第5章 传感器及其应用 讲义 -2025-2026学年高二下学期物理同步复习（鲁科版选择性必修第二册）

本讲义聚焦传感器及其应用核心知识点，系统梳理常见传感器的分类（力、声、温度、光传感器）、工作原理（敏感元件与转换电路）、实际应用及热敏、光敏等可变电阻特性，构建从理论认知到实践操作的学习支架。 资料以生活实例（如电子秤、酒驾检测仪）为载体，通过实验题（自动筛选鸡蛋装置、温度报警器设计）培养科学探究能力与科学思维，强化物理观念与社会责任。课中辅助教师高效授课，课后助力学生巩固知识、弥补薄弱环节。

第5章 传感器及其应用 题型1 常见的传感器及分类 题型2 常见传感器的工作原理及应用 题型3 利用传感器制作简单的自动控制装置 题型4 研究热敏、光敏、压敏等可变电阻的特性 ▉题型1 常见的传感器及分类 【知识点的认识】 1．力传感器的应用﹣﹣电子秤 （1）作用：称量物体重量 （2）敏感元件：应变片．应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量． 2．声传感器的应用﹣﹣话筒 （1）话筒的作用：把声信号转换为电信号． （2）话筒分类：①电容式话筒；②驻极体话筒；③动圈式话筒． 3．温度传感器：①敏感元件：热敏电阻和金属热电阻； ②应用：电熨斗、电饭锅、测温仪、温度报警器． 4．光传感器：①敏感元件：光敏电阻、光电管、光电二极管、光电三极管等；②应用：鼠标、火灾报警器、光控开关． 1．关于传感器，下列说法中正确的是（　　） A．传感器一般是将物理量转换成易于传输或测量的电磁波 B．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量 C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号 D．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中只有声音传感器 2．关于传感器，下列说法不正确的是（　　） A．传感器是通过把非电学量转换为电学量来传递信号的 B．用“酶标法”检测三聚氰胺，这种检测方法用到了化学传感器 C．电视遥控接收器的主要元件是红外线传感器 D．导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料都可以制成传感器 3．关于传感器，下列说法正确的是（　　） A．太阳能自动控制路灯一般用热敏电阻作为敏感元件 B．电饭锅中的温度传感器其主要元件是感温铁氧体 C．话筒是一种常用的声音传感器，其作用是将电信号转化为声信号 D．干簧管可以起到开关作用，是一种能够感知温度的传感器 4．关于传感器，下列说法正确的是（　　） A．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的 B．传感器都是通过感知电压的变化来传递信号的 C．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制 D．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量 ▉题型2 常见传感器的工作原理及应用 【知识点的认识】 传感器的工作原理 1．概念：能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成电信号的器件或装置，叫传感器． 2．组成：一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成． 3．原理：通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量．例如，光电传感器利用光敏电阻将光信号转换成电信号；热电传感器利用热敏电阻将温度信号转换成电信号． 4．流程： 5．类别：最简单的传感器由一个敏感元件（兼转换器）组成，它感受被测量时，直接输出电学量，如热电偶．有的传感器由敏感元件和转换器件组成，设有转换电路，如光电池、光电管等；有的传感器，转换电路不止一个，要经过若干次转换． 6．传感器的分类：目前对传感器尚无一个统一的分类方法，常用的分类方法有两个： （1）按输入量分类，如输入量分别为温度、压力、位移、速度、加速度等非电学量时，相应的传感器称为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器． （2）按传感器的工作原理分类，可分为电阻传感器、电容传感器、电感传感器、电压传感器、霍尔传感器、光电传感器、光栅传感器等． 7．传感器的元件：制作传感器时经常使用的元件有光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件等． 5．在如图（a）所示为分压电路中，电源为理想电源，输出电压U0恒定不变，滑动变阻器的最大阻值为R0＝50Ω。闭合开关S后，负载电阻RL两端的电压U随变阻器a端至滑片间的阻值Rx的变化而改变，当负载电阻分别为RL1＝2000Ω和RL2＝20Ω时，关于负载电阻两端的电压U随Rx变化的图线，下列判断正确的是（　　） A．RL1大致接近曲线①，RL2大致接近曲线② B．RL1大致接近曲线②，RL2大致接近曲线① C．RL1大致接近曲线③，RL2大致接近曲线④ D．RL1大致接近曲线④，RL2大致接近曲线③ 6．有一种测量体重的电子秤，其原理如图所示。它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R（一个阻值可随压力大小变化的电阻）、显示质量的仪表G（其实质是电流表）。其中AO：BO＝4：1。已知压力传感器的电阻与其所受压力的函数关系式为R＝250﹣0.5F（Ω），踏板的杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端电压恒为5.0V。 （1）该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘多少毫安处； （2）现有一孩子静止站在踏板上，电流表刻度盘示数为25mA，求这个孩子的质量（重力加速度g取10m/s2）。 ▉题型3 利用传感器制作简单的自动控制装置 【知识点的认识】 本知识点考查的是传感器的一些应用实验，如门窗防盗报警装置，光控开关等。 7．如图所示，图2为一个自动筛选鸡蛋大小的装置，可以筛选出两类大小不同的鸡蛋。当不同大小的鸡蛋传送到压力秤上时，压力秤作用在压力传感器电阻R1上，其电阻值随压力秤所受压力的变化图像如图1所示。R2是可调节电阻，其两端电压经放大电路放大后可以控制电磁铁是否吸动衔铁并保持一段时间。当电压超过某一数值时电磁铁可以吸动衔铁使弹簧下压，鸡蛋就进入B通道。已知电源电动势E＝6V，内阻不计，R2调节为10Ω。 （1）由图1可知，压力传感器的电阻值R1随压力的增大而 　 　 （填：“增大、减小”）； （2）从B通道通过的是 　 　 鸡蛋（填：“大、小”）； （3）由两个图可知，若R2两端的电压超过3V时，电磁铁可以吸动衔铁向下，则选择的大鸡蛋对压力秤的压力要大于 　 　 N； （4）要想选择出更大的鸡蛋，需要把电阻R2的阻值调 　 　 （填：“大、小”）。 ▉题型4 研究热敏、光敏、压敏等可变电阻的特性 【知识点的认识】 物理中有一类特殊的电学元件，其阻值会受到外界因素的影响而发生变化，这些因素可能有温度、光照、压力等，相对应的电阻我们可以称为热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻等。当这些变化有规律可循时，便可以将其制成工具应用于生产和生活。比如生活中常见的电子体温枪是利用了热敏电阻；自动门利用了光敏电阻等。 （多选）8．某同学在做“利用传感器制作简单的自动控制装置”的实验中，所用热敏电阻RT的阻值随温度升高而减小。由该热敏电阻RT作为传感器制作的自动报警器原理图如图所示，其中左侧为控制电路，右侧为工作电路。下列说法正确的是（　　） A．电磁继电器是利用电磁感应原理工作的 B．电磁铁工作时，上端为S极 C．为了使温度过高时报警器响铃，c应接在a处 D．若要使启动报警的温度降低些，应将滑动变阻器的滑片P向上移动 9．已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用如图甲所示的测量电路探究热敏电阻阻值随温度变化的具体关系。 （1）实验时，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值，则热敏电阻的计算值 　 　 （选填“大于”“等于”或“小于”）真实值； （2）若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为4.5V和1.5mA，则此时热敏电阻的阻值为 　 　 kΩ（保留2位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值RT随温度t变化的曲线如图乙所示。将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为1.4kΩ。由图乙求得，此时室温为 　 　 ℃（保留2位有效数字）； （3）在温度为10℃左右的环境中工作的自动恒温箱简图如图丙所示，箱内电阻R1＝2kΩ，R2＝1kΩ，R3＝4kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图像与图乙相同。当a、b端电压Uab＜0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Uab≥0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在 　 　 ℃（保留2位有效数字）。 10．饮酒后驾驶严重危害交通安全，“喝酒不开车”已经成为安全驾驶的行为准则。酒精检测仪核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图甲所示。利用酒精气体传感器设计一款酒精检测仪电路图如图乙所示。除了酒精气体传感器外，提供以下器材： A.干电池组（电动势E＝3.0V，内阻很小，忽略不计） B.表头G（满偏电流6.0mA，内阻rg＝200Ω） C.电阻箱R1（最大阻值9999.9Ω） D.电阻箱R2（最大阻值9999.9Ω） E.多用电表 F.开关及导线若干 （1）为完成实验，先将表头G和电阻箱R1改装成量程为3V的电压表，作为改装酒精浓度表使用，则表头G与电阻箱R1应 　 　 联（选填“串”或“并”），R1的阻值调为 　 　 Ω。 （2）如将酒精气体浓度为零的位置标注在表头G上2mA处，则电阻箱R2的阻值应调为 　 　 Ω（结果保留一位小数）。 （3）完成步骤（2）后，某次测试酒精浓度时，表头指针如图丙所示。已知酒精气体浓度在0.2mg/mL～0.8mg/mL之间属于饮酒驾驶，即酒驾；酒精气体浓度达到或超过0.8mg/mL属于醉酒驾驶，即醉驾。则该次测试的酒精气体浓度在 　 　 （填“酒驾”或“醉驾”）范围内。 （4）使用较长时间后，干电池组电动势不变，内阻增大不可忽略，若直接测量，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”）。 11．某同学利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性，制作了一个简易的汽车低油位报警装置。 （1）该同学首先利用多用电表欧姆“×100”挡粗测该热敏电阻在常温下的阻值，示数如图甲所示，则此时热敏电阻的阻值为RT＝　 　 Ω。 （2）该同学为了进一步探究该热敏电阻阻值随温度变化的关系，设计了如图乙所示的实验电路，定值电阻R0＝2.0kΩ，则在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于最 　 　 （选填“左”或“右”）端；在某次测量中，若毫安表A1的示数为2.25mA，A2的示数为1.50mA，两电表可视为理想电表，则热敏电阻的阻值为 　 　 kΩ。 （3）该同学利用此热敏电阻设计的汽车低油位报警装置如图丁所示，其中电源电动势E＝6.0V，定值电阻R＝1.8kΩ，长为l＝50cm的热敏电阻下端紧靠在油箱底部，不计报警器和电源的内阻。已知流过报警器的电流I≥2.4mA时报警器开始报警，若测得报警器报警时油液内热敏电阻的温度为30°，油液外热敏电阻的温度为70°，由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为 　 　 cm。 12．某同学学习了热敏电阻后，利用实验室的仪器，设计了如图所示的电路图，准备在电压表表盘标注相应的温度，制成“温度计”，他进行了以下的操作。 （1）①设计实验数据记录表格如下，并将Rt﹣t图的温度与对应的阻值填入表中； 温度/℃ ﹣10 ﹣5 0 5 10 15 20 Rt阻值/Ω 100 55 34 22 13 8 5 电压表读数/V ②按照电路图连接实验仪器，闭合开关S1，将开关S2拨到 　 　 端（填“a”或“b”），按照上表电阻值，将 　 　 （填“电阻箱”或“热敏电阻”）调到相应阻值并将电压表读数一一对应填到上表的空格处； ③将电压表读数对应的温度，标注在电压表的表盘上； ④闭合开关S1，将开关S2拨到 　 　 端（填“a”或“b”），则可以使用该“温度计”测量温度了。 （2）电压表示数U与热敏电阻值Rt的关系式是U＝ 　 　 （用电路图中各物理量字母符号表示）。 （3）若图中干电池用久了，则用该“温度计”测得的温度会 　 　 （填“偏高”“偏低”或“不变”）。 13．有一种自动控制装置，利用热敏电阻作为传感器，借助电磁开关可实现自动监控温度，从而进行火灾报警．电磁开关的内部结构如图甲所示，1、2接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与触点和弹簧片连接．当励磁线圈中电流大于50mA时，电磁铁吸合衔铁，弹簧片和触点连接，3、4接通；电流小于50mA时，3、4分开．正常情况下，环境温度保持在24左右，为使环境温度高于40时报警器开始报警，请根据以下提供的器材完成自控监测火灾的电路． 热敏电阻：其电阻随温度变化的图像如图乙所示 电磁开关：线圈电阻为150Ω 电源：电动势为20V，内阻可忽略 定值电阻：R1＝200Ω、R2＝210Ω 报警器 开关 导线若干 （1）由图乙可知，此热敏电阻的阻值随温度按 　 　 （选填“线性”或“非线性”）规律变化； （2）图丙中定值电阻应选择 　 　 （选填“R1”或“R2”）； （3）请在图丙中补充完整电路图； （4）若考虑保护电阻和励磁线圈电阻因长时间通电导致升温，而使电阻值增加，则报警将会 　 　 （选填“提前”、“延后”或“不变”）． 14．某实验小组为研究保温式自动电饭锅中用于监测温度的热敏电阻RT的特性，设计了图甲所示的电路，电路中的电表均为理想电表，定值电阻R0＝2kΩ。 （1）某次实验中，电压表V1、V2的示数分别为3.0V、4.5V，则此时热敏电阻的阻值为 　 　 Ω； （2）通过多次实验，作出热敏电阻的阻值随温度变化的图像如图乙所示，当RT＝2.0kΩ时，热敏电阻所处环境的温度约为 　 　 ℃； （3）该自动电饭锅采用感温磁控元件（图中虚线框内）控制加热电路通或断，当磁控元件输入端a、b间的电压大于某一值时开关S闭合，加热电路接通。若设定锅内温度低于60℃时，加热电路接通，则下列电路符合要求的是 　 　 （填“A”或“B”）。 15．新冠疫情期间，测温仪广泛使用，测温仪的核心部件是金属热敏电阻。 （1）某同学想利用如图（a）所示电路测量热敏电阻在不同温度时的电阻，则在闭合电路开关前应该把滑动变阻器滑到 　 　 （填“a”或“b”）端。 （2）通过测量得出了电阻随温度变化的规律如图（b）所示，其中一条是直线是理论值，则实验值是直线 　 　 （填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。 （3）该同学用上述热敏电阻连接成如图（c）所示电路，制作一简易的测温仪，其中电源电动势E＝1.5V，内阻r＝1Ω，理想电压表V2满偏电压为1.2V，定值电阻R0＝1000Ω，为了使热敏电阻在0℃时电压表满偏，电阻箱R应该调成 　 　 Ω。 （4）利用上述方法。可以将理想电压表V2刻度线改成温度刻度线，则温度刻度线是 　 　 （填“均匀”、“左疏右密”或“左密右疏”）。 （5）该测温计使用较长时间后，电源电动势减小，内阻变大，导致测量结果 　 　 （填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5章 传感器及其应用 一．常见的传感器及分类（共4小题） 1．关于传感器，下列说法中正确的是（　　） A．传感器一般是将物理量转换成易于传输或测量的电磁波 B．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量 C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号 D．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中只有声音传感器 2．关于传感器，下列说法不正确的是（　　） A．传感器是通过把非电学量转换为电学量来传递信号的 B．用“酶标法”检测三聚氰胺，这种检测方法用到了化学传感器 C．电视遥控接收器的主要元件是红外线传感器 D．导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料都可以制成传感器 3．关于传感器，下列说法正确的是（　　） A．太阳能自动控制路灯一般用热敏电阻作为敏感元件 B．电饭锅中的温度传感器其主要元件是感温铁氧体 C．话筒是一种常用的声音传感器，其作用是将电信号转化为声信号 D．干簧管可以起到开关作用，是一种能够感知温度的传感器 4．关于传感器，下列说法正确的是（　　） A．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的 B．传感器都是通过感知电压的变化来传递信号的 C．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制 D．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量 二．常见传感器的工作原理及应用（共2小题） 5．在如图（a）所示为分压电路中，电源为理想电源，输出电压U0恒定不变，滑动变阻器的最大阻值为R0＝50Ω。闭合开关S后，负载电阻RL两端的电压U随变阻器a端至滑片间的阻值Rx的变化而改变，当负载电阻分别为RL1＝2000Ω和RL2＝20Ω时，关于负载电阻两端的电压U随Rx变化的图线，下列判断正确的是（　　） A．RL1大致接近曲线①，RL2大致接近曲线② B．RL1大致接近曲线②，RL2大致接近曲线① C．RL1大致接近曲线③，RL2大致接近曲线④ D．RL1大致接近曲线④，RL2大致接近曲线③ 6．有一种测量体重的电子秤，其原理如图所示。它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R（一个阻值可随压力大小变化的电阻）、显示质量的仪表G（其实质是电流表）。其中AO：BO＝4：1。已知压力传感器的电阻与其所受压力的函数关系式为R＝250﹣0.5F（Ω），踏板的杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端电压恒为5.0V。 （1）该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘多少毫安处； （2）现有一孩子静止站在踏板上，电流表刻度盘示数为25mA，求这个孩子的质量（重力加速度g取10m/s2）。 三．利用传感器制作简单的自动控制装置（共1小题） 7．如图所示，图2为一个自动筛选鸡蛋大小的装置，可以筛选出两类大小不同的鸡蛋。当不同大小的鸡蛋传送到压力秤上时，压力秤作用在压力传感器电阻R1上，其电阻值随压力秤所受压力的变化图像如图1所示。R2是可调节电阻，其两端电压经放大电路放大后可以控制电磁铁是否吸动衔铁并保持一段时间。当电压超过某一数值时电磁铁可以吸动衔铁使弹簧下压，鸡蛋就进入B通道。已知电源电动势E＝6V，内阻不计，R2调节为10Ω。 （1）由图1可知，压力传感器的电阻值R1随压力的增大而 　 　 （填：“增大、减小”）； （2）从B通道通过的是 　 　 鸡蛋（填：“大、小”）； （3）由两个图可知，若R2两端的电压超过3V时，电磁铁可以吸动衔铁向下，则选择的大鸡蛋对压力秤的压力要大于 　 　 N； （4）要想选择出更大的鸡蛋，需要把电阻R2的阻值调 　 　 （填：“大、小”）。 四．研究热敏、光敏、压敏等可变电阻的特性（共8小题） （多选）8．某同学在做“利用传感器制作简单的自动控制装置”的实验中，所用热敏电阻RT的阻值随温度升高而减小。由该热敏电阻RT作为传感器制作的自动报警器原理图如图所示，其中左侧为控制电路，右侧为工作电路。下列说法正确的是（　　） A．电磁继电器是利用电磁感应原理工作的 B．电磁铁工作时，上端为S极 C．为了使温度过高时报警器响铃，c应接在a处 D．若要使启动报警的温度降低些，应将滑动变阻器的滑片P向上移动 9．已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用如图甲所示的测量电路探究热敏电阻阻值随温度变化的具体关系。 （1）实验时，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值，则热敏电阻的计算值 　 　 （选填“大于”“等于”或“小于”）真实值； （2）若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为4.5V和1.5mA，则此时热敏电阻的阻值为 　 　 kΩ（保留2位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值RT随温度t变化的曲线如图乙所示。将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为1.4kΩ。由图乙求得，此时室温为 　 　 ℃（保留2位有效数字）； （3）在温度为10℃左右的环境中工作的自动恒温箱简图如图丙所示，箱内电阻R1＝2kΩ，R2＝1kΩ，R3＝4kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图像与图乙相同。当a、b端电压Uab＜0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Uab≥0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在 　 　 ℃（保留2位有效数字）。 10．饮酒后驾驶严重危害交通安全，“喝酒不开车”已经成为安全驾驶的行为准则。酒精检测仪核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图甲所示。利用酒精气体传感器设计一款酒精检测仪电路图如图乙所示。除了酒精气体传感器外，提供以下器材： A.干电池组（电动势E＝3.0V，内阻很小，忽略不计） B.表头G（满偏电流6.0mA，内阻rg＝200Ω） C.电阻箱R1（最大阻值9999.9Ω） D.电阻箱R2（最大阻值9999.9Ω） E.多用电表 F.开关及导线若干 （1）为完成实验，先将表头G和电阻箱R1改装成量程为3V的电压表，作为改装酒精浓度表使用，则表头G与电阻箱R1应 　 　 联（选填“串”或“并”），R1的阻值调为 　 　 Ω。 （2）如将酒精气体浓度为零的位置标注在表头G上2mA处，则电阻箱R2的阻值应调为 　 　 Ω（结果保留一位小数）。 （3）完成步骤（2）后，某次测试酒精浓度时，表头指针如图丙所示。已知酒精气体浓度在0.2mg/mL～0.8mg/mL之间属于饮酒驾驶，即酒驾；酒精气体浓度达到或超过0.8mg/mL属于醉酒驾驶，即醉驾。则该次测试的酒精气体浓度在 　 　 （填“酒驾”或“醉驾”）范围内。 （4）使用较长时间后，干电池组电动势不变，内阻增大不可忽略，若直接测量，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”）。 11．某同学利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性，制作了一个简易的汽车低油位报警装置。 （1）该同学首先利用多用电表欧姆“×100”挡粗测该热敏电阻在常温下的阻值，示数如图甲所示，则此时热敏电阻的阻值为RT＝　 　 Ω。 （2）该同学为了进一步探究该热敏电阻阻值随温度变化的关系，设计了如图乙所示的实验电路，定值电阻R0＝2.0kΩ，则在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于最 　 　 （选填“左”或“右”）端；在某次测量中，若毫安表A1的示数为2.25mA，A2的示数为1.50mA，两电表可视为理想电表，则热敏电阻的阻值为 　 　 kΩ。 （3）该同学利用此热敏电阻设计的汽车低油位报警装置如图丁所示，其中电源电动势E＝6.0V，定值电阻R＝1.8kΩ，长为l＝50cm的热敏电阻下端紧靠在油箱底部，不计报警器和电源的内阻。已知流过报警器的电流I≥2.4mA时报警器开始报警，若测得报警器报警时油液内热敏电阻的温度为30°，油液外热敏电阻的温度为70°，由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为 　 　 cm。 12．某同学学习了热敏电阻后，利用实验室的仪器，设计了如图所示的电路图，准备在电压表表盘标注相应的温度，制成“温度计”，他进行了以下的操作。 （1）①设计实验数据记录表格如下，并将Rt﹣t图的温度与对应的阻值填入表中； 温度/℃ ﹣10 ﹣5 0 5 10 15 20 Rt阻值/Ω 100 55 34 22 13 8 5 电压表读数/V ②按照电路图连接实验仪器，闭合开关S1，将开关S2拨到 　 　 端（填“a”或“b”），按照上表电阻值，将 　 　 （填“电阻箱”或“热敏电阻”）调到相应阻值并将电压表读数一一对应填到上表的空格处； ③将电压表读数对应的温度，标注在电压表的表盘上； ④闭合开关S1，将开关S2拨到 　 　 端（填“a”或“b”），则可以使用该“温度计”测量温度了。 （2）电压表示数U与热敏电阻值Rt的关系式是U＝ 　 　 （用电路图中各物理量字母符号表示）。 （3）若图中干电池用久了，则用该“温度计”测得的温度会 　 　 （填“偏高”“偏低”或“不变”）。 13．有一种自动控制装置，利用热敏电阻作为传感器，借助电磁开关可实现自动监控温度，从而进行火灾报警．电磁开关的内部结构如图甲所示，1、2接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与触点和弹簧片连接．当励磁线圈中电流大于50mA时，电磁铁吸合衔铁，弹簧片和触点连接，3、4接通；电流小于50mA时，3、4分开．正常情况下，环境温度保持在24左右，为使环境温度高于40时报警器开始报警，请根据以下提供的器材完成自控监测火灾的电路． 热敏电阻：其电阻随温度变化的图像如图乙所示 电磁开关：线圈电阻为150Ω 电源：电动势为20V，内阻可忽略 定值电阻：R1＝200Ω、R2＝210Ω 报警器 开关 导线若干 （1）由图乙可知，此热敏电阻的阻值随温度按 　 　 （选填“线性”或“非线性”）规律变化； （2）图丙中定值电阻应选择 　 　 （选填“R1”或“R2”）； （3）请在图丙中补充完整电路图； （4）若考虑保护电阻和励磁线圈电阻因长时间通电导致升温，而使电阻值增加，则报警将会 　 　 （选填“提前”、“延后”或“不变”）． 14．某实验小组为研究保温式自动电饭锅中用于监测温度的热敏电阻RT的特性，设计了图甲所示的电路，电路中的电表均为理想电表，定值电阻R0＝2kΩ。 （1）某次实验中，电压表V1、V2的示数分别为3.0V、4.5V，则此时热敏电阻的阻值为 　 　 Ω； （2）通过多次实验，作出热敏电阻的阻值随温度变化的图像如图乙所示，当RT＝2.0kΩ时，热敏电阻所处环境的温度约为 　 　 ℃； （3）该自动电饭锅采用感温磁控元件（图中虚线框内）控制加热电路通或断，当磁控元件输入端a、b间的电压大于某一值时开关S闭合，加热电路接通。若设定锅内温度低于60℃时，加热电路接通，则下列电路符合要求的是 　 　 （填“A”或“B”）。 15．新冠疫情期间，测温仪广泛使用，测温仪的核心部件是金属热敏电阻。 （1）某同学想利用如图（a）所示电路测量热敏电阻在不同温度时的电阻，则在闭合电路开关前应该把滑动变阻器滑到 　 　 （填“a”或“b”）端。 （2）通过测量得出了电阻随温度变化的规律如图（b）所示，其中一条是直线是理论值，则实验值是直线 　 　 （填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。 （3）该同学用上述热敏电阻连接成如图（c）所示电路，制作一简易的测温仪，其中电源电动势E＝1.5V，内阻r＝1Ω，理想电压表V2满偏电压为1.2V，定值电阻R0＝1000Ω，为了使热敏电阻在0℃时电压表满偏，电阻箱R应该调成 　 　 Ω。 （4）利用上述方法。可以将理想电压表V2刻度线改成温度刻度线，则温度刻度线是 　 　 （填“均匀”、“左疏右密”或“左密右疏”）。 （5）该测温计使用较长时间后，电源电动势减小，内阻变大，导致测量结果 　 　 （填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。 第5章 传感器及其应用 参考答案与试题解析 一．选择题（共5小题） 题号 1 2 3 4 5 答案 B B B C C 二．多选题（共1小题） 题号 8 答案 BD 一．常见的传感器及分类（共4小题） 1．关于传感器，下列说法中正确的是（　　） A．传感器一般是将物理量转换成易于传输或测量的电磁波 B．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量 C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号 D．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中只有声音传感器 【答案】B 【解答】解：A、传感器一般是将非电学量转换成易于传输或测量的电学量，并非是将物理量转换成易于传输或测量的电磁波，故A错误； B、霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，故B正确； C、话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故C错误； D、在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中有光传感器和声音传感器，而非只有声音传感器，故D错误。 故选：B。 2．关于传感器，下列说法不正确的是（　　） A．传感器是通过把非电学量转换为电学量来传递信号的 B．用“酶标法”检测三聚氰胺，这种检测方法用到了化学传感器 C．电视遥控接收器的主要元件是红外线传感器 D．导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料都可以制成传感器 【答案】B 【解答】解：A、传感器是通过把非电学量转换为电学量来传递信号的，故A正确； B、传感器的命名方式一般是根据工作原理来确定的，因此酶标法的原理是利用了生物酶，故应为生物传感器，而非化学传感器，故B错误； C、电视遥控接收器的主要元件是红外线传感器，故C正确； D、导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料都可以制成传感器，故D正确。 由于本题选择错误的，故选：B。 3．关于传感器，下列说法正确的是（　　） A．太阳能自动控制路灯一般用热敏电阻作为敏感元件 B．电饭锅中的温度传感器其主要元件是感温铁氧体 C．话筒是一种常用的声音传感器，其作用是将电信号转化为声信号 D．干簧管可以起到开关作用，是一种能够感知温度的传感器 【答案】B 【解答】解：A、太阳能自动控制路灯一般用光敏电阻作为敏感元件，光敏电阻的电阻值随光照强度变化而变化，适用于控制路灯的开关，故A错误； B、电饭锅中的温度传感器其主要元件是感温铁氧体，故B正确； C、动圈式话筒是通电导体在磁场中切割磁感线，产生变化的电流，把声音信号转化为电信号，故C错误； D、干簧管是一种能够感知磁场的传感器，能够把磁信号转变为电路的通断，故D错误。 故选：B。 4．关于传感器，下列说法正确的是（　　） A．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的 B．传感器都是通过感知电压的变化来传递信号的 C．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制 D．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量 【答案】C 【解答】解：A、传感器材料分为半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，故A错误； B、传感器的种类很多，不一定是感知电压来实现传递信号的，故B错误； C、电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制，故C正确； D、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，故D错误。 故选：C。 二．常见传感器的工作原理及应用（共2小题） 5．在如图（a）所示为分压电路中，电源为理想电源，输出电压U0恒定不变，滑动变阻器的最大阻值为R0＝50Ω。闭合开关S后，负载电阻RL两端的电压U随变阻器a端至滑片间的阻值Rx的变化而改变，当负载电阻分别为RL1＝2000Ω和RL2＝20Ω时，关于负载电阻两端的电压U随Rx变化的图线，下列判断正确的是（　　） A．RL1大致接近曲线①，RL2大致接近曲线② B．RL1大致接近曲线②，RL2大致接近曲线① C．RL1大致接近曲线③，RL2大致接近曲线④ D．RL1大致接近曲线④，RL2大致接近曲线③ 【答案】C 【解答】解：当Rx增大时，右半部分电阻减小，左半部分并联总电阻增大，所以RL两端的电压U应随Rx增大而增大； 由于RL1＝2000Ω＞R0＝50Ω，左半部分并联总电阻接近等于变阻器左部分电阻，RL的电压接近均匀变化，图线接近③； 由于RL2＝20Ω＜Rx，并联RL2后，对应于同一个Rx值，左半部分分得的电压将比并联RL1原来小了，所以图线接近④正确，故C正确，ABD错误。 故选：C。 6．有一种测量体重的电子秤，其原理如图所示。它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R（一个阻值可随压力大小变化的电阻）、显示质量的仪表G（其实质是电流表）。其中AO：BO＝4：1。已知压力传感器的电阻与其所受压力的函数关系式为R＝250﹣0.5F（Ω），踏板的杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端电压恒为5.0V。 （1）该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘多少毫安处； （2）现有一孩子静止站在踏板上，电流表刻度盘示数为25mA，求这个孩子的质量（重力加速度g取10m/s2）。 【答案】（1）该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘20毫安处； （2）现有一孩子静止站在踏板上，电流表刻度盘示数为25mA，这个孩子的质量为40kg。 【解答】解：（1）依题意可知，电子秤空载时压力传感器受到的压力为零，电阻R1＝250Ω 电路中的电流为 所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的20mA处； （2）当电流表刻度盘的示数为I2＝25mA时，压力传感器的电阻 由R＝250﹣0.5F（Ω） 解得F＝100N 再由F•AO＝G•BO 可得G＝400N 故孩子的质量为mkg＝40kg 答：（1）该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘20毫安处； （2）现有一孩子静止站在踏板上，电流表刻度盘示数为25mA，这个孩子的质量为40kg。 三．利用传感器制作简单的自动控制装置（共1小题） 7．如图所示，图2为一个自动筛选鸡蛋大小的装置，可以筛选出两类大小不同的鸡蛋。当不同大小的鸡蛋传送到压力秤上时，压力秤作用在压力传感器电阻R1上，其电阻值随压力秤所受压力的变化图像如图1所示。R2是可调节电阻，其两端电压经放大电路放大后可以控制电磁铁是否吸动衔铁并保持一段时间。当电压超过某一数值时电磁铁可以吸动衔铁使弹簧下压，鸡蛋就进入B通道。已知电源电动势E＝6V，内阻不计，R2调节为10Ω。 （1）由图1可知，压力传感器的电阻值R1随压力的增大而 　减小　 （填：“增大、减小”）； （2）从B通道通过的是 　大　 鸡蛋（填：“大、小”）； （3）由两个图可知，若R2两端的电压超过3V时，电磁铁可以吸动衔铁向下，则选择的大鸡蛋对压力秤的压力要大于 　0.47　 N； （4）要想选择出更大的鸡蛋，需要把电阻R2的阻值调 　小　 （填：“大、小”）。 【答案】（1）减小；（2）大；（3）0.47；（4）小。 【解答】解：（1）由图1可知，压力传感器的电阻值R1随压力的增大而减小。 （2）鸡蛋从B通道通过时，电磁铁吸动衔铁，电路中电流较大，根据闭合电路欧姆定律可知，压力传感器的电阻值较小，说明压力传感器受到的压力较大，鸡蛋较大。 （3）若R2两端的电压超过3V时，因电源电动势E＝6V，内阻不计，则知R1＝R2＝10Ω 由图1可知，F≈0.47N，则要使电磁铁可以吸动衔铁向下，选择的大鸡蛋对压力秤的压力要大于0.47N. （4）电阻R2的电压为U2EE，要想选择出更大的鸡蛋，R1小，U2不变，则R2应小，即需要把电阻R2的阻值调小。 故答案为：（1）减小；（2）大；（3）0.47；（4）小。 四．研究热敏、光敏、压敏等可变电阻的特性（共8小题） （多选）8．某同学在做“利用传感器制作简单的自动控制装置”的实验中，所用热敏电阻RT的阻值随温度升高而减小。由该热敏电阻RT作为传感器制作的自动报警器原理图如图所示，其中左侧为控制电路，右侧为工作电路。下列说法正确的是（　　） A．电磁继电器是利用电磁感应原理工作的 B．电磁铁工作时，上端为S极 C．为了使温度过高时报警器响铃，c应接在a处 D．若要使启动报警的温度降低些，应将滑动变阻器的滑片P向上移动 【答案】BD 【解答】解：A．电磁继电器是利用电流的磁效应工作的，故A错误； B．由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，电磁铁上端为S极，故B正确； C．温度升高时热敏电阻阻值减小，由闭合电路欧姆定律可知控制电路中的电流增大，则电磁铁的磁性增强，将衔铁吸引下来与下方b处接通，故c应接在b处，故C错误。 D．若要使启动报警的温度降低些，需要增大临界状态的热敏电阻阻值，为了仍等于电磁铁将衔铁吸引下来的电流临界值，由闭合电路欧姆定律可知需要减小滑动变阻器的阻值，即滑片P向上移动。故D正确。 故选：BD。 9．已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用如图甲所示的测量电路探究热敏电阻阻值随温度变化的具体关系。 （1）实验时，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值，则热敏电阻的计算值 　小于　 （选填“大于”“等于”或“小于”）真实值； （2）若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为4.5V和1.5mA，则此时热敏电阻的阻值为 　3.0　 kΩ（保留2位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值RT随温度t变化的曲线如图乙所示。将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为1.4kΩ。由图乙求得，此时室温为 　36　 ℃（保留2位有效数字）； （3）在温度为10℃左右的环境中工作的自动恒温箱简图如图丙所示，箱内电阻R1＝2kΩ，R2＝1kΩ，R3＝4kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图像与图乙相同。当a、b端电压Uab＜0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Uab≥0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在 　28　 ℃（保留2位有效数字）。 【答案】（1）小于；（2）3.0，36；（3）28。 【解答】解：（1）实验采用电流表外接法，由于电压表的分流作用，使得测量的电流值偏大，则根据可知，测得热敏电阻值比真实值小。 （2）由欧姆定律可知热敏电阻的阻值 根据RT﹣t图像，RT＝1.4kΩ时，t约为36℃。 （3）设电路路端电压为U，当Uab＝0时，有 代入数据解得Rt＝2.0kΩ 由乙图可知，当Rt＝2.0kΩ时，t＝28℃。 故答案为：（1）小于；（2）3.0，36；（3）28。 10．饮酒后驾驶严重危害交通安全，“喝酒不开车”已经成为安全驾驶的行为准则。酒精检测仪核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图甲所示。利用酒精气体传感器设计一款酒精检测仪电路图如图乙所示。除了酒精气体传感器外，提供以下器材： A.干电池组（电动势E＝3.0V，内阻很小，忽略不计） B.表头G（满偏电流6.0mA，内阻rg＝200Ω） C.电阻箱R1（最大阻值9999.9Ω） D.电阻箱R2（最大阻值9999.9Ω） E.多用电表 F.开关及导线若干 （1）为完成实验，先将表头G和电阻箱R1改装成量程为3V的电压表，作为改装酒精浓度表使用，则表头G与电阻箱R1应 　串　 联（选填“串”或“并”），R1的阻值调为 　300.0　 Ω。 （2）如将酒精气体浓度为零的位置标注在表头G上2mA处，则电阻箱R2的阻值应调为 　43.5　 Ω（结果保留一位小数）。 （3）完成步骤（2）后，某次测试酒精浓度时，表头指针如图丙所示。已知酒精气体浓度在0.2mg/mL～0.8mg/mL之间属于饮酒驾驶，即酒驾；酒精气体浓度达到或超过0.8mg/mL属于醉酒驾驶，即醉驾。则该次测试的酒精气体浓度在 　醉驾　 （填“酒驾”或“醉驾”）范围内。 （4）使用较长时间后，干电池组电动势不变，内阻增大不可忽略，若直接测量，则此时所测的酒精气体浓度与真实值相比 　偏小　 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】（1）串，300.0；（2）43.5；（3）醉驾；（4）偏小。 【解答】解：（1）要将表头G改装为3V电压表，需要串联电阻，根据欧姆定律有U＝Ig（R1+rg） 代入数据解得R1＝300.0Ω （2）由题意，表头G电流为I＝2mA时，传感器电阻为80Ω，电阻箱R2电压为U＝I（R1+rg）＝2×10﹣3×（300+200）V＝1V 传感器电压为U1＝E﹣U＝3.0V﹣1V＝2V 则电路中电流为 电阻箱R2的阻值为 （3）此时表头G中的实际电流为I＝4.5mA，则电阻箱R2电压为U＝I（R1+rg）＝4.5×10﹣3×（300+200）V＝2.25V 干路中的总电流为 传感器电压为U1＝E﹣U＝3.0V﹣2.25V＝0.75V 此时传感器电阻为 由甲图可知，酒精气体浓度大于0.8mg/mL，属于醉酒驾驶。 （4）使用较长时间后，干电池电动势不变，内阻增大，同一酒精浓度下，电路中的总电流将偏小，传感器分压减小，故所测得的酒精浓度值偏小。 故答案为：（1）串，300.0；（2）43.5；（3）醉驾；（4）偏小。 11．某同学利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性，制作了一个简易的汽车低油位报警装置。 （1）该同学首先利用多用电表欧姆“×100”挡粗测该热敏电阻在常温下的阻值，示数如图甲所示，则此时热敏电阻的阻值为RT＝　1900　 Ω。 （2）该同学为了进一步探究该热敏电阻阻值随温度变化的关系，设计了如图乙所示的实验电路，定值电阻R0＝2.0kΩ，则在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于最 　左　 （选填“左”或“右”）端；在某次测量中，若毫安表A1的示数为2.25mA，A2的示数为1.50mA，两电表可视为理想电表，则热敏电阻的阻值为 　3.0　 kΩ。 （3）该同学利用此热敏电阻设计的汽车低油位报警装置如图丁所示，其中电源电动势E＝6.0V，定值电阻R＝1.8kΩ，长为l＝50cm的热敏电阻下端紧靠在油箱底部，不计报警器和电源的内阻。已知流过报警器的电流I≥2.4mA时报警器开始报警，若测得报警器报警时油液内热敏电阻的温度为30°，油液外热敏电阻的温度为70°，由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为 　10　 cm。 【答案】（1）1900；（2）左；3.0；（3）10. 【解答】解：（1）由多用电表欧姆表的读数规则可知，此时热敏电阻的阻值为 RT＝19×100Ω＝1.9kΩ＝1900Ω （2）滑动变阻器采用分压接法，为保护电路安全，在开关闭合前应将滑动变阻器的滑片P置于最左端，由于RT和R0并联，故有 I1R0＝I2RT 代入数据解得 RT＝3.0kΩ （3）设警戒液面到油箱底部的距离为x，温度为30℃时热敏电阻的阻值为RT1＝1.5kΩ 则在油液内的热敏电阻的阻值为 同理可得油液外的热敏电阻的阻值为 其中RT2＝0.5kΩ，由闭合电路欧姆定律有 E＝I（R+R1+R2） 将 E＝6V、I＝2.4mA、R＝1.8kΩ代入可得 x＝10cm 故答案为：（1）1900；（2）左；3.0；（3）10. 12．某同学学习了热敏电阻后，利用实验室的仪器，设计了如图所示的电路图，准备在电压表表盘标注相应的温度，制成“温度计”，他进行了以下的操作。 （1）①设计实验数据记录表格如下，并将Rt﹣t图的温度与对应的阻值填入表中； 温度/℃ ﹣10 ﹣5 0 5 10 15 20 Rt阻值/Ω 100 55 34 22 13 8 5 电压表读数/V ②按照电路图连接实验仪器，闭合开关S1，将开关S2拨到 　a　 端（填“a”或“b”），按照上表电阻值，将 　电阻箱　 （填“电阻箱”或“热敏电阻”）调到相应阻值并将电压表读数一一对应填到上表的空格处； ③将电压表读数对应的温度，标注在电压表的表盘上； ④闭合开关S1，将开关S2拨到 　b　 端（填“a”或“b”），则可以使用该“温度计”测量温度了。 （2）电压表示数U与热敏电阻值Rt的关系式是U＝ 　　 （用电路图中各物理量字母符号表示）。 （3）若图中干电池用久了，则用该“温度计”测得的温度会 　偏高　 （填“偏高”“偏低”或“不变”）。 【答案】（1）②a，电阻箱；④b；（2）；（3）偏高。 【解答】解：（1）根据实验原理及表格数据可知，应将电阻箱接入电路，调整成表格中Rt的各个阻值，所以将开关拨到a端。 表盘标注后，使用该“温度计”测量温度，应将热敏电阻接入电路，将开关拨到b端。 （2）由闭合电路欧姆定律 E＝I（Rt+R0+r） 又有 U＝IRt 可得 （3）干电池用久了，E变小，r变大，会导致U变小，读出的温度偏高。 故答案为：（1）②a，电阻箱；④b；（2）；（3）偏高。 13．有一种自动控制装置，利用热敏电阻作为传感器，借助电磁开关可实现自动监控温度，从而进行火灾报警．电磁开关的内部结构如图甲所示，1、2接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与触点和弹簧片连接．当励磁线圈中电流大于50mA时，电磁铁吸合衔铁，弹簧片和触点连接，3、4接通；电流小于50mA时，3、4分开．正常情况下，环境温度保持在24左右，为使环境温度高于40时报警器开始报警，请根据以下提供的器材完成自控监测火灾的电路． 热敏电阻：其电阻随温度变化的图像如图乙所示 电磁开关：线圈电阻为150Ω 电源：电动势为20V，内阻可忽略 定值电阻：R1＝200Ω、R2＝210Ω 报警器 开关 导线若干 （1）由图乙可知，此热敏电阻的阻值随温度按 　非线性　 （选填“线性”或“非线性”）规律变化； （2）图丙中定值电阻应选择 　R2 （选填“R1”或“R2”）； （3）请在图丙中补充完整电路图； （4）若考虑保护电阻和励磁线圈电阻因长时间通电导致升温，而使电阻值增加，则报警将会 　延后　 （选填“提前”、“延后”或“不变”）． 【答案】（1）非线性；（2）R2；（3）如图所示；（4）延后。 【解答】解：（1）由图图乙可知，电阻随温度的变化曲线为曲线，则说明热敏电阻的阻值随温度变化为非线性规律变化； （2）由图乙可知，40℃时热敏电阻阻值为R＝40Ω，此时电流I＝50mA＝0.05A，保护电阻设为R0，线圈电阻设为RL，由闭合电路欧姆定律有：E＝I（R+R0+RL），解得R0RL﹣RΩ﹣150Ω﹣40Ω＝210Ω，故保护电阻选择R2； （3）根据原理可知，将线圈接入电路中，通过电磁铁中的电流来控制3、4的通断，从而控制报警器工作，所以连接的电路图如图所示； （4）若考虑保护电阻和励磁线圈电阻因长时间通电导致升温，而使电阻值增加，从而达到50mA时的热敏电阻的电阻减小，由图乙可知，此时对应的温度要高于40，即报警存在延后。 故答案为：（1）非线性；（2）R2；（3）如图所示；（4）延后。 14．某实验小组为研究保温式自动电饭锅中用于监测温度的热敏电阻RT的特性，设计了图甲所示的电路，电路中的电表均为理想电表，定值电阻R0＝2kΩ。 （1）某次实验中，电压表V1、V2的示数分别为3.0V、4.5V，则此时热敏电阻的阻值为 　3　 Ω； （2）通过多次实验，作出热敏电阻的阻值随温度变化的图像如图乙所示，当RT＝2.0kΩ时，热敏电阻所处环境的温度约为 　38　 ℃； （3）该自动电饭锅采用感温磁控元件（图中虚线框内）控制加热电路通或断，当磁控元件输入端a、b间的电压大于某一值时开关S闭合，加热电路接通。若设定锅内温度低于60℃时，加热电路接通，则下列电路符合要求的是 　B　 （填“A”或“B”）。 【答案】（1）3；（2）38（37﹣39都对）；（3）B。 【解答】解：（1）由图甲知，R0与RT串联，由串联分压规律可得 解得RT＝3kΩ （2）由图乙可知，当RT＝2.0kΩ时，热敏电阻所处环境的温度约为38℃。 （3）根据串联电路分压规律可知，阻值越大，分压越大。由图乙可知，RT随温度降低而升高，而根据题意可知，锅内温度低于60℃时，磁控元件输入端a、b间的电压应始终大于某一值，即a、b间的电压应随温度的降低而增大，所以符合要求的是电路B。 故答案为：（1）3；（2）38（37﹣39都对）；（3）B。 15．新冠疫情期间，测温仪广泛使用，测温仪的核心部件是金属热敏电阻。 （1）某同学想利用如图（a）所示电路测量热敏电阻在不同温度时的电阻，则在闭合电路开关前应该把滑动变阻器滑到 　b　 （填“a”或“b”）端。 （2）通过测量得出了电阻随温度变化的规律如图（b）所示，其中一条是直线是理论值，则实验值是直线 　Ⅰ　 （填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。 （3）该同学用上述热敏电阻连接成如图（c）所示电路，制作一简易的测温仪，其中电源电动势E＝1.5V，内阻r＝1Ω，理想电压表V2满偏电压为1.2V，定值电阻R0＝1000Ω，为了使热敏电阻在0℃时电压表满偏，电阻箱R应该调成 　149　 Ω。 （4）利用上述方法。可以将理想电压表V2刻度线改成温度刻度线，则温度刻度线是 　左疏右密　 （填“均匀”、“左疏右密”或“左密右疏”）。 （5）该测温计使用较长时间后，电源电动势减小，内阻变大，导致测量结果 　大于　 （填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。 【答案】（1）b；（2）I；（2）149；（4）左密右疏；（5）大于。 【解答】解：（1）滑动变阻器采用限流式接法，因此闭合开关以前，滑动片应位于阻值最大的那一端，即b端； （2）该电路为电流表内外法，由于电压表的分流，通过待测电阻的真实电流IR＝I﹣IV，待测电阻的真实值 ，即电阻的测量值小于理论值，故I为实验值； （3）由图像可得0℃时，金属热电阻的阻值为Rt＝100Ω 根据欧姆定律，电路中的电流 根据闭合电路的欧姆定律E＝Ug+I（Rt+R+r） 代入数据联立解得R＝149Ω （4）由图1中的Ⅱ理论值图线可知Rt＝kt+100（Ω） 斜率 因此Rt＝0.4t+100（Ω） 根据闭合电路的欧姆定律 代入数据化简得（℃） 描绘出大致的t﹣U图像如图所示： 由数学关系可知，将电压表刻度线改成温度刻度线之后，温度刻度线左密右疏。 （5）电源电动势变小，相同电流时金属热电阻的实际阻值变小，所对应的实际温度偏低，故测量值大于真实值。 故答案为：（1）b；（2）I；（2）149；（4）左密右疏；（5）大于。 考点卡片 1．常见家用电器的工作原理 【知识点的认识】 一、微波炉 微波炉（microwave oven/microwave），顾名思义，就是用微波来煮饭烧菜的．微波炉是一种用微波加热食品的现代化烹调灶具．微波是一种电磁波．微波炉由电源，磁控管，控制电路和烹调腔等部分组成．电源向磁控管提供大约4000伏高压，磁控管在电源激励下，连续产生微波，再经过波导系统，耦合到烹调腔内．在烹调腔的进口处附近，有一个可旋转的搅拌器，因为搅拌器是风扇状的金属，旋转起来以后对微波具有各个方向的反射，所以能够把微波能量均匀地分布在烹调腔内．微波炉的功率范围一般为500～1000瓦．从而加热食物． 1、简介 这种电磁波的能量不仅比通常的无线电波大得多，而且还很有“个性“，微波一碰到金属就发生反射，金属根本没有办法吸收或传导它；微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料，但不会消耗能量；而含有水分的食物，微波不但不能透过，其能量反而会被吸收． 微波是指波长为0.001～1米的无线电波，其对应的频率为30000兆赫到300兆赫．为了不干扰雷达和其他通信系统，微波炉的工作频率多选用915兆赫或2450兆赫． 2、微波加热原理 微波加热的原理简单说来是：当微波辐射到食品上时，食品中总是含有一定量的水分，而水是由极性分子（分子的正负电荷中心，即使在外电场不存在时也是不重合的）组成的，这种极性分子的取向将随微波场而变动．由于食品中水的极性分子的这种运动．以及相邻分子间的相互作用，产生了类似摩擦的现象，使水温升高，因此，食品的温度也就上升了．用微波加热的食品，因其内部也同时被加热，使整个物体受热均匀，升温速度也快．它以每秒24.5亿次的频率，深入食物5cm进行加热，加速分子运转． 二、电磁灶 1、简介 电磁炉又名电磁灶，是现代厨房革命的产物，它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高．是一种高效节能橱具，完全区别于传统所有的有火或无火传导加热厨具． 2、原理 电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器具．由高频感应加热线圈（即励磁线圈）、高频电力转换装置、控制器及铁磁材料锅底炊具等部分组成．使用时，加热线圈中通入交变电流，线圈周围便产生一交变磁场，交变磁场的磁力线大部分通过金属锅体，在锅底中产生大量涡流，从而产生烹饪所需的热．在加热过程中没有明火，因此安全、卫生． 当一个回路线圈通予电流时，其效果相当于磁铁棒．因此线圈面有磁场N﹣S极的产生，亦即有磁通量穿越．若所使用的电源为交流电，线圈的磁极和穿越回路面的磁通量都会产生变化． 当有一导磁性金属面放置于回路线圈上方时，此时金属面就会感应电流（即涡流），涡流使锅具铁原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能 感应的电流越大则所产生的热量就越高，煮熟食物所需的时间就越短．要使感应电流越大，则穿越金属面的磁通变化量也就要越大，当然磁场强度也就要越强．这样一来，原先通予交流电的线圈就需要越多匝数缠绕在一起．因为使用高强度的磁场感应，所以炉面没有电流产生，因此在烹煮食物时炉面不会产生高温，现在非山寨版的电磁炉炉面都是使用了能耐高温的黑晶板，是一种相对安全的烹煮器具．在使用过程中，因为黑晶板会与锅具接触，会局部产生高温，所以在加热后的一段时间里，不要触摸炉面，以防烫伤． 1、电磁炉系利用线圈盘在控制电路的作用下产生低频（20～25KHZ）之交变磁场，经过导磁性（铁质）锅具产生大量密集涡流，兼有感应电流转化为热量来加热食物，能源效率特高． 2、务必使用铁质、特殊不锈钢或铁烤珐琅之平底锅具，且其锅底直径以12～26厘米为宜． 3、电磁炉附有温度控制器，可防过热，省电又安全． 4、电磁炉﹣使用缺点 电磁炉虽具有种种便利，但也有不尽如人意的地方．在做中餐上，它与微波炉一样，也有无法克服的弊病．因为电磁炉的炊具是利用铁磁分子与磁力感应产生振荡来加热的，所以炊具要求是平底，要大面积接触炉面才成．这样在炒菜时就给人带来了不便，要使用平底锅，翻炒时不像传统炒勺那么如意，像颠勺的技巧要重新捉摸，而且中餐翻炒时那种火包锅的烹饪效果也不可能产生，这些对烹调的口味会有一些影响．此外，绝大多数电磁炉，在火力的调节上还没有实现无级调节，一般均是从60℃保温挡到140℃、160℃、180℃、240℃分为五挡，这样在实际使用时就感觉不够精确．比如在煮粥、炖肉等时候，用140℃挡，放满水，肯定溢锅，要是放在60℃挡，火力又太小．另外，还需要设计一种汤汁外溢自动关机的功能，这样使用起来才更为理想． 三、磁带录音机． 1、构造 磁带录音机主要由机内话筒、磁带、录放磁头、放大电路、扬声器、传动机构等部分组成． 2、原理 （1）录音时，声音使话筒中产生随声音而变化的感应电流﹣﹣音频电流，经过放大电路放大后，进入录音磁头的线圈中，由于通过线圈的是音频电流，因而在磁头的缝隙处产生随音频电流变化的磁场，磁带紧贴着磁头缝隙移动，磁带上的磁粉层被磁化，故磁带上就记录下了声音的磁信号． （2）放音时是录音的逆过程，放音时，磁带紧贴着放音磁头的缝隙通过，磁带上变化的磁场使磁头线圈中产生感应电流，感应电流的变化线磁信号相同，即线圈中产生的是音频电流，这个电流经放大后，送到扬声器，扬声器就把音频电流还原成声音． 在录音机里，录放两种功能是合用一个磁头完成的，录音时，磁头与话筒相连；放音时磁头与扬声器相连． 四、转页扇 1、构造：电风扇的主要部件是：交流电动机、扇叶． 2、工作原理是：通电线圈在磁场中受力而转动．能量的转化形式是：电能主要转化为机械能，同时由于线圈有电阻，所以不可避免的有一部分电能要转化为内能． 【命题方向】 电动机是将电能转化为机械能的设备．下列使用了电动机的电器是（　　） A、电风扇 B、电饭锅 C、洗衣机 D、日光灯 分析：电风扇、洗衣机都使用了电动机，将电能转化为机械能，电饭锅利用了电流的热效应，将电能转化为内能，日光灯是将电能转化为光能和内能． 解答：在各电器中，使用了电动机将电能转化为机械能的电器有电风扇、洗衣机。故A、C正确，B、D错误。 故选：AC。 点评：解决本题的关键知道电风扇、洗衣机都使用了电动机，将电能转化为机械能，电饭锅利用了电流的热效应，将电能转化为内能，日光灯是将电能转化为光能和内能． 【解题思路点拨】 要熟悉生活中常见的家用电器的工作原理。 2．常见的传感器及分类 【知识点的认识】 1．力传感器的应用﹣﹣电子秤 （1）作用：称量物体重量 （2）敏感元件：应变片．应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量． 2．声传感器的应用﹣﹣话筒 （1）话筒的作用：把声信号转换为电信号． （2）话筒分类：①电容式话筒；②驻极体话筒；③动圈式话筒． 3．温度传感器：①敏感元件：热敏电阻和金属热电阻； ②应用：电熨斗、电饭锅、测温仪、温度报警器． 4．光传感器：①敏感元件：光敏电阻、光电管、光电二极管、光电三极管等；②应用：鼠标、火灾报警器、光控开关． 【命题方向】 常考题型： 为了更加安全、快捷地测量体温，医疗机构大量采用了非接触式体温计，这种体温计采用了（　　） A．压力传感器 B．声音传感器 C．红外传感器 D．生物传感器 分析：在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量，辐射红外能量的多少与物体表面的温度有密切关系．因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础． 解答：一切物体都会向外辐射红外线，温度越高，辐射的红外线越多，红外线温度计是通过接收身体表面辐射出来的红外线来测温的，属于红外传感器． 故选：C 点评：本题考查了红外温度计的原理，是物理知识在生活中的实际应用，属于基础知识，要记住． 【解题思路点拨】 1．传感器的核心元件 （1）敏感元件：相当于人的感觉器官，直接感受 被测量，并将其变换成与被测量成一定关系的易于测量的物理量，如温度、位移等。 （2）转换元件：也称为传感元件，通常不直接感受被测量，而是将敏感元件输出的物理量转换成电学量输出。 （3）转换电路：是将转换元件输出的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流等。 2.常见传感器的原理 （1）光敏电阻 ①特点：光敏电阻一般由金属硫化物等半导体材料做成，当半导体材料受到光照时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性能明显增强。 ②特性：光敏电阻的电阻随光照的增强面减小。光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，这样光敏电阻可以把光照强弱转换为电阻大小这个电学量。 （2）热敏电阻 ①特点：热敏电阻由半导体材料制成，有温度系数大、灵敏度极高、反应迅速、体积小、寿命长等优点。 ②分类： a、正温度系数热敏电阻（PTC热敏电阻）这种热敏电阻的电阻率随温度升高而增大，其特性与金属热电阻相似，其电阻随温度的变化图像如图甲所示； b、负温度系数热敏电阻（NTC热敏电阻）这种热敏电阻的电阻率随温度升高而明显减小，其电阻随温度的变化图像如图乙所示。 ③用途： 热敏电阻是一种灵敏度极高的温度传感器，在测温过程中反应非常快。电子体温计及家用电器（电脑、空调、冰箱等）的温度传感器，主要使用热敏电阻。 （3）霍尔元件 ①特点：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。 ②应用：霍尔效应广泛应用于半导体材料的测试和研究中。例如用霍尔效应可以确定一种半导体材料是电子型还是空穴型。半导体内载流子的浓度受温度、杂质以及其他因素的影响很大，因此霍尔效应为研究半导体载流子浓度的变化提供了重要的方法。 3．常见传感器的工作原理及应用 【知识点的认识】 传感器的工作原理 1．概念：能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成电信号的器件或装置，叫传感器． 2．组成：一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成． 3．原理：通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量．例如，光电传感器利用光敏电阻将光信号转换成电信号；热电传感器利用热敏电阻将温度信号转换成电信号． 4．流程： 5．类别：最简单的传感器由一个敏感元件（兼转换器）组成，它感受被测量时，直接输出电学量，如热电偶．有的传感器由敏感元件和转换器件组成，设有转换电路，如光电池、光电管等；有的传感器，转换电路不止一个，要经过若干次转换． 6．传感器的分类：目前对传感器尚无一个统一的分类方法，常用的分类方法有两个： （1）按输入量分类，如输入量分别为温度、压力、位移、速度、加速度等非电学量时，相应的传感器称为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器． （2）按传感器的工作原理分类，可分为电阻传感器、电容传感器、电感传感器、电压传感器、霍尔传感器、光电传感器、光栅传感器等． 7．传感器的元件：制作传感器时经常使用的元件有光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件等． 【命题方向】 常考题型： 图是测试热敏电阻R的实验电路图，滑动变阻器已调节到某一适当的值．实验中观察到当温度升高时灯更亮．对实验现象分析正确的有（　　） A．温度升高，电路中的电流减小 B．温度升高，电路中的电流增大 C．温度升高，热敏电阻的阻值增大 D．温度升高，热敏电阻的阻值减小 【分析】热敏电阻在受热时阻值变化，由闭合电路殴姆定律可知电路中的电流变化情况，从而确定灯泡的亮暗程度． 解：当温度升高时，电路中的热敏电阻的阻值减小，由闭合电路殴姆定律可知：电路中的电流增大，导致灯泡变亮． 故选：BD． 【点评】为何要将滑动变阻器调到某一适当值，按常规应该调为0，随着热敏电阻减小，电流变大，灯泡功率更大吗？其实不然，当电源输出功率越大，灯泡才可能越亮，所以将滑动变阻器与电源组合一个新电源，当外电阻与内电阻阻值相等时，电源输出功率最大． 【解题思路点拨】 1．传感器的核心元件 （1）敏感元件：相当于人的感觉器官，直接感受 被测量，并将其变换成与被测量成一定关系的易于测量的物理量，如温度、位移等。 （2）转换元件：也称为传感元件，通常不直接感受被测量，而是将敏感元件输出的物理量转换成电学量输出。 （3）转换电路：是将转换元件输出的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流等。 2.常见传感器的原理 （1）光敏电阻 ①特点：光敏电阻一般由金属硫化物等半导体材料做成，当半导体材料受到光照时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性能明显增强。 ②特性：光敏电阻的电阻随光照的增强面减小。光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，这样光敏电阻可以把光照强弱转换为电阻大小这个电学量。 （2）热敏电阻 ①特点：热敏电阻由半导体材料制成，有温度系数大、灵敏度极高、反应迅速、体积小、寿命长等优点。 ②分类： a、正温度系数热敏电阻（PTC热敏电阻）这种热敏电阻的电阻率随温度升高而增大，其特性与金属热电阻相似，其电阻随温度的变化图像如图甲所示； b、负温度系数热敏电阻（NTC热敏电阻）这种热敏电阻的电阻率随温度升高而明显减小，其电阻随温度的变化图像如图乙所示。 ③用途： 热敏电阻是一种灵敏度极高的温度传感器，在测温过程中反应非常快。电子体温计及家用电器（电脑、空调、冰箱等）的温度传感器，主要使用热敏电阻。 （3）霍尔元件 ①特点：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。 ②应用：霍尔效应广泛应用于半导体材料的测试和研究中。例如用霍尔效应可以确定一种半导体材料是电子型还是空穴型。半导体内载流子的浓度受温度、杂质以及其他因素的影响很大，因此霍尔效应为研究半导体载流子浓度的变化提供了重要的方法。 4．伏安法测电阻 【知识点的认识】 伏安法测电阻 （1）电流表的内接法和外接法的比较 内接法 外接法 电路图 误差原因 电流表分压U测＝Ux+UA 电压表分流I测＝Ix+IV 电阻测量值 R测Rx+RA＞Rx 测量值大于真实值 R测Rx 测量值小于真实值 适用条件 RA≪Rx RV≫Rx 适用于测量 大电阻 小电阻 （2）两种电路的选择 ①阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法．简单概括为“大内，小外”． ②临界值计算法： Rx时，用电流表外接法． Rx时，用电流表内接法． ③实验试探法：按图所示接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则采用电流表内接法． 4．电压表、电流表的读数 对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可． （1）0～3 V的电压表和0～3 A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是0.1 V或0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位． （2）对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V． （3）对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A． 【实验目的】 1．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法． 2．会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率． 【实验原理】 由R＝ρ得ρ，因此，只要测出金属丝的长度l、横截面积S和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ． 1．把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R（R）．电路原理如图所示． 2．用毫米刻度尺测量金属丝的长度l，用螺旋测微器量得金属丝的直径，算出横截面积S． 3．将测量的数据代入公式ρ求金属丝的电阻率． 【实验器材】 毫米刻度尺，螺旋测微器，直流电流表和直流电压表，滑动变阻器（阻值范围0～50Ω），电池组，开关，被测金属丝，导线若干． 【实验过程】 一、实验步骤 1．求导线横截面积S，在准备好的金属丝上三个不同位置用螺旋测微器各测一次直径，求出其平均值d，S． 2．按图所示电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路． 3．用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l． 4．把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S．改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内，断开开关S，求出导线电阻Rx的平均值． 5．整理仪器． 二、数据处理 1．在求Rx的平均值时可用两种方法 （1）第一种是用Rx算出各次的数值，再取平均值． （2）第二种是用U﹣I图线的斜率求出． 2．计算电阻率：将记录的数据Rx、l、d的值，代入电阻率计算公式ρ＝Rx． 【误差分析】 1．金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一． 2．采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小． 3．金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差． 4．由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差． 【注意事项】 1．为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行，为了准确测量金属丝的长度，应该在连入电路之后在拉直的情况下进行． 2．本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法． 3．电流不宜太大（电流表用0～0.6 A量程），通电时间不宜太长，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大． 5．描绘小灯泡的伏安特性曲线 【知识点的认识】 一、实验目的 描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律。 二、实验原理 1．实验电路（如图所示）：电流表采用外接（小灯泡电阻很小），滑动变阻器采用分压式（使电压能从零开始连续变化） 2．实验原理：用电压表和电流表可以分别测出多组小灯泡的电压和电流值，在坐标纸的I﹣U坐标系中描出各个点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来。 三、实验器材 学生电源（4～6 V直流），小灯泡（“4 V 0.7 A”或“3.8 V 0.3 A”），电流表（内阻较小），电压表（内阻很大），滑动变阻器，开关和导线。 四、实验步骤 1．连接电路：确定电流表、电压表的量程，按实验电路图连好电路。（注意开关应断开，滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为零）。 2．测量数据：闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有较小但明显的示数，记录一组电压U和电流I值。 3．重复测量：用同样的方法测量并记录12组U值和I值。 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 电压U/V 电流I/A 4．整理器材：断开开关S，整理好器材。 5．描绘曲线：在坐标纸上，以U为横坐标、I为纵坐标建立直角坐标系，并根据表中数据描点，先观察所描点的走向，再用平滑曲线连接各点得到I﹣U图线。 五、注意事项 1．本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法。 2．本实验要作出I﹣U图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压式接法。 3．为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的左端。 4．加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压。 5．连图线时曲线要平滑，不在图线上的数据点应均匀分布在图线两侧，绝对不要出现折线。 六、误差分析 1．由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差，电流表外接，则电流表示数偏大。 2．测量时读数带来误差。 3．在坐标纸上描点、作图时带来误差。 【命题方向】 题型一：描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验设计。 要测绘一个标有“3V，0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作。已选用的器材有： 电池组（电动势为4.5V，内阻约1Ω）： 电流表（量程为0～250mA．内阻约5Ω）； 电压表（量程为0～3V．内阻约3kΩ）： 电键一个、导线若干。 ①实验中所用的滑动变阻器应选下列中的 　A　 （填字母代号）。 A．滑动变阻器（最大阻值20Ω，额定电流1A） B．滑动变阻器（最大阻值1750Ω，额定电流0.3A） ②实验的电路图应选用图1中 　B　 （填字母代号）。 ③实脸得到小灯泡的伏安特性曲线如图2所示。如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为5.0Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是 　0.1　 W。 分析：滑动变阻器分压式接法中选取小电阻的变阻器节约能源； 求出小灯泡电阻后判断小灯泡是小电阻还是大电阻，从而选择电流表内接还是外接； 结合曲线算出小灯泡的电阻，然后根据功率的公式计算小灯泡的实际功率。 解答：①因实验要求电流从零调，所以滑动变阻器应用分压式接法，应选全电阻最小的变阻器A。 ②因小灯泡电阻为R15Ω，，故电流表应用外接法，又变阻器用分压式，故电路图应选B。 ③电源与小灯泡直接串联，那么路端电压等于小灯泡两端的电压，画出内阻为5Ω，电动势为1.5V的电源的路端电压与干路电流的关系图线和小灯泡的伏安特性曲线的交点即表示小灯泡与该电源直接串联； 根据交点坐标（1.0V，0.1A）可以计算出小灯泡消耗的功率为：P＝UI＝1×0.1＝0.1W。 故答案为：①A；②B；③0.1。 点评：对电学实验要明确以下情况，滑动变阻器必须用分压式接法：①要求电流从零调；②变阻器的全电阻远小于待测电阻；③用限流接法时通过电流表的电流大于电流表的量程。 【解题方法点拨】 ①依实验要达到的目的，判断滑动变阻器是作限流用还是作分压用，从方便操作的角度，确定选哪个滑动变阻器。 ②依用电器的规格及实验的进行过程，从“安全、精确”的角度，确定选哪个电流表、电压表。 6．练习使用多用电表（实验） 【知识点的认识】 一、实验原理 当红、黑表笔短接并调节R使指针满偏时有① 当电笔间接入待测电阻Rx时，有② 联立①②可得．R中为欧姆表的中值电阻． 每一个Rx都有一个对应的电流值I，如果在刻度盘上直接标出与I对应的Rx的值，那么当红、黑表笔分别接触待测电阻的两端，就可以从表盘上直接读出它的阻值． 二、实验器材 多用电表，标明阻值为几欧、几十欧、几百欧、几千欧的定值电阻各一个，小螺丝刀． 三、实验步骤 1．机械调零，用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处，并将红、黑表笔分别接入“+”、“﹣”插孔． 2．选挡：选择开关置于欧姆表“×1”挡． 3．短接调零：在表笔短接时调整欧姆挡的调零旋钮使指针指在右端电阻零刻度处，若“欧姆零点”旋钮右旋到底也不能调零，应更换表内电池． 4．测量读数：将表笔搭接在待测电阻两端，读出指示的电阻值并与标定值比较，随即断开表笔． 5．换一个待测电阻，重复以上2、3、4过程，选择开关所置位置由被测电阻值与中值电阻值共同决定，可置于“×1”或“×10”或“×100”或“×1k”挡． 6．多用电表用完后，将选择开关置于“OFF”挡或交变电压的最高挡，拔出表笔． 四、注意事项 1．多用电表在使用前，应先观察指针是否指在电流表的零刻度，若有偏差，应进行机械调零． 2．测量时手不要接触表笔的金属部分． 3．合理选择量程，使指针尽可能指在中间刻度附近．若指针偏角太大，应改换低挡位；若指针偏角太小，应改换高挡位．每次换挡后均要重新短接调零，读数时应将指针示数乘以挡位倍率． 4．测量完毕后应拔出表笔，选择开头置OFF挡或交流电压最高挡，电表长期不用时应取出电池，以防电池漏电． 7．利用传感器制作简单的自动控制装置 【知识点的认识】 本知识点考查的是传感器的一些应用实验，如门窗防盗报警装置，光控开关等。 8．研究热敏、光敏、压敏等可变电阻的特性 【知识点的认识】 物理中有一类特殊的电学元件，其阻值会受到外界因素的影响而发生变化，这些因素可能有温度、光照、压力等，相对应的电阻我们可以称为热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻等。当这些变化有规律可循时，便可以将其制成工具应用于生产和生活。比如生活中常见的电子体温枪是利用了热敏电阻；自动门利用了光敏电阻等。 【命题方向】 由半导体材料制成的热敏电阻阻值会随温度的变化而变化。利用热敏电阻对温度敏感的特性可设计一个简单恒温箱温控电路，要求恒温箱内的温度保持50℃。 （1）用图（a）所示电路测量热敏电阻RT的阻值。当温度为27℃时，电压表读数为30V，电流表读数为15mA；当温度为50℃时，调节变阻器R1，使电压表读数仍为30V，电流表指针位置如图（b）所示，此时热敏电阻的阻值为 　600　 Ω，该电路测得的阻值比真实值 　偏大　 （填“偏大”或“偏小”）。由以上实验数据可知，该热敏电阻RT的阻值随温度的升高而 　减小　 （填“增大”或“减小”）。 （2）现利用该热敏电阻RT和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路如图（c）所示，继电器的电阻为300Ω。当线圈的电流大于或等于30mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势E＝36V，内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。则 ①应该把恒温箱内的加热器接在 　A、B端　 （填“A、B端”或“C、D端”）。 ②如果要使恒温箱内的温度保持50℃，可变电阻R1的阻值应调节为 　300　 Ω。 分析：（1）根据欧姆定律可计算此时热敏电阻的阻值，并判断测量值和真实值的关系；由实验数据该热敏电阻RT的阻值随温度的关系。 （2）根据热敏电阻的阻值随温度的升高而减小的特性进行判断。根据闭合电路欧姆定律求可变电阻R1的阻值。 解答：（1）如图（b）所示，电流读数为50mA，根据欧姆定律可计算此时热敏电阻的阻值为 题中所测电流值为真实值，所测电压值为热敏电阻和电流表两端的总电压，根据欧姆定律可知此时所测电阻阻值偏大； 由实验数据可知在相同电压下，温度越高，通过电流越大，说明热敏电阻的阻值随温度的升高而减小； （2）由于热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当线圈的电流大于或等于30mA时，继电器的衔铁被吸合，电源不再给恒温箱加热器通电，故应该把恒温箱内的加热器接在A、B端； 如果要使恒温箱内的温度保持50℃，此时热敏电阻为600Ω，根据闭合电路欧姆定律有 代入数据解得R1＝300Ω 故答案为：（1）600；偏大；减小。（2）①A、B端；②300。 点评：本题考查了热敏电阻随温度的变化特性，解题的关键是利用所给数据结合欧姆定律进行求解，难度不大。 【解题思路点拨】 热敏、光敏和压敏电阻等可变电阻是生产和生活中非常常见的电子元器件，被应用于各类传感器中，要能够根据其变化规律列出关系式，另外次考点还常结合图像进行考查。 声明：试题解析著作权属所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2026/3/13 11:37:45；用户：账号5；邮箱：lbb05@xyh.com；学号：66502209 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $