第13章 第5讲 利用传感器制作简单的自动控制装置(基础实验)（学案）-【新高考方案】2026年高考物理一轮总复习（福建专版）

第5讲　利用传感器制作简单的自动控制装置(基础实验) 一、实验知能/系统归纳　　 实验准备 一、实验目的 1.认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件。 2.学会利用传感器制作简单的自动控制装置。 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 三、实验器材 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、温度计、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。 实验(一)　研究热敏电阻的热敏特性 1.实验步骤 (1)按如图所示连接好电路,将热敏电阻绝缘处理。 (2)把多用电表置于“欧姆”挡,并选择适当的量程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量的热敏电阻的阻值。 (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。 2.探究规律 (1)根据记录数据,把测量到的温度、阻值填入表中,分析热敏电阻的特性。 (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)根据实验数据和R⁃t图线,得出结论。 3.注意事项 在做本实验时,加热水后要等一会儿再测其阻值,以使热敏电阻的温度与水的温度相同,并同时读出水温。 实验(二)　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、学生电源按如图所示电路连接好,其中多用电表置于欧姆挡适当的量程。 (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,调节滑动变阻器使小灯泡逐渐变亮,观察表盘指针显示光敏电阻阻值的情况,并记录。 (4)用手掌(或黑纸)遮光时,观察表盘指针显示光敏电阻阻值的情况,并记录。 2.探究规律:根据记录数据分析光敏电阻的特性。 3.注意事项 本实验中,如果效果不明显,可将光敏电阻部分电路放入带盖的纸盒中,并通过盖上的小孔改变射到光敏电阻上的光的多少。 二、应用发展/练中融通　　 1.(2025·厦门高三模拟)电梯为居民出入带来很大的便利,出于安全考虑,电梯都设置超载自动报警系统。现要组装一个由压敏电阻控制的报警系统,要求当压敏电阻的压力达到或超过10 000 N 时系统报警。实验器材有:直流电源(E=9 V,内阻不计)、报警器(内阻很小,流过的电流超过10 mA 就会报警)、压敏电阻、电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)、滑动变阻器R1(最大阻值为500 Ω)、滑动变阻器R2(最大阻值为1 000 Ω)、单刀双掷开关一个、导线若干。该系统的原理电路图如图甲所示,压敏电阻的阻值随压力F变化的关系如图乙所示。 (1)完成该报警系统原理电路图的连线。 (2)为保证报警系统正常工作,电路中应选用滑动变阻器　　　　(填“R1”或“R2”)。  (3)按照下列步骤调节此报警系统: ①电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为　　　　Ω;  ②将开关S向　　　　(填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至　　　　　　　　　时停止滑动;  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)若直流电源用久后,内阻不断增大(电动势近似为不变),则压敏电阻承受的压力F　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)10 000 N才会报警。  2.(2024·浙江1月选考)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)。  3.为节能减排,保护环境,公共场所使用声、光控照明系统,声、光控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)声控开关和光控开关的连接方式为　　　　(选填“串联”或“并联”)。  (2)其中光控开关内部示意图如图乙所示,光敏电阻的阻值随照度(照度可以反映光的强弱,光越强,照度越大,单位为lx)的变化关系如图丙所示,由图丙可知随着照度的减小,光敏电阻的阻值　　　　(选填“增大”或“减小”)。  (3)已知光控开关中的电源电动势为3.0 V、内阻不计,电阻箱的阻值调为8 Ω,电磁开关的电阻为2 Ω。设计要求当流过电磁开关的电流小于0.06 A,即照度低于　　　　lx时(保留一位小数),光控开关接通。  (4)为了节约用电,需要在光更弱时光控开关才接通,应该把电阻箱的阻值调　　　　(选填“大”或“小”)。  4.现代社会,喝酒不开车已经成为基本行为准则。某款酒精检测仪如图甲所示,核心部件为酒精气体传感器,其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图乙所示。某同学想利用该酒精气体传感器设计一款酒精检测仪,除酒精气体传感器外,在实验室中找到了以下器材: A.蓄电池(电动势E=2 V,内阻r=0.6 Ω) B.表头Ⓖ(满偏电流6.0 mA,内阻未知) C.电流表Ⓐ(满偏电流10 mA,内阻未知) D.电阻箱R1(最大阻值999.9 Ω) E.电阻箱R2(最大阻值999.9 Ω) F.开关及导线若干 (1)该同学设计的测量电路如图丙所示,为将表头Ⓖ的量程扩大为原来的10倍,他进行了如下操作:先断开开关S1、S2、S3,将R1、R2调到最大值。合上开关S1,将S3拨到2处,调节R2,使表头Ⓖ满偏,电流表Ⓐ示数为I。此时合上开关S2,调节R1和R2,当电流表Ⓐ示数仍为I时,表头Ⓖ示数如图丁所示,此时R1为108.0 Ω,则改装电表时应将R1调为　　　　Ω,改装结束后断开所有开关。  (2)该同学若将图中开关S1、S2合上,而将S3拨到1处,电阻箱R2的阻值调为14.0 Ω,酒精气体浓度为零时,表头Ⓖ的读数为　　　　mA。  (3)完成步骤(2)后,某次在实验室中测试酒精气体浓度时,表头指针指向5.0 mA。已知酒精气体浓度在0.2~0.8 mg·mL-1之间属于“酒驾”,酒精气体浓度达到或超过0.8 mg·mL-1属于“醉驾”,则该次测试的酒精气体浓度属于　　　　范围(选填“酒驾”或“醉驾”)。  (4)使用较长时间后,蓄电池电动势降低,内阻增大,可调整　　　　(“R1”或“R2”),则此时所测的酒精气体浓度仍为准确值。  5 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $$