第13章 实验16 利用传感器制作简单的自动控制装置-【优化探究】2026高考物理一轮复习高考总复习配套课件（广东专版）

实验十六　利用传感器制作简单的自动控制装置 第十三章　交变电流　传感器 1 实验技能　自主学习 实验要点　互动探究 命题点一　教材原型实验 达标检测　巩固提高 命题点二　创新实验设计 内容索引 2 实验技能　自主学习 一 3 1.实验目的 (1)了解传感器的工作过程，探究敏感元件的特性。 (2)学会传感器的简单使用。 4 2.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)其工作过程如下图所示。 5 3.实验器材(特例) 热敏电阻、光敏电阻、磁敏电阻、气敏电阻、压敏电阻等敏感器件，多用电表，铁架台，烧杯，冷水，热水，小灯泡，学生电源，继电器，滑动变阻器，温度计，开关，导线等。 6 4.实验过程(特例) (1)研究热敏电阻的热敏特性 ①将热敏电阻放入烧杯的水中，测量水温和热敏电阻的阻值(如图甲 所示)。 7 ②在下表中记录水的温度与热敏电阻的阻值。 次数 1 2 3 4 5 6 温度/℃             电阻/Ω             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，把记录的数据画在R－T图像 中，得到的图线如图乙所示。 8 (2)研究光敏电阻的光敏特性 ①将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如图所示电路连接好，其中多用电表置于欧姆“×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，观察多用电表表盘指针指示电阻阻值的情况，并记录。 9 ④用手掌(或黑纸)遮光时，观察多用电表表盘指针指示电阻阻值的情况，并记录。 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         (3)结论：热敏电阻的阻值随温度的升高而变小，随温度的降低而变大；光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。 10 5.霍尔元件的应用 霍尔元件是根据霍尔效应原理制成的一种磁敏元件，一般用于电机中测定转子的转速，如录像机的磁鼓、电脑中的散热风扇等。 (1)霍尔元件的工作原理：E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B时，薄片中的载流子就在洛伦兹力作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N间出现电压(如图所示)。 11 (2)霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受电场力和洛伦兹力二力 平衡。 (3)霍尔电压：UH＝k(d为薄片的厚度，k为霍尔系数)。其中UH与B成正 比，所以霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。 12 1.误差分析 误差主要来源于温度计和欧姆表的读数。 2.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，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，并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的多少。 (3)欧姆表每次换挡后都要重新进行电阻调零。 13 实验要点　互动探究 二 14 命题点一　教材原型实验 15 [典例1]　(2025·广东清远质检)热敏电阻有很多的应用领域，如家电、开关电源、新能源汽车等。某实验小组的同学为了研究某保温式自动电饭锅中用于监测温度的热敏电阻RT的特性设计了以下实验。 (1)首先利用多用电表粗略测量与电饭锅中型 号相同的热敏电阻常温状态下的阻值，多用 电表的旋钮置于“×100”的挡位时示数如图 甲所示，则该热敏电阻的阻值为_________Ω。  角度1　热敏电阻的应用 [解析]　由多用电表的读数规则可知，该热敏电阻的阻值为32×100 Ω＝3.2×103 Ω。 3.2×103　 16 (2)该实验小组的同学为了进一步探究热敏电阻的特 性，设计了图乙所示的电路，电路中的电压表均可 看成理想电压表，定值电阻的阻值为2 kΩ。 ①开关闭合前，滑动变阻器的滑动触头应置于最 ________(选填“左”或“右”)端。  [解析]　为了保护实验器材，开关闭合后应使两电压表的读数均为零，所以滑动变阻器的滑动触头应置于最左端。 左 17 ②某次实验时，电压表V1、V2的示数分别为3.0 V、 4.5 V，则热敏电阻的阻值应为________kΩ。  [解析]　由电路图乙可知，热敏电阻的阻值应为RT＝， 代入数据解得RT＝3 kΩ。 3 18 (3)通过多次实验，得出热敏电阻的阻值随 温度变化的规律图像如图丙所示，当热敏 电阻的阻值为RT＝2 kΩ 时，热敏电阻所处 环境的温度约为________℃。  [解析]　由图丙可知，热敏电阻的阻值为RT＝2 kΩ时，热敏电阻所处环境的温度约为38 ℃。 38 19 (4)该种保温式自动电饭锅，采用感温磁控元件(可视为用热敏电阻控制的电磁铁开关，通过的电流大于某一值时开关断开)控制电路闭合与断开，从而控制加热电路，锅内米饭温度低于60 ℃后，加热电路开始工作，则下列电路图可能是该电饭锅中加热电路的是________。  [解析]　当电饭锅内温度降低时，热敏电阻的阻值增大，根据串并联电路的规律可知A、B满足要求。故选A、B。 AB 20 [典例2]　为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电阻控制，某光敏电阻阻值随光的照度变化曲线如图甲所示，照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为勒克斯(lx)。 角度2　光敏电阻的应用 21 (1)如图乙所示，电源电动势为3 V， 内阻不计，当控制开关两端电压上 升至2 V时控制开关自动启动照明 系统。要求当天色渐暗照度降至 1.0 lx时控制开关接通照明系统， 则R1＝________kΩ。  [解析]　电阻R1和R0串联，，当照度为1.0 lx时，电阻R0＝ 20 kΩ，则R1＝10 kΩ。 10 22 (2)某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值，设计了如图戊所示的电路进行测量，电源E＝3 V，内阻未知，电阻箱的阻值范围为0~99 999 Ω。实验时将电阻箱阻值置于最大，闭合S1，将S2与1相连，减小电阻箱阻值，使灵敏电流计的示数为I，图丙为实验时电阻箱的阻值，其读数为______kΩ；然后将S2与2相连，调节电阻箱的阻值如图丁所示，此时电流表的示数恰好为I，则光敏电阻的阻值R0＝______kΩ(结果保留三位有效数字)。  62.5　 40.0 23 [解析]　由题图可知，图丙的读数为R2＝62.5 kΩ，图丁的读数R2'＝ 22.5 kΩ，本题采用等效法测电阻，前后两次电路中的电流相等，则电路中的电阻相等，则有R2＝R0＋R2'，所以R0＝40.0 kΩ。 24 [典例3]　(多选)如图是霍尔元件的工作原理示意图， 如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个 霍尔元件d、k为定值，如果保持I恒定，则可以验证 UH随B的变化情况。以下说法正确的是(工作面是指 较大的平面)(　　 ) A.将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH将变大 B.在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平 C.在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平 D.改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化 角度3　霍尔元件的应用 ABD 25 [解析]　将永磁体的磁极逐渐靠近霍尔元件的工作 面时，B增大，I恒定，由公式UH＝知UH将变大， 选项A正确；地球两极的磁场方向在竖直方向上， 所以霍尔元件的工作面应保持水平，使B与工作面 垂直，选项B正确；地球赤道上的磁场沿水平方向，只有霍尔元件的工作面在竖直方向且垂直于南北方向时，B才与工作面垂直，选项C错误；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，B垂直工作面分量的大小发生变化，UH将发生变化，选项D正确。 26 命题点二　创新实验设计 27 [典例4]　(2024·广东卷)某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟 踪系统，制作光源跟踪演示装置，实现太阳能电池板方向的调整，使电 池板正对光源。图甲是光照方向检测电路。所用器材有：电源E(电动势 3 V)，电压表V1和V2(量程均有3 V和15 V，内阻均可视为无穷大)；滑动 变阻器R；两个相同的光敏电阻RG1和RG2；开关S；手电筒；导线若干。 图乙是实物图。