含传感器-光控开关 专项训练 -2026届高考物理二轮电磁学实验专题【难点突破】

**基本信息** 以光控开关为载体，系统整合传感器特性分析、电路设计与逻辑控制，形成“特性→原理→应用”三阶解题体系，突出科学思维与科学探究素养。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础特性分析|3题|表格数据规律分析、图像法处理数据|光敏电阻阻值随照度变化规律→电磁开关电流阈值控制原理| |电路控制设计|4题|串联分压计算、滑动变阻器调节、电路补全|欧姆定律应用→传感器与继电器电路参数匹配→控制阈值调节方法| |综合应用拓展|2题|逻辑门电路分析、多传感器联动设计|单一传感器控制→声光/红外多条件控制→实际应用系统构建|

03 含传感器-光控开关--2026年高考物理二轮电磁学实验专题【难点突破】 一、实验题 1．为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统。光敏电阻是阻值随光的照度变化而发生变化的元件（物理学中用照度描述光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为1x）。某光敏电阻在不同照度下的阻值变化如下表： 照度 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻 7.5 4.0 2.8 2.3 2.0 1.8 (1)表中数据说明光敏电阻的阻值随着光照的增强而______（填“增大”或“减小”）； (2)某种路灯自动控制装置，就是采用上述类型的光敏电阻作为传感器，再借助电磁开关，实现控制路灯自动在白天关闭，黑夜打开。某种电磁开关的内部结构如下图所示。其中，1、2两接线柱连接励磁线圈（励磁线圈电阻忽略不计），3、4两接线柱相当于路灯的开关，分别与弹簧片和触点连接。当励磁线圈中的电流大于或等于时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；当励磁线圈中的电流小于时，3、4接通。现在把直流电源（电动势，内阻忽略不计）、励磁线圈限流保护电阻（调节到）、光敏电阻通过导线开关依次连接到1、2两接线柱与励磁线圈组成电路。闭合开关，如下图所示。则在天色渐暗时，照度低于______lx时路灯将会点亮。 (3)为了更加节能和环保，设计让天色更暗时，路灯点亮，应该把励磁线圈限流保护电阻适当调______（选填“大”或“小”）。 2．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，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件，照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx（勒克斯）。 照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻 5.8 3.6 2.8 2.3 1.8 （1）某光敏电阻在不同照度下的阻值如上表，根据表中已知数据，在图1的坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线.根据图像，表格中空缺的数据是____________。 （2）如图2甲所示是街道路灯自动控制模拟电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电，电路能达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果。 （3）用多用电表“”挡，按正确步骤测量图中电磁铁线圈电阻时，指针示数如图2乙所示，则线圈的电阻为____________，已知当线圈中的电流大于或等于时，继电器的衔铁将被吸下，图中直流电源的电动势，内阻忽略不计，滑动变阻器有两种规格可供选择：，要求天色渐暗照度降低至时点亮路灯，滑动变阻器应选择_________（填），为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地________（填“增大”或“减小”）滑动变阻器的电阻。 3．某同学用光敏电阻制作了光控开关来控制照明系统。光敏电阻的阻值随着光的强弱而变化。物理学中用照度描述光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为lx。该同学找到了一个光敏电阻，经查阅资料，得到光敏电阻阻值与照度的关系图像如图甲所示。 （1）该同学准备了如下实验器材： 直流电源（电动势3V，内阻不计）； 电阻箱； 电阻箱； 电阻箱； 光敏电阻； 开关及导线若干。 （2）照明电路控制原理是：当1、2两端电压大于等于2V时，控制开关启动照明系统。请在虚线框内完成电路原理图______（不考虑控制开关对所设计电路的影响），要求在照度小于等于1.0lx时，启动照明系统。 （3）实验时所选用的电阻箱为______（选填“”“”或“”），应把该电阻箱阻值调为______kΩ，如果想让照明系统在更低的照度下启动，需要把电阻箱阻值调______（选填“大”或“小”）。 4．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”） 5．某实验小组设计了一个声、光灯光控制系统。声、光控制开关需要同时满足光线较暗、有活动声音时才接通电路的工作要求。其示意图如图（甲）所示。 （1）声、光控制开关中的声控继电器与光控继电器是______（填“并联”或“串联”）关系。 （2）其中光控继电器的电路结构如图（乙）所示。已知环境亮度越大，光敏元件阻值越小，当电路电流小于某阈值I0时，继电器开始工作。在设定的光照度条件下调节滑动变阻器，使继电器恰好开始工作，此时电流表示数如图（丙）所示，此时I0=______A。 （3）为了节约用电，需要降低光照度阈值，应该把滑动变阻器阻值调______。 6．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，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx）。 （1）某光敏电阻R在不同照度下的阻值如下表，根据表中已知数据，在如图甲的坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线。由图像可求出照度为0.6lx时的电阻约为__________kΩ。 （2）如图乙，是街道路灯自动控制设计电路，利用直流电源为电磁铁供电，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____________（填“AB”或“BC”）之间。 7．人体接近传感器又称无触点接近传感器（简称传感器），是理想的电子开关量传感器，广泛应用于各种自动控制电路中，例如写字楼的自动门、公寓的楼道灯等。兴趣小组找到一只传感器，欲先确定其对人体接近的感应特性，设计了测量电路如图（）所示，并将传感器安置在轴上距离原点处，一人从原点处沿轴运动，测得通过电流表的电流与人的位置的关系如图（），其中传感器的动作电流，接近传感器时电流时人到传感器的距离为动作距离，远离传感器时电流时人到传感器的距离为释放距离。 “与”门真值表 输入 输出 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 (1)若人行走的速度为，自动门从动作到能让人通过需要的时间为；有一条长的楼梯。则此传感器适合做___________； A．自动门的自动控制系统，并将传感器安装在门上方 B．楼梯灯的自动控制系统，并将传感器安装在楼梯中间墙壁上 (2)传感器能提供的电流很小，不足以驱动控制电路正常工作，往往需要配合开关电路才能提供较大控制电流。有一种“与”门开关电路，符号和真值表如上表，，为两个输入端，为输出端，真值表中“0”表示与电源负极间电势差较小（低于某值，称为低电平），电路处于断开状态，“1”表示与电源负极间电势差较大（大于某值，称为高电平），电路处于接通状态。、输入端由“0”转为“1”的电压叫开门电压，由“1”转为“0”的电压叫关门电压，若此“与”门电路的开、关门电压均为，当、时，输出端处于___________（填“断开”或“接通”）状态； (3)楼梯灯控制系统需要同时满足两个条件才能点亮：即有人接近和光线较暗。兴趣小组欲使用上述传感器和“与”门电路制作一个楼梯灯控制系统，还需要一只光敏电阻（阻值随光照强度增大而减小）和几个定值电阻、灯等，设计的电路如图（），门电路对线路电阻没有影响，若其中为定值电阻，则为___________；、中接入定值电阻的是___________。若要求当光线较暗、人到达传感器动作距离时楼梯灯亮，则与传感器串联的电阻阻值约为___________。 8．把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器、开关、电源按如图所示电路连接，制成光电报警装置。已知：①光敏电阻：受光照射后，阻值会变小；②干簧管继电器：由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，当线圈中有一定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态。当线圈中没有电流或者电流很微弱时，磁场消失，簧片在弹力的作用下恢复到分离状态。要求：当有光照射报警装置且光照不是很弱时，蜂鸣器发声；当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声。请将下面的电路完整连接好________。 9．用简单的模块电路来设计一盏指示灯．白天指示灯自动点亮，夜晚自动熄灭．夜晚如果有人靠近，灯自动点亮，当人离开后，指示灯自动熄灭．根据题意，在下列模块中选择符合要求的模块，将其前面的符号填入空格： A．小灯； B．蜂鸣器； C． 电动机； D．光传感器； E．声传感器； F．红外传感器； G．接触传感器； H．“非”门控制器； I．“与”门控制器； J．“或”门控制器． （1）传感器选择_____； （2）控制器选择_____； （3）执行器选择_____． 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《03 含传感器-光控开关--2026年高考物理二轮电磁学实验专题【难点突破】》参考答案 1．(1)减小 (2)1.0 (3)小 【详解】（1）根据表中数据可知，光敏电阻的阻值随着光照的增强而减小。 （2）当励磁线圈中的电流等于时，根据 解得 结合表格中数据可知，在天色渐暗时，照度低于1.0lx时路灯将会点亮。 （3）天色更暗时，光敏电阻接入阻值更大，为了使励磁线圈中的电流大于或等于时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，则需要把励磁线圈限流保护电阻适当调小。 2． 2.0 140 减小 【详解】[1] 由图1知，光照强度为1.0lx时，光敏电阻的电阻值为2.0kΩ [2] 欧姆表的读数是先读出表盘的刻度，然后乘以倍率，表盘的刻度是14，倍率是“×10Ω”，所以电阻值是14×10=140Ω [3] 天色渐暗照度降低至1.01x时点亮路灯，此时光敏电阻的电阻值是2kΩ，电路中的电流是2mA，有 所以要选择滑动变阻器 [4] 由于光变暗时，光敏电阻变大，分的电压变大，所以为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地减小滑动变阻器的电阻。 3． 大 【详解】[1]按照题目要求，将电路连接如下 [2][3]当照度低于1.0lx时，光敏电阻的阻值为 由于电源电动势为，光敏电阻分担的电压为，根据串联分压的原理，还需要给电路串联一个分担的电压，则有 解得，故选 [4]根据电路特点可知，如果想让照明系统在更低的照度下启动，此时光敏电阻的阻值增大，需要把电阻箱阻值调大。 4．(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。 5． 串联 0.42 小 【详解】（1）[1]由于声、光控制开关需要同时满足光线较暗、有活动声音时才接通电路的工作要求，可知声、光控制开关中的声控继电器与光控继电器是串联关系。 （2）[2]图丙中电流表的量程为0.6A，精度为0.02A，根据电流表的读数规律，可知，该电流表的读数为0.42A。 （3）[3]由于环境亮度越大，光敏元件阻值越小，则当降低光照度阈值时，对应光敏电阻的阻值增大，由于电路电流小于某阈值I0时，继电器开始工作，可知此时应把滑动变阻器阻值调小。 6． 2.8kΩ AB 【详解】（1）[1]从图像上可以看出当照度为0.6lx时的电阻约为； （2）[2]当天亮时，光敏电阻的阻值变小，所以回路中电流增大，则衔铁被吸下来，此次触片和下方接触，此时灯泡应该熄灭，所以灯泡应接在AB之间。 7． B 断开 传感器 【详解】(1)[1]由图（）可知，传感器的动作距离约为 人在内行走的距离为 所以若作为自动门的控制系统，则人到达门所在位置时不能通过门，故只能作为楼梯灯的控制系统 故选B； (2)[2]当，时，只满足一个输入端为“1”状态，因此输出端为“0”，即为断开状态； (3)[3][4]门电路对线路电阻没有影响，则与串联，与串联，在光线较暗时人接[5]近传感器灯要点亮，则、电压均高于，所以通过两支路的电流均增大，则为传感器，为光敏电阻，为定值电阻；人到达传感器的动作距离时，通过传感器的电流为 则串联电阻 8． 【详解】[1]电池、光敏电阻与开关及干簧管继电器开关里面两个接线构成一个回路，而另一组电池、蜂鸣器与干簧管继电器开关外面线圈的两个接线构成又一个回路。当有光照时，光敏电阻变小，使得干簧管继电器开关存在磁场，导致开关接通，最终使得蜂鸣器发生。故电路的连接方法如下图所示 9． DF J A 【详解】（1）白天指示灯自动点亮，夜晚自动熄灭，说明传感器能感受光的变化，需要D、光传感器； 夜晚如果有人靠近，灯自动点亮，当人离开后，指示灯自动熄灭，可以使用F、红外传感器控制指示灯； （2）由题意知，只需可见光或红外线中的一种就可以控制指示灯亮与灭，因此控制器为：J、“或”门控制器； （3）由题意可知，执行器是A、小灯； 故答案为（1）D和F；（2）J；（3）A． 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $