3. 利用传感器制作简单的自动控制装置（重难点训练）物理人教版选择性必修第二册

第3节 利用传感器制作简单的自动控制装置 一．光敏电阻控制的电路（共3小题） 1 二．热敏电阻控制的电路（共4小题） 4 三．其它常见类型控制电路（共5小题） 9 一．光敏电阻控制的电路（共3小题） 1.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，图甲是某光敏电阻阻值随光的照度的变化曲线，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。 如图乙所示，电源电动势为，内阻不计，当控制开关两端电压上升至时控制开关自动启动照明系统。要求当天色渐暗照度降至时控制开关接通照明系统，则          。 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，电源电动势，内阻未知，电阻箱的调节范围为。实验时将电阻箱阻值置于最大，闭合，将与相连，减小电阻箱阻值，使灵敏电流计的示数为，图丙为实验时电阻箱的阻值，其读数为          ；然后将与相连，调节电阻箱的阻值如图丁所示，此时电流表的示数恰好为，则光敏电阻的阻值          。 【答案】 【解析】电阻和串联，，当照度时，电阻，则可求得； 由图可知，图丙的电阻为，图丁的电阻， 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，所以。 2.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：电源电动势电压表和量程均有和，内阻均可视为无穷大：滑动变阻器：两个相同的光敏电阻和；开关：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。 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、电源、开关和电压表间的实物图连线          。 光敏电阻阻值与光照强度关系测试。 将图甲中的滑片置于          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。 闭合，将的滑片缓慢滑到某一位置。的示数如图丙所示，读数为           ，的示数为。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”。 断开。 光源跟踪测试。 将手电筒的光从电池板上方斜照射到和。闭合。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】 较大 逆时针 【解析】滑动变阻器采用分压式接法，电源电动势为，电压表量程，如图： ； 滑动变阻器采用分压式接法，为保护电路，初始时滑片处于端； 电压表最小分度值为，读数为；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； 此时两电压表的示数，由分析可知，，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。 3.光敏电阻是用半导体材料制备的光电导器件，具有体积小、反应速度快、光谱响应范围宽等优势。为了节能和环保，常用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电阻控制。 利用图甲中多用电表粗略测量了光敏电阻的阻值，则其电阻的测量值为          。 图乙是某光敏电阻的阻值随光的照度变化的曲线，由图乙可知，光敏电阻的阻值随照度的增加而          填“增大”或“减小”。 现设计了如图丙所示的电路以验证光敏电阻在不同照度下的阻值。在某一照度下，电压表读数为，电流表读数为，测得此照度下光敏电阻的阻值          ；光敏电阻的测量值比真实值          填“大”或“小”。 现设计如图丁所示的智能光控电路。当光敏电阻两端的电压增加到一定值时照明系统开始工作，自动控制系统开始补光。为了照度更小时，自动控制系统开始补光，则需要          填“增大”或“减小”电阻箱的阻值。 【答案】 减小 大 增大 【解析】依据读数规则可得电阻的测量值为。 由题图乙可判断出光敏电阻的阻值随照度的增加而减小。 伏安法测电阻，，由电路图可知，由于电流表的分压作用，光敏电阻的测量值大于真实值。 若增大电阻箱的阻值，则外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，回路中电流减小，则光敏电阻的阻值需要变大才能达到两端的电压定值，可以达到照度更小，光敏电阻的阻值较大时，自动控制系统开始补光的目的。 二．热敏电阻控制的电路（共4小题） 4.在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中，测得热敏电阻，在不同温度时的阻值如下表 温度 电阻 某同学利用上述热敏电阻、电动势内阻不计的电源、定值电阻阻值有、、三种可供选择、控制开关和加热系统，设计了、、三种电路。因环境温度低于，现要求将室内温度控制在范围，且、两端电压大于，控制开关开启加热系统加热，则应选择的电路是          ，定值电阻的阻值应选          ，、两端的电压小于          时，自动关闭加热系统不考虑控制开关对电路的影响。 A.    ．  ． 【答案】    【解析】 电路，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； 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、两端电压大于  ，控制开关开启加热系统加热。故B错误； 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、两端电压大于  ，控制开关开启加热系统加热。故C正确。 故选C。 由热敏电阻  在不同温度时的阻值表可知，  的阻值为 由题意可知 解得 5.实验小组研究某热敏电阻的特性，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所示，保温箱原理图如图所示。回答下列问题： 图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。 存在一个电流值，若电磁铁线圈的电流小于，衔铁与上固定触头接触；若电流大于，衔铁与下固定触头接触。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。则图中加热电阻丝的端应该与触头          填“”或“”相连接。 当保温箱的温度设定在时，电阻箱旋钮的位置如图所示，则电阻箱接入电路的阻值为          。 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】非线性 【解析】根据图可知热敏电阻的阻值随温度的变化关系是非线性的。 根据图可知温度升高，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，衔铁与下固定触头接触，此时加热电阻丝电路部分断开连接，停止加热，可知图中加热电阻丝的端应该与触头相连接。 由图可知电阻箱接入电路的阻值为  根据可知，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  6.新能源汽车控制温度时经常要用到热敏电阻。实验室里有和两个热敏电阻，电阻值随温度的升高而增大，电阻值随温度的升高而减小。某实验小组想利用下列器材来探究这两个热敏电阻的特性． A.电源电动势，内阻可忽略 B.电流表满偏电流，内阻 C.电流表量程，内阻约 D.滑动变阻器最大阻值为 E.滑动变阻器最大阻值为 F.定值电阻 G.单刀单掷、双掷开关各一个、导线若干 按图所示连接电路，若要求方便调节热敏电阻两端的电压，则选择的滑动变阻器为          填器材前的字母． 在图所示电路中，将选择开关与热敏电阻连接，此时电路中电流表示数为，电流表示数为，则此时热敏电阻阻值约为          结果保留位有效数字． 利用热敏电阻制作超温报警装置如图所示当控制器两端电压大于某临界电压时，控制器驱动报警器发出警报，则图中热敏电阻应选择          选填“”或“”热敏电阻，请简述选择此类热敏电阻的原因：          若要降低报警临界温度，可以将滑动变阻器滑片          选填“向上”或“向下”滑动． 【答案】 随着温度升高，热敏电阻的电阻减小，根据串联分压原理可知，控制器两端电压增大 向上 【解析】在分压电路中，为了方便调节热敏电阻两端的电压，应选择总阻值较小的滑动变阻器。因为总阻值较小的滑动变阻器在调节时，电压变化相对较为均匀、灵敏。在给定的滑动变阻器中，最大阻值为总阻值较小，所以选择的滑动变阻器为。 电流表与定值电阻串联组成一个电压表。根据串联电路的特点，示数为，内阻，，则与串联部分的电压。此时电流表示数为，通过热敏电阻的电流。根据欧母定律，可得热敏电阻阻值。 对于图所示的超温报警装置，当温度升高时，要使控制器两端电压大于某临界电压从而驱动报警器发出警报。热敏电阻的阻值随温度升高而减小。在图中，当温度升高，热敏电阻阻值减小，根据串联电路的分压原理，减小，其两端电压减小，那么滑动变阻器和控制器两端电压增大，当增大到临界电压时，控制器驱动报警器报警。 若要降低报警临界温度，即要在温度相对较低时就报警，此时热敏电阻阻值相对较大时就达到报警电压，根据串联电路分压原理，应增大滑动变阻器接入电路的电阻，所以可以将滑动变阻器滑片向上滑动。 7.某实验小组利用热敏电阻和继电器设计一可在较大范围内控温的恒温箱，图甲为热敏电阻的曲线，图乙为用此热敏电阻和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路。电路包括控制电路和加热电路两部分，两部分电路都未画完整。控制电路中继电器线圈电阻，图中继电器的衔铁吸附在端，当线圈中电流时，衔铁被吸合到端。已知为继电器线圈供电的电池电动势，内阻不计。 由题可知温度升高，控制电路总电阻减小、电流增大，衔铁工作将加热电路断开，因此应该把恒温箱内的加热器接在          端选填“”或“”； 在设计控制电路时，除了热敏电阻外还需要一个可变电阻，则应选用          ； A.最大值为电阻箱 B.最大值为电阻箱 在答题卡虚线框中画出控制电路          ； 如果要使恒温箱内的温度保持，可变电阻的阻值应调节为          。 【答案】 【解析】当温度较低的时候，热敏电阻的电阻较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁与部分连接，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以该把恒温箱内的加热器接在端。 当线圈中电流，取  时，电池电动势，由闭合电路的欧姆定律  由于热敏电阻的阻值变化范围较大，最小值低于  ，代入此时  ，为使恒温箱能在不同温度下工作，应选用最大值为电阻箱，故选A。 控制电路如图。 要使恒温箱内的温度保持，由甲图可知此时  ，代入  可变电阻的阻值应调节为  。 三．其它常见类型控制电路（共5小题） 8.霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面，通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等参数，霍尔电压、电流和磁感应强度大小的关系为，式中的比例系数称为霍尔系数，为导体厚度，如图所示。实验表明，铜以及大多数金属的导电物质是带负电荷的电子。 霍尔元件通以如图所示的电流时，若所用的金属是铜，则电压表的正接线柱应接在接线柱          选填“”或“”。 若某种导电材料中同时含有可自由移动的正、负电荷，则该材料          填“能”或“不能”用于制作霍尔元件，理由是          。 已知霍尔元件的厚度为，宽度为，磁感应强度大小为，自由电荷带电量为，单位体积内自由电荷的个数为，自由电荷的平均定向移动速率为，则金属板上、下两面之间的电势差霍尔电压          用含的式子表示，则霍尔系数          。 【答案】 不能 若材料中同时含有正、负电荷，由左手定则可知，正、负电荷往同一方向偏转，则形成不了霍尔电压   【解析】若所用金属是铜，由左手定则可知负电荷往上偏，则下表面带正电，所以电压表的正接线柱应接。 若材料中同时含有正、负电荷，由左手定则可知，正、负电荷往同一方向偏转，不能形成霍尔电压。 自由电荷所受到的洛伦兹力为洛，所受到的静电力为电，当静电力和洛伦兹力平衡时，有  ，  ，导体中通过的电流为，联立可得，即 。 9.电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流过传感器的电流即工作电流恒定的条件下，通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压，建立电压与氧气含量之间的对应关系，这一过程称为定标。一同学用图所示电路对他制作的一个氧气传感器定标。实验器材有：装在气室内的氧气传感器工作电流、毫安表内阻可忽略、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干、个气瓶氧气含量分别为、、、、。 将图中的实验器材间的连线补充完整，使其能对传感器定标          ； 连接好实验器材，把氧气含量为的气瓶接到气体入口； 把滑动变阻器的滑片滑到          端填“”或“”，闭合开关； 缓慢调整滑动变阻器的滑片位置，使毫安表的示数为，记录电压表的示数； 断开开关，更换气瓶，重复步骤和； 获得的氧气含量分别为、、和的数据已标在图中；氧气含量为时电压表的示数如图，该示数为          结果保留位小数。 现测量一瓶待测氧气含量的气体，将气瓶接到气体入口，调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数为，此时电压表的示数为，则此瓶气体的氧气含量为          结果保留整数。 【答案】 【解析】为了保持流过传感器的电流恒定，电阻型氧气传感器两端的电压调节范围较大，所以滑动变阻器采用分压式接法，由于毫安表内阻可忽略，所以电流表采用内接法，实物连接图如图所示 为了保护电路，闭合开关前，需要电阻型氧气传感器两端的电压为零，故滑动变阻器的滑片滑到  端口； 由图可知，电压表的分度值为，需要估读到分度值下一位，其读数为； 当瓶气体的氧气含量为  时，电压为，在图中描出该点，用平滑的曲线将各点连接起来，如图所示 可知电压表的示数为时，此瓶气体的氧气含量为  。 10.如图某同学设计了一个加速度计，将其固定在待测量物体上，能通过电路中电压表的示数反映物体的加速度，其原理如图所示。      滑块可以在光滑的框架中平移，滑块两侧用相同的轻弹簧连接，弹簧另一端分别固定在框架内两侧，每根弹簧的劲度系数均为为滑动变阻器，是滑片，点为滑动变阻器的中点，按图连接电路，滑块与滑片连接且两者保持同步运动。初始时滑块位于框架中央位置时，滑片与点对齐，电压表指针的零点位于表盘中央，此时加速度为零当端的电势高于端时，指针向零点右侧偏转，此时示数为正当指针向零点左侧偏转时示数为负。 当滑块具有图示方向的加速度时，电压表的指针          填“向左”或“向右”偏转 已知电路中电池的电动势，内阻不计，滑动变阻器的总阻值为，总长度为，滑块质量为，当滑片宽度不计滑到最右侧时，电压表的示数为          ，此示数代表的加速度大小为          。将表盘上的电压刻度改为对应的加速度值，即为加速度计计算结果均保留两位有效数字 若要增大加速度的测量范围，可采用的方法有：          答出一条合理措施即可。 【答案】向左 换用劲度系数更大的弹簧换用质量更小的滑块增加变阻器的总长度 【解析】当滑块具有图示方向的加速度时，弹簧需提供向右的合力，故滑块向左移动，电压表的指针将向左偏转 当滑片滑到最右侧时，电压表的示数为此示数代表的加速度大小为； 若要增大加速度的测量范围，从可知，需增大弹簧劲度系数，或者增加变阻器的总长度或换用质量更小的滑块； 11.图中为某水果加工厂的苹果自动分拣装置示意图，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。装置中为半导体薄膜压力传感器，托盘置于上，托盘所受重力不计。苹果经过托盘时对产生压力，半导体薄膜压力传感器的阻值随压力变化的图像如图乙所示。初始状态衔铁水平，当电阻箱两端电压时控制电路使电磁铁工作吸动衔铁，并保持一段时间，确保苹果在衔铁上运动时电磁铁保持吸合状态。已知电源电动势，内阻不计，取重力加速度大小。 当较小的苹果通过托盘秤时，所受的压力较小，此时的电阻            选填“较大”或“较小”； 现以为标准质量将苹果分拣开，电阻箱的阻值应调为            ，质量大于的大苹果将通过            ；填“上通道”或“下通道” 下列情况能提高分拣标准质量的是            。 A.调节变小 B.增大电源电动势 C.增加电磁铁线圈匝数 D.电源使用一段时间后，电动势几乎不变，内阻变大 【答案】较大 下通道 【解析】质量较小的苹果通过托盘时，托盘对的压力较小，根据图乙可知，的阻值较大； 当苹果质量为时，此时 为使该装置达到分拣目的，的阻值满足 解得 若苹果质量大于，则阻值减小，分压减小，由于电源电动势不变，两端分压增大，电磁铁衔铁将被吸合，大苹果将通过下通道； A.根据电阻箱两端电压，调节变小，则实际要吸引衔铁打开通道时，电阻变小，根据图乙可知，对应压力变大，可以提高分拣标准质量，故A正确； B.增大电源电动势，根据，则实际要吸引衔铁打开通道时的电阻变大，分拣标准质量减小，故B错误 C.增加电磁铁线圈匝数不会影响分压，不影响分拣标准质量，故C错误； D.若电源内阻增大，电动势不变，根据可知，内阻增大，则实际要吸引衔铁打开通道时的电阻减小，需要的压力变大，即分拣标准质量将会变大，故D正确。 故选：。 12.酒驾严重危害交通安全，“喝酒不开车”已经成为准则。酒精检测仪的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甲所示。某校课外学习小组的同学利用该酒精气体传感器及小组的一些器材设计了酒精检测仪，其原理图如图乙所示。 由于学习小组只有量程为的电压表，学习小组的同学们正确使用多用电表欧姆挡测得该电压表的内阻为，为了把电压表的量程提升为，应将与电压表串联的电阻箱的阻值调为          结果保留一位小数。 学习小组使用的电源电动势，内阻，若同学们想将酒精气体浓度为零的位置标注在电压表上处表盘已改装完毕，则应将电阻箱的阻值调为          ． 已知酒精气体浓度在之间属于饮酒驾驶；酒精气体浓度达到或超过属于醉酒驾驶。在正确完成步骤、开关闭合的情况下，若酒精气体传感器处在酒精气体浓度为的环境中，则电压表的示数          填“大于”“小于”或“等于”。 该仪器使用较长时间后，电源内阻增大，但电源电动势不变，若不做调整直接测量，则此时所测的酒精气体浓度与真实值相比          填“偏大”“偏小”或“不变”。 【答案】.0 大于 偏大 【解析】根据电压表的改装原理可知 解得 由电表改装可知改装后的电压表内阻为  ，由图甲可知，当酒精气体浓度为零时，该酒精气体传感器电阻  ，并联电阻为 电压表读数为，由串联分压原理可知 解得 若酒精气体传感器处在酒精气体浓度为  的环境中，则  ，并联电阻为 由串联分压原理可知  使用较长时间后，干电池组电动势不变，内阻增大，若在处酒精浓度为，则酒精气体传感器与改装后的电压表所并联的电阻也增大，则酒精气体传感器的电阻也增大，由于不做调整直接测量，导致酒精气体传感器的电阻偏小，则所测的酒精气体浓度比真实值偏大。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 利用传感器制作简单的自动控制装置 一．光敏电阻控制的电路（共3小题） 1 二．热敏电阻控制的电路（共4小题） 3 三．其它常见类型控制电路（共5小题） 6 一．光敏电阻控制的电路（共3小题） 1.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，图甲是某光敏电阻阻值随光的照度的变化曲线，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。 如图乙所示，电源电动势为，内阻不计，当控制开关两端电压上升至时控制开关自动启动照明系统。要求当天色渐暗照度降至时控制开关接通照明系统，则          。 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，电源电动势，内阻未知，电阻箱的调节范围为。实验时将电阻箱阻值置于最大，闭合，将与相连，减小电阻箱阻值，使灵敏电流计的示数为，图丙为实验时电阻箱的阻值，其读数为          ；然后将与相连，调节电阻箱的阻值如图丁所示，此时电流表的示数恰好为，则光敏电阻的阻值          。 2.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：电源电动势电压表和量程均有和，内阻均可视为无穷大：滑动变阻器：两个相同的光敏电阻和；开关：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。 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、电源、开关和电压表间的实物图连线          。 光敏电阻阻值与光照强度关系测试。 将图甲中的滑片置于          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。 闭合，将的滑片缓慢滑到某一位置。的示数如图丙所示，读数为           ，的示数为。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”。 断开。 光源跟踪测试。 将手电筒的光从电池板上方斜照射到和。闭合。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。 3.光敏电阻是用半导体材料制备的光电导器件，具有体积小、反应速度快、光谱响应范围宽等优势。为了节能和环保，常用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电阻控制。 利用图甲中多用电表粗略测量了光敏电阻的阻值，则其电阻的测量值为          。 图乙是某光敏电阻的阻值随光的照度变化的曲线，由图乙可知，光敏电阻的阻值随照度的增加而          填“增大”或“减小”。 现设计了如图丙所示的电路以验证光敏电阻在不同照度下的阻值。在某一照度下，电压表读数为，电流表读数为，测得此照度下光敏电阻的阻值          ；光敏电阻的测量值比真实值          填“大”或“小”。 现设计如图丁所示的智能光控电路。当光敏电阻两端的电压增加到一定值时照明系统开始工作，自动控制系统开始补光。为了照度更小时，自动控制系统开始补光，则需要          填“增大”或“减小”电阻箱的阻值。 二．热敏电阻控制的电路（共4小题） 4.在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中，测得热敏电阻，在不同温度时的阻值如下表 温度 电阻 某同学利用上述热敏电阻、电动势内阻不计的电源、定值电阻阻值有、、三种可供选择、控制开关和加热系统，设计了、、三种电路。因环境温度低于，现要求将室内温度控制在范围，且、两端电压大于，控制开关开启加热系统加热，则应选择的电路是          ，定值电阻的阻值应选          ，、两端的电压小于          时，自动关闭加热系统不考虑控制开关对电路的影响。 A.    ．  ． 5.实验小组研究某热敏电阻的特性，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所示，保温箱原理图如图所示。回答下列问题： 图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。 存在一个电流值，若电磁铁线圈的电流小于，衔铁与上固定触头接触；若电流大于，衔铁与下固定触头接触。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。则图中加热电阻丝的端应该与触头          填“”或“”相连接。 当保温箱的温度设定在时，电阻箱旋钮的位置如图所示，则电阻箱接入电路的阻值为          。 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          。 6.新能源汽车控制温度时经常要用到热敏电阻。实验室里有和两个热敏电阻，电阻值随温度的升高而增大，电阻值随温度的升高而减小。某实验小组想利用下列器材来探究这两个热敏电阻的特性． A.电源电动势，内阻可忽略 B.电流表满偏电流，内阻 C.电流表量程，内阻约 D.滑动变阻器最大阻值为 E.滑动变阻器最大阻值为 F.定值电阻 G.单刀单掷、双掷开关各一个、导线若干 按图所示连接电路，若要求方便调节热敏电阻两端的电压，则选择的滑动变阻器为          填器材前的字母． 在图所示电路中，将选择开关与热敏电阻连接，此时电路中电流表示数为，电流表示数为，则此时热敏电阻阻值约为          结果保留位有效数字． 利用热敏电阻制作超温报警装置如图所示当控制器两端电压大于某临界电压时，控制器驱动报警器发出警报，则图中热敏电阻应选择          选填“”或“”热敏电阻，请简述选择此类热敏电阻的原因：          若要降低报警临界温度，可以将滑动变阻器滑片          选填“向上”或“向下”滑动． 7.某实验小组利用热敏电阻和继电器设计一可在较大范围内控温的恒温箱，图甲为热敏电阻的曲线，图乙为用此热敏电阻和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路。电路包括控制电路和加热电路两部分，两部分电路都未画完整。控制电路中继电器线圈电阻，图中继电器的衔铁吸附在端，当线圈中电流时，衔铁被吸合到端。已知为继电器线圈供电的电池电动势，内阻不计。 由题可知温度升高，控制电路总电阻减小、电流增大，衔铁工作将加热电路断开，因此应该把恒温箱内的加热器接在          端选填“”或“”； 在设计控制电路时，除了热敏电阻外还需要一个可变电阻，则应选用          ； A.最大值为电阻箱 B.最大值为电阻箱 在答题卡虚线框中画出控制电路          ； 如果要使恒温箱内的温度保持，可变电阻的阻值应调节为          。 三．其它常见类型控制电路（共5小题） 8.霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面，通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等参数，霍尔电压、电流和磁感应强度大小的关系为，式中的比例系数称为霍尔系数，为导体厚度，如图所示。实验表明，铜以及大多数金属的导电物质是带负电荷的电子。 霍尔元件通以如图所示的电流时，若所用的金属是铜，则电压表的正接线柱应接在接线柱          选填“”或“”。 若某种导电材料中同时含有可自由移动的正、负电荷，则该材料          填“能”或“不能”用于制作霍尔元件，理由是          。 已知霍尔元件的厚度为，宽度为，磁感应强度大小为，自由电荷带电量为，单位体积内自由电荷的个数为，自由电荷的平均定向移动速率为，则金属板上、下两面之间的电势差霍尔电压          用含的式子表示，则霍尔系数          。 9.电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流过传感器的电流即工作电流恒定的条件下，通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压，建立电压与氧气含量之间的对应关系，这一过程称为定标。一同学用图所示电路对他制作的一个氧气传感器定标。实验器材有：装在气室内的氧气传感器工作电流、毫安表内阻可忽略、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干、个气瓶氧气含量分别为、、、、。 将图中的实验器材间的连线补充完整，使其能对传感器定标          ； 连接好实验器材，把氧气含量为的气瓶接到气体入口； 把滑动变阻器的滑片滑到          端填“”或“”，闭合开关； 缓慢调整滑动变阻器的滑片位置，使毫安表的示数为，记录电压表的示数； 断开开关，更换气瓶，重复步骤和； 获得的氧气含量分别为、、和的数据已标在图中；氧气含量为时电压表的示数如图，该示数为          结果保留位小数。 现测量一瓶待测氧气含量的气体，将气瓶接到气体入口，调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数为，此时电压表的示数为，则此瓶气体的氧气含量为          结果保留整数。 10.如图某同学设计了一个加速度计，将其固定在待测量物体上，能通过电路中电压表的示数反映物体的加速度，其原理如图所示。      滑块可以在光滑的框架中平移，滑块两侧用相同的轻弹簧连接，弹簧另一端分别固定在框架内两侧，每根弹簧的劲度系数均为为滑动变阻器，是滑片，点为滑动变阻器的中点，按图连接电路，滑块与滑片连接且两者保持同步运动。初始时滑块位于框架中央位置时，滑片与点对齐，电压表指针的零点位于表盘中央，此时加速度为零当端的电势高于端时，指针向零点右侧偏转，此时示数为正当指针向零点左侧偏转时示数为负。 当滑块具有图示方向的加速度时，电压表的指针          填“向左”或“向右”偏转 已知电路中电池的电动势，内阻不计，滑动变阻器的总阻值为，总长度为，滑块质量为，当滑片宽度不计滑到最右侧时，电压表的示数为          ，此示数代表的加速度大小为          。将表盘上的电压刻度改为对应的加速度值，即为加速度计计算结果均保留两位有效数字 若要增大加速度的测量范围，可采用的方法有：          答出一条合理措施即可。 11.图中为某水果加工厂的苹果自动分拣装置示意图，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。装置中为半导体薄膜压力传感器，托盘置于上，托盘所受重力不计。苹果经过托盘时对产生压力，半导体薄膜压力传感器的阻值随压力变化的图像如图乙所示。初始状态衔铁水平，当电阻箱两端电压时控制电路使电磁铁工作吸动衔铁，并保持一段时间，确保苹果在衔铁上运动时电磁铁保持吸合状态。已知电源电动势，内阻不计，取重力加速度大小。 当较小的苹果通过托盘秤时，所受的压力较小，此时的电阻            选填“较大”或“较小”； 现以为标准质量将苹果分拣开，电阻箱的阻值应调为            ，质量大于的大苹果将通过            ；填“上通道”或“下通道” 下列情况能提高分拣标准质量的是            。 A.调节变小 B.增大电源电动势 C.增加电磁铁线圈匝数 D.电源使用一段时间后，电动势几乎不变，内阻变大 12.酒驾严重危害交通安全，“喝酒不开车”已经成为准则。酒精检测仪的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甲所示。某校课外学习小组的同学利用该酒精气体传感器及小组的一些器材设计了酒精检测仪，其原理图如图乙所示。 由于学习小组只有量程为的电压表，学习小组的同学们正确使用多用电表欧姆挡测得该电压表的内阻为，为了把电压表的量程提升为，应将与电压表串联的电阻箱的阻值调为          结果保留一位小数。 学习小组使用的电源电动势，内阻，若同学们想将酒精气体浓度为零的位置标注在电压表上处表盘已改装完毕，则应将电阻箱的阻值调为          ． 已知酒精气体浓度在之间属于饮酒驾驶；酒精气体浓度达到或超过属于醉酒驾驶。在正确完成步骤、开关闭合的情况下，若酒精气体传感器处在酒精气体浓度为的环境中，则电压表的示数          填“大于”“小于”或“等于”。 该仪器使用较长时间后，电源内阻增大，但电源电动势不变，若不做调整直接测量，则此时所测的酒精气体浓度与真实值相比          填“偏大”“偏小”或“不变”。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $