课时检测 第五章 3.利用传感器制作简单的自动控制装置-（配套练习）【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（人教版）

3.利用传感器制作简单的自动控制装置 1.（1）减小　（2）① b　②650.0　③c 解析：（1）由甲图可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。 （2）①为防止接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏，滑动变阻器的滑片应置于b端。 ②本题采用的是等效替换法，先用变阻箱来代替热敏电阻，所以变阻箱的阻值要调节到系统报警时热敏电阻的临界电阻，也就是在60 ℃时的阻值为650.0 Ω。 ③先把变阻箱接入电路，将开关向c端闭合，调节滑动变阻器的电阻，调至报警器开始报警时，保持滑动变阻器接入电路的阻值不变，接到热敏电阻上，即开关接d端，当热敏电阻的阻值是650.0 Ω时，也就是温度达到了60 ℃，报警器开始报警。报警系统即可正常使用。 2.（1）AB　（2）1 460　（3）小 解析：（1）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，AB间断开，CD间接通，为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在AB间。 （2）由题意可知，当照度降到1.0 lx时，电路电流降低到10 mA，根据闭合电路欧姆定律可知，电路的总电阻为R总＝＝ Ω＝3 600 Ω 由表格数据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。 （3）为了更加节能，让天色更暗时，路灯点亮，可知亮灯时，光敏电阻的阻值变大，则变阻器R'的阻值应适当调小些。 3.见解析图 解析：当有光照射时，光敏电阻阻值较小，电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个触点断开，路灯熄灭；当无光照时，光敏电阻阻值增大，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，控制路灯电路接通，路灯开始工作，电路如图所示。 4.（1）见解析图　（2）R2　（3）①a　②10.0 解析：（1）根据题图乙电路图，将实物连线如图所示。 （2）由题图甲可知，当司机达到醉驾标准时，Rx＝10.0 Ω，为保证电压表安全（所测电压不超过3 V），电路中R不能超过15.0 Ω，故电路中R应选用定值电阻R2。 （3）①电压表指针对应的刻度线为0.2 mg·mL－1，由题图甲可知传感器阻值为30.0 Ω，故电路接通前，先将电阻箱调为30.0 Ω，然后开关向a端闭合； ②电压表指针对应的刻度线为0.8 mg·mL－1时，由题图甲可知传感器阻值为10.0 Ω，则电阻箱调为10.0 Ω。 5.（1）见解析图　（2）2.2　（3）1.4×10－4 （4）R2　10　减小R1 解析：（1）因毫安表可视为理想电表，则采用内接法可以消除电压表内阻而产生的系统误差；滑动变阻器的总阻值为20 Ω，待测磁敏电阻约几千欧，属于小电阻控制大电阻，则滑动变阻器用分压式接法便于操作和测量多组数据，电路图如图所示。 （2）根据部分电路欧姆定律可得磁敏电阻的阻值为 R＝＝ Ω≈2.2 kΩ。 （3）根据R-B图像可知，当R＝10.0 kΩ时，磁感应强度B≈1.4×10－4 T。 （4）要求输出电压达到或超过3.0 V时报警，即要求磁感应强度增大时，电阻的阻值增大，从而需要输出电压增大，故需要R2的阻值增大才能实现此功能，故R2为磁敏电阻；已知报警电压为U＝3 V，而B＝10－4 T时，R2＝5 kΩ，可得R1＝－R2＝10 kΩ；在磁感应强度更小时R2的阻值较小，根据串联分压原理可知将R1减小，从而让R2分得更多的电压，达到3 V就可以报警，即如果要提高此装置的灵敏度，应该减小R1。 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.利用传感器制作简单的自动控制装置 1.（2025·山西运城期末）某一热敏电阻的阻值R随温度变化的图线如图甲所示，现要利用该热敏电阻组装一个报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻报警器（内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警，Ic约为10 mA，流过的电流超过20 mA时，报警器可能损坏），电阻箱（最大阻值为999.9 Ω），直流电源（输出电压为18 V，内阻不计），滑动变阻器（最大阻值为2 000 Ω），单刀双掷开关一个，导线若干。 （1）由甲图可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而　　　　（选填“增大”或“减小”）。 （2）按乙图所示的电路图组装电路，并按照下列步骤调节此报警系统。 ①电路接通前，滑动变阻器的滑片应置于　　　（选填“a”或“b”）端附近； ②若已知该热敏电阻在60 ℃时阻值为650.0 Ω。则根据实验要求，先将电阻箱调到一固定的阻值，这一阻值为　　　　Ω； ③将开关向　　　　（填“c”或“d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警。 （3）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。 2.（2025·四川绵阳期末）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I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）。某光敏电阻R在不同照度I下的阻值如下表 照度I（lx） 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻R（kΩ） 7.5 4.0 2.8 2.3 2.0 1.8 （1）如图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“AB”或“CD”）之间。 （2）已知线圈的电阻为140 Ω，直流电源E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时，才能使天色渐暗照度低于1.0 lx时点亮路灯。 （3）为了更加节能，让天色更暗时，路灯点亮，变阻器R'的阻值应适当调　　　　些（选填“大”或“小”）。 3.光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用。街道路灯自动控制就是其应用之一，如图所示电路为模拟电路，其中A为一光敏电阻，B为电磁继电器，C为电流信号放大器，D为路灯。请在所给图中连线使之连成正确的电路，达到日出路灯熄、日落路灯亮的效果。 4.（2025·湖南衡阳月考）一兴趣小组要组装一台酒精测试仪，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，此传感器的电阻Rx随酒精气体浓度的变化规律如图甲所示。目前我国交警常用酒精测试仪测量司机的酒精气体浓度，其中利用酒精测试仪测试认定的酒驾标准是“0.2 mg·mL－1≤酒精气体浓度＜0.8 mg·mL－1”，醉驾标准是“酒精气体浓度≥0.8 mg·mL－1”。现能提供的器材有： A.二氧化锡半导体型酒精传感器Rx B.直流电源（电动势为5 V，内阻不计） C.电压表（量程为3 V，内阻非常大，作为浓度表使用） D.电阻箱（最大阻值为999.9 Ω） E.定值电阻R1（阻值为20.0 Ω） F.定值电阻R2（阻值为10.0 Ω） G.单刀双掷开关一个，导线若干 （1）图乙是酒精测试仪电路图，请在图丙中完成实物连线； （2）电路中R应选用定值电阻　　　　（选填“R1”或“R2”）。 （3）为便于识别，按照下列步骤调节此测试仪： ①电路接通前，先将电阻箱调为30.0 Ω，然后开关向　　　　（选填“a”或“b”）端闭合，将电压表此时指针对应的刻度线标记为0.2 mg·mL－1； ②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断变大，按照甲图数据将电压表上“电压”刻度线标为“酒精气体浓度”。当电阻箱调为　　　　 Ω时，将电压表此时指针对应的刻度线标记为0.8 mg·mL－1； ③将开关向另一端闭合，测试仪即可正常使用。 5.磁敏电阻是一种对磁敏感，具有磁阻效应的电阻元件。磁敏电阻在磁场中电阻值发生变化的现象称为磁阻效应。某同学利用伏安法测量一磁敏电阻的阻值（约几千欧）随磁感应强度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R（最大阻值为20 Ω）、电压表（内阻约为3 000 Ω）和毫安表（可视为理想电表）。 （1）在图甲所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。 （2）实验时，将磁敏电阻置于待测磁场中，记录不同磁感应强度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的磁敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为 6.2 V和2.8 mA，则此时磁敏电阻的阻值为　　　　kΩ（保留2位有效数字）。 （3）实验中得到的该磁敏电阻阻值R随磁感应强度B变化的曲线如图乙所示。某次测量中，测得磁敏电阻的阻值为10.0 kΩ，此时磁感应强度为　　　T（保留2位有效数字）。 （4）太阳风是指从太阳上层大气射出的超声速带电粒子流，当太阳风激烈爆发时，可能会给地球带来无法预计的磁暴灾难。某同学利用实验中的磁敏电阻制作了一种搭载在人造卫星上的探测磁感应强度的报警器，其电路的一部分如图丙所示。图中E为直流电源（电动势为9.0 V，内阻可忽略）， 当图中的输出电压达到或超过3.0 V时，便触发报警器（图中未画出）报警。若要求开始报警时磁感应强度为10－4 T，则图中　　　　（选填“R1”或“R2”）应使用磁敏电阻，另一固定电阻的阻值应为　　　　kΩ（保留2位有效数字）；如果要提高此装置的灵敏度（即在磁感应强度更小时就能触发报警），应该　　　　（选填“增大R1”或“减小R1”）。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $