5.2 常见传感器的工作原理及应用（培优考点练）物理人教版选择性必修第二册

2．常见传感器的工作原理及应用 一、单选题 1．光电式火灾报警器的原理如图所示，红外光源发射的光束经烟尘粒子散射后照射到光敏电阻上，光敏电阻接收的光强与烟雾的浓度成正比，其阻值随光强的增大而减小。闭合开关，当烟雾浓度达到一定值时，干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警。为了能在更低的烟雾浓度下触发报警，下列调节正确的是（　　） A．增大电阻箱的阻值 B．减小电阻箱的阻值 C．增大电源的电动势 D．减小干簧管上线圈的匝数 2．“码表”是利用霍尔传感器获知自行车的运动速率的仪表，其结构如图1所示，自行车前轮上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压，图2为霍尔元件的工作原理图。当自行车加速行驶时，霍尔元件输出的霍尔电压随时间变化的关系图像可能为下列图像中的（    ） A． B． C． D． 3．烧开水的电水壶主要使用的传感器是（　　） A．压力传感器 B．温度传感器 C．光强传感器 D．声音传感器 二、多选题 4．智能洗衣机能根据衣物的重量自动投放洗衣液，如图为简化的部分工作电路图。已知电源A电动势为12V，内阻为1Ω，，电阻阻值随所受压力变化的关系式为（的单位为Ω，的单位为N）。当两端电压超过临界值3.6V时，使控制电路接通，电磁铁吸动衔铁，接通对应的投放洗衣液工作电路。下列说法正确的是（　　） A．当衣物重量减小时，两端的电压增大 B．当衣物重量大于临界值时会接通工作电路2 C．当两端电压达到临界值时，压力为10N D．为了提高电压临界值，只需要增大的阻值 三、填空题 5．小明同学设计了如图甲所示的自动储水装置，当储水罐中水的质量少于设定值时通电打开水阀，向储水罐中补水。装置主要由控制电路和工作电路组成，控制电路中电源的电动势，内阻，继电器线圈电阻，此时电阻箱的阻值，控制电路的电流增大至时，继电器衔铁被吸下与接触，控制电路的电流小于时，继电器衔铁弹起与接触，压敏电阻的阻值随压力的变化如图乙所示，储水罐的质量，，则 (1)工作电路的端应与______接触（填“”或“”）； (2)该储水罐水量的设定值为______； (3)若需增大储水量的设定值，则需调______（填“大”或“小”）电阻箱的阻值。 四、实验题 6．纯电动汽车的蓄电池的安全性，主要体现在对其温度的控制上，当电池温度过高时，必须立即启动制冷系统进行降温。某实验小组做了该系统的模拟研究如下： (1)已知热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，用图甲所示的电路测量热敏电阻Rt在50℃时的阻值，电路中R1、R3为阻值未知的定值电阻，R2为电阻箱； ①先闭合开关S、S0，然后调整电阻箱R2的阻值，使电流表G的示数为0，并记下电阻箱的示数50.0Ω； ②然后将电阻箱与Rt交换位置，再次调整电阻箱R2的阻值，使电流表G的示数为________A，记下电阻箱的示数200.0Ω，则热敏电阻阻值为________Ω (2)调试控温装置，图乙是模拟控温装置示意图。 当电磁铁线圈（电阻不计）中的电流I大于或等于20mA时，衔铁被吸合，热敏电阻置于温度监测区域，滑动变阻器Rp的最大阻值为200Ω，电源电动势为5V，不计电源内阻，则： ①图乙中应将b端与________（选填“a”或“c”)端相连； ②若设置电池温度为50℃时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为________Ω； ③若设置电池温度为30℃时启动制冷系统，需要________（填“增大”或“减小”）滑动变阻器的阻值。 7．热敏电阻经常用于温控电路中，图甲为某科技小组探究热敏电阻温度特性的探究电路，热敏电阻处在虚线所示的温控室中。 (1)实验前，将电阻箱的阻值调到______（填“最大”或“最小”）；实验时，记录温控室的温度，将拨到1，闭合，调节电阻箱，使电流表的示数为，此时电阻箱示数为；将拨到2，调节电阻箱，使电流表的示数仍为，记录此时电阻箱的示数，则热敏电阻的阻值______。 (2)上述测量过程中，由于电流表内阻不可忽略，会导致热敏电阻的测量值______（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 (3)多次改变温控室的温度，重复上述实验过程，测得多组热敏电阻在不同温度下对应的电阻值，作出图像，如图乙所示，由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而______（填“增大”或“减小”）。 (4)该小组又利用此热敏电阻设计一个测量温度的仪器，实验电路如图丙所示，步骤如下： ①将粗细均匀的电阻丝紧贴量角器圆弧边弯曲成型，依量角器直径端点裁剪好，并按图丙所示的电路图连接好各元件； ②将电阻箱的阻值调至，闭合开关，并使金属夹K从端沿弧形电阻丝向端移动，当灵敏电流计G的示数为零时，停止移动金属夹，此时与间的夹角为； ③根据图乙中热敏电阻阻值与温度的数量关系，在圆弧的刻度上标注相应的温度值，便制成了一个可以测量温度的仪器。 若电阻箱的阻值为，某次实验与间的夹角为，则测得的温度为______（结果保留两位有效数字）。 8．已知一热敏电阻当温度从升至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，电路中的电压表均可看成理想电压表，定值电阻。 (1)若某次实验时，图甲中的电压表、的示数分别为、，则此时热敏电阻的阻值为______（保留2位有效数字）；则热敏电阻的计算值______（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值；实验中得到的该热敏电阻阻值随温度变化的曲线如图乙所示，此时室温为______（保留2位有效数字）； (2)在温度为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，，，为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图像与图乙相同。当、端电压时，电压鉴别器会令开关接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当时，电压鉴别器会令开关断开，停止加热；当热敏电阻为（1）中数值时，此恒温箱的电热丝处于______（选填“发热”“停止加热”）。 9．自2026年1月1日起，我国全面禁止生产含汞体温计和含汞血压计。某实验小组利用阻值随温度t变化如图甲所示的热敏电阻来设计制作简易温度计，温度计的内部电路简化图如图乙所示。电源的电动势E=6V，内阻忽略不计；电流表的量程为0~30mA，内阻为3Ω。为方便使用，需将电流表表盘刻度修改为对应温度。 (1)闭合开关将开关拨至a处，将电阻箱的阻值调至160Ω，移动滑动变阻器的滑片，使得电流表指针指到满偏刻度处，则滑动变阻器接入电路的阻值为______Ω，电流表满偏刻度处标注的温度为______℃。 (2)闭合开关，将开关拨至a处，滑动变阻器滑片位置不变，将电阻箱的阻值调至______Ω，将此时电流表指针指向刻度处标注为依此类推，不断改变电阻箱的阻值，在电流表表盘上标注相应温度。 (3)完成（1）、（2）操作后，闭合开关，将开关拨至b处，则当电流表指针示数为25mA时，热敏电阻所处位置的温度为______℃。 10．某中学与农业科技示范园开展“城乡融合，科技助农”结对项目。学生需为育苗温室设计一个智能补光系统，主要涉及对光照强度的调控，光照强度简称照度I，单位为勒克斯（lx）。某同学设计了图甲所示的智能光控电路。智能光控电路的核心元件是光敏电阻，该同学用如图乙所示电路测量光敏电阻在不同照度I时的阻值，实验所用器材：电源E1（9V），滑动变阻器R3（最大阻值为20Ω），电压表V（量程为0~3V，内阻为3kΩ），电流表A（量程为0~3mA，内阻不计），定值电阻R0=6kΩ，开关和导线若干。 （1）某次测量时电压表的示数如图丙所示，电压表的读数为________V，电流表读数为1.0mA，计算出光敏电阻的阻值R=________Ω； （2）该同学通过测量得到了6组数据，他作出光敏电阻的阻值R随照度I变化的图像如图丁所示； （3）该同学用上述光敏电阻接入图甲所示的电路，其中电源电动势E=6.0V，内阻r=1Ω，电阻R1=100Ω，R2为电阻箱，光敏电阻R两端的电压U增加到3.0V时光照系统开始工作，为了使照度降低到4klx时，自动控制系统开始补光（不考虑照明系统接入后对电路的影响），则R2的阻值应该调节为________Ω； （4）由于电流表的内阻导致光敏电阻测量值存在误差，使得自动控制系统的补光照度________（填“大于”“等于”或“小于”）4klx。 11．某小组同学利用压敏电阻和电流计做一个测力计。 （1）利用图甲电路测量压敏电阻R的阻值。闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应位于_______端（填“a”或“b”）；已知电流表内阻为，某次测量中电压表示数为U、电流表示数为I，则压敏电阻_______（用所给物理量特号表示）； （2）改变作用在压敏电阻上的压力F大小，测出不同压力下压敏电阻R的阻值，可得到图乙所示图像； （3）将该压敏电阻连入图丙电路中，电源电动势，内阻，电流表量程，内阻，如果压力时，电流表刚好满偏，电阻箱的阻值应调整为_______； （4）在图丙电路中，保持不变，将该电流表改装为压力计，则压力F与电流I的关系式为_______N（代入各已知量的值，表达式中只有电流I未知）；可见改装后压力计的刻度是_______（填“均匀”或“不均匀”）的。 12．某小组同学利用压敏电阻和电流计做一个测力计。 （1）利用图甲电路测量压敏电阻R的阻值。闭合开关S前，滑动变阻器R0的滑片应位于______端（填“a”）或“b”）；已知电流表内阻为Rg，某次测量中电压表示数为U、电流表示数为I，则压敏电阻_____（用所给物理量符号表示）： （2）改变作用在压敏电阻上的压力F，测出不同压力下压敏电阻R的阻值，可得到图乙所示图像； （3）将该压敏电阻连入图丙电路中，电源电动势，内阻，理想电流表量程，令压力时，电流表刚好满偏，电阻箱R1的阻值应调整为______； （4）在图丙电路中，保持R1不变，将该电流表改装为压力计，则压力F与电流I的关系式为______（N）（代入各已知量的数值，单位为国际单位制，表达式中只有电流I未知）。 （5）若电流表的内阻不可忽略，那么按以上步骤改装压力计，得到的压力F与电流I的关系式是否发生变化？______（选填“变化”或“不变”） 13．图是某种型号电子秤的结构示意图。 (1)电子秤的图甲、图乙部分是由________、________、________和滑动变阻器组成的。 (2)请结合图甲、图乙及图丙，用笔画线画出这台电子秤的电路图。 (3)简述这台电子秤的工作原理：________。 14．实验小组探究某一新型导电材料制成的均匀长方体压敏电阻的阻值随压力变化的规律，电源的电动势为3.0V，内阻忽略不计。除图中的器材外，实验室还提供了如下器材可供选择： 电压表V（量程为0~15V，内阻约为20kΩ，其读数用表示） 电流表（量程为0~0.6A，内阻，其读数用表示） 电流表（量程为0~0.6A，内阻约为2Ω，其读数用表示） (1)为较精确的进行测量，请在选好器材后完成图甲中虚线框内的部分电路； (2)在电阻上施加压力，闭合开关S，记下电表读数，该电路测量电阻阻值的表达式为______（用题目中给出的字母表示）。改变压力，得到不同的值，记录数据并绘成图像如图乙所示； (3)探究小组完成上述实验后，利用该规格的压敏电阻设计了一个自动控制开关电路，如图丙所示。图中为直流电源（电动势为3.0V，内阻可忽略），当图中的输出电压达到或超过2.0V时，便触发报警器（图中未画出）报警。若要求压力超过2N时开始报警时，则图中______（填“”或“”）应使用压敏电阻，另一固定电阻的阻值应为______（保留2位有效数字）；如果要提高此装置的灵敏度（即在压力更小时就能触发报警），则可以采取的措施为____________________。 15．材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用这种效应可以测量压力大小。某同学计划利用压敏电阻测量物体的质量，他先测量压敏电阻处于不同压力时的电阻值。利用以下器材设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，要求误差较小。 A．压敏电阻，无压力时阻值 B．滑动变阻器，最大阻值约为 C．滑动变阻器，最大阻值约为 D．灵敏电流计，量程0到，内阻为 E.电压表，量程0到，内阻约为 F.直流电源，电动势为，内阻很小 G.开关，导线若干    （1）实验电路如图1所示，滑动变阻器应选用__________（选填“”或“”）； （2）实验中发现灵敏电流计量程不够，若要将其改装为量程的电流表，需要__________（选填“串联”或“并联”）一个电阻，________（结果保留两位有效数字）； （3）多次改变压力，在室温下测出对应电阻值，可得到如图2所示压敏电阻的图线，其中表示压力为时压敏电阻的阻值，表示无压力时压敏电阻的阻值； （4）若利用图3所示电路测量静置于压敏电阻上物体的质量，需要将电压表表盘刻度值改为对应的物体质量。若质量，则应标在电压值___________（选填“较大”或“较小”）的刻度上。该同学认为表示物体质量的示数刻度均匀，你是否同意他的观点？并说明理由。___________。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 2．常见传感器的工作原理及应用 一、单选题 1．光电式火灾报警器的原理如图所示，红外光源发射的光束经烟尘粒子散射后照射到光敏电阻上，光敏电阻接收的光强与烟雾的浓度成正比，其阻值随光强的增大而减小。闭合开关，当烟雾浓度达到一定值时，干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警。为了能在更低的烟雾浓度下触发报警，下列调节正确的是（　　） A．增大电阻箱的阻值 B．减小电阻箱的阻值 C．增大电源的电动势 D．减小干簧管上线圈的匝数 【答案】B 【详解】A．增大电阻箱的阻值，则红外光源发出的红外线强度减小，若烟雾浓度降低，则光敏电阻接收的光强降低，阻值变大，则干簧管的电流减小，则干簧管中的两个簧片不能被磁化而接通，触发蜂鸣器不能报警，故A错误； B. 若烟雾浓度降低，则光敏电阻接收的光强降低，阻值变大，若再减小电阻箱的阻值，则干簧管的电流增大，则干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警，故B正确； C．增大电源的电动势，对干簧管的通断无影响，故C错误； D．减小干簧管上线圈的匝数，干簧管中产生磁场强度减弱，则干簧管中的两个簧片不能被磁化而接通，蜂鸣器不报警，故D错误。 故选B。 2．“码表”是利用霍尔传感器获知自行车的运动速率的仪表，其结构如图1所示，自行车前轮上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压，图2为霍尔元件的工作原理图。当自行车加速行驶时，霍尔元件输出的霍尔电压随时间变化的关系图像可能为下列图像中的（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由题意可知当磁铁靠近霍尔元件时，引起霍尔效应，设霍尔元件所处空间的磁感应强度为，通过霍尔元件的电流为，霍尔元件的厚度为，宽为，n是单位体积内的载流子数，q是单个载流子所带的电量，有， 则霍尔元件输出的霍尔电压为，故 所以当自行车加速行驶时，霍尔元件输出的霍尔电压的“峰值”大小不变，而“周期”逐渐减小。 故选B。 3．烧开水的电水壶主要使用的传感器是（　　） A．压力传感器 B．温度传感器 C．光强传感器 D．声音传感器 【答案】B 【详解】A．压力传感器用于检测压力变化，电水壶烧水过程不涉及压力控制，故A错误； B．温度传感器直接用于监测水温并在水沸腾时控制开关自动切断电源，故B正确； C．光强传感器用于检测光线强度，电水壶无光感应需求，故C错误； D．声音传感器用于检测声音信号，电水壶不基于声音操作，故D错误。 故选B。 二、多选题 4．智能洗衣机能根据衣物的重量自动投放洗衣液，如图为简化的部分工作电路图。已知电源A电动势为12V，内阻为1Ω，，电阻阻值随所受压力变化的关系式为（的单位为Ω，的单位为N）。当两端电压超过临界值3.6V时，使控制电路接通，电磁铁吸动衔铁，接通对应的投放洗衣液工作电路。下列说法正确的是（　　） A．当衣物重量减小时，两端的电压增大 B．当衣物重量大于临界值时会接通工作电路2 C．当两端电压达到临界值时，压力为10N D．为了提高电压临界值，只需要增大的阻值 【答案】BC 【详解】A．根据题意可知，当衣物重量减小时，电阻阻值增大，干路电流减小，则两端的电压减小，故A错误； B．根据题意结合A分析可知，当衣物重量大于临界值时，两端的电压增大到临界值，使控制电路接通，电磁铁吸动衔铁，接通工作电路2，故B正确； C．当两端电压达到临界值时，即两端电压为，则干路电流 代入数据解得 由电阻阻值随所受压力变化的关系式为可得，此时，故C正确； D．根据题意可知，增大的阻值，不会改变电压临界值，只会改变达到临界值时衣物的重量，故D错误。 故选BC。 三、填空题 5．小明同学设计了如图甲所示的自动储水装置，当储水罐中水的质量少于设定值时通电打开水阀，向储水罐中补水。装置主要由控制电路和工作电路组成，控制电路中电源的电动势，内阻，继电器线圈电阻，此时电阻箱的阻值，控制电路的电流增大至时，继电器衔铁被吸下与接触，控制电路的电流小于时，继电器衔铁弹起与接触，压敏电阻的阻值随压力的变化如图乙所示，储水罐的质量，，则 (1)工作电路的端应与______接触（填“”或“”）； (2)该储水罐水量的设定值为______； (3)若需增大储水量的设定值，则需调______（填“大”或“小”）电阻箱的阻值。 【答案】(1) (2)29 (3)大 【详解】（1）水量增大时，压力增大，压敏电阻的阻值减小，电路中的电流增大，衔铁被吸下与接触，此时工作电路要断路，因此端应与连接。 （2）当控制电路电流为时，由 代入数据，可得 由图乙可知， 解得 （3）增大储水量的设定值，压力增大，压敏电阻的阻值减小，电流不变，因此电阻箱的阻值应调大。 四、实验题 6．纯电动汽车的蓄电池的安全性，主要体现在对其温度的控制上，当电池温度过高时，必须立即启动制冷系统进行降温。某实验小组做了该系统的模拟研究如下： (1)已知热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，用图甲所示的电路测量热敏电阻Rt在50℃时的阻值，电路中R1、R3为阻值未知的定值电阻，R2为电阻箱； ①先闭合开关S、S0，然后调整电阻箱R2的阻值，使电流表G的示数为0，并记下电阻箱的示数50.0Ω； ②然后将电阻箱与Rt交换位置，再次调整电阻箱R2的阻值，使电流表G的示数为________A，记下电阻箱的示数200.0Ω，则热敏电阻阻值为________Ω (2)调试控温装置，图乙是模拟控温装置示意图。 当电磁铁线圈（电阻不计）中的电流I大于或等于20mA时，衔铁被吸合，热敏电阻置于温度监测区域，滑动变阻器Rp的最大阻值为200Ω，电源电动势为5V，不计电源内阻，则： ①图乙中应将b端与________（选填“a”或“c”)端相连； ②若设置电池温度为50℃时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为________Ω； ③若设置电池温度为30℃时启动制冷系统，需要________（填“增大”或“减小”）滑动变阻器的阻值。 【答案】(1) 0 100 (2) c 150 减小 【详解】（1）[1][2]本实验用电桥法测电阻，在电阻箱与位置调换前后，都应使B、D两点间电势差为零，即使电流表G的示数为零，进而根据并联电路规律可得 解得 （2）①[1]由题意可知，当控制电路电流达到20mA时衔铁被吸合，制冷系统工作，所以题图乙中，应将b端与c端相连； ②[2]若设置电池温度为50℃时，的阻值为，此时控制电路的总电阻 由串联电路的电阻规律，滑动变阻器接入的电阻为 ③[3]由于热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当线圈电流达到一定值时，继电器的衔铁被吸合，制冷系统被启动，根据闭合电路欧姆定律 若要在更低的温度启动制冷系统，热敏电阻变大，需要减小滑动变阻器阻值。 7．热敏电阻经常用于温控电路中，图甲为某科技小组探究热敏电阻温度特性的探究电路，热敏电阻处在虚线所示的温控室中。 (1)实验前，将电阻箱的阻值调到______（填“最大”或“最小”）；实验时，记录温控室的温度，将拨到1，闭合，调节电阻箱，使电流表的示数为，此时电阻箱示数为；将拨到2，调节电阻箱，使电流表的示数仍为，记录此时电阻箱的示数，则热敏电阻的阻值______。 (2)上述测量过程中，由于电流表内阻不可忽略，会导致热敏电阻的测量值______（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 (3)多次改变温控室的温度，重复上述实验过程，测得多组热敏电阻在不同温度下对应的电阻值，作出图像，如图乙所示，由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而______（填“增大”或“减小”）。 (4)该小组又利用此热敏电阻设计一个测量温度的仪器，实验电路如图丙所示，步骤如下： ①将粗细均匀的电阻丝紧贴量角器圆弧边弯曲成型，依量角器直径端点裁剪好，并按图丙所示的电路图连接好各元件； ②将电阻箱的阻值调至，闭合开关，并使金属夹K从端沿弧形电阻丝向端移动，当灵敏电流计G的示数为零时，停止移动金属夹，此时与间的夹角为； ③根据图乙中热敏电阻阻值与温度的数量关系，在圆弧的刻度上标注相应的温度值，便制成了一个可以测量温度的仪器。 若电阻箱的阻值为，某次实验与间的夹角为，则测得的温度为______（结果保留两位有效数字）。 【答案】(1) 最大 (2)等于 (3)减小 (4)30 【详解】（1）[1][2] 实验前，将电阻箱R的阻值调到最大；前后两次电路中的电流相等，可知电路中总电阻相等，则 解得。 （2）设电流表内阻为，则，可知热敏电阻的测量值等于真实值，不会产生误差 。 （3）由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。 （4）灵敏电流计G的示数为零时，设电阻丝单位长度的电阻为，量角器的半径为r，则 解得 根据图乙可知测得的温度为。 8．已知一热敏电阻当温度从升至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，电路中的电压表均可看成理想电压表，定值电阻。 (1)若某次实验时，图甲中的电压表、的示数分别为、，则此时热敏电阻的阻值为______（保留2位有效数字）；则热敏电阻的计算值______（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值；实验中得到的该热敏电阻阻值随温度变化的曲线如图乙所示，此时室温为______（保留2位有效数字）； (2)在温度为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，，，为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图像与图乙相同。当、端电压时，电压鉴别器会令开关接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当时，电压鉴别器会令开关断开，停止加热；当热敏电阻为（1）中数值时，此恒温箱的电热丝处于______（选填“发热”“停止加热”）。 【答案】(1) 2.8 等于 20 (2)发热 【详解】（1）[1]依题意可知所在支路的电流为，则此时热敏电阻的阻值 [2]依题意，电压表为理想电压表，故通过热敏电阻的电流和其两端的电压都是准确值，热敏电阻的计算值等于真实值 [3]由图乙可知此时室温为 （2）设并联电路两端的电压为，根据欧姆定律知所在支路的电流为，所在支路的电流为 则两端的电势差，两端的电势差 解得，即，故恒温箱内的电热丝发热。 9．自2026年1月1日起，我国全面禁止生产含汞体温计和含汞血压计。某实验小组利用阻值随温度t变化如图甲所示的热敏电阻来设计制作简易温度计，温度计的内部电路简化图如图乙所示。电源的电动势E=6V，内阻忽略不计；电流表的量程为0~30mA，内阻为3Ω。为方便使用，需将电流表表盘刻度修改为对应温度。 (1)闭合开关将开关拨至a处，将电阻箱的阻值调至160Ω，移动滑动变阻器的滑片，使得电流表指针指到满偏刻度处，则滑动变阻器接入电路的阻值为______Ω，电流表满偏刻度处标注的温度为______℃。 (2)闭合开关，将开关拨至a处，滑动变阻器滑片位置不变，将电阻箱的阻值调至______Ω，将此时电流表指针指向刻度处标注为依此类推，不断改变电阻箱的阻值，在电流表表盘上标注相应温度。 (3)完成（1）、（2）操作后，闭合开关，将开关拨至b处，则当电流表指针示数为25mA时，热敏电阻所处位置的温度为______℃。 【答案】(1) 37 45 (2)260 (3)37 【详解】（1）[1]根据闭合电路的欧姆定律可得 代入数据可以求得 [2]由图像可知时，对应的温度为。 （2）当时，由图甲可知此时的热敏电阻阻值，因此的阻值应调至。 （3）当电流表示数为时，此时，代入 可得 从图甲可以看出对应的温度为。 10．某中学与农业科技示范园开展“城乡融合，科技助农”结对项目。学生需为育苗温室设计一个智能补光系统，主要涉及对光照强度的调控，光照强度简称照度I，单位为勒克斯（lx）。某同学设计了图甲所示的智能光控电路。智能光控电路的核心元件是光敏电阻，该同学用如图乙所示电路测量光敏电阻在不同照度I时的阻值，实验所用器材：电源E1（9V），滑动变阻器R3（最大阻值为20Ω），电压表V（量程为0~3V，内阻为3kΩ），电流表A（量程为0~3mA，内阻不计），定值电阻R0=6kΩ，开关和导线若干。 （1）某次测量时电压表的示数如图丙所示，电压表的读数为________V，电流表读数为1.0mA，计算出光敏电阻的阻值R=________Ω； （2）该同学通过测量得到了6组数据，他作出光敏电阻的阻值R随照度I变化的图像如图丁所示； （3）该同学用上述光敏电阻接入图甲所示的电路，其中电源电动势E=6.0V，内阻r=1Ω，电阻R1=100Ω，R2为电阻箱，光敏电阻R两端的电压U增加到3.0V时光照系统开始工作，为了使照度降低到4klx时，自动控制系统开始补光（不考虑照明系统接入后对电路的影响），则R2的阻值应该调节为________Ω； （4）由于电流表的内阻导致光敏电阻测量值存在误差，使得自动控制系统的补光照度________（填“大于”“等于”或“小于”）4klx。 【答案】 1.70 5100 3899 小于 【详解】[1]由于电压表量程为0~3V，所以每一小格为0.1V，则电压表读数为1.70V； [2]根据欧姆定律可得 [3]根据闭合电路欧姆定律有 由图可知，当光照度降低到4klx时，光敏电阻阻值为4kΩ，两端电压为3.0V，所以 联立解得 [4]由于电流表存在内阻，所以测量光敏电阻阻值时，电流表存在分压，即光敏电阻两端的电压偏大，则电阻测量值偏大，则自动控制系统的补光照度偏小，即小于4klx。 11．某小组同学利用压敏电阻和电流计做一个测力计。 （1）利用图甲电路测量压敏电阻R的阻值。闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应位于_______端（填“a”或“b”）；已知电流表内阻为，某次测量中电压表示数为U、电流表示数为I，则压敏电阻_______（用所给物理量特号表示）； （2）改变作用在压敏电阻上的压力F大小，测出不同压力下压敏电阻R的阻值，可得到图乙所示图像； （3）将该压敏电阻连入图丙电路中，电源电动势，内阻，电流表量程，内阻，如果压力时，电流表刚好满偏，电阻箱的阻值应调整为_______； （4）在图丙电路中，保持不变，将该电流表改装为压力计，则压力F与电流I的关系式为_______N（代入各已知量的值，表达式中只有电流I未知）；可见改装后压力计的刻度是_______（填“均匀”或“不均匀”）的。 【答案】 10 不均匀 【详解】（1）[1]滑片位于端，变阻器连入电路的电阻最大，起到保护作用； [2]根据题意，由欧姆定律有 解得。 （3）[3]根据题意，由闭合电路欧姆定律有 可得。 （4）[4][5]由图像得 结合 可得 与不是线性关系，所以刻度不均匀。 12．某小组同学利用压敏电阻和电流计做一个测力计。 （1）利用图甲电路测量压敏电阻R的阻值。闭合开关S前，滑动变阻器R0的滑片应位于______端（填“a”）或“b”）；已知电流表内阻为Rg，某次测量中电压表示数为U、电流表示数为I，则压敏电阻_____（用所给物理量符号表示）： （2）改变作用在压敏电阻上的压力F，测出不同压力下压敏电阻R的阻值，可得到图乙所示图像； （3）将该压敏电阻连入图丙电路中，电源电动势，内阻，理想电流表量程，令压力时，电流表刚好满偏，电阻箱R1的阻值应调整为______； （4）在图丙电路中，保持R1不变，将该电流表改装为压力计，则压力F与电流I的关系式为______（N）（代入各已知量的数值，单位为国际单位制，表达式中只有电流I未知）。 （5）若电流表的内阻不可忽略，那么按以上步骤改装压力计，得到的压力F与电流I的关系式是否发生变化？______（选填“变化”或“不变”） 【答案】 b 15 不变 【详解】[1]滑片位于b端，变阻器连入电路的电阻最大，起到保护作用； [2]根据题意，由欧姆定律有 解得 [3]根据题意，由闭合电路欧姆定律有 由图乙可知压力时, 可得 [4]由图像得 结合 可得 [5]因为考虑电流表内阻后，在调整电流表满偏时，电阻箱R1阻值会相应减小电流表内阻的阻值，所以电流表的内阻不可忽略，那么按以上步骤改装压力计，得到的压力F与电流I的关系式不会发生变化。 13．图是某种型号电子秤的结构示意图。 (1)电子秤的图甲、图乙部分是由________、________、________和滑动变阻器组成的。 (2)请结合图甲、图乙及图丙，用笔画线画出这台电子秤的电路图。 (3)简述这台电子秤的工作原理：________。 【答案】(1) 弹簧 托盘 电压表 (2) (3)见解析 【详解】（1）[1][2][3]电子秤的图甲、图乙部分是由弹簧、托盘、电压表和滑动变阻器组成。 （2）如图 （3）当有重物放入托盘中时，滑动变阻器阻值随之改变，根据串联分压可知，电压表示数将发生变化，则可由电压表示数反映电子秤中物体的重力大小。 14．实验小组探究某一新型导电材料制成的均匀长方体压敏电阻的阻值随压力变化的规律，电源的电动势为3.0V，内阻忽略不计。除图中的器材外，实验室还提供了如下器材可供选择： 电压表V（量程为0~15V，内阻约为20kΩ，其读数用表示） 电流表（量程为0~0.6A，内阻，其读数用表示） 电流表（量程为0~0.6A，内阻约为2Ω，其读数用表示） (1)为较精确的进行测量，请在选好器材后完成图甲中虚线框内的部分电路； (2)在电阻上施加压力，闭合开关S，记下电表读数，该电路测量电阻阻值的表达式为______（用题目中给出的字母表示）。改变压力，得到不同的值，记录数据并绘成图像如图乙所示； (3)探究小组完成上述实验后，利用该规格的压敏电阻设计了一个自动控制开关电路，如图丙所示。图中为直流电源（电动势为3.0V，内阻可忽略），当图中的输出电压达到或超过2.0V时，便触发报警器（图中未画出）报警。若要求压力超过2N时开始报警时，则图中______（填“”或“”）应使用压敏电阻，另一固定电阻的阻值应为______（保留2位有效数字）；如果要提高此装置的灵敏度（即在压力更小时就能触发报警），则可以采取的措施为____________________。 【答案】(1) (2) (3) R1 28 增大R2/增大电源电动势 E 【详解】（1）因电源的电动势为3.0V, 电压表V量程为0~15V,故电压表不宜使用,用安安法测电阻，把已知内阻的电流表与压敏电阻并联, 电流表接在干路中,电路图如下 （2）根据串并联电路规律和欧姆定律可得，该电路测量电阻阻值的表达式为 （3）[1]压力增大，压敏电阻减小，分压减小，故要求压力超过2N时，输出电压达到或超过2.0V时触发报警，那么输出端应与R2并联，故R1是压敏电阻 [2]根据闭合电路欧姆定律可得输出电压为 已知报警电压为，而F=2N时， 解得 [3]如果要提高此装置的灵敏度，即在压力更小时，R1的阻值更大，分压更大，使得 R2分到更小的电压就触发报警，那么应该增大R2或电源电动势E。 15．材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用这种效应可以测量压力大小。某同学计划利用压敏电阻测量物体的质量，他先测量压敏电阻处于不同压力时的电阻值。利用以下器材设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，要求误差较小。 A．压敏电阻，无压力时阻值 B．滑动变阻器，最大阻值约为 C．滑动变阻器，最大阻值约为 D．灵敏电流计，量程0到，内阻为 E.电压表，量程0到，内阻约为 F.直流电源，电动势为，内阻很小 G.开关，导线若干    （1）实验电路如图1所示，滑动变阻器应选用__________（选填“”或“”）； （2）实验中发现灵敏电流计量程不够，若要将其改装为量程的电流表，需要__________（选填“串联”或“并联”）一个电阻，________（结果保留两位有效数字）； （3）多次改变压力，在室温下测出对应电阻值，可得到如图2所示压敏电阻的图线，其中表示压力为时压敏电阻的阻值，表示无压力时压敏电阻的阻值； （4）若利用图3所示电路测量静置于压敏电阻上物体的质量，需要将电压表表盘刻度值改为对应的物体质量。若质量，则应标在电压值___________（选填“较大”或“较小”）的刻度上。该同学认为表示物体质量的示数刻度均匀，你是否同意他的观点？并说明理由。___________。 【答案】 并联 2.7 较小 不同意，因（k,b均为常量），又电压刻度均匀，故物体质量的示数刻度不均匀 【详解】[1] 为了便于操作、控制滑动变阻器应选用 [2][3] 要分去更多的电流应该并联一个分流电阻，根据并联电路的特点有 解得 [4][5] 由图2得 m增大，压力F（）增大，减小，在图3中将R等效为电源内阻的一部分，根据闭合电路的欧姆定律则路端电压减小，即应标在电压值较小 不同意，因为由闭合电路的欧姆定律有 直流电源内阻很小，可忽略 联立解得 故（k,b均为常量） 电压刻度均匀，故物体质量的示数刻度不均匀 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $