2026届高考物理核心演示实验三轮通关·百花齐放 百法通关讲义：二十一 利用传感器制作简单的自动控制装置 二十二 大显身手的智能手机

2026届高考物理核心演示实验三轮通关·百花齐放 百法通关讲义11 与其百题乱刷，不如百法通关！以“一枝独秀不是春，百花齐放春满园”为初心，打破实验桎梏，海纳百川，覆盖核心演示实验所有考法，助你在高考实验赛道，轻装上阵、决胜锋芒！ 本讲义内容：二十一.利用传感器制作简单的自动控制装置 二十二.大显身手的智能手机。 二十一.利用传感器制作简单的自动控制装置 考法1.光敏电阻 光控自动控制 核心原理： 光敏电阻阻值随光照强度增大而减小；光照变化引起回路电流、分压变化，触发后续开关元件，实现白天 / 黑夜自动通断、光控报警。 通关专练： 1．光照强度简称照度，反映光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为勒克斯（）。为了控制蔬菜大棚内的照度，农技人员对大棚设计了图甲所示的智能光控电路，当照度低于某阈值时，启动照明系统进行补光。 (1)为了设定控制电路具体参数，需要获得不同照度下光敏电阻的阻值，现用如图乙所示的多用电表进行测量。步骤如下： ①机械调零后，选择开关拨至“”位置，红黑表笔短接，然后调节多用电表面板上的部件________（填“S”或“T”），直到指针停在表盘右端0刻度处。 ②用可调照度的灯照射光敏电阻。某次测量中，指针指示如图丙所示，则光敏电阻的阻值________，并用照度传感器记录此时的照度值。 ③改变照度多次重复步骤②，得到光敏电阻阻值与照度的对应关系，如表1所示。 表1  光敏电阻阻值与照度对应表 照度/ 65890 41570 30840 20760 16040 12070 10530 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.0 (2)图甲电路中，电源电动势，内阻不计。定值电阻，电阻箱的阻值调节范围是，光敏电阻的电压增加到时，照明系统开始工作。现大棚内拟种植叶菜类蔬菜，农技人员设置照度阈值，当照度降低到时开始补光，电阻箱的阻值应调为________。 (3)当大棚内种植果菜类蔬菜时，需提高照度阈值，需要________（填“增大”或“减小”）电阻箱的阻值。 考法2.热敏电阻 温控自动控制 核心原理： 热敏电阻分正温度系数、负温度系数，温度改变阻值发生显著变化；利用温度 — 电阻变化规律，改变控制电路电压电流，实现高温、低温自动控制。 通关专练： 2．某物理实验小组的同学想制作一个温控报警器，他们从网上购买了一个热敏电阻，热敏电阻说明书上标出了该热敏电阻不同温度下的阻值，如下表所示： t/℃ 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 RT/Ω 2400.0 1500.0 1150.0 860.0 435.0 120.0 (1)实验小组的小王同学先用多用电表粗略测量常温下该热敏电阻的阻值，当时环境温度为22℃，他用多用电表电阻挡选“×10”倍率测量时，指针偏转角度太小，则应将倍率更换至___________（选填“×1”或“×100”）挡，换挡后___________（选填“需要”或“不需要”）再进行欧姆调零，正确操作后多用电表指针如图甲所示，读出常温下该热敏电阻的阻值为___________Ω。 (2)实验小组的小张同学又设计如图乙所示的电路来精确测量常温下该热敏电阻的阻值。操作步骤如下： ①正确连接实验电路后，调节滑动变阻器 R的滑片至左端； ②闭合S1、S2，快速调节滑动变阻器R的滑片，使电流表和电压表指针有明显偏转，分别记下电流表、电压表的示数I1、U1； ③保持滑动变阻器 R的滑片位置不动，快速断开S₂，分别记下此时电流表、电压表的示数I2、U2，则待测电阻 ___________（用I1、U1、I2、U2表示）。 小张同学测完电阻后忘记断开开关S1，过一段时间后，小刘同学重复这一实验，再一次测量常温下热敏电阻的阻值，操作过程和电表读数都完全正确，但测出的热敏电阻的阻值却比小张同学测出的值偏小，最可能的原因是___________。 (3)利用该热敏电阻制作温控报警器，其电路原理如图丙所示，图中电源电动势为10V，内阻可不计，报警系统接在 ab之间，当 ab之间的输出电压高于6.0V时，便触发报警器报警，如果要使报警温度达到（ 时报警系统报警，电阻箱应调到___________Ω，如果要使报警温度更高一点，应该将电阻箱的电阻调___________（选填“大”或“小”）一点。 考法3.霍尔元件 磁场 / 位移自动测量 核心原理： 霍尔元件利用霍尔效应，将磁感应强度转化为霍尔电压；磁场强弱、位置远近改变输出电压，实现磁控、限位、位移自动感应控制。 通关专练： 3.霍尔元件是利用霍尔效应制成的传感器，可用于设计制作测量自行车行驶速率的速度计。 如图，将厚度为d的金属薄片，置于与元件垂直、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，并从侧面P、Q通入电流I，两侧面M、N间将产生的霍尔电压，其中k为霍尔系数。 ①霍尔系数的单位用国际单位的基本单位可表示为________。 ②用螺旋测微器测量霍尔元件厚度，结果如图所示，则d=________mm。 ③若用电压表测量霍尔电压，应与红表笔相连的是（ ） A．侧面M B．侧面N C．侧面P D．侧面Q ④如图，将霍尔传感器固定在前轮车架上，前轮上安装一磁铁，车轮每转一圈，磁铁靠近霍尔传感器一次，输出一个脉冲电压。若测得相邻两个脉冲间的时间间隔为210ms，则车轮的转速为________r/s（结果保留2位有效数字），为了测出车轮的行驶速度，还需要测量的物理量是________。 考法4.湿敏 / 气敏电阻 环境参数控制 核心原理： 湿度、气体浓度改变材料导电性能，从而改变电阻大小；环境理化量转化为电信号，完成湿度报警、有害气体自动检测与控制。 通关专练： 4．气敏电阻在安全环保领域有着广泛的应用。有一个对甲醛气体非常敏感的气敏电阻，正常情况下阻值为几百欧，当甲醛浓度升高时，其阻值可以增大到几千欧。该气敏电阻说明书给出的气敏电阻随甲醛浓度变化的曲线如图a所示（横轴为） (1)为检验该气敏电阻的参数是否与图a一致，测量部分甲醛浓度下的阻值，设计图b所示电路。利用如下实验器材测甲醛浓度为时气敏电阻的阻值，供选用的器材如下： A．蓄电池（电动势，内阻不计） B．电压表（量程，内阻约） C．毫安表（量程，内阻约） D．滑动变阻器（最大阻值） E.滑动变阻器（最大阻值） F.开关、导线若干 ①参照图a中的参数，滑动变阻器应选用__________（填“”或“”）； ②单刀双掷开关应接在__________（填“1”或“2”）； (2)实验时，将气敏电阻置于密封小盒内，通过注入甲醛改变盒内甲醛浓度，记录不同甲醛浓度下电表示数，计算出气敏电阻对应阻值，若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为和，则此时气敏电阻的阻值为__________（保留2位有效数字）。 (3)已知国家室内甲醛浓度标准是。探究小组利用该气敏电阻设计了如图c所示的简单测试电路，用来测定室内甲醛是否超标。 电源电动势为（内阻不计），电路中、分别为红、绿发光二极管，红色发光二极管的启动（导通）电压为，即发光二极管两端电压时点亮，绿色发光二极管的启动电压为，发光二极管启动时对电路电阻的影响不计。实验要求当室内甲醛浓度正常时绿灯亮，超标时红灯亮，则在电阻和中，__________是定值电阻，其阻值为__________。 考法5.三极管 + 传感器 放大开关控制 核心原理： 三极管具有电流放大与开关作用，传感器微弱电信号经三极管放大，驱动继电器、指示灯、蜂鸣器工作，实现小信号控制大功率装置。 通关专练： 5．工人操作机床工作时，稍有不慎就会伤及操作工人的手。某实验小组设计了一个光控继电器自动切断电路。如图甲所示，光电二极管在有光照的时候二极管导通（电阻为0），没光照时，二极管截止（电阻无穷大）。K为电磁继电器的线圈，S为它的常开触点，通过电磁继电器可开启、关闭机床的供电电路。二极管D提供继电器自感电流释放的通路，从而保护其它元件。当三极管b、e之间电压大于0.7V时，c、e之间电阻可认为近似为零，当b、e之间电压小于0.7V时，c、e之间电阻可认为是无限大。无论b、e之间电压为多大，均可认为电流不会从b流向f。系统工作时，当工人不慎将手伸向危险区域时，由于遮挡光线，光控继电器衔铁立即切断机床的供电电路。 (1)该实验小组探究不同电压下二极管D的电阻变化规律，图乙为测量电路图，按图乙接好电路；滑动变阻器滑片先置于__________（填“a”或“b”）端，再接通开关，多次改变滑动变阻器滑片的位置，记录对应的电流表示数I和电压表示数U；根据实验数据得到如图丙所示曲线，从曲线可知，电压在范围内，二极管D的电阻随电压的增大而__________（填“增大”或“减小”）。 (2)为了实现自动控制，请在图丁中用笔画线代替导线，把电磁继电器接入到图甲所示电路中的相应节点上，a、c、h、i对应节点已经在图丁中标出__________。 (3)已知定值电阻阻值为，则应选最大阻值为__________（填“”“”或“”）的滑动变阻器；控制电路和工作电路接通正常，没有遮挡，机床无法正常工作，应把__________（填“调大”或“调小”）。 考法6.磁敏电阻 磁控感应控制 核心原理： 磁敏电阻阻值随外加磁场强弱变化而改变，磁场靠近、远离或强弱变化直接改变回路电阻与分压，实现无接触磁控开关、门禁、磁吸自动感应装置。 通关专练： 6．磁敏电阻是一种对磁敏感、具有磁阻效应的电阻元件。物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应。某实验小组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（6V）、滑动变阻器R（最大阻值为20Ω），电压表（量程为0~3V，内阻为2kΩ）和毫安表（量程为0~3mA，内阻不计）。定值电阻、开关、导线若干 (1)为了使磁敏电阻两端电压调节范围尽可能大，实验小组设计了电路图甲，请用笔代替导线在乙图中将实物连线补充完整。 (2)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0.5mA，则此时磁敏电阻的阻值为______。 (3)实验中得到该磁敏电阻阻值R随磁感应强度B变化的曲线如图丁所示，某同学利用该磁敏电阻制作了一种报警器，其电路的一部分如图戊所示。图中E为直流电源（电动势为6.0V，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。若要求开始报警时磁感应强度为0.2T，则图中______（填“”或“”）应使用磁敏电阻，另一固定电阻的阻值应为______（保留2位有效数字）。 二十二.大显身手的智能手机 考法1.利用手机连拍 / 慢动作连拍 核心原理： 手机连拍以恒定时间间隔成像，定格物体连续位置，等效频闪照相；利用分运动规律、逐差法处理位移，研究平抛、匀变速、圆周运动规律。 通关专练： 1．某实验小组探究甩手时指尖的向心加速度，利用手机连拍功能（每隔0.04s拍一张照片）得到甩手动作的过程如图甲。其中，A、B、C三点是甩手动作最后3张照片指尖的位置。可建立如下运动模型：指尖从A点以肘关节M为圆心做加速圆周运动，指尖到B的瞬间，立刻以腕关节N（视为已静止）为圆心做减速圆周运动，最终到达C点。 （1）方案一：由图甲照片可知，实验者手臂自然下垂时肩膀到指尖的距离为13cm，而相应的实际距离为65cm；照片中A、B两点间距离为5.2cm，由此可以计算指尖实际在A、B间运动的平均速度为________m/s，并粗略认为这就是指尖过B点的线速度。同理，得到BN的实际距离为17cm；计算指尖在B处绕N点转动的向心加速度为a向＝________m/s2（保留三位有效数字）。 （2）方案二：按如图乙方式握住手机，调整手机位置，使手机中的加速度传感器尽量靠近手腕，重复与方案一相同的甩手动作，加速度传感器可以测出空间直角坐标系内x、y、z三个方向的加速度分量，其中x轴正方向沿手机平面向右，y轴正方向沿手机平面向上，z轴正方向垂直于手机平面向上。图丙为手机测量的手腕三个方向加速度随时间的变化曲线，其中x方向的加速度用曲线x表示。由图丙可知，曲线________（填1或2）测量的手腕向心加速度。通过测量图甲可知：B点做圆周运动的线速度大约是N点绕M点做圆周运动的线速度的2.2倍，B点绕N点做圆周运动的半径NB大约是N点绕M点做圆周运动半径MN的0.6倍，可得指尖在B处绕N点转动的向心加速度为a向＝________m/s2（保留三位有效数字）。 （3）任写一条方案一或方案二中的系统误差________。 考法2.手机声学秒表 核心原理： 依托麦克风采集声波信号，自动识别声响起止时刻，消除人眼反应延时；以声学触发精准计时，用于单摆、自由落体、碰撞类实验，大幅减小计时人为误差。 通关专练： 2．某实验小组准备用手机里的声学传感器——声学秒表测量小球碰撞桌面的能量损失。在安静的环境中，将小球从某一高度由静止释放，小球碰到桌面后反弹，又落下，不断反复。将手机放在桌面，收声孔对准反弹位置，记录下前几次碰撞声对应的时间间隔。先点击测量开始键后再释放小球，记录从开始到第一次碰撞桌面声的间隔时间t1，第一次碰撞声到第二次碰撞声的间隔时间t2，第二次碰撞声到第三次碰撞声的间隔时间t3，以此类推。忽略空气阻力以及小球和桌面的碰撞时间，已知小球质量m=50g，g取10m/s2。某次测量数据如表所示。 t1 t2 t3 t4 t5 0.59s 0.40s 0.28s 0.22s 0.17s (1)用题中所给符号表示出小球第二次碰撞时损失的能量为__________，利用上表中的数据算出损失的能量值为__________J（保留2位有效数字）。 (2)关于这个实验，下列说法正确的是（　　） A．实验时应该用密度大、体积小的金属小球 B．小球初始释放高度应适当高一些 C．可以利用本次实验数据测量出第一次碰撞时损失的能量 D．求第二次碰撞时损失的能量需要测量小球下落的高度H (3)由于空气阻力的影响，本次实验测量值会比真实值__________（填“偏大”或“偏小”）。 考法3.智能手机 Phyphox 软件 核心原理： Phyphox 软件同步调用手机内置加速度、磁力、光强、声压、电压等多类传感器，实时采集、处理数据与图像，将力学、电磁学、声学非电学量精准转化为可视化数据，实现多场景定量创新实验探究。 通关专练： 3．某实验小组利用智能手机的Phyphox软件研究匀速圆周运动中向心加速度与角速度的关系。实验装置如图甲所示：将手机固定在自行车车轮辐条上（可视为质点），通过匀速转动车轮使手机做圆周运动。Phyphox软件通过内置传感器实时测量手机所处位置的角速度（）和向心加速度（a）。实验中多次改变手机到车轮中心的距离（、、…），记录多组数据并进行拟合，得到a与的关系图像均为过原点的直线，且斜率k随手机位置不同而变化。 (1)本实验采用的物理方法是______。 A．等效替代法 B．控制变量法 C．理想实验法 D．微小量放大法 (2)实验中，斜率k代表的物理量是______。 A．车轮的转速 B．手机的质量 C．手机到圆心的距离 D．车轮的半径 (3)若某次实验测得k值偏小，可能的原因有______和______。 A．手机固定不牢，实际转动半径小于测量值 B．车轮转动过程中存在明显打滑 C．传感器测量角速度时存在系统误差 D．实验未保证匀速转动 (4)根据实验原理，向心加速度的表达式应为______。 (5)实验中要求“匀速转动车轮”，若转速波动较大，对实验结果的影响是______。 A．图像变为曲线 B．直线斜率k显著增大 C．数据点分布离散度增加 D．图像不再经过原点 (6)若保持手机位置不变，改用质量更大的手机，k会______。（填增大、减小，不变） (7)若保持车轮转速恒定，将手机固定在车轮上不同位置（如半径分别为和），分别测量对应的a和。两次实验的图像斜率之比为：______。 考法4.手机加速度计测超重、失重 核心原理： 手机内置三轴加速度传感器，实时捕捉竖直方向加速度；加速度向上为超重、向下为失重，将机械运动力学量转化为电信号定量显示。 通关专练： 4.智能手机内置运动传感器，让手机沿任意方向移动一下，便可显示三个维度的运动随时间的变化情况。 ①甲同学的手机只能显示y轴方向的数据。若要利用他的手机测量当地重力加速度，则释放手机的情形应为（　　） A．B．C．D． ②乙同学手持手机，在竖直方向做连续的下蹲-起立动作，得到右图所示的ay-t图像（向上为正）。 （1）在图示过程中，乙同学共完成了___________次下蹲-起立的完整动作。 （2）a、b、c、d四个时刻中，乙同学处于最低点的时刻是___________。 （3）c时刻，乙同学处于( ) A．超重状态             B．失重状态            C．平衡状态 ③丙同学将手机固定在腰部，打开软件，分别得到散步走路和跑步过程中视重比（视重和重力的比值）与时间的关系图像。请写出走路和跑步两种运动的差别（写出2个即可）：_____________。 考法5.手机磁力计 核心原理： 利用手机磁场传感器捕捉小磁摆球摆动周期，精准计时；验证单摆周期只与摆长、重力加速度有关，与摆球质量、摆角无关。 通关专练： 5．在“用单摆测当地重力加速度”实验中，甲、乙两同学为一小组。 (1)两同学利用“手机物理工坊”app中的“磁力计”来测单摆的周期。如图甲，先将小球磁化，小球上下分别为S、N极，将手机放在小球静止位置的下方，并让小球做简谐振动，手机测出其所在空间中磁感强度大小随时间变化，其中z轴磁力计显示如图乙。该单摆的振动周期T为O点与____（选填“A”、“B”、“C”、“D”）点之间的时间差。 (2)两同学在测单摆的摆长时，将绳长加小球直径作为摆长L，测量了多组T、L数据，并分别处理数据。 ①甲同学利用计算法进行处理，其计算的表达式为g＝____（用T、L表示）； ②乙同学利用图像法进行处理，画“”图像，其图像应该是图丙的____（选填“a”、“b”、“c”）； ③甲的测量值将____（选填“大于”、“等于”、“小于”）真实值，乙同学的测量值将____（选填“大于”、“等于”、“小于”）真实值； ④利用乙同学的图像，可求小球半径r＝____（用或表示）。 考法6.手机气压计 核心原理： 手机内置气压传感器，可实时精准测量大气压强数值；利用海拔、温度、密闭容器形变与气压的变化关系，探究气体实验定律、海拔与气压关系、封闭气体压强变化等创新实验。 通关专练： 6．某同学家住20楼，使用手机传感器软件时发现上楼时大气压强会发生变化，于是想到用此规律测量当地的重力加速度g。查阅资料发现当地面附近高度变化不大时，可以将大气视为温度和密度不变的气体。该同学用手机记录了大气压强p随高度h的变化关系，如下表所示： h/m 16.0 28.0 39.0 51.0 63.0 74.0 P/Pa 101805 101661 101523 101373 101234 101098 (1)实验时大气密度约为，利用表中数据在坐标纸中做出关系图像________，根据图像得到当地重力加速度g为______________（计算结果保留3位有效数字）。 (2)若上升的高度较大，考虑到大气密度随高度的变化，则关系图像应为______________（填“直线”、“曲线”）。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026届高考物理核心演示实验三轮通关·百花齐放 百法通关讲义11 与其百题乱刷，不如百法通关！以“一枝独秀不是春，百花齐放春满园”为初心，打破实验桎梏，海纳百川，覆盖核心演示实验所有考法，助你在高考实验赛道，轻装上阵、决胜锋芒！ 本讲义内容：二十一.利用传感器制作简单的自动控制装置 二十二.大显身手的智能手机。 二十一.利用传感器制作简单的自动控制装置 考法1.光敏电阻 光控自动控制 核心原理： 光敏电阻阻值随光照强度增大而减小；光照变化引起回路电流、分压变化，触发后续开关元件，实现白天 / 黑夜自动通断、光控报警。 通关专练： 1．光照强度简称照度，反映光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为勒克斯（）。为了控制蔬菜大棚内的照度，农技人员对大棚设计了图甲所示的智能光控电路，当照度低于某阈值时，启动照明系统进行补光。 (1)为了设定控制电路具体参数，需要获得不同照度下光敏电阻的阻值，现用如图乙所示的多用电表进行测量。步骤如下： ①机械调零后，选择开关拨至“”位置，红黑表笔短接，然后调节多用电表面板上的部件________（填“S”或“T”），直到指针停在表盘右端0刻度处。 ②用可调照度的灯照射光敏电阻。某次测量中，指针指示如图丙所示，则光敏电阻的阻值________，并用照度传感器记录此时的照度值。 ③改变照度多次重复步骤②，得到光敏电阻阻值与照度的对应关系，如表1所示。 表1  光敏电阻阻值与照度对应表 照度/ 65890 41570 30840 20760 16040 12070 10530 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.0 (2)图甲电路中，电源电动势，内阻不计。定值电阻，电阻箱的阻值调节范围是，光敏电阻的电压增加到时，照明系统开始工作。现大棚内拟种植叶菜类蔬菜，农技人员设置照度阈值，当照度降低到时开始补光，电阻箱的阻值应调为________。 (3)当大棚内种植果菜类蔬菜时，需提高照度阈值，需要________（填“增大”或“减小”）电阻箱的阻值。 【答案】(1) T /800.0(2)1700(3)减小 【详解】（1）[1]选择倍率后，需要将红黑表笔短接，然后调节多用电表面板上的欧姆调零旋钮T进行欧姆调零； [2]多用电表的读数为 （2）由表1可知，当照度时， 电流 根据欧姆定律，电阻箱接入的阻值 （3）由表1可知，光敏电阻阻值随照度的增大而减小。提高照度，光敏电阻减小，在电路中分得的电压减小，为了分得和没有提高照度阈值前相同的电压，需要提高其阻值在总电阻中的占比，因此需要减小电阻箱的阻值。 考法2.热敏电阻 温控自动控制 核心原理： 热敏电阻分正温度系数、负温度系数，温度改变阻值发生显著变化；利用温度 — 电阻变化规律，改变控制电路电压电流，实现高温、低温自动控制。 通关专练： 2．某物理实验小组的同学想制作一个温控报警器，他们从网上购买了一个热敏电阻，热敏电阻说明书上标出了该热敏电阻不同温度下的阻值，如下表所示： t/℃ 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 RT/Ω 2400.0 1500.0 1150.0 860.0 435.0 120.0 (1)实验小组的小王同学先用多用电表粗略测量常温下该热敏电阻的阻值，当时环境温度为22℃，他用多用电表电阻挡选“×10”倍率测量时，指针偏转角度太小，则应将倍率更换至___________（选填“×1”或“×100”）挡，换挡后___________（选填“需要”或“不需要”）再进行欧姆调零，正确操作后多用电表指针如图甲所示，读出常温下该热敏电阻的阻值为___________Ω。 (2)实验小组的小张同学又设计如图乙所示的电路来精确测量常温下该热敏电阻的阻值。操作步骤如下： ①正确连接实验电路后，调节滑动变阻器 R的滑片至左端； ②闭合S1、S2，快速调节滑动变阻器R的滑片，使电流表和电压表指针有明显偏转，分别记下电流表、电压表的示数I1、U1； ③保持滑动变阻器 R的滑片位置不动，快速断开S₂，分别记下此时电流表、电压表的示数I2、U2，则待测电阻 ___________（用I1、U1、I2、U2表示）。 小张同学测完电阻后忘记断开开关S1，过一段时间后，小刘同学重复这一实验，再一次测量常温下热敏电阻的阻值，操作过程和电表读数都完全正确，但测出的热敏电阻的阻值却比小张同学测出的值偏小，最可能的原因是___________。 (3)利用该热敏电阻制作温控报警器，其电路原理如图丙所示，图中电源电动势为10V，内阻可不计，报警系统接在 ab之间，当 ab之间的输出电压高于6.0V时，便触发报警器报警，如果要使报警温度达到（ 时报警系统报警，电阻箱应调到___________Ω，如果要使报警温度更高一点，应该将电阻箱的电阻调___________（选填“大”或“小”）一点。 【答案】(1) ×100 需要 1400(2) 忘记断开开关S₁，电流通过热敏电阻，温度升高后电阻阻值减小(3) 180 小 【详解】（1）[1] 说明所测电阻阻值较大，所选挡位太小，为准确测量电阻阻值，应选“×100”挡位； [2] [3] 换挡后需要再进行欧姆调零，正确操作后多用电表指针如图甲所示，读出常温下该热敏电阻的阻值为14×100Ω＝1400Ω （2）[1] 由题意可知， 解得 [2] 测出的热敏电阻的阻值却比小张同学测出的值偏小，最可能的原因是忘记断开开关S₁，电流通过热敏电阻，温度升高后电阻阻值减小。 （3）[1] 若要求开始报警时环境温度为60℃，此时，由 解得电阻箱阻值应调为 [2] 如果要使报警温度更高一点，热敏电阻的阻值更小，由 得，应该将电阻箱的电阻调小。 考法3.霍尔元件 磁场 / 位移自动测量 核心原理： 霍尔元件利用霍尔效应，将磁感应强度转化为霍尔电压；磁场强弱、位置远近改变输出电压，实现磁控、限位、位移自动感应控制。 通关专练： 3.霍尔元件是利用霍尔效应制成的传感器，可用于设计制作测量自行车行驶速率的速度计。 如图，将厚度为d的金属薄片，置于与元件垂直、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，并从侧面P、Q通入电流I，两侧面M、N间将产生的霍尔电压，其中k为霍尔系数。 ①霍尔系数的单位用国际单位的基本单位可表示为________。 ②用螺旋测微器测量霍尔元件厚度，结果如图所示，则d=________mm。 ③若用电压表测量霍尔电压，应与红表笔相连的是（ ） A．侧面M B．侧面N C．侧面P D．侧面Q ④如图，将霍尔传感器固定在前轮车架上，前轮上安装一磁铁，车轮每转一圈，磁铁靠近霍尔传感器一次，输出一个脉冲电压。若测得相邻两个脉冲间的时间间隔为210ms，则车轮的转速为________r/s（结果保留2位有效数字），为了测出车轮的行驶速度，还需要测量的物理量是________。 【答案】6． 7．0.520/0.519/0.521 8．B 9． 4.8 霍尔传感器离转轴距离r 【解析】①根据 可得霍尔系数为 再由 ， 可知电压和磁感应强度的单位分别为 ， 则霍尔系数国际单位的基本单位可表示为 ②用螺旋测微器测量霍尔元件厚度，读数为 ③金属中的自由电荷是电子，带负电，根据左手定则可知侧面集中大量的电子，为电源的负极，侧面是电源的正极，根据“红正黑负”可得用电压表测量霍尔电压，应与红表笔相连的是侧面。 故选B。 ④[1]根据，可得车轮的转速为 [2] 根据可知为了得到测速，还需要测量的物理量是霍尔传感器离转轴距离r 考法4.湿敏 / 气敏电阻 环境参数控制 核心原理： 湿度、气体浓度改变材料导电性能，从而改变电阻大小；环境理化量转化为电信号，完成湿度报警、有害气体自动检测与控制。 通关专练： 4．气敏电阻在安全环保领域有着广泛的应用。有一个对甲醛气体非常敏感的气敏电阻，正常情况下阻值为几百欧，当甲醛浓度升高时，其阻值可以增大到几千欧。该气敏电阻说明书给出的气敏电阻随甲醛浓度变化的曲线如图a所示（横轴为） (1)为检验该气敏电阻的参数是否与图a一致，测量部分甲醛浓度下的阻值，设计图b所示电路。利用如下实验器材测甲醛浓度为时气敏电阻的阻值，供选用的器材如下： A．蓄电池（电动势，内阻不计） B．电压表（量程，内阻约） C．毫安表（量程，内阻约） D．滑动变阻器（最大阻值） E.滑动变阻器（最大阻值） F.开关、导线若干 ①参照图a中的参数，滑动变阻器应选用__________（填“”或“”）； ②单刀双掷开关应接在__________（填“1”或“2”）； (2)实验时，将气敏电阻置于密封小盒内，通过注入甲醛改变盒内甲醛浓度，记录不同甲醛浓度下电表示数，计算出气敏电阻对应阻值，若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为和，则此时气敏电阻的阻值为__________（保留2位有效数字）。 (3)已知国家室内甲醛浓度标准是。探究小组利用该气敏电阻设计了如图c所示的简单测试电路，用来测定室内甲醛是否超标。 电源电动势为（内阻不计），电路中、分别为红、绿发光二极管，红色发光二极管的启动（导通）电压为，即发光二极管两端电压时点亮，绿色发光二极管的启动电压为，发光二极管启动时对电路电阻的影响不计。实验要求当室内甲醛浓度正常时绿灯亮，超标时红灯亮，则在电阻和中，__________是定值电阻，其阻值为__________。 【答案】(1) 1(2)1.5(3) 3.9 【详解】（1）[1]根据图b可知，滑动变阻器采用了分压接法，为了调节方便，则滑动变阻器应该选择最大阻值较小的。 [2]由图a可知，甲醛浓度为的气敏电阻的阻值 由于，因此电流表应采用内接法，即开关接到1。 （2）根据欧姆定律可得气敏电阻阻值为 （3）[1]、串联，当甲醛浓度升高，气敏电阻的阻值增大时，红色发光二极管两端电压升高，所以为气敏电阻，为定值电阻。 [2]根据电阻与电压成正比，有 红色发光二极管处于点亮的临界状态，由图a可知时，气敏电阻的阻值，故可得 考法5.三极管 + 传感器 放大开关控制 核心原理： 三极管具有电流放大与开关作用，传感器微弱电信号经三极管放大，驱动继电器、指示灯、蜂鸣器工作，实现小信号控制大功率装置。 通关专练： 5．工人操作机床工作时，稍有不慎就会伤及操作工人的手。某实验小组设计了一个光控继电器自动切断电路。如图甲所示，光电二极管在有光照的时候二极管导通（电阻为0），没光照时，二极管截止（电阻无穷大）。K为电磁继电器的线圈，S为它的常开触点，通过电磁继电器可开启、关闭机床的供电电路。二极管D提供继电器自感电流释放的通路，从而保护其它元件。当三极管b、e之间电压大于0.7V时，c、e之间电阻可认为近似为零，当b、e之间电压小于0.7V时，c、e之间电阻可认为是无限大。无论b、e之间电压为多大，均可认为电流不会从b流向f。系统工作时，当工人不慎将手伸向危险区域时，由于遮挡光线，光控继电器衔铁立即切断机床的供电电路。 (1)该实验小组探究不同电压下二极管D的电阻变化规律，图乙为测量电路图，按图乙接好电路；滑动变阻器滑片先置于__________（填“a”或“b”）端，再接通开关，多次改变滑动变阻器滑片的位置，记录对应的电流表示数I和电压表示数U；根据实验数据得到如图丙所示曲线，从曲线可知，电压在范围内，二极管D的电阻随电压的增大而__________（填“增大”或“减小”）。 (2)为了实现自动控制，请在图丁中用笔画线代替导线，把电磁继电器接入到图甲所示电路中的相应节点上，a、c、h、i对应节点已经在图丁中标出__________。 (3)已知定值电阻阻值为，则应选最大阻值为__________（填“”“”或“”）的滑动变阻器；控制电路和工作电路接通正常，没有遮挡，机床无法正常工作，应把__________（填“调大”或“调小”）。 【答案】(1) a 减小(2)(3) 调大 【详解】（1）[1]实验电路中滑动变阻器采用分压式接法，为了保护用电器，开关闭合前应将滑动变阻器的滑片置于a端，使测量部分电路两端电压为0； [2]根据欧姆定律可知，二极管电阻随电压增大而迅速减小。 （2）当正常工作时，衔铁被电磁铁吸下，机床电路处于接通状态。当光电二极管被遮挡时，b、e之间电压迅速减小，电磁铁电流减小，衔铁被弹簧拉起，机床停止工作。故电路如图所示 （3）[1]机床正常工作时，b、e之间电压应大于0.7V，分压小于5.3V，所以接入电路的电阻应大于，故选用最大阻值为的滑动变阻器。 [2]当没有遮挡时，光电二极管电阻为零，电磁继电器无磁性，说明两端的电压小于0.7V，为使此时电压大于0.7V，需要调大。 考法6.磁敏电阻 磁控感应控制 核心原理： 磁敏电阻阻值随外加磁场强弱变化而改变，磁场靠近、远离或强弱变化直接改变回路电阻与分压，实现无接触磁控开关、门禁、磁吸自动感应装置。 通关专练： 6．磁敏电阻是一种对磁敏感、具有磁阻效应的电阻元件。物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应。某实验小组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（6V）、滑动变阻器R（最大阻值为20Ω），电压表（量程为0~3V，内阻为2kΩ）和毫安表（量程为0~3mA，内阻不计）。定值电阻、开关、导线若干 (1)为了使磁敏电阻两端电压调节范围尽可能大，实验小组设计了电路图甲，请用笔代替导线在乙图中将实物连线补充完整。 (2)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0.5mA，则此时磁敏电阻的阻值为______。 (3)实验中得到该磁敏电阻阻值R随磁感应强度B变化的曲线如图丁所示，某同学利用该磁敏电阻制作了一种报警器，其电路的一部分如图戊所示。图中E为直流电源（电动势为6.0V，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。若要求开始报警时磁感应强度为0.2T，则图中______（填“”或“”）应使用磁敏电阻，另一固定电阻的阻值应为______（保留2位有效数字）。 【答案】(1)(2) 1.30 3900Ω/(3) 2.8 【详解】（1）根据电路图甲，在乙图中补充实物连线图如下 （2）[1]电压表的最小刻度值为0.1V，如图丙所示，电压表的读数为1.30V, [2]根据串联电路电压与电阻成正比的关系，磁敏电阻两端的电压为 电流表读数为0.5mA，故此时磁敏电阻的阻值为 （3）[1]根据闭合电路可得可得输出电压为 要求输出电压达到或超过2.0V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，故需要的阻值增大才能实现此功能，故为磁敏电阻； [2]开始报警时磁感应强度为0.2T，此时 电压 根据电路关系 解得另一固定电阻的阻值应为 二十二.大显身手的智能手机 考法1.利用手机连拍 / 慢动作连拍 核心原理： 手机连拍以恒定时间间隔成像，定格物体连续位置，等效频闪照相；利用分运动规律、逐差法处理位移，研究平抛、匀变速、圆周运动规律。 通关专练： 1．某实验小组探究甩手时指尖的向心加速度，利用手机连拍功能（每隔0.04s拍一张照片）得到甩手动作的过程如图甲。其中，A、B、C三点是甩手动作最后3张照片指尖的位置。可建立如下运动模型：指尖从A点以肘关节M为圆心做加速圆周运动，指尖到B的瞬间，立刻以腕关节N（视为已静止）为圆心做减速圆周运动，最终到达C点。 （1）方案一：由图甲照片可知，实验者手臂自然下垂时肩膀到指尖的距离为13cm，而相应的实际距离为65cm；照片中A、B两点间距离为5.2cm，由此可以计算指尖实际在A、B间运动的平均速度为________m/s，并粗略认为这就是指尖过B点的线速度。同理，得到BN的实际距离为17cm；计算指尖在B处绕N点转动的向心加速度为a向＝________m/s2（保留三位有效数字）。 （2）方案二：按如图乙方式握住手机，调整手机位置，使手机中的加速度传感器尽量靠近手腕，重复与方案一相同的甩手动作，加速度传感器可以测出空间直角坐标系内x、y、z三个方向的加速度分量，其中x轴正方向沿手机平面向右，y轴正方向沿手机平面向上，z轴正方向垂直于手机平面向上。图丙为手机测量的手腕三个方向加速度随时间的变化曲线，其中x方向的加速度用曲线x表示。由图丙可知，曲线________（填1或2）测量的手腕向心加速度。通过测量图甲可知：B点做圆周运动的线速度大约是N点绕M点做圆周运动的线速度的2.2倍，B点绕N点做圆周运动的半径NB大约是N点绕M点做圆周运动半径MN的0.6倍，可得指尖在B处绕N点转动的向心加速度为a向＝________m/s2（保留三位有效数字）。 （3）任写一条方案一或方案二中的系统误差________。 【答案】 6.5 249 2 258 见解析 【详解】（1）[1]方案一中，根据比例关系可知A、B两点的实际距离为 可得 根据，可以计算指尖实际在A、B间运动的平均速度为 [2]依题意，根据可得指尖在B处绕N点转动的向心加速度为 （2）[3]依题意，由于手腕向心加速度一直指向手腕，总是与y轴正方向相反，所以由图丙可知，曲线2应为测量的手腕向心加速度曲线； [4]由图丙中图线2可知手机显示手腕部位N的向心加速度约为，由于，，根据公式，可得指尖在B处绕N点转动的向心加速度大小为 [5]方案二中手机中加速度传感器的实际位置到肘关节M的距离比NM略大，可知甩手时转动半径与的比值更小，因此偏大，该误差总是偏大，属于系统误差。 考法2.手机声学秒表 核心原理： 依托麦克风采集声波信号，自动识别声响起止时刻，消除人眼反应延时；以声学触发精准计时，用于单摆、自由落体、碰撞类实验，大幅减小计时人为误差。 通关专练： 2．某实验小组准备用手机里的声学传感器——声学秒表测量小球碰撞桌面的能量损失。在安静的环境中，将小球从某一高度由静止释放，小球碰到桌面后反弹，又落下，不断反复。将手机放在桌面，收声孔对准反弹位置，记录下前几次碰撞声对应的时间间隔。先点击测量开始键后再释放小球，记录从开始到第一次碰撞桌面声的间隔时间t1，第一次碰撞声到第二次碰撞声的间隔时间t2，第二次碰撞声到第三次碰撞声的间隔时间t3，以此类推。忽略空气阻力以及小球和桌面的碰撞时间，已知小球质量m=50g，g取10m/s2。某次测量数据如表所示。 t1 t2 t3 t4 t5 0.59s 0.40s 0.28s 0.22s 0.17s (1)用题中所给符号表示出小球第二次碰撞时损失的能量为__________，利用上表中的数据算出损失的能量值为__________J（保留2位有效数字）。 (2)关于这个实验，下列说法正确的是（　　） A．实验时应该用密度大、体积小的金属小球 B．小球初始释放高度应适当高一些 C．可以利用本次实验数据测量出第一次碰撞时损失的能量 D．求第二次碰撞时损失的能量需要测量小球下落的高度H (3)由于空气阻力的影响，本次实验测量值会比真实值__________（填“偏大”或“偏小”）。 【答案】(1) 0.051(2)AB(3)偏大 【详解】（1）[1][2]每一次碰撞后，小球都做竖直上抛运动，根据对称性可知，上升和下落的时间为碰撞时间间隔的一半，则小球第二次碰撞时损失的能量为 利用上表中的数据算出损失的能量值为ΔE=0.051J。 （2）A．实验时应该用密度大、体积小的金属小球，空气阻力就可以忽略不计，故A正确； B．小球初始释放高度应适当高一些，能量大、反弹次数多便于研究，时间间隔长减少误差，故B正确； C．因先放小球后计时，小球第一次碰前的运动时间不是t1，不能测量出第一次碰撞时损失的能量，故C错误； D．测碰撞损失的能量，不需要测量下落高度，故D错误。 故选AB。 （3）由于空气阻力的影响，会损失机械能，实验测量值是因空气阻力损失的能量和碰撞损失的能量之和，会比真实值偏大。 考法3.智能手机 Phyphox 软件 核心原理： Phyphox 软件同步调用手机内置加速度、磁力、光强、声压、电压等多类传感器，实时采集、处理数据与图像，将力学、电磁学、声学非电学量精准转化为可视化数据，实现多场景定量创新实验探究。 通关专练： 3．某实验小组利用智能手机的Phyphox软件研究匀速圆周运动中向心加速度与角速度的关系。实验装置如图甲所示：将手机固定在自行车车轮辐条上（可视为质点），通过匀速转动车轮使手机做圆周运动。Phyphox软件通过内置传感器实时测量手机所处位置的角速度（）和向心加速度（a）。实验中多次改变手机到车轮中心的距离（、、…），记录多组数据并进行拟合，得到a与的关系图像均为过原点的直线，且斜率k随手机位置不同而变化。 (1)本实验采用的物理方法是______。 A．等效替代法 B．控制变量法 C．理想实验法 D．微小量放大法 (2)实验中，斜率k代表的物理量是______。 A．车轮的转速 B．手机的质量 C．手机到圆心的距离 D．车轮的半径 (3)若某次实验测得k值偏小，可能的原因有______和______。 A．手机固定不牢，实际转动半径小于测量值 B．车轮转动过程中存在明显打滑 C．传感器测量角速度时存在系统误差 D．实验未保证匀速转动 (4)根据实验原理，向心加速度的表达式应为______。 (5)实验中要求“匀速转动车轮”，若转速波动较大，对实验结果的影响是______。 A．图像变为曲线 B．直线斜率k显著增大 C．数据点分布离散度增加 D．图像不再经过原点 (6)若保持手机位置不变，改用质量更大的手机，k会______。（填增大、减小，不变） (7)若保持车轮转速恒定，将手机固定在车轮上不同位置（如半径分别为和），分别测量对应的a和。两次实验的图像斜率之比为：______。 【答案】(1)B(2)C(3) A C(4)(5)C(6)不变(7) 【详解】（1）角速度（）和向心加速度（a）的关系会随手机到车轮中心的距离r变化而变化，故本实验采用的物理方法是控制变量法。 故选B。 （2）根据，得到a与的关系图像均为过原点的直线，斜率，为手机到车轮圆心的距离。 故选C。 （3）BD．得到的a与的关系图像应为手机固定在同一半径位置得到多组数据， 不需要保证匀速转动和不打滑，故BD错误； A．手机固定不牢，实际转动半径小于测量值会造成测得k值偏小，故A正确； C．传感器测量角速度时存在系统误差也可能会造成测得k值偏小，故C正确。 故选AC。 （4）根据实验原理，a与成正比，向心加速度的表达式应为。 （5）匀速转动车轮时测量得到的角速度（）和向心加速度（a）不变，若转速波动较大，角速度变化波动大，则加速度也变化波动大，数据点分布离散度增加。 故选C。 （6）若保持手机位置不变，改用质量更大的手机，a与质量无关，k不变。 （7）图像斜率，故。 考法4.手机加速度计测超重、失重 核心原理： 手机内置三轴加速度传感器，实时捕捉竖直方向加速度；加速度向上为超重、向下为失重，将机械运动力学量转化为电信号定量显示。 通关专练： 4.智能手机内置运动传感器，让手机沿任意方向移动一下，便可显示三个维度的运动随时间的变化情况。 ①甲同学的手机只能显示y轴方向的数据。若要利用他的手机测量当地重力加速度，则释放手机的情形应为（　　） A．B．C．D． ②乙同学手持手机，在竖直方向做连续的下蹲-起立动作，得到右图所示的ay-t图像（向上为正）。 （1）在图示过程中，乙同学共完成了___________次下蹲-起立的完整动作。 （2）a、b、c、d四个时刻中，乙同学处于最低点的时刻是___________。 （3）c时刻，乙同学处于( ) A．超重状态             B．失重状态            C．平衡状态 ③丙同学将手机固定在腰部，打开软件，分别得到散步走路和跑步过程中视重比（视重和重力的比值）与时间的关系图像。请写出走路和跑步两种运动的差别（写出2个即可）：_____________。 【答案】①．B ②． 一 d A ③．人散步时，视重比变化周期较小，视重比的变化范围较小 【解析】①．同学的手机只能显示y轴方向的数据，所以若要利用他的手机测量当地重力加速度，则y轴应保持竖直方向。 故选B。 ②．[1]由图可知，加速度先向下后向上，然后向上再向下，说明人先向下加速后向下减速，然后向上加速再向上减速，即人完成一次下蹲起立的动作。 [2]由以上分析可知，乙同学处于最低点的时刻是d。 [3]c时刻，乙同学处于减速下蹲阶段，加速度向上，处于超重状态。 故选A。 ③．由图可知，当人散步时，速度较小，视重比变化周期较小，同时视重比的变化范围较小。 考法5.手机磁力计 核心原理： 利用手机磁场传感器捕捉小磁摆球摆动周期，精准计时；验证单摆周期只与摆长、重力加速度有关，与摆球质量、摆角无关。 通关专练： 5．在“用单摆测当地重力加速度”实验中，甲、乙两同学为一小组。 (1)两同学利用“手机物理工坊”app中的“磁力计”来测单摆的周期。如图甲，先将小球磁化，小球上下分别为S、N极，将手机放在小球静止位置的下方，并让小球做简谐振动，手机测出其所在空间中磁感强度大小随时间变化，其中z轴磁力计显示如图乙。该单摆的振动周期T为O点与____（选填“A”、“B”、“C”、“D”）点之间的时间差。 (2)两同学在测单摆的摆长时，将绳长加小球直径作为摆长L，测量了多组T、L数据，并分别处理数据。 ①甲同学利用计算法进行处理，其计算的表达式为g＝____（用T、L表示）； ②乙同学利用图像法进行处理，画“”图像，其图像应该是图丙的____（选填“a”、“b”、“c”）； ③甲的测量值将____（选填“大于”、“等于”、“小于”）真实值，乙同学的测量值将____（选填“大于”、“等于”、“小于”）真实值； ④利用乙同学的图像，可求小球半径r＝____（用或表示）。 【答案】(1)D(2) c 大于 等于 【详解】（1）由图乙图像知，在运动时，磁感应强度由小变大，说明点在最低点，在运动时，磁感应强度由大变小，说明点在最高点，在运动时，磁感应强度由小变大，说明点在最低点，在运动时，磁感应强度由大变小，说明点在最高点，刚好完成一个完整的周期，D符合题意； 故选D。 （2）[1]根据单摆周期公式知 变形得 [2]根据单摆周期公式知 摆长为 解得 由此得到的图像是图乙中的c，c正确。 故选c。 [3]甲同学利用计算法进行处理，根据单摆周期公式知 变形得 由实验知，偏大，则计算结果偏大，故填“大于”。 [4]乙同学利用图像法进行处理，由图像知斜率不变，重力加速度的测量值不变，故填“等于”。 [5]由图像得 当时，代入得 即，在横轴截距为半径，故利用乙同学的图像，可求小球半径为。 考法6.手机气压计 核心原理： 手机内置气压传感器，可实时精准测量大气压强数值；利用海拔、温度、密闭容器形变与气压的变化关系，探究气体实验定律、海拔与气压关系、封闭气体压强变化等创新实验。 通关专练： 6．某同学家住20楼，使用手机传感器软件时发现上楼时大气压强会发生变化，于是想到用此规律测量当地的重力加速度g。查阅资料发现当地面附近高度变化不大时，可以将大气视为温度和密度不变的气体。该同学用手机记录了大气压强p随高度h的变化关系，如下表所示： h/m 16.0 28.0 39.0 51.0 63.0 74.0 P/Pa 101805 101661 101523 101373 101234 101098 (1)实验时大气密度约为，利用表中数据在坐标纸中做出关系图像________，根据图像得到当地重力加速度g为______________（计算结果保留3位有效数字）。 (2)若上升的高度较大，考虑到大气密度随高度的变化，则关系图像应为______________（填“直线”、“曲线”）。 【答案】(1) 9.83(2)曲线 【详解】（1）见解析 [1]描点连线有 [2]设地面大气压强为，则 由上述分析，结合题图有 解得 （2）由于大气密度随着高度的变化而发生变化，结合之前的解析式可知，其大气压强与高度的平方呈一定函数关系，而不是大气压强与高度成线性关系，所以其图像为曲线。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $