温量程为 $$0 1 0 0 ^ { \circ } C .$$ (1)在连接电路时可供选择的变阻箱有两个不 同规格：阻值范围为 0-999.99Ω 的变阻箱 考点二用光传感器设计控制电路 $$R _ { 2 } ；$$ ；阻值范围为 0-9999.9Ω 的变阻箱 $$R _ { 3 } .$$ .应 [例2](2025·昆明模拟)用光敏电阻和电磁 该选用(填“ $$R _ { 2 }$$ ”或“ 进行实验. 继电器等器材设计自动光控照明电路，傍晚天 (2)连接好电路后，在老师的带领下同学们测 变黑，校园里的路灯自动亮起；早晨天亮时，路 量温度传感器 $$R _ { 1 }$$ $$T ^ { * }$$ “温度一电阻”变化规律.闭 灯自动熄灭.选用的光敏电阻的阻值随照度变 合开关前应将变阻器 $$R _ { 1 }$$ 的滑片往 化的曲线如图甲所示(照度反应光的强弱，光 (填“a”或“b”)端滑. 越强，照度越大，照度单位为lx).图乙所示为 (3)将图乙所示的传感器测温探头放在温度不 校园路灯自动控制的模拟电路图，用直流电路 断上升的水中，然后做如下操作：将 $$S _ { 2 }$$ 闭合到 给电磁铁供电作为控制电路，用220V交流电 “1” 位置，调节滑动变阻器，使电压表的示数为 源给路灯供电. $$U _ { 0 }$$ (接近满偏)，再迅速将开关 $$S _ { 2 }$$ 闭合到“2”位 置，调节电阻箱使电压表示数再次为 $$U _ { 0 }$$ (忽略 R/kΩ 该操作过程液体温度变化)，此时变阻箱的阻 12 值就是温度传感器热敏电阻 $$R _ { T }$$ 在此温度下的 阻值.待温度上升下一个记录温度时，重复上 8 述操作得到了下表数据. 6 温度/飞 o 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 4 阻值 9.995.203.001.601.000.70 0.830.400.310.24 0.20 2 照度/(： $$\left. { x _ { 1 0 } 1 x } \right)$$ 请在图丙坐标纸上将剩余的点描完，并绘出热 ( 0.51.0 1.52.0 2.53.0 敏电阻， $$R _ { 1 }$$ 的阻值随温度变化规律. 10 $$R _ { T } / k \Omega$$ 衔铁 路灯 9 220V 8 7 铁 6 5 D E 4 3 R 2 $$0 _ { 0 } ^ { - }$$ 20 60 80 $$1 0 0 / / ^ { \circ } C$$ 乙 内 -284 第十二章 交变电流电磁波传感器 (1)请用笔画线代替导线，正确连接继电器控 制电路。 (2)当线圈中的电流大于或等于2mA时，继 电器的衔铁将被吸合.为了实现根据光照情况 控制路灯通断，路灯应接在 接线 柱上 阁乙 A.A、B B.B、C (1)该实验小组为了实现到了晚上自动亮灯而 C.A、C 白天不亮灯，于是在电路中将C、D间的导线 (3)图中直流电源的电动势E=15V,内阻忽 去除，在这两点间增加了一个亮度感应开关 略不计，电磁铁线圈电阻为400Ω，滑动变阻 (其结构主要是一个电磁继电器和一个光敏电 器有三种规格可供选择：R1(0~1002)、R2(0 ~1750)、R3(0~175002),要求天色渐暗照 阻R),如图乙，其工作原理如下： 度降低至15引x时点亮路灯，滑动变阻器应选 ①开关S,任意接通1或2，接通开关S1: 择 (填“R,”“R2”或“R”) ②若环境较暗，灯亮起： (4)使用过程中发现天色比较暗了，路灯还未 ③若环境中光亮度较高，光敏电阻的电阻 开启.为了使路灯亮得更及时，应适当地 (填“较大”或“较小”)，电磁继电器中 (填“增大”或“减小”)滑动变阻器的电阻. 的线圈电流 (填“较大”或“较小”)，两 (5)小佳同学想利用乙图为自己家院子里的车 库设计自动开门装置，当车灯照到光敏电阻上 个触点与铁片 (填“接触”或“分离”) 时，开门电动机启动打开车库的门.开门电动 (2)该实验小组还想实现亮度自动调节功能， 机应连接在 接线柱上 即灯的亮度可以随着环境亮度的变化而变化， [对点训练] 环境越亮的时候灯越暗.他们向调节电路虚线 2.(2025·洛阳模拟)元宵节是中国的传统节日， 框内接入了一个半导体光敏电阻R,如图丙 在以往孩子们在这一天会手提着蜡烛灯笼，在 所示，请设计并补充电路图（使用光敏电阻符 大街小巷游玩.随着科技的进步，造型独特、功 能齐全的电子灯笼、音乐灯笼相继问世.某实 号R1:出-) 验小组购置了一个电灯泡灯笼，其电路如图甲 所示，当单刀双掷开关S。拨到1的时候，灯常 亮，当开关拨到2的时候，在控制芯片的作用 201 下灯就会闪一闪，非常好看。 图内 图甲 请完成提分集训（七十三） 285实验十七利用传感器制作简单的自动 考点二 [例2]【解析】(1)为满足实验要求，控刺电路的连接情况如图 控制装置 核心考点研磨 所示 考点一 衔铁 [例1门【解析】(1)由题意可知，热敏电祖阻值约为几十千欧，远 远大于电流表的内阻，因此使用电流表内接，滑动变阻器阻值与 热敏电阻的阻值相比均比较小，从操作角度考虑，使用分压接 法，故选B: 若使月F,对千路的电流约为1一景-号A-0,6A<1A没有 超过滑动变阻器的额定电流，所以，为了便于调节，应逸用阻值 范围较小的F: 电源电动势为12V,电压表量程迹择15V合理，故选D: 当热敏电阻与电流表两端电压为12V时，通过热敏电阻的电流 (2)天亮时照度增大，光敏电阻的阻值减小，电磁铁中电流增大 小于1mA,因此电流表选择B. 磁场增强，吸引衔铁向下与C接通，灯熄灭，故灯泡应接在A、B (2)温度越低，热敏电阻的阻值越大，图丙中控制系统与热敏电 之间.故选A 阻并联，测通过控制系统的电流越大，故应速图雨： (3)要求天色渐暗照度降低至15【x时点亮路灯，此时光敏电阻 由图甲可知，当温度为15℃时，热敏电阻的阻值为R=32k0. 的电但值约为5,6kQ,由闭合电路欧姆定律可知，光时的滑动吏 阻器的阻值约为1.5kQ,故滑动变阻器应选择R2, 控制系统可视为阻值为R拉=48k,根据闭合电路欧解定律可 (4)使用过程中发现天色比较暗了，路灯还朱开启，说明此时控 得(R整+DR+Re=E共中I=0.2mA 制电路的电流较大，总电阻较小，所以为使路灯亮得更及时，应 适当地增大滑动变阻器的电阻， 代入数据，解得R=0.8kQ=8002. (5)车灯照到光教电阻上时，光放电阻的阻值诚小，拉制电路部 若将R调大，要想蜂持控制系统两端的电压不变，则R,应变大， 分的电流增大，此时电动机启动，故将开门电动机连接在BC接 线柱上满足题， 温度降纸，故加热系统的开启温度降低于15℃. 【答案】 【答案】(1)①B②FDB(2)图丙800低于 (1)见解析图(2)A(3)R,(4)增大(5)BC 对点训练 对点训练 1.解析：(1)由于温度传感器RT在常温下阻值釣为几千欧婚，则变 2.解析：(1)③若环境中光亮度校高，光敏电祖的电但较小，电磁继 阻箱应该选用R, 电器中的线图电流校大，两个触点与铁片分离， (2)闭合开关前，为了保证电表安全，将变阻器R,的滑片往b (2)环境越亮的时候光敏电的阻值越小，要求灯越暗，则光敏 电组与灯泡并联，补充电路图如图 端滑， (3)根据表格数据描出剩余点，并作出R的阻值随温度变化的 图线如图所示 ⑧ 9 答案：(1)较小较大分离(2)见解析图 第十三章光学 第1讲光的折射 全反射 知识储备夯基 1.同一平面法线正可逆光学性质大于1 2.消失反射光密光蔬大于90°上小全反射 0 思考判断(1)/(2)×(3)/(4)√(5)× 20 406080100/℃ 核心考点研磨 (4)采用量程为300红A内阻为90的电流表，将其改装成3mA 考点一 和5aA的量程，国有-+定经-3 [例1]【解析】(1)当施杆顶部刚好 被照亮到时的光路图如图 1,=1+生R+R)=15mA, 桅杆顶部刚好被照亮到，则 R。 联立解得R。=2n,R。=8Q. 一4m x12 当开关S1接到c时，改装的电流表量程为15mA,电流表的内阻 由儿何关系可知tana= R(R+R=1.96a 3,解 为RNR+R,十R 得a=53°. 当开关S,接到d时，改装的电流表量程为3mA,电流表的内阻 由几何关系可知an日-骨，共中十-7m,解得B一37” (R。+R)R=9n. 为Rxe=R+R,+R 根据折射定律可如日一品景解得川一青 4 当温度为100℃时，Rr=0.2kn,若将开美S接到c,则有 (2)俯视水面被光源服亮区拔临界位置知图】 U 3 h=RT十R200千1.96≈15mA=L. 根据sinC=1=3 若将开关S接到d,则有 由几何关系可知tanC一百： ” U 3 1:R千R-200+9≈14.4mA>4=3mA 解得=12 7 -m. 可知将开关S,接到c测温量程为0一100℃. 答案：(1)R3(2)h(3)见解析(4)2c 【答案】m=号(2r=12m 591