图中电池板上垂直安装有半透明隔板，隔板两侧装有光 敏电阻，电池板固定在电动机转轴上。控制单元与检测电路的连接未画 出。控制单元对光照方向检测电路无影响。请完成下列实验操作和判断。 28 (1)电路连接。 图乙中已正确连接了部分电路，请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S和电压表间的实物图连线。 [解析]　按照图甲的电路图，用笔画线代替导线连接实物电路图。 [答案]　 29 (2)光敏电阻阻值与光照强度关系测试。 ①将图甲中R的滑片置于__________端。用手电筒的光斜 照射到RG1和RG2，使RG1表面的光照强度比RG2表面的小。  [解析]　为了保证电路安全，实验开始前应该将图甲中R的滑片置于阻值最大处，即置于b端。 b 30 ②闭合S，将R的滑片缓慢滑到某一位置。V1的示数 如图丙所示，读数U1为__________V，V2的示数为 U2＝1.17 V。由此可知，表面光照强度较小的光敏 电阻的阻值__________(选填“较大”或“较小”)。  ③断开S。 [解析]　电压表量程为3 V，最小刻度值为0.1 V，需要估读一位，则图示读数为1.60 V；电压表V1比电压表V2读数大，说明RG1＞RG2，由此可知表面光照强度较小的光敏电阻的阻值较大。 1.60　 较大 31 (3)光源跟踪测试。 ①将手电筒的光从电池板上方斜照射到RG1和RG2。 ②闭合S，并启动控制单元。控制单元检测并比较两光敏电阻的电压，控制电动机转动。此时两电压表的示数U1＜U2，图乙中的电动机带动电池板________(选填“逆时针”或“顺时针”)转动，直至__________时停止转动，电池板正对手电筒发出的光。  逆时针　 U1＝U2 32 [解析]　电压表示数U1＜U2，说明RG1表面的光照强度比RG2表面的大，因此电动机带动电池板逆时针转动，直至U1＝U2时停止转动，电池板正对手电筒发出的光。 33 [典例5]　如图甲所示为某宾馆的房卡，只有把 房卡插入槽中，房间内的灯和插座才会有电。 (1)房卡的作用相当于一个________(填电路元 件名称)接在干路上。  [解析]　房卡可以控制房间内的灯和插座，若不插入插槽中，所有房间内的灯和插座都不工作，所以房卡相当于干路上的开关。 开关 34 (2)如图乙所示，当房客进门时，只要将带有磁铁的卡P插入盒子Q中，这时由于磁铁吸引簧片，开关B就接通，通过继电器J使整个房间的电器的总开关接通，房客便能使用室内各种用电器。当继电器工作时，cd相吸，ab便接通。请你在图乙中将各接线端1、2、3、4、5、6、7、8、9、10适当地连接起来，构成正常的电门卡电路。 35 [解析]　将簧片与电源E、线圈连成一个回路；将三个灯泡所在电路与交变电流接成回路，电路如图所示。 [答案]　图见解析 36 达标检测　巩固提高 三 37 1.(10分)某同学利用热敏电阻设计 了一个“过热自动报警电路”，如 图甲所示。将热敏电阻R安装在需 要探测温度的地方，当环境温度 正常时，继电器的上触点接触， 下触点分离，指示灯亮；当环境 温度超过某一值时，继电器的下 触点接触，上触点分离，警铃响。 图甲中给继电器供电的电源电压 U1＝4 V，内阻不计，继电器线圈 用漆包线绕成，其电阻R0为30 Ω。当线圈中的电流大于等于40 mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。 2 3 4 5 6 7 1 38 图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。 2 3 4 5 6 7 1 39 (1)图甲中警铃的接线柱C应与接线 柱________相连，指示灯的接线柱 D应与接线柱________相连。(均 选填“A”或“B”)  2 3 4 5 6 7 1 解析：由于B接通时警铃响，A接通时指示灯亮，因此C接B，D接A。 B　 A 40 (2)当环境温度升高时，继电器的磁性将______(选填“增大”“减小”或“不变”)，当环境温度达到______ ℃时，警铃报警。  2 3 4 5 6 7 1 解析：由于该热敏电阻随温度升高，阻值减小， 回路的电流增大，因此继电器的磁性增强。 当电流等于40 mA时，回路的总电阻 R＝＝100 Ω 而继电器电阻R0为30 Ω，因此热敏电阻等于 70 Ω，由题图乙可知对应温度为40 ℃时，警 铃报警。 增大 40 41 (3)如果要使报警电路在更高的温度 报警，下列方案可行的是________。  A.适当减小U1　　　 B.适当增大U1 C.适当减小U2 D.适当增大U2 2 3 4 5 6 7 1 解析：温度更高时，热敏电阻阻值更小，而报警电流为40 mA不变，因此应适当降低U1值，因此A正确。 A 42 2.(10分)在实际应用中有多种自动控温装置，以下是其中两种控温装置。 (1)图(a)为某自动恒温箱原理图，箱内的电阻R1＝2 kΩ，R2＝1.5 kΩ，R3 ＝4 kΩ，RT为热敏电阻，其电阻随温度变化的图像如图(b)所示。当a、 b两点电势φa＜φb时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发 热，使箱内温度提高；当φa≥φb时，电压鉴别器会使S断开，停止加热， 则恒温箱内的稳定温度为________ ℃，恒温箱 内的电热丝加热时RT的取值范围为_________。  2 3 4 5 6 7 1 25　 RT＞3 kΩ 43 2 3 4 5 6 7 1 解析：由电路图可知，当满足，即RT＝3 kΩ时φa＝φb ，此时由题图(b)可知温度为25 ℃，即恒温箱内的稳定温度为25 ℃；恒温箱内的电热丝加热时，RT的取值范围为RT＞3 kΩ。 44 (2)有一种由PTC元件做成的加热器，它产生的焦耳热功率PR随温度t变化的图像如图(c)所示。该加热器向周围散热的功率为PQ＝k(t－t0)，其中t为加热器的温度，t0为室温(本题中取20 ℃)，k＝0.1 W/℃。 当PR＝PQ时加热器的温度即可保持稳定， 则该加热器工作的稳定温度为_________ __________ ℃。  某次工作中，该加热器从室温升高至稳定 温度的过程中，下列温度变化过程用时最 短的是________。  A.20~24 ℃　　　　　 B.32~36 ℃ C.48~52 ℃ D.60~64 ℃ 2 3 4 5 6 7 1 71(70~ B 72均可)　 45 2 3 4 5 6 7 1 解析：由题知PQ＝0.1(t－t0)(W)，在 PR－t图像中作出PQ与温度t之间的关 系图线如图所示； 由图可知，当温度为71 ℃时，发热 功率和散热功率相等，即此时物体的 温度不再变化；由图可知，四个选项 中，32~36 ℃时PR－PQ最大，即该过 程用时最短，故选B。 46 3.(10分)某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律。根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材。 (1)先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势。选择适当倍率的欧姆挡，将两表笔________，调节欧姆调零旋钮，使指针指向右边 “0 Ω”处。测量时观察到热敏电阻温度越高，相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大，由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而__________。  2 3 4 5 6 7 1 解析：使用多用电表的欧姆挡前应先欧姆调零，即将两表笔短接。温度越高，相同倍率下多用电表的指针向右偏转的角度越大，则电阻阻值越小，故热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。 短接　 减小 47 (2)再按如图所示连接好电路进行测量。 ①闭合开关S前，将滑动变阻器R1的滑片滑到 __________端(选填“a”或“b”)。  2 3 4 5 6 7 1 解析：闭合开关前，为了保护电路，应该将滑动变阻器的滑片移到b端。 b 48 将温控室的温度设置为T，电阻箱R0调为某一 阻值R01。闭合开关S，调节滑动变阻器R1的滑 片位置，使电压表和电流表的指针偏转到某一 位置。记录此时电压表和电流表的示数、T和 R01。断开开关S。 再将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D端，闭合开关S。反复调节R0和R1，使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同，记录此时电阻箱的阻值R02，断开开关S。 2 3 4 5 6 7 1 49 ②实验中记录的阻值R01__________R02(选填 “大于”“小于”或“等于”)。此时热敏电 阻阻值RT＝____________。  2 3 4 5 6 7 1 大于　 R01－R02 解析：将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D端，调节滑动变阻器和电阻箱阻值，使电压表和电流表的示数与改接前一致，则R01＝R02＋RT，所以R01＞R02，RT＝R01－R02。 50 (3)改变温控室的温度，测量不同温度时的热敏电阻阻值，可以得到热敏电阻阻值随温度的变化规律。 2 3 4 5 6 7 1 51 4.(10分)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，黑夜打开。某同学利用如下器材制作了一个简易的路灯自动控制装置。 A.励磁线圈电源E1 B.路灯电源E2 C.路灯灯泡L D.定值电阻R0 E.光敏电阻R1 F.电磁开关 G.导线、开关等 2 3 4 5 6 7 1 52 (1)电磁开关的内部结构如图甲所示。1、2两接线柱接励磁线圈(电磁铁上绕的线圈)，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接，相当于路灯的开关。当流过励磁线圈的电流大于某个值时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开，路灯熄灭。该同学首先用多用电表的欧姆挡测量励磁线圈的电阻，将选择开关置于“×1”挡，调零后测量时的示数如图丙所示，则励磁线圈的电阻约为__________Ω。  2 3 4 5 6 7 1 20 53 解析：由多用电表欧姆挡的读数规则可知，励磁线圈的电阻约为r＝ 20 Ω。 2 3 4 5 6 7 1 54 (2)图乙为光敏电阻的阻值随照度的变化关系(照度 可以反映光的强弱，光越强，照度越大，单位为lx)。 从图中可以看出，光敏电阻的阻值随照度的增大而 ________(选填“减小”“不变”或“增大”)。  2 3 4 5 6 7 1 解析：从图乙中可以看出，光敏电阻的阻值随照度的增大而逐渐减小。 减小 55 (3)如图丁所示，请你用笔画线代替导线，将该同学设计的自动控制电路补充完整。 2 3 4 5 6 7 1 56 解析：根据电磁开关的内部构造和图乙可得，自动控制电路图如图所示。 2 3 4 5 6 7 1 答案：图见解析 57 (4)已知励磁线圈电源E1＝6.0 V(内阻不计)，定值电阻R0＝60 Ω。若设计要求当流过励磁线圈的电流为0.05 A时点亮路灯，则此时的照度约为________lx。  2 3 4 5 6 7 1 0.4 58 解析：当控制电路中的电流为0.05 A时，控制电路的总电阻为R＝ Ω＝120 Ω 因定值电阻R0＝60 Ω，励磁线圈的 电阻r＝20 Ω，故此时光敏电阻的 阻值应为 R1＝R－R0－r＝40 Ω 由图乙可知此时的照度约为0.4 lx。 2 3 4 5 6 7 1 59 5.(10分)(2023·湖南卷)某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设 计了一个测量微小压力的装置，其电路如图(a)所示，R1、R2、R3为电阻 箱，RF为半导体薄膜压力传感器，C、D间连接电压传感器(内阻无穷大)。 2 3 4 5 6 7 1 60 (1)先用欧姆表“×100”挡粗测RF的阻值，示数如图(b)所示，对应的读数是________Ω。  2 3 4 5 6 7 1 1 000 解析：欧姆表选择“×100”挡，由题图(b)可知读数为1 000 Ω。 61 (2)适当调节R1、R2、R3，使电压传感器示 数为0，此时，RF的阻值为________(用R1、 R2、R3表示)。  2 3 4 5 6 7 1 解析：由题图(a)可知，要使电压传感器示数为0，上、下两条支路中R1和R2的分压应相等，即，可得RF＝。 62 (3)依次将0.5 g的标准砝码加载到压力传感器上(压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小)，读出电压传感器示数U，所测数据如表所示。 2 3 4 5 6 7 1 次数 1 2 3 4 5 6 砝码质量m/g 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 电压U/mV 0 57 115 168 220 280 63 根据表中数据在图(c)上描点，绘制U－m关系图线。 2 3 4 5 6 7 1 64 答案：如图所示 2 3 4 5 6 7 1 解析：根据题表中数据描点作图，注意使图线通过尽量多的点。 65 (4)完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用。在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F0，电压传感器示数为 200 mV，则F0大小是_________________N(重力加速度取9.8 m/s2，保留两位有效数字)。  2 3 4 5 6 7 1 0.018(或0.017) 66 2 3 4 5 6 7 1 解析：由题图可得200 mV的电压对应砝码的质量约为1.8 g，则F0＝mg≈0.018 N。 67 (5)若在步骤(4)中换用非理想毫伏表测量C、 D间电压，在半导体薄膜压力传感器上施 加微小压力F1，此时非理想毫伏表读数为 200 mV，则F1________(选填“＞”“＝” 或“＜”)F0。  2 3 4 5 6 7 1 ＞ 解析：若换用非理想毫伏表测C、D间电压，若C点电势高，则有U＝UF－U3，电流由C流向D，流经R3的电流增大，U3偏大，则U偏小，压力的测量值偏小，故F1＞F0；若D点电势高，同样有F1＞F0。 68 6.(10分)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。 2 3 4 5 6 7 1 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 69 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)。  2 3 4 5 6 7 1 C　 3　 1.8 70 解析：电路A，定值电阻和热 敏电阻并联，电压不变，故不 能实现电路的控制，故A错误； 电路B，定值电阻和热敏电阻 串联，温度越低，热敏电阻的 阻值越大，定值电阻分得电压越小，无法实现1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，故B错误； 电路C，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，热敏电阻分得电压越大，可以实现1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，故C正确。 2 3 4 5 6 7 1 71 由热敏电阻Rt在不同温度时的阻值表可知，20.0 ℃的阻值为 60×100 Ω＝6 kΩ 由题意可知U12＝E＝×3 V＝2 V 解得R＝3 kΩ。 28 ℃时关闭加热系统，此时热敏电阻阻值为4.5 kΩ，此时1、2两点间的电压为×4.5 V＝1.8 V，则1、2两端的电压小于1.8 V时，自动关闭加热系统。 2 3 4 5 6 7 1 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 72 7.(10分)为了建设安全校园，某校 物理教师带领兴趣小组的学生，利 用光敏电阻和电磁继电器，为学校 教学楼内所有楼梯口的照明灯安装 了亮度自动控制装置。如图甲所示 为他们设计的原理图，R0为光敏电阻(阻值随亮度的增加而减小)，R1为滑动变阻器，电磁继电器的衔铁由软铁(容易磁化和消磁)制成，R2为电磁铁的线圈电阻，K为单刀双掷开关。 2 3 4 5 6 7 1 73 (1)为使楼内亮度降低到一定程度 照明灯自动点亮，亮度升高到一 定程度照明灯自动熄灭，单刀双 掷开关应置于________(选填“a” 或“b”)。  2 3 4 5 6 7 1 解析：亮度降低，R0变大，电流减小，电磁继电器吸力减小，衔铁被放开，此时照明灯应被点亮，所以单刀双掷开关应接b。 b 74 (2)为了提升校园安全系数，使照 明灯在不太暗的时候就点亮，滑动 变阻器接入电路的电阻应_______ (选填“调大”或“调小”)。  2 3 4 5 6 7 1 解析：电磁继电器的衔铁被吸下或放开有一个电流的临界值，对应一个总电阻的临界值，所以滑动变阻器调得越大，对应R0的触发值越小，能使照明灯在不太暗的时候就点亮。 调大 75 (3)已知直流电路中的电流达到 10 mA时电磁继电器的衔铁正好 会被吸下，R0从正午最亮到夜晚 最暗的阻值变化范围为50~200 Ω， R2约为5 Ω，直流电源电动势E＝ 3 V，内阻r约为1 Ω，现有三个最大电阻阻值分别为100 Ω、300 Ω、 3 000 Ω的滑动变阻器，为实现调控目标，R1最好应选择最大阻值为________ Ω的滑动变阻器。  2 3 4 5 6 7 1 300 76 解析：电动势为3 V，触发电流为10 mA，可得对应总电阻为300 Ω。滑动变阻器选100 Ω，R0可触发的阻值范围约为194~200 Ω，范围太小，对应亮度太低；300 Ω的阻值足够调控，对应R0触发值范围足够大； 3 000 Ω阻值太大，对于某一亮度对应阻值的调节不精准。 2 3 4 5 6 7 1 77 (4)兴趣小组同学想要对原设计进行改进，使亮度降低到一定程度触发衔铁吸下，请你在图乙的虚线框中用笔画线代替导线重新连接直流电路中c、d、e、f、g、h各点，以实现这一改进目标。 2 3 4 5 6 7 1 78 解析：为了实现“亮度降低到一定程度触发衔铁吸下”，可让R0与电磁继电器并联，这样亮度降低时R0增大，电磁继电器中的电流增大，可触发衔铁被吸下，电路图如图。 2 3 4 5 6 7 1 答案：图见解析 79 $$