第2节 科学制作：简单的自动控制装置（分层作业）物理鲁科版选择性必修第二册

2．科学制作：简单的自动控制装置 目录 【攻核心·技能提升】 1 一、光控与温控装置 1 二、门窗防盗报警装置 8 三、拓展制作 9 【拓思维·重难突破】 16 【链高考·精准破局】 19 一、光控与温控装置 1.小华用交流电源、干电池、电磁继电器、热敏电阻、定值电阻、可变电阻器、开关、导线等元器件设计了一个自动开关暖风机，其电路原理图如图甲所示。设计要求是：一旦温度低于某一预定温度时，暖风机就开始工作。 （1）热敏电阻的特性如图乙所示，为满足设计要求，电路图甲中的定值电阻是电阻__________（填“”或“”）； （2）若干电池电动势为1.5 V，内阻为0.1 Ω，继电器吸合衔铁的驱动电压为1 V，若设定＝12 ℃，定值电阻阻值为800 Ω，则应将调至__________ Ω，电路才能正常工作； （3）已知旧干电池与新干电池相比，电动势基本相同，而内阻比新电池大得多。如果长时间没有更换电池，表面上暖风机仍然能正常工作，但暖风机开始工作的温度将__________（填“高于”或“低于”）。 【答案】（1）；（2）＝399.9 Ω；（3）低于 【详解】（1）图甲中与串联，由题意可知，只有当线圈电压，即的电压达到继电器吸合衔铁的驱动电压时，暖风机才能开始工作；而随着温度降低，热敏电阻的阻值将会增大，其在串联电路中所分电压也将随之增大，故为热敏电阻，为定值电阻。 （2）由图乙可知，当＝12 ℃时，热敏电阻＝2400 Ω，此时暖风机开始工作，其电压为＝1 V，根据串联电路的分压规律得：，代入数据，算出＝399.9 Ω。 （3）由可知，当内阻r增大时，热敏电阻将增大，而根据热敏电阻得特征，温度越低，热敏电阻得阻值才能增大，所以暖风机开始工作的温度将低于。 2.某同学为定性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 15.00 U/mV 271.0 220.0 180.0 156.7 114.9 d/cm 18.50 20.00 22.00 23.50 U/mV 94.8 89.5 78.6 72.5 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）在图b的坐标纸上补齐数据表中所给的第二组数据点，并作出U－d曲线。 　　 （3）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______（填“增大”或“减小”）。 （4）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c所示的电路，则电路中________（填“R1”或“R2”）为光敏电阻，另一个为定值电阻。 【答案】（1）R－r－R；（2）图见解析；（3）增大；（4）R2 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律，可得U＝，解得RG＝R－r－R。 （2）描点、连线如图所示。 （3）当光源距离光敏电阻越远时，光照强度越小，电压表示数越小，根据RG＝R－r－R可知，光敏电阻的阻值RG越大。 （4）如果R1为光敏电阻，有光照射光敏电阻时，外电路总电阻变小，路端电压降低，灯泡两端电压降低，灯泡变暗；若R2为光敏电阻，有光照射光敏电阻时，外电路总电阻变小，干路电流增大，内电压升高，路端电压降低，流过R1的电流减小，因此流过灯泡的电流增大，灯泡变亮。因此R2为光敏电阻。 3.某同学用光敏电阻和电磁继电器等器材设计自动光控照明电路。 （1）光强（E）是表示光强弱程度的物理量，单位为坎德拉（cd）。如图a所示是光敏电阻阻值随光强变化的图线，由此可得到的结论是：_______________________________________________________________ ________________________________________________________________。 （2）如图b为电磁继电器的构造示意图，其中L为含有铁芯的线圈，P为可绕O点转动的衔铁，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱。工作时，应将________（填“A、B”或“C、D”）接照明电路。 （3）请在图c中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。 （4）已知电源电动势为3 V，内阻很小，电磁铁线圈电阻R0＝20.0 Ω，电流超过50 mA时可吸合衔铁。如果要求光强达到2 cd时，照明电路恰好接通，则图c中定值电阻R＝________ Ω。 【答案】（1）随光照强度的增加，光敏电阻的阻值减小得越来越慢；（2）C、D；（3）图见解析；（4）21.5 【详解】（1）从图a可知，光敏电阻的阻值随光照强度变化的规律是：随光照强度的增加，光敏电阻的阻值迅速减小，进一步增大光照强度，光敏电阻的阻值减小得越来越慢。 （2）由电路原理可知，电磁铁线圈连接的是控制电路，S连接的是工作电路，故工作时，应将C、D接照明电路。 （3）将光敏电阻和定值电阻接入控制电路，用电器接入工作电路，连接电路如图所示： （4）当外界光照强度达到2 cd时，由图a可知，光敏电阻的阻值R1＝18.5 Ω，照明电路恰好接通开始工作，电磁铁能吸合衔铁的电流I＝0.05 A，由I＝ 得，控制电路总电阻R总＝＝＝60 Ω，根据串联电路电阻规律可知，定值电阻的阻值为：R＝R总－R0－R1＝60 Ω－20.0 Ω－18.5 Ω＝21.5 Ω。 4.为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电阻控制，如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度变化曲线，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）。 （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。 （2）某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值，设计了如图丙所示的电路进行测量，电源（E＝3 V，内阻未知），电阻箱（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，图丁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戊所示，此时电流表的示数恰好为I，则光敏电阻的阻值为________ kΩ（结果保留3位有效数字）。 【答案】（1）10；（2）62.5；40.0 【详解】（1）电阻R1和R0串联，有＝，U0＝2 V，当照度1.0（lx）时，电阻R0＝20 kΩ，则R1＝10 kΩ。 （2）题图丁的电阻为R2＝62.5 kΩ，题图戊的电阻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 kΩ。 5.如图甲所示为电磁继电器自动双向开关，当中通过的电流较小时，电磁铁磁性弱，A与B接线柱接通；当中通过的电流增大到一定数值时，C与B接线柱接通。图乙为应用电磁继电器和光敏电阻实现路灯自动开、关的电路图，虚线框内为电磁继电器接入电路时的符号（M、N两接线柱分别与电磁继电器中接线柱A或C连接）。R为光敏电阻（光敏电阻阻值随光照强度增大而减小），为可调电阻，为保护电阻。开关S闭合，在光线暗时对路灯L供电，光线亮时对路灯L断电并同时接通LED。下列说法中正确的是（　　） A．为使电路正常工作，图甲中电磁继电器的C接线柱应与图乙中M接线柱连接 B．为更好的节能环保，天色更暗时对路灯自动供电，可将的阻值调小 C．随着电池的使用，电池电动势降低，内阻增大，路灯在天色更（亮）时就会自动供电 D．当LED出现断路故障时，电磁继电器将不能正常工作 【答案】BC 【详解】A．由题意可知，光线较暗时，光敏电阻的阻值较大，流过DE的电流较小，电磁铁磁性弱，此时AB接通，此时灯L应该接通，则电磁继电器的A接线柱应与图乙中M接线柱连接，故A错误； B．电磁铁的磁性与电流的大小有关，电流小到一定值，AB接通，光线更暗时，光敏电阻的阻值更大，根据 可知要实现光线更暗时对路灯自动供电，可将R1的阻值调小，故B正确； C. 随着电池的使用，电池电动势降低，内阻增大，则光敏电阻R更小时电路就会接通，即路灯在天色更（亮）时就会自动供电，选项C正确； D．当LED出现断路故障时，不影响电磁继电器部分的电路，可以正常工作，故D错误。 故选BC。 6.某一热敏电阻的阻值随温度的变化关系如图（a）所示，利用此热敏电阻制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示，E为直流电源（电动势为9V，内阻可忽略），当输出电压达到或超过6.0V时，便触发报警器（图中未画出）报警。若要求开始报警时环境温度为50℃，则下列说法中正确的是（　　） A．R1应使用热敏电阻 B．R2应使用热敏电阻 C．R1为固定电阻，阻值为0.4kΩ D．R2为固定电阻，阻值为1.6kΩ 【答案】AD 【详解】温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少。而温度高时要求输出电压升高，以触发报警，所以R1为热敏电阻，R2为固定电阻；由图线可知，温度为50℃时，R1 =0.8kΩ，由欧姆定律可得 ， 代入数据解得 故AD正确，BC错误； 故选AD。 7.小欣同学发现学校楼道的灯，白天不亮，晚上经过楼道时，发出声音才亮，她经过调查了解到楼道的灯使用声、光控照明系统，声、光控开关需要同时满足光线较暗、有活动声音时才打开的工作要求（电源及电流表内阻不计），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 （填“串联”或“并联”）。 （2）其中光控开关的结构如图乙所示，现用多用电表测量电磁继电器的等效电阻，将多用电表的选择开关置于“”挡，再将红，黑表笔短接，调零后，测量的示数如图丁所示，则电磁继电器的等效电阻为 。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，由图丙可知随光照强度的增加，光敏电阻的阻值 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。      （3）已知光控开关的电源电动势为，电阻箱的阻值为。若设计要求当流过电磁继电器的电流为时，光控开关闭合，则此时的照度约为 lx。为了节约用电，需要降低光照度值，应该把电阻箱的阻值调 （选填“大”、或“小”）。 【答案】 串联 20 减小 0.6 小 【详解】（1）[1]声、光控开关需要同时满足光线较暗、有活动声音时才打开的工作要求，所以声控开关和光控开关的连接方式为串联。 （2）[2]由图丁所示可知，电磁继电器的等效电阻为20。 [3]由图丙可知，随光照强度的增加，光敏电阻的阻值减小。 （3）[4]由闭合电路欧姆定律可得 解得此时光敏电阻的阻值     有图丙可知此时的照度约为0.6 lx。 [5]为了节约用电，需要降低光照度值，由以上计算可知，应该把电阻箱的阻值调小。 二、门窗防盗报警装置 8.图甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组成，门窗均可使用，乙图为其简化示意图，安装时，将磁条固定在门框上，主机安装在与其等高的门板边缘，门关上时，两者刚好靠在一起．当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声．下列有关说法正确的是(　　) A．触发器内是一个开关，当主机与磁条靠近时，开关是断开的 B．触发器可以由铜制成 C．磁条的两极对调后，该报警器不能正常工作 D．本装置是利用电流的磁效应工作的 【答案】　A 【详解】　门关上时，磁条与触发器刚好靠在一起，此时报警器不工作，说明电路是断开的；当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声，说明此时触发器内开关是闭合的，选项A正确．触发器与磁条之间存在磁力的作用，所以触发器不可能是铜制成的，因为铜没有磁性，选项B错误．无论磁条哪个磁极靠近触发器，都存在磁力作用，所以两极对调后，该报警器仍能正常工作，选项C错误．本装置是利用磁体能够吸引磁性物体的特点工作的，选项D错误。 9.如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图．门打开时，红外光敏电阻R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭时会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)．经实际试验，可知灯的亮灭情况能反映门的开关状态．门打开时两灯的发光情况及R2两端电压UR2与门关闭时相比的变化情况为(　　) A．红灯亮，UR2变大 B．绿灯亮，UR2变大 C．绿灯亮，UR2变小 D．红灯亮，UR2变小 【答案】　D 【详解】　当门打开时，R3受红外线照射，电阻减小，则电路中总电阻减小，总电流I增大，R2两端电压UR2＝E－I(R1＋r)减小，R2中电流IR2＝减小，所以R3中电流IR3＝I－IR2增大，电磁继电器产生的磁场增强，把衔铁吸下，红灯亮，选项D正确． 10.如图所示是某保密室的防盗报警电路，当有人闯入保密室时会使开关S闭合．下列说法正确的是(　　) A．电磁继电器与发电机工作原理相同 B．电磁铁的磁性强弱只与电流大小有关 C．电磁铁工作时，上端为S极 D．当有人闯入保密室时，b灯亮 【答案】　D 【详解】　电磁继电器是利用电流的磁效应工作的，发电机是利用电磁感应原理制成的，选项A错误；电磁铁的磁性强弱和电流大小、线圈的匝数及有无铁芯有关，选项B错误；由题图可知电磁铁工作时线圈中电流的方向，根据安培定则可知，电磁铁工作时，上端为N极，选项C错误；当有人闯入保密室时会使开关S闭合，电磁铁有磁性，吸引衔铁向下移动，b灯所在电路接通，b灯亮，选项D正确。 三、拓展制作 11.如图为“电容测厚传感器”系统的原理图．当被轧金属板材的厚度相对于要求值发生变化时，电容传感器的电容C发生变化．C的变化通过测量电路后．一方面由仪表读出板材厚度，另一方面通过反馈电路将偏差信号传送给压力调节器，使板材的厚度控制在规定的范围内．若仅改变电容器的正对面积S或板材厚度h，可使电容C增大的是（　　） A．h减小 B．h增大 C．S减小 D．S增大 【答案】BD 【详解】CD．由可知，在只改变正对面积时，由于，C错误，D正确； AB．在只改变板材厚度h时效果上相当于改变了板间距离，h增大时d减小，而此时，A错误，B正确。 故选BD。 12.电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称为“霍尔转把”，属于传感器非接触控制.转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲开启电源时，在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙.随着转把的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知电压与车速关系如图丙.以下关于“霍尔转把”叙述正确的是（　　） A．为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S极 B．按图甲顺时针转动电动车的右把手，车速将变快 C．图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出控制车速的霍尔电压 D．若霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制 【答案】B 【详解】A．由于在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上、下端分别为N、S极时，磁场方向与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，霍尔器件不能输出控制车速的霍尔电压，故A错误； B．当按图甲顺时针转动电动车的右把手，霍尔器件周围的磁场增强，则霍尔器件输出控制车速的霍尔电压增大，因此车速将变快，故B正确； C．根据题意，结合图乙的示意图，永久磁铁的N、S极可能在左、右侧面或在前、后表面，因此从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压不一定在霍尔器件的左、右侧面，也可能在前、后面，故C错误； D．当霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压正负号相反，由图丙可知，不会影响车速控制，故D错误。 故选B。 13.某科技兴趣小组对具有自动加水功能的家用电热壶的原理十分感兴趣，于是自行设计了一个简化的装置示意图和电路图，如图1所示。该装置可以实现在壶中的水量不足时自动加水，而在达到“预设水量”时，又能够自动停止加水的目的。底座可以承受水壶和水的全部重量，底座压在一个以O点为固定转轴的L形杠杆上。杠杆段水平，另一端与压力传感器接触，的阻值与压力F之间的关系图像如图2所示。当“控制电路”的输入端电压大于等于1V时，能控制水泵的电机开始工作，将水抽到水壶中。已知电源的电动势为，内阻为，为电阻箱（），水壶中没有水时，水壶和底座的总质量为，重力加速度g取，“控制电路”输入端中的电流十分微弱，可以忽略，杠杆绝缘且质量不计，不考虑加水时水流的冲击力。回答下列问题： （1）水龙头往水壶加水的过程中，的阻值逐渐 ，两端的电压逐渐 （均选填“增大”或“减小”）；为了实现上述功能，“控制电路”的输入端应该并联在电路的 端点（选填“a、b”或“c、d”）。 （2）该小组的同学调节底座与杠杆的接触位置B，使图中的长度为长度的2倍，并要求“预设水量”为1L（对应的水的质量为）。已知电阻受到的压力，其中为杠杆上B点受到的压力，则应将调节为 ，此时两端的电压为 V。 【答案】 减小 增大 a、b 24.0 4.8 【详解】（1）[1][2][3]加水的过程中，压力变大，由题图2知，的阻值逐渐减小；则电路总电阻逐渐减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路电流逐渐增大，则两端的电压逐渐增大；为了在水量达到“预设水量”时电机停止工作，要使“控制电路”输入端电压随水量的增加而减小，则“控制电路”输入端应该连接电路的a、b端点。 （2）[4][5]达到“预设水量”1L时，水壶和水的总重力为 压力传感器上的压力为由图2读得的阻值为，由题意知到“预设水量”时的电压应为1V，通过的电流应为则的阻值应为此时两端的电压为 14.2025年丹东交警某次拦截进行例行检查过程中，用酒精检测仪进行检测，结果显示驾驶人小王驾驶小型轿车，体内酒精含量为，属于“酒驾”；而另一位小李驾驶二轮摩托车，体内酒精含量为，属于“醉驾”。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，其电阻与酒精气体浓度的关系如图乙所示。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，在实验室中找到了如下器材： A．蓄电池（电动势，内阻） B．表头（满偏电流，内阻未知） C．电流表（满偏电流，内阻未知） D．电阻箱（最大阻值） E.电阻箱（最大阻值） F.电键及导线若干 （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：先断开电键、、，将、调到最大值。合上电键，将拨到2处，调节，使表头满偏，电流表示数为。此时合上电键，调节和，当电流表仍为时，表头示数如图丁所示，此时为，则改装电表时应将调为 ，改装结束后断开所有电键。 （2）该同学若将图中电键、合上，而将拨到1处，电阻箱的阻值调为，酒精气体浓度为零时，表头的读数为 。 （3）完成步骤（2）后，某次在实验室中测试酒精浓度时，表头指针指向。已知酒精浓度在之间属于“酒驾”；酒精含量达到或超过属于“醉驾”，则该次测试的酒精浓度属于范围 （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 （“”或“”），则此时所测的酒精气体浓度仍为准确值。 【答案】 6.0 2.0 醉驾 【详解】（1）[1] 合上电键，将拨到2处，调节，使表头满偏，电流表示数为。则表头与电流表串联，可知合上电键，调节和，当电流表仍为时，表头与并联，由图丁可知表头的示数则中的电流由，解得表头的内阻 将表头的量程扩大为原来的10倍，则与表头并联的电阻中的电流为则由，解得改装电表时应将调为 （2）[2]改装电流表的内阻为由图乙可知酒精气体浓度为零时，传感器的电阻为由闭合电路欧姆定律可得电路中总电流 则表头的读数为 （3）[3] 某次在实验室中试测酒精浓度时，表头指针指向，电路中总电流 由闭合电路欧姆定律可得解得传感器的电阻 由图乙可知酒精浓度为，所以该次测试的酒精浓度属于范围醉驾。 （4）[4]由闭合电路欧姆定律可知使用较长时间后，蓄电池电动势降低，内阻增大，要想所测的酒精气体浓度仍为准确值，则电路中电流不变，则需要把调小，使电路中总电阻减小。 15.如图甲所示是某实验小组设计的电子秤装置，电源两端电压12V保持不变，为定值电阻，R是力敏电阻，其阻值随压力变化的图像如图乙所示。在电子秤托盘内放一薄壁足够高柱状体容器，容器的重力为20N（托盘的质量忽略不计），底面积为，往容器中注入5cm深的水时，电压表的示数为6V。求：（，g取 10N/kg） （1）水对容器底部的压强； （2）定值电阻的阻值； （3）再将一个体积为的柱形物体A放入水中后，稳定时物体A完全浸没水中，此时容器对托盘的压强刚好等于水对容器底部压强的1.5倍，求此时电压表的示数。 【答案】（1）500Pa；（2）20Ω；（3）3V 【详解】（1） 水对容器底部的压强为 （2）容器对力敏电阻的压力为 由图乙可知，此时力敏电阻的阻值为。电压表示数为 解得定值电阻 的阻值为 （3） 若物体A 在水中浸没， 水的深度为 此时容器对托盘的压力为 由图乙可知，此时力敏电阻的阻值为，则电压表的示数为 16.如图甲所示为某小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻（该电阻特性是光照强，导电性好）、R2为定值电阻，A、B接监控装置。如图乙所示为一温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝。下列说法正确的是（　　） A．图甲中，当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压减小 B．图甲中，仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压 C．图乙中，温度升高至74℃时，灯L2亮报警 D．图乙中，温度升高至78℃时，灯L1亮报警 【答案】A 【详解】A．图甲中，当有人通过而遮住光线时，光照变弱，R1阻值变大，根据“串反并同”，A、B之间电压减小，A正确； B．图甲中，仅减小R2的阻值时，回路电流增大，根据 ，A、B之间的电压减小，B错误； CD．图乙中，温度升高至78℃时，回路导通，电磁铁得电，灯L2亮报警，灯L1熄灭，CD错误。 故选A。 17.半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随压力变化而改变。现有和两个压力传感器： 利用如图甲所示的电路测量传感器在不同压力下的阻值，其阻值约几十千欧，实验室提供以下器材： 电源电动势为 电流表量程，内阻约为 电压表量程，内阻约为 滑动变阻器阻值 为了提高测量的准确性，开关应该接           填“”或“”，开关应该接           填“”或“”。 实验测得和两个压力传感器的阻值随压力变化的关系图像如图乙所示。利用压力传感器设计了自动报警分拣装置如图丙所示，图中为压力传感器，为滑动变阻器，电源电动势为内阻不计。当蜂鸣器可视为断路两端的电压大于时，会发出警报。分拣时将质量不同的物体用传送带运送到压力传感器上，若要将质量超过的货物实现报警分拣，则          填“”或“”压力传感器的灵敏度更高灵敏度指电阻值随压力的变化率，。 仍用图丙所示的自动报警分拣装置，某次分拣产品时选择压力传感器，若调为，该分拣装置可以实现将质量超过          的物品进行分拣结果保留两位有效数字，若要分拣质量更大的物品，应该将的滑片向          填“上”或“下”移动。 【答案】；；；；下。 【详解】的阻值约几十千欧，因此有，为了提高测量的准确性，开关应该接。实验需要测量多组数据，且电压从零开始变化，实验时滑动变阻器要用分压方式接入电路，因此开关应该接。 由图乙可知，由灵敏度指电阻值随压力的变化率可知，压力传感器在压力大于的时候灵敏度更高，故选A压力传感器更灵敏。 当滑动变阻器的阻值为时，要使得蜂鸣器两端的电压大于，则压力传感器的电阻值应该小于，此时对应的压力大小为，对应的物品质量为。 若要分拣质量更大的物品，则滑动变阻器的阻值应该减小，所以拨片应该向下移动。 18.如图甲所示为苹果自动分拣装置的示意图，该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在一个以为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器R上，R的阻值随压力变化的曲线如图乙所示。调节托盘秤压在杠杆上的位置，使质量等于分拣标准（0.15 kg）的大苹果经过托盘秤时，杠杆对R的压力为1 N。调节可调电阻，可改变R、两端的电压比，使质量等于分拣标准的大苹果通过托盘秤时，两端的电压恰好能使放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，此电压叫做放大电路的激励电压。该放大电路中包含保持电路，能够确保大苹果在衔铁上运动时电磁铁始终保持吸动状态。 （1）当大苹果通过托盘秤时，R所受的压力较大，电阻 （填“较大”“较小”）。 （2）自动分拣装置正常工作时，大苹果通过 （填“通道A”、“通道B”）。 （3）若电源电动势为5 V，内阻不计，放大电路的激励电压为2 V： ①为使该装置达到上述分拣目的，的阻值等于 kΩ。（结果保留两位有效数字） ②某同学想在托盘秤压在杠杆上的位置不变的情况下，利用一块电压表测出每个苹果的质量，电压表的示数随苹果质量的增大而增大，则电压表应该并联在电阻 （填“R”、“”或“电源”）两端。 ③若要提高分拣标准到0.33 kg，仅将的阻值调为 kΩ即可实现。（结果保留两位有效数字）（提示：托盘秤压在杠杆上的位置不变的情况下，压力传感器受到的压力与苹果的质量成正比） 【答案】 较小 通道B 20 16 【详解】（1）[1]由图乙可知当大苹果通过托盘秤时，R所受的压力较大，电阻较小。 （2）[2]大苹果通过托盘秤时，两端的电压达到放大电路的激励电压，使放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，大苹果进入下面的通道B。 （3）①[3]杠杆对R的压力为1 N，R阻值为30 kΩ，为使该装置达到上述分拣目的，的阻值需满足 则 ②[4]随着苹果质量增大，R阻值减小，分压减小，电源电动势不变，分压增大，为了满足电压表的示数随苹果质量的增大而增大，需要将电压表并联在两端。 ③[5]根据可知分拣标准到0.33 kg时，压力为2.2 N，此时R的阻值为24 kΩ，根据①分析的阻值应该调至16 kΩ。 19.某研究性学习小组利用压敏电阻制作电子秤。已知压敏电阻在压力作用下发生微小形变，它的电阻也随之发生变化，其阻值R随压力F变化的图像如图（a）所示，其中R0=15Ω，图像斜率k=1.4Ω/N。小组同学按图（b）所示电路制作了一个简易电子秤（秤盘质量不计），电路中电源电动势E=3.5V，内阻未知，电流表量程为10mA，内阻RA=18Ω，g取10m/s2。实验步骤如下： （1）实验有下列一些步骤，则最合理的步骤为 。 ①秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器电阻接入电阻不变；读出此时毫安表示数I； ②换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值； ③秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏； ④将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。 （2）实验时发现电流表量程偏小，根据需要将其量程扩大为100mA，则应该给该电流表 （填“串联”或“并联”）阻值为 Ω的电阻。 （3）用改装后的电流表进行操作，若电流表示数20mA，则待测重物质量m= kg。（结果保留2位有效数字） （4）电流表表盘改动后，正确的刻线及0刻度位置最合理的是 。 A．  B．   C．  D．   （5）若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤③的操作，则测量结果 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 【答案】 ③①②④ 并联 2 10 A 不变 【详解】（1）[1]在本实验中应先让秤盘上不放重物，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏，然后在秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器电阻接入电阻不变，读出此时毫安表示数I，再换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值，最后将电流表刻度盘改装为质量刻度盘，故合理的实验操作顺序为③①②④。 （2）[2][3]当小量程的电流表改装成量程较大的电流表时，需要并联一个小电阻，有 代入数据解得 （3）[4]根据闭合电路欧姆定律可得，当秤盘上不放重物时，调节滑动变阻器使得电流表满偏，有当秤盘上放上重物，且电流表示数为20mA时，有； 联立可得 （4）[5]由于压敏电阻阻值R随压力增大而增大，则电流表示数随压力增大而减小，所以改装后的刻度盘，其零刻度线在电流表的满刻度处。故选A。 20.如图甲所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定。电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡发光亮度逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据这一特性用图丙中给定的器材设计一个自动光控电路并写出控制过程。 【答案】见解析 【详解】由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，光敏电阻的阻值减小，流过光敏电阻的电流增大。根据题意设计的自动光控电路如图所示。控制过程：当有光照射时，流过光敏电阻的电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开，当无光照射时，流过光敏电阻的电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制电路接通，灯开始工作。 21.（2025·河南·高考真题）实验小组研究某热敏电阻特性，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________（填“线性”或“非线性”）的。 （2）存在一个电流值，若电磁铁线圈的电流小于，衔铁与上固定触头a接触；若电流大于，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________（填“a”或“b”）相连接。 （3）当保温箱的温度设定在时，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________。 （4）若要把保温箱的温度设定在，则电阻箱接入电路的阻值应为________。 【答案】（1）非线性 （2）a （3）130.0 （4）210.0 【小问1详解】 根据图1可知热敏电阻的阻值随温度的变化关系是非线性的。 【小问2详解】 根据图1可知温度升高，热敏电阻的阻值变小，根据欧姆定律可知流过电磁铁线圈的电流变大，衔铁与上固定触头b接触，此时加热电阻丝电路部分断开连接，停止加热，可知图2中加热电阻丝的c端应该与触头a相连接。 【小问3详解】 由图3可知电阻箱接入电路的阻值为 【小问4详解】 根据（3）可知，当温度为时，热敏电阻的阻值为，电阻箱接入的电阻为，当温度为时，热敏电阻的阻值为，要使得电流值不变，则在电流为时，控制电路的总电阻不变，则此时电阻箱的电阻为 22.（2025·云南·高考真题）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：型号铂电阻、电源E（电动势，内阻不计）、电流表。（量程，内阻）、电流表（量程，内阻约）、定值电阻（阻值）、定值电阻（阻值）、开关S和导线若干。 查阅技术手册可知，型号铂电阻测温时的工作电流在之间，在范围内，铂电阻的阻值随温度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，在范围内，温度每升高，该铂电阻的阻值增加________； (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________（填“甲”或“乙”），保护电阻R应选________（填“”或“”）； (3)用（2）问中能准确测出铂电阻阻值的电路测温时，某次测量读得示数为，示数如图（c）所示，该示数为________，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 (3) 62.0 51 【详解】（1）温度每升高，该铂电阻的阻值增加 （2）[1]由于内阻确定，所以用测量电阻的电压，用与之差来测量经过电阻的电流，故能准确测出铂电阻阻值的是乙； [2]电路中的最大电流为0.3mA，可得电路中的最小阻值 可知保护电阻R应选。 （3）[1]由图可知的分度值为，则其读数为； [2]根据欧姆定律可得 根据题图可得 代入数据可得 23.（2025·浙江·高考真题）某同学研究半导体热敏电阻（其室温电阻约为几百欧姆）的阻值随温度规律，设计了如图所示电路。器材有：电源E（），电压表（），滑动变阻器R（A：“”或B：“”），电阻箱（），开关、导线若干。 (1)要使cd两端电压在实验过程中基本不变，滑动变阻器选_____（选填“A”或“B”）； (2)正确连线，实验操作如下： ①滑动变阻器滑片P移到最左端，电阻箱调至合适阻值，合上开关； ②开关切换到a，调节滑片P使电压表示数为；再将开关切换到b，电阻箱调至，记录电压表示数、调温箱温度。则温度下_____（保留三位有效数字）： ③保持、滑片P位置和开关状态不变，升高调温箱温度，记录调温箱温度和相应电压表示数，得到不同温度下的阻值。 (3)请根据题中给定的电路且滑片P位置保持不变，给出另一种测量电阻的简要方案。 【答案】(1)A(2)157(3)见解析 【详解】（1）要使得cd两端电压U0在实验中基本不变，则滑动变阻器应该选择阻值较小的A； （2）由电路可知 （3）题中滑片P位置保持不变，则电阻箱R1与热敏电阻Rt两端电压之和保持不变，先让S2接a，此时电压表读数为U，然后接b，读出电阻箱R1的读数和电压表读数U＇，当温度改变时，调整R1，使得R1两端的电压表U＇保持不变，因此可得 整理得 可得热敏电阻Rt的值。 24.（2024·广东·高考真题）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和；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。 （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V间的实物图连线__________。 （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和，使表面的光照强度比表面的小。 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，读数为__________ V，V2的示数为1.17 V。由此可知，表面光照强度较小的光敏电阻的阻值__________（填“较大”或“较小”）。 ③断开S。 （3）光源跟踪测试。 ①将手电筒的光从电池板上方斜照射到和。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，图乙中的电动机带动电池板__________（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。 【答案】（1）见解析；（2）①b ②1.60 V 较大；（3）逆时针， 【详解】（1）滑动变阻器采用分压式接法，电源电动势为3 V，电压表量程0～3 V，如图： （2）①滑动变阻器采用分压式接法，为保护电路，初始时滑片处于b端； ②电压表V1最小分度值为0.1 V，读数为1.60 V；读数大于，根据串联电路分压可知，由题意表面的光照强度比表面的小，故表面光照强度较小的光敏电阻的阻值较大； （3）此时两电压表的示数，由（2）分析可知，，表面的光照强度比表面的大，要使电池板正对光源，电动机应逆时针转动，此时。 25.（2023·湖南·高考真题）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，为电阻箱，为半导体薄膜压力传感器，间连接电压传感器（内阻无穷大）． （1）先用欧姆表“”挡粗测的阻值，示数如图（b）所示，对应的读数是 ; （2）适当调节，使电压传感器示数为0，此时，的阻值为 （用表示）； （3）依次将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，所测数据如下表所示： 次数 1 2 3 4 5 6 砝码质量 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 电压 0 57 115 168 220 280 根据表中数据在图（c）上描点，绘制关系图线 ； （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，电压传感器示数为，则大小是 （重力加速度取，保留2位有效数字）； （5）若在步骤（4）中换用非理想毫伏表测量间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力，此时非理想毫伏表读数为，则 （填“>”“=”或“<”）。 【答案】 1000#1000.0 1.7×10-2 > 【详解】（1）[1]欧姆表读数为10×100Ω=1000Ω （2）[2]当电压传感器读数为零时，CD两点电势相等，即即解得 （3）[3]绘出U-m图像如图 （4）[4]由图像可知，当电压传感器的读数为200mV时，所放物体质量为1.75g，则 （5）[5]可将CD以外的电路等效为新的电源，电动势E＇，内阻r＇，CD两点电压看做路端电压，因为换用非理想电压传感器时内阻不是无穷大，此时电压传感器读数当读数为U＇=200mV时，实际CD间断路（接理想电压传感器时）时的电压等于E＇大于200mV，则此时压力传感器的读数F1>F0 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 2．科学制作：简单的自动控制装置 目录 【攻核心·技能提升】 1 一、光控与温控装置 1 二、门窗防盗报警装置 5 三、拓展制作 6 【拓思维·重难突破】 11 【链高考·精准破局】 13 一、光控与温控装置 1.小华用交流电源、干电池、电磁继电器、热敏电阻、定值电阻、可变电阻器、开关、导线等元器件设计了一个自动开关暖风机，其电路原理图如图甲所示。设计要求是：一旦温度低于某一预定温度时，暖风机就开始工作。 （1）热敏电阻的特性如图乙所示，为满足设计要求，电路图甲中的定值电阻是电阻__________（填“”或“”）； （2）若干电池电动势为1.5 V，内阻为0.1 Ω，继电器吸合衔铁的驱动电压为1 V，若设定＝12 ℃，定值电阻阻值为800 Ω，则应将调至__________ Ω，电路才能正常工作； （3）已知旧干电池与新干电池相比，电动势基本相同，而内阻比新电池大得多。如果长时间没有更换电池，表面上暖风机仍然能正常工作，但暖风机开始工作的温度将__________（填“高于”或“低于”）。 2.某同学为定性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 15.00 U/mV 271.0 220.0 180.0 156.7 114.9 d/cm 18.50 20.00 22.00 23.50 U/mV 94.8 89.5 78.6 72.5 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）在图b的坐标纸上补齐数据表中所给的第二组数据点，并作出U－d曲线。 　　 （3）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______（填“增大”或“减小”）。 （4）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c所示的电路，则电路中________（填“R1”或“R2”）为光敏电阻，另一个为定值电阻。 3.某同学用光敏电阻和电磁继电器等器材设计自动光控照明电路。 （1）光强（E）是表示光强弱程度的物理量，单位为坎德拉（cd）。如图a所示是光敏电阻阻值随光强变化的图线，由此可得到的结论是：_______________________________________________________________ ________________________________________________________________。 （2）如图b为电磁继电器的构造示意图，其中L为含有铁芯的线圈，P为可绕O点转动的衔铁，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱。工作时，应将________（填“A、B”或“C、D”）接照明电路。 （3）请在图c中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。 （4）已知电源电动势为3 V，内阻很小，电磁铁线圈电阻R0＝20.0 Ω，电流超过50 mA时可吸合衔铁。如果要求光强达到2 cd时，照明电路恰好接通，则图c中定值电阻R＝________ Ω。 4.为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电阻控制，如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度变化曲线，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）。 （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。 （2）某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值，设计了如图丙所示的电路进行测量，电源（E＝3 V，内阻未知），电阻箱（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，图丁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戊所示，此时电流表的示数恰好为I，则光敏电阻的阻值为________ kΩ（结果保留3位有效数字）。 5.如图甲所示为电磁继电器自动双向开关，当中通过的电流较小时，电磁铁磁性弱，A与B接线柱接通；当中通过的电流增大到一定数值时，C与B接线柱接通。图乙为应用电磁继电器和光敏电阻实现路灯自动开、关的电路图，虚线框内为电磁继电器接入电路时的符号（M、N两接线柱分别与电磁继电器中接线柱A或C连接）。R为光敏电阻（光敏电阻阻值随光照强度增大而减小），为可调电阻，为保护电阻。开关S闭合，在光线暗时对路灯L供电，光线亮时对路灯L断电并同时接通LED。下列说法中正确的是（　　） A．为使电路正常工作，图甲中电磁继电器的C接线柱应与图乙中M接线柱连接 B．为更好的节能环保，天色更暗时对路灯自动供电，可将的阻值调小 C．随着电池的使用，电池电动势降低，内阻增大，路灯在天色更（亮）时就会自动供电 D．当LED出现断路故障时，电磁继电器将不能正常工作 6.某一热敏电阻的阻值随温度的变化关系如图（a）所示，利用此热敏电阻制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示，E为直流电源（电动势为9V，内阻可忽略），当输出电压达到或超过6.0V时，便触发报警器（图中未画出）报警。若要求开始报警时环境温度为50℃，则下列说法中正确的是（　　） A．R1应使用热敏电阻 B．R2应使用热敏电阻 C．R1为固定电阻，阻值为0.4kΩ D．R2为固定电阻，阻值为1.6kΩ 7.小欣同学发现学校楼道的灯，白天不亮，晚上经过楼道时，发出声音才亮，她经过调查了解到楼道的灯使用声、光控照明系统，声、光控开关需要同时满足光线较暗、有活动声音时才打开的工作要求（电源及电流表内阻不计），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 （填“串联”或“并联”）。 （2）其中光控开关的结构如图乙所示，现用多用电表测量电磁继电器的等效电阻，将多用电表的选择开关置于“”挡，再将红，黑表笔短接，调零后，测量的示数如图丁所示，则电磁继电器的等效电阻为 。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，由图丙可知随光照强度的增加，光敏电阻的阻值 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。    （3）已知光控开关的电源电动势为，电阻箱的阻值为。若设计要求当流过电磁继电器的电流为时，光控开关闭合，则此时的照度约为 lx。为了节约用电，需要降低光照度值，应该把电阻箱的阻值调 （选填“大”、或“小”）。 二、门窗防盗报警装置 8.图甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组成，门窗均可使用，乙图为其简化示意图，安装时，将磁条固定在门框上，主机安装在与其等高的门板边缘，门关上时，两者刚好靠在一起．当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声．下列有关说法正确的是(　　) A．触发器内是一个开关，当主机与磁条靠近时，开关是断开的 B．触发器可以由铜制成 C．磁条的两极对调后，该报警器不能正常工作 D．本装置是利用电流的磁效应工作的 9.如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图．门打开时，红外光敏电阻R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭时会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)．经实际试验，可知灯的亮灭情况能反映门的开关状态．门打开时两灯的发光情况及R2两端电压UR2与门关闭时相比的变化情况为(　　) A．红灯亮，UR2变大 B．绿灯亮，UR2变大 C．绿灯亮，UR2变小 D．红灯亮，UR2变小 10.如图所示是某保密室的防盗报警电路，当有人闯入保密室时会使开关S闭合．下列说法正确的是(　　) A．电磁继电器与发电机工作原理相同 B．电磁铁的磁性强弱只与电流大小有关 C．电磁铁工作时，上端为S极 D．当有人闯入保密室时，b灯亮 三、拓展制作 11.如图为“电容测厚传感器”系统的原理图．当被轧金属板材的厚度相对于要求值发生变化时，电容传感器的电容C发生变化．C的变化通过测量电路后．一方面由仪表读出板材厚度，另一方面通过反馈电路将偏差信号传送给压力调节器，使板材的厚度控制在规定的范围内．若仅改变电容器的正对面积S或板材厚度h，可使电容C增大的是（　　） A．h减小 B．h增大 C．S减小 D．S增大 12.电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称为“霍尔转把”，属于传感器非接触控制.转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲开启电源时，在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙.随着转把的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知电压与车速关系如图丙.以下关于“霍尔转把”叙述正确的是（　　） A．为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S极 B．按图甲顺时针转动电动车的右把手，车速将变快 C．图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出控制车速的霍尔电压 D．若霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制 13.某科技兴趣小组对具有自动加水功能的家用电热壶的原理十分感兴趣，于是自行设计了一个简化的装置示意图和电路图，如图1所示。该装置可以实现在壶中的水量不足时自动加水，而在达到“预设水量”时，又能够自动停止加水的目的。底座可以承受水壶和水的全部重量，底座压在一个以O点为固定转轴的L形杠杆上。杠杆段水平，另一端与压力传感器接触，的阻值与压力F之间的关系图像如图2所示。当“控制电路”的输入端电压大于等于1V时，能控制水泵的电机开始工作，将水抽到水壶中。已知电源的电动势为，内阻为，为电阻箱（），水壶中没有水时，水壶和底座的总质量为，重力加速度g取，“控制电路”输入端中的电流十分微弱，可以忽略，杠杆绝缘且质量不计，不考虑加水时水流的冲击力。回答下列问题： （1）水龙头往水壶加水的过程中，的阻值逐渐 ，两端的电压逐渐 （均选填“增大”或“减小”）；为了实现上述功能，“控制电路”的输入端应该并联在电路的 端点（选填“a、b”或“c、d”）。 （2）该小组的同学调节底座与杠杆的接触位置B，使图中的长度为长度的2倍，并要求“预设水量”为1L（对应的水的质量为）。已知电阻受到的压力，其中为杠杆上B点受到的压力，则应将调节为 ，此时两端的电压为 V。 14.2025年丹东交警某次拦截进行例行检查过程中，用酒精检测仪进行检测，结果显示驾驶人小王驾驶小型轿车，体内酒精含量为，属于“酒驾”；而另一位小李驾驶二轮摩托车，体内酒精含量为，属于“醉驾”。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，其电阻与酒精气体浓度的关系如图乙所示。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，在实验室中找到了如下器材： A．蓄电池（电动势，内阻） B．表头（满偏电流，内阻未知） C．电流表（满偏电流，内阻未知） D．电阻箱（最大阻值） E.电阻箱（最大阻值） F.电键及导线若干 （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：先断开电键、、，将、调到最大值。合上电键，将拨到2处，调节，使表头满偏，电流表示数为。此时合上电键，调节和，当电流表仍为时，表头示数如图丁所示，此时为，则改装电表时应将调为 ，改装结束后断开所有电键。 （2）该同学若将图中电键、合上，而将拨到1处，电阻箱的阻值调为，酒精气体浓度为零时，表头的读数为 。 （3）完成步骤（2）后，某次在实验室中测试酒精浓度时，表头指针指向。已知酒精浓度在之间属于“酒驾”；酒精含量达到或超过属于“醉驾”，则该次测试的酒精浓度属于范围 （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 （“”或“”），则此时所测的酒精气体浓度仍为准确值。 15.如图甲所示是某实验小组设计的电子秤装置，电源两端电压12V保持不变，为定值电阻，R是力敏电阻，其阻值随压力变化的图像如图乙所示。在电子秤托盘内放一薄壁足够高柱状体容器，容器的重力为20N（托盘的质量忽略不计），底面积为，往容器中注入5cm深的水时，电压表的示数为6V。求：（，g取 10N/kg） （1）水对容器底部的压强； （2）定值电阻的阻值； （3）再将一个体积为的柱形物体A放入水中后，稳定时物体A完全浸没水中，此时容器对托盘的压强刚好等于水对容器底部压强的1.5倍，求此时电压表的示数。 16.如图甲所示为某小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻（该电阻特性是光照强，导电性好）、R2为定值电阻，A、B接监控装置。如图乙所示为一温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝。下列说法正确的是（　　） A．图甲中，当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压减小 B．图甲中，仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压 C．图乙中，温度升高至74℃时，灯L2亮报警 D．图乙中，温度升高至78℃时，灯L1亮报警 17.半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随压力变化而改变。现有和两个压力传感器： 利用如图甲所示的电路测量传感器在不同压力下的阻值，其阻值约几十千欧，实验室提供以下器材： 电源电动势为 电流表量程，内阻约为 电压表量程，内阻约为 滑动变阻器阻值 为了提高测量的准确性，开关应该接           填“”或“”，开关应该接           填“”或“”。 实验测得和两个压力传感器的阻值随压力变化的关系图像如图乙所示。利用压力传感器设计了自动报警分拣装置如图丙所示，图中为压力传感器，为滑动变阻器，电源电动势为内阻不计。当蜂鸣器可视为断路两端的电压大于时，会发出警报。分拣时将质量不同的物体用传送带运送到压力传感器上，若要将质量超过的货物实现报警分拣，则          填“”或“”压力传感器的灵敏度更高灵敏度指电阻值随压力的变化率，。 仍用图丙所示的自动报警分拣装置，某次分拣产品时选择压力传感器，若调为，该分拣装置可以实现将质量超过          的物品进行分拣结果保留两位有效数字，若要分拣质量更大的物品，应该将的滑片向          填“上”或“下”移动。 18.如图甲所示为苹果自动分拣装置的示意图，该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在一个以为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器R上，R的阻值随压力变化的曲线如图乙所示。调节托盘秤压在杠杆上的位置，使质量等于分拣标准（0.15 kg）的大苹果经过托盘秤时，杠杆对R的压力为1 N。调节可调电阻，可改变R、两端的电压比，使质量等于分拣标准的大苹果通过托盘秤时，两端的电压恰好能使放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，此电压叫做放大电路的激励电压。该放大电路中包含保持电路，能够确保大苹果在衔铁上运动时电磁铁始终保持吸动状态。 （1）当大苹果通过托盘秤时，R所受的压力较大，电阻 （填“较大”“较小”）。 （2）自动分拣装置正常工作时，大苹果通过 （填“通道A”、“通道B”）。 （3）若电源电动势为5 V，内阻不计，放大电路的激励电压为2 V： ①为使该装置达到上述分拣目的，的阻值等于 kΩ。（结果保留两位有效数字） ②某同学想在托盘秤压在杠杆上的位置不变的情况下，利用一块电压表测出每个苹果的质量，电压表的示数随苹果质量的增大而增大，则电压表应该并联在电阻 （填“R”、“”或“电源”）两端。 ③若要提高分拣标准到0.33 kg，仅将的阻值调为 kΩ即可实现。（结果保留两位有效数字）（提示：托盘秤压在杠杆上的位置不变的情况下，压力传感器受到的压力与苹果的质量成正比） 19.某研究性学习小组利用压敏电阻制作电子秤。已知压敏电阻在压力作用下发生微小形变，它的电阻也随之发生变化，其阻值R随压力F变化的图像如图（a）所示，其中R0=15Ω，图像斜率k=1.4Ω/N。小组同学按图（b）所示电路制作了一个简易电子秤（秤盘质量不计），电路中电源电动势E=3.5V，内阻未知，电流表量程为10mA，内阻RA=18Ω，g取10m/s2。实验步骤如下： （1）实验有下列一些步骤，则最合理的步骤为 。 ①秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器电阻接入电阻不变；读出此时毫安表示数I； ②换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值； ③秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏； ④将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。 （2）实验时发现电流表量程偏小，根据需要将其量程扩大为100mA，则应该给该电流表 （填“串联”或“并联”）阻值为 Ω的电阻。 （3）用改装后的电流表进行操作，若电流表示数20mA，则待测重物质量m= kg。（结果保留2位有效数字） （4）电流表表盘改动后，正确的刻线及0刻度位置最合理的是 。 A．  B．   C．  D．   （5）若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤③的操作，则测量结果 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 20.如图甲所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定。电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡发光亮度逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据这一特性用图丙中给定的器材设计一个自动光控电路并写出控制过程。 21.（2025·河南·高考真题）实验小组研究某热敏电阻特性，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________（填“线性”或“非线性”）的。 （2）存在一个电流值，若电磁铁线圈的电流小于，衔铁与上固定触头a接触；若电流大于，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________（填“a”或“b”）相连接。 （3）当保温箱的温度设定在时，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________。 （4）若要把保温箱的温度设定在，则电阻箱接入电路的阻值应为________。 22.（2025·云南·高考真题）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：型号铂电阻、电源E（电动势，内阻不计）、电流表。（量程，内阻）、电流表（量程，内阻约）、定值电阻（阻值）、定值电阻（阻值）、开关S和导线若干。 查阅技术手册可知，型号铂电阻测温时的工作电流在之间，在范围内，铂电阻的阻值随温度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，在范围内，温度每升高，该铂电阻的阻值增加________； (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________（填“甲”或“乙”），保护电阻R应选________（填“”或“”）； (3)用（2）问中能准确测出铂电阻阻值的电路测温时，某次测量读得示数为，示数如图（c）所示，该示数为________，则所测温度为________（计算结果保留2位有效数字）。 23.（2025·浙江·高考真题）某同学研究半导体热敏电阻（其室温电阻约为几百欧姆）的阻值随温度规律，设计了如图所示电路。器材有：电源E（），电压表（），滑动变阻器R（A：“”或B：“”），电阻箱（），开关、导线若干。 (1)要使cd两端电压在实验过程中基本不变，滑动变阻器选_____（选填“A”或“B”）； (2)正确连线，实验操作如下： ①滑动变阻器滑片P移到最左端，电阻箱调至合适阻值，合上开关； ②开关切换到a，调节滑片P使电压表示数为；再将开关切换到b，电阻箱调至，记录电压表示数、调温箱温度。则温度下_____（保留三位有效数字）： ③保持、滑片P位置和开关状态不变，升高调温箱温度，记录调温箱温度和相应电压表示数，得到不同温度下的阻值。 (3)请根据题中给定的电路且滑片P位置保持不变，给出另一种测量电阻的简要方案。 24.（2024·广东·高考真题）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和；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。 （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V间的实物图连线__________。 （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和，使表面的光照强度比表面的小。 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，读数为__________ V，V2的示数为1.17 V。由此可知，表面光照强度较小的光敏电阻的阻值__________（填“较大”或“较小”）。 ③断开S。 （3）光源跟踪测试。 ①将手电筒的光从电池板上方斜照射到和。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，图乙中的电动机带动电池板__________（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。 25.（2023·湖南·高考真题）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，为电阻箱，为半导体薄膜压力传感器，间连接电压传感器（内阻无穷大）． （1）先用欧姆表“”挡粗测的阻值，示数如图（b）所示，对应的读数是 ; （2）适当调节，使电压传感器示数为0，此时，的阻值为 （用表示）； （3）依次将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，所测数据如下表所示： 次数 1 2 3 4 5 6 砝码质量 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 电压 0 57 115 168 220 280 根据表中数据在图（c）上描点，绘制关系图线 ； （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，电压传感器示数为，则大小是 （重力加速度取，保留2位有效数字）； （5）若在步骤（4）中换用非理想毫伏表测量间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力，此时非理想毫伏表读数为，则 （填“>”“=”或“<”）。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $