5.1自动控制系统 5.2设计和制作控制系统-2025-2026学年八年级科学下册同步精讲精练（新教材，浙教版）

本讲义聚焦“自动控制系统”核心知识点，系统梳理自动控制的概念与应用场景，构建自动控制系统的信息收集、处理、执行三大组成及辅助系统，详解传感器类型（光敏、声敏等）与功能，介绍电子元器件作用，并通过电池传感器设计制作形成从理论到实践的学习支架。 该资料通过机器与人体控制系统对比建立科学观念，传感器与人体感官类比培养模型建构思维，设计制作电池传感器强化探究实践能力。课中助教师具象化抽象概念，课后基础与强化训练结合，实验步骤清晰，助力学生巩固知识、查漏补缺。

第5章 人体的系统 第1节 自动控制系统 第2节 设计和制作控制系统 ◆课本导学 一、自动控制 二、自动控制系统 三、传感器 四、自动控制的电子元器件 五、电池传感器的设计与制作 ◆基础训练 考点1 自动控制 考点2 传感器 考点3 设计和制作控制系统 ◆强化训练 一、自动控制 1.概念：机器或装置根据人的要求自主完成操作，达到预期功能，这就是自动控制。 自动控制是相对人工控制而言的，它能根据需求和自身获取的信息，自主判断并完成操作。 2.应用场景： 生活场景：楼梯灯（夜间有人时自动亮）、商店自动门 工业/特殊场景：调节生产参数（温度、压力），危险场景（洪灾、地震）救援机器人 二、自动控制系统 1.控制：主体对对象发出有目的的操作行为，如儿童抓住玩具。 2.系统：由相互联系、制约的部分组成的整体，协同完成任务。 （1）简单系统：人体循环系统、消化系统 （2）复杂系统：银河系、太阳系 3.自动控制的三大系统：信息收集系统、信息处理系统、操作执行系统 辅助系统：信息转换系统、信息传输系统 4.机器自动控制系统与人体控制系统的比较 功能系统 机器自动控制系统（以障碍物绕行为例） 人体控制系统（以积水绕行为例） 信息收集 各类传感器（光敏、气敏、声敏等）感知信息，转化为电信号（如光学传感器检测障碍物） 眼、耳、鼻、舌、皮肤等感官感知信息，转化为神经电信号（如眼睛看到积水） 信息处理 中央处理器（计算机）分析处理信息，发出操作指令（判断无法穿过，只能绕行） 大脑神经中枢分析处理信息，发出操作指令（判断无法直接通过，必须绕行） 操作执行 电机、轮轴等执行部件按指令完成操作（改变路线，绕过障碍物） 肢体器官按指令完成操作（改变路线，绕过积水） 三、传感器 1.概念：把收集的信息（光、声、压力、温度等）转化为电信号的元件或装置。 2.常见传感器对比 传感器 相当于人体的感官 核心功能 典型应用举例 光敏传感器 眼（视觉） 收集光信息，检测光线强度 路灯自动控制、相机感光元件、航标灯 气敏传感器 鼻（嗅觉） 收集物质化学成分信息 空气质量监测、气体泄漏报警、医疗器械 声敏传感器 耳（听觉） 收集声音信息，检测声音信号 楼道声光控灯、安防监控、噪声监测 压敏 / 温敏传感器 皮肤（触觉） 收集压力、温度信息 电子秤、电子温度计、压力传感器 化学传感器 舌（味觉） 收集气味分子特征信息 酒驾检测、环境监测、水质检测 【例1】楼道照明灯使用声、光控开关，原理是 “光控开关在黑暗时闭合，声控开关在有声音时闭合”，能实现 “只在黑暗且有声音时灯才亮” 的电路是（ ） 四、自动控制的电子元器件 ◆教材<探索活动>（见教材第202页） 元器件名称 位置特征 功能说明 集成电路（CPU） 电路板中央区域，多引脚矩形芯片 作为控制中枢，接收传感器信号、处理指令，发送操作命令 温度传感器（热敏电阻） 电路板边缘或外接引线端，小型圆柱/贴片元器件 监测室内或蒸发器温度，将温度信号转化为电信号传给CPU 继电器 电路板中上部，带引脚的小型方块元件 接收CPU指令，控制压缩机、风机等强电部件启停，实现模式切换 电源电路组件（含电容、变压器、稳压集成） 电路板一侧（靠近电源接口） 降压、滤波、稳压，为CPU、继电器等提供稳定供电 发光二极管（LED） 电路板边缘或显示区域，小型两极元件 显示空调工作模式、待机/运行状态等 电阻器 遍布电路板，小型矩形/圆柱形元器件 分压、限流，保护精密元件 红外接收头 电路板靠近面板一侧，三脚元器件 接收遥控器指令，转化为CPU可识别的信号 五、电池传感器的设计与制作 1.设计背景与核心问题 (1)设计背景：用户需知晓家用电器、专业仪器的电源是否接通(即是否通电)，因此多数电器会设置“指示灯”作为电源工作状态的自动监测装置。 例如电视机待机亮红灯、开机亮绿灯，充电器充电时亮绿灯、充电完成亮红灯；若指示灯不亮，通常说明电源未接通。这类指示灯本质就是简易的电源状态监测传感器，是电池传感器设计的基础参考逻辑。 (2)核心问题：设计并安装一款能监测“电池是否正确连接”“电池是否正确安装”的传感器，通过该传感器直观判断电池与电路的匹配及连接状态。 2.器材：干电池两节、红绿发光二极管各一个、小灯泡、开关、导线若干、鳄鱼夹若干。 3.过程： (1)测试发光二极管性能 ①将两节干电池串联固定在一起，组成一个输出电压为3V的电池组。 ②用两根导线分别连接在发光二极管的两端，再将连接二极管的导线分别接在电池组的两极，观察二极管是否发光；随后断开连接，调换发光二极管与电池组接线柱的连接(即反向连接)，再次观察二极管是否发光，记录两次连接的现象差异。 现象：电流从正极流向负极时，发光二极管发光，反向连接时，发光二极管不发光。 ③用小灯泡替换发光二极管，重复步骤②的操作(正向、反向连接电池组)，观察小灯泡是否发光。 现象：正向、反向连接电池组，小灯泡都发光。 实验结论：发光二极管的两根引脚中，较长的引脚为正极，较短的引脚为负极。当电流从正极流向负极时，发光二极管发光，二极管处于导通状态；若电流从负极流向正极，二极管不发光(截止状态)，这就是二极管的单向导电性。利用其单向导电特性，作为电池连接状态的“指示信号源”，这是判断电池连接方向的关键原理。 (2)设计“电池安装检测仪器” ①设计逻辑：多数电器电池装反会导致无法正常工作，因此仪器需通过“发光”与否直观反馈安装状态。当电池正向连接(正极接二极管正极、负极接二极管负极)时，二极管发光，说明电池安装正确；当电池反向连接时，二极管不发光，说明电池安装错误。 ②具体实施要求： A.画出电路设计图(如图所示)：需清晰标注电池组、发光二极管、导线的连接关系，明确正负极的对应接口。 B.实物连接与测试：按设计图将器材连接，多次正向、反向安装电池，验证二极管的发光状态是否与设计逻辑一致，确保仪器可稳定判断电池安装正确性。 C.编写仪器使用说明书：需说明仪器的用途(检测电池安装是否正确)、使用方法(将电池接入对应接口，观察二极管是否发光)、判断标准(发光：安装正确；不发光：安装错误)。 (3)电池传感器的制作 ①电路结构：如图所示(带有电路状态指示的工作电路)，该电路包含两个发光二极管(红色、绿色)、开关、电源等元件，可通过不同颜色灯的亮灭区分电路状态。 ②操作步骤： a.按图示连接电路，确保各元器件接线正确(注意发光二极管正负极)； b.断开开关，记录实验现象； c.闭合开关，记录实验现象。 ③实验现象：断开开关，红色二极管正常发光，绿色二极管和小灯泡不发光或发光较暗；闭合开关，红色二极管不发光，绿色二极管正常发光，小灯泡正常发光。 开关 S 状态 红色 LED 绿色 LED 灯泡 L 说明 断开 亮 不亮 不亮 电流从电源正极→红色 LED→绿色 LED / 灯泡支路，红色 LED 导通发光，其分压导致绿色 LED 和灯泡两端电压不足，无法工作 闭合 灭 亮 亮 开关 S 短路了红色 LED，电流直接通过开关流向绿色 LED 和灯泡支路，两者同时获得足够电压正常工作 ④结论：绿灯亮表示电路处于工作状态，红灯亮表示电路处于待机状态。 ⑤拓展：通过该电路可知“不同颜色发光二极管可作为多状态监测的传感器”，为复杂控制系统的状态指示设计提供思路，例如可应用于电器的“运行/故障”状态监测。 考点1 自动控制 1.【2025浙江嘉兴模拟】有一种自动控制的楼道灯，夜晚天黑之后有声音时灯亮，白天不论发出多大的声音灯都不亮，这是因为有声音时声控开关，线非常暗时光控开关闭合。可以实现上述功能的电路图是（ ） 【关键点拨】电路中开关控制用电器时，开关和该用电器一般是串联的。 2.【2025浙江衢州三模】如图所示是小衢设计的水位自动控制电路，其中工作电路由指示灯L、电动机等元件组成，由家庭电路供电；控制电路中，金属块A、B置于水箱中不同位置，水箱中的生活用水是导体。 (1)当水箱内水面处于金属块A以下时，工作电路中的________处于工作状态。 (2)测试时，小衢发现由于电磁铁磁性太弱，电磁继电器无法正常工作。电路中其他部分不变，适当______(填“增加”或“减少”)电磁铁的线圈匝数，可以解决上述问题。 考点2 传感器 3.【2025浙江宁波期中】下列家用电器使用的传感器类型正确的是（ ） A.冰箱——温度传感器 B.电视——压力传感器 C.油烟机——化学传感器 D.电子秤——红外传感器 【关键点拨】在技术上，声、光、热、力等信息都可以转化为电信号。实现这些转化的元件或装置，叫作传感器。 4.【2025浙江金华一模】某种遥控器使用摇杆来控制电脑画面中人物的左右移动。摇杆与滑动变阻器的滑片相连，摇动方向与滑片移动方向一致，通过电压传感器(相当于电压表)检测摇杆摇动方向，传感器示数降低，说明人物左移。下列电路设计中合理的是（ ） 【关键点拨】根据每个选项的电路图分析电路的连接方式、传感器的测量对象，根据传感器示数的变化及串联电路规律分析滑片的移动方向，由此可知人物的移动方向，选出与题目相符的一项即可。 5.【2025浙江杭州模拟】霍尔传感器是将磁信号转化成电压信号的装置，它产生的电压U随磁场强弱变化。为研究霍尔传感器的特性，设计如图电路，当开关S闭合时，电磁铁上端为___(填“N”或“S”)极，将滑动变阻器的滑片向___(填“a”或“b”)端移动，电磁铁的磁性会增强，此时检测到霍尔传感器产生的电压U变大，说明它产生的电压U随磁场增强而______(填“变大”“不变”或“变小”)。 考点3 设计和制作控制系统 6.【2025浙江温州调研】在跨学科实践课上，某小组开展“自制水果电池研究发光二极管功能”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程，请帮助完成下面内容： 【项目分解】 ①制作水果电池。 ②研究发光二极管功能。 【项目实施】 (1)制作水果电池。学习了电学知识后，小组内的李明同学把由两种不同金属制成的金属片A、B插入柠檬中，制成“水果电池”，然后与电压表连接在一起，电压表有示数，如图甲所示。李明了解到：发光二极管具有单向导电性，当电流从发光二极管“+”极流入时，其能通电且发光，当电流从发光二极管“-”极流入时，其不能发光。若把图甲中的电压表换为图乙中的发光二极管，要使其发光，应使金属片_____(填“A”或“B”)与发光二极管的负极相连；水果电池连接好发光二极管后，发光二极管发出微弱的光，此时水果电池主要是把化学能转化为_____能。电 (2)研究发光二极管功能。 李明的妈妈从市面上买回了一个变光二极管。通过实验发现，电流从其P端流入时发红光，从其Q端流入时发绿光，则该变光二极管的内部结构可能是图中的___，并写出你的判断依据_________________________。 【项目拓展】 (3)家用电冰箱门框上有一个通过冰箱门来控制的开关，当冰箱门打开时，与开关相连的弹簧伸长，开关闭合，冰箱内的照明灯发光；当冰箱门关闭时，弹簧被压回，开关断开，冰箱内的照明灯熄灭。下列符合要求的电路是____(电路均对应冰箱门打开时的情况)。 物理活动小组在老师的指导下，查询电阻相关知识后，知道敏感电阻在现代化自动控制中起着重要作用，于是围绕敏感电阻的一些特点，开展了系列化的跨学科实践活动。下面是该小组一次项目化学习过程，完成下列填空。 【项目准备】 规格不同的声敏电阻和光敏电阻、小灯泡（2.5V 0.3A）、学生电源，开关若干、导线若干。 【项目分解】 (1)设计分别利用声敏电阻和光敏电阻自动控制小灯泡的发光情况。 (2)设计楼道自动控制电路。 【项目实施】 (1)如图甲，闭合开关S，小灯泡不发光，逐渐增大发声的响度，直到小灯泡能发光。 (2)如图乙，闭合开关S，小灯泡不发光，用手逐渐遮住光敏电阻，直到小灯泡发光。光敏电阻和声敏电阻均由_________(填“半导体”“绝缘体”或“超导体”)材料制成，且光敏电阻阻值随光度的增大而______，声敏电阻也有类似特点。利用上述特点，设计如图丙所示声控、光控开关。要求光线较暗且有声响时灯亮，将电路连接完整。 【项目拓展】 进一步上网查询，知道不同型号的光敏电阻在生活、生产中有不同应用。其中有一款光敏电阻，其阻值与光度的关系如下表所示(其中E表示光度，单位为cd，数值越大越亮)。 光度 1 2 3 4 5 6 光敏电阻 80 50 30 24 20 18 根据表中数据，小组同学设计了烟雾报警器的简化原理图，如图丁所示。电路中电源电压不变，为定值电阻，R为表中光敏电阻。制造烟雾进入烟室来遮挡激光，当烟雾浓度大于等于某一数值时，电路中电流小于或等于200mA，烟雾报警器报警。 (1)对该设计进行优化，闭合开关，当光度为3cd时，测试电压表示数为9V；当光度为5cd时，测试电压表示数为8V，则电源电压是_____V。 (2)若长时间工作，导致电源电压降低1V，烟雾报警器在烟雾浓度较______时误报警。在不更换电源的情况下，使报警器在原烟雾浓度范围内正常报警，可通过改变的阻值来实现，则改变后与原的阻值相比变化了____Ω。 【易错警示】在连接家庭电路时，为了用电安全，开关要接在相线与用电器之间。 11 / 11 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5章 人体的系统 第1节 自动控制系统 第2节 设计和制作控制系统 ◆课本导学 一、自动控制 二、自动控制系统 三、传感器 四、自动控制的电子元器件 五、电池传感器的设计与制作 ◆基础训练 考点1 自动控制 考点2 传感器 考点3 设计和制作控制系统 ◆强化训练 一、自动控制 1.概念：机器或装置根据人的要求自主完成操作，达到预期功能，这就是自动控制。 自动控制是相对人工控制而言的，它能根据需求和自身获取的信息，自主判断并完成操作。 2.应用场景： 生活场景：楼梯灯（夜间有人时自动亮）、商店自动门 工业/特殊场景：调节生产参数（温度、压力），危险场景（洪灾、地震）救援机器人 二、自动控制系统 1.控制：主体对对象发出有目的的操作行为，如儿童抓住玩具。 2.系统：由相互联系、制约的部分组成的整体，协同完成任务。 （1）简单系统：人体循环系统、消化系统 （2）复杂系统：银河系、太阳系 3.自动控制的三大系统：信息收集系统、信息处理系统、操作执行系统 辅助系统：信息转换系统、信息传输系统 4.机器自动控制系统与人体控制系统的比较 功能系统 机器自动控制系统（以障碍物绕行为例） 人体控制系统（以积水绕行为例） 信息收集 各类传感器（光敏、气敏、声敏等）感知信息，转化为电信号（如光学传感器检测障碍物） 眼、耳、鼻、舌、皮肤等感官感知信息，转化为神经电信号（如眼睛看到积水） 信息处理 中央处理器（计算机）分析处理信息，发出操作指令（判断无法穿过，只能绕行） 大脑神经中枢分析处理信息，发出操作指令（判断无法直接通过，必须绕行） 操作执行 电机、轮轴等执行部件按指令完成操作（改变路线，绕过障碍物） 肢体器官按指令完成操作（改变路线，绕过积水） 三、传感器 1.概念：把收集的信息（光、声、压力、温度等）转化为电信号的元件或装置。 2.常见传感器对比 传感器 相当于人体的感官 核心功能 典型应用举例 光敏传感器 眼（视觉） 收集光信息，检测光线强度 路灯自动控制、相机感光元件、航标灯 气敏传感器 鼻（嗅觉） 收集物质化学成分信息 空气质量监测、气体泄漏报警、医疗器械 声敏传感器 耳（听觉） 收集声音信息，检测声音信号 楼道声光控灯、安防监控、噪声监测 压敏 / 温敏传感器 皮肤（触觉） 收集压力、温度信息 电子秤、电子温度计、压力传感器 化学传感器 舌（味觉） 收集气味分子特征信息 酒驾检测、环境监测、水质检测 【例1】楼道照明灯使用声、光控开关，原理是 “光控开关在黑暗时闭合，声控开关在有声音时闭合”，能实现 “只在黑暗且有声音时灯才亮” 的电路是（ ） 答案：B 解析：“黑暗” 和 “有声音” 是两个必须同时满足的条件，因此光控、声控开关需要串联，共同控制电路。选项 B 中两个开关串联，只有同时闭合时电路才导通，灯才会亮，符合题意；A、C、D 中开关并联或连接方式错误，无法实现该逻辑。 四、自动控制的电子元器件 ◆教材<探索活动>（见教材第202页） 元器件名称 位置特征 功能说明 集成电路（CPU） 电路板中央区域，多引脚矩形芯片 作为控制中枢，接收传感器信号、处理指令，发送操作命令 温度传感器（热敏电阻） 电路板边缘或外接引线端，小型圆柱/贴片元器件 监测室内或蒸发器温度，将温度信号转化为电信号传给CPU 继电器 电路板中上部，带引脚的小型方块元件 接收CPU指令，控制压缩机、风机等强电部件启停，实现模式切换 电源电路组件（含电容、变压器、稳压集成） 电路板一侧（靠近电源接口） 降压、滤波、稳压，为CPU、继电器等提供稳定供电 发光二极管（LED） 电路板边缘或显示区域，小型两极元件 显示空调工作模式、待机/运行状态等 电阻器 遍布电路板，小型矩形/圆柱形元器件 分压、限流，保护精密元件 红外接收头 电路板靠近面板一侧，三脚元器件 接收遥控器指令，转化为CPU可识别的信号 五、电池传感器的设计与制作 1.设计背景与核心问题 (1)设计背景：用户需知晓家用电器、专业仪器的电源是否接通(即是否通电)，因此多数电器会设置“指示灯”作为电源工作状态的自动监测装置。 例如电视机待机亮红灯、开机亮绿灯，充电器充电时亮绿灯、充电完成亮红灯；若指示灯不亮，通常说明电源未接通。这类指示灯本质就是简易的电源状态监测传感器，是电池传感器设计的基础参考逻辑。 (2)核心问题：设计并安装一款能监测“电池是否正确连接”“电池是否正确安装”的传感器，通过该传感器直观判断电池与电路的匹配及连接状态。 2.器材：干电池两节、红绿发光二极管各一个、小灯泡、开关、导线若干、鳄鱼夹若干。 3.过程： (1)测试发光二极管性能 ①将两节干电池串联固定在一起，组成一个输出电压为3V的电池组。 ②用两根导线分别连接在发光二极管的两端，再将连接二极管的导线分别接在电池组的两极，观察二极管是否发光；随后断开连接，调换发光二极管与电池组接线柱的连接(即反向连接)，再次观察二极管是否发光，记录两次连接的现象差异。 现象：电流从正极流向负极时，发光二极管发光，反向连接时，发光二极管不发光。 ③用小灯泡替换发光二极管，重复步骤②的操作(正向、反向连接电池组)，观察小灯泡是否发光。 现象：正向、反向连接电池组，小灯泡都发光。 实验结论：发光二极管的两根引脚中，较长的引脚为正极，较短的引脚为负极。当电流从正极流向负极时，发光二极管发光，二极管处于导通状态；若电流从负极流向正极，二极管不发光(截止状态)，这就是二极管的单向导电性。利用其单向导电特性，作为电池连接状态的“指示信号源”，这是判断电池连接方向的关键原理。 (2)设计“电池安装检测仪器” ①设计逻辑：多数电器电池装反会导致无法正常工作，因此仪器需通过“发光”与否直观反馈安装状态。当电池正向连接(正极接二极管正极、负极接二极管负极)时，二极管发光，说明电池安装正确；当电池反向连接时，二极管不发光，说明电池安装错误。 ②具体实施要求： A.画出电路设计图(如图所示)：需清晰标注电池组、发光二极管、导线的连接关系，明确正负极的对应接口。 B.实物连接与测试：按设计图将器材连接，多次正向、反向安装电池，验证二极管的发光状态是否与设计逻辑一致，确保仪器可稳定判断电池安装正确性。 C.编写仪器使用说明书：需说明仪器的用途(检测电池安装是否正确)、使用方法(将电池接入对应接口，观察二极管是否发光)、判断标准(发光：安装正确；不发光：安装错误)。 (3)电池传感器的制作 ①电路结构：如图所示(带有电路状态指示的工作电路)，该电路包含两个发光二极管(红色、绿色)、开关、电源等元件，可通过不同颜色灯的亮灭区分电路状态。 ②操作步骤： a.按图示连接电路，确保各元器件接线正确(注意发光二极管正负极)； b.断开开关，记录实验现象； c.闭合开关，记录实验现象。 ③实验现象：断开开关，红色二极管正常发光，绿色二极管和小灯泡不发光或发光较暗；闭合开关，红色二极管不发光，绿色二极管正常发光，小灯泡正常发光。 开关 S 状态 红色 LED 绿色 LED 灯泡 L 说明 断开 亮 不亮 不亮 电流从电源正极→红色 LED→绿色 LED / 灯泡支路，红色 LED 导通发光，其分压导致绿色 LED 和灯泡两端电压不足，无法工作 闭合 灭 亮 亮 开关 S 短路了红色 LED，电流直接通过开关流向绿色 LED 和灯泡支路，两者同时获得足够电压正常工作 ④结论：绿灯亮表示电路处于工作状态，红灯亮表示电路处于待机状态。 ⑤拓展：通过该电路可知“不同颜色发光二极管可作为多状态监测的传感器”，为复杂控制系统的状态指示设计提供思路，例如可应用于电器的“运行/故障”状态监测。 考点1 自动控制 1.【2025浙江嘉兴模拟】有一种自动控制的楼道灯，夜晚天黑之后有声音时灯亮，白天不论发出多大的声音灯都不亮，这是因为有声音时声控开关，线非常暗时光控开关闭合。可以实现上述功能的电路图是（ ） 【答案】A 【解析】根据题意可知，声控开关和光控开关共同控制灯，则两个开关和灯串联。故选A。 【关键点拨】电路中开关控制用电器时，开关和该用电器一般是串联的。 2.【2025浙江衢州三模】如图所示是小衢设计的水位自动控制电路，其中工作电路由指示灯L、电动机等元件组成，由家庭电路供电；控制电路中，金属块A、B置于水箱中不同位置，水箱中的生活用水是导体。 (1)当水箱内水面处于金属块A以下时，工作电路中的________处于工作状态。 (2)测试时，小衢发现由于电磁铁磁性太弱，电磁继电器无法正常工作。电路中其他部分不变，适当______(填“增加”或“减少”)电磁铁的线圈匝数，可以解决上述问题。 【答案】（1）电动机 （2）增加 【解析】（1）当水箱内水面处于金属块A以下时，控制电路断路，电磁铁中没有电流，电磁铁没有磁性，不吸引衔铁，动触点与上方静触点接触，电动机接入电路，处于工作状态。 （2）电磁铁磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关，电流大小一定时，适当增加线圈匝数可以增强电磁铁磁性。 考点2 传感器 3.【2025浙江宁波期中】下列家用电器使用的传感器类型正确的是（ ） A.冰箱——温度传感器 B.电视——压力传感器 C.油烟机——化学传感器 D.电子秤——红外传感器 【答案】A 【解析】冰箱的主要功能是调节温度，因此需要检测温度变化。温度传感器的作用是感知温度并转化为电信号，用于控制制冷系统的运行，故A正确，符合题意。压力传感器用于检测压力(如电子秤)，电视用不到，故B错误，不符合题意。油烟机通常是通过声音、烟雾浓度或手动按键来控制，可能需要的是声音传感器或烟雾传感器等，不用化学传感器，故C错误，不符合题意。电子秤通过压力传感器测量物体质量，并转化为电信号显示质量。红外传感器用于检测红外辐射(如体温枪)，故D错误，不符合题意。故选A。 【关键点拨】在技术上，声、光、热、力等信息都可以转化为电信号。实现这些转化的元件或装置，叫作传感器。 4.【2025浙江金华一模】某种遥控器使用摇杆来控制电脑画面中人物的左右移动。摇杆与滑动变阻器的滑片相连，摇动方向与滑片移动方向一致，通过电压传感器(相当于电压表)检测摇杆摇动方向，传感器示数降低，说明人物左移。下列电路设计中合理的是（ ） 【答案】C 【解析】 A 根据电路图可知，该电路为并联电路，传感器并联接入电路中，测电源电压，当滑片移动时，由于电源电压不变，所以传感器示数不变 A不符合题意 B 根据电路图可知，该电路为滑动变阻器的简单电路，传感器(相当于电压表)测量的是电源电压，当滑片移动时，传感器示数不变 B不符合题意 C 根据电路图可知，与串联接入电路中，传感器与并联，测两端电压，当传感器示数降低时，根据串联电路的分压规律可知，接入电路的电阻变小，滑片向左移动，则人物左移 C符合题意 D 根据电路图可知，与串联接入电路中，传感器与并联，测两端电压，当传感器示数降低时，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，电源电压不变，则电路的总电阻变大，滑动变阻器接入电路的电阻变大，滑片右移，则人物右移 D不符合题意 【关键点拨】根据每个选项的电路图分析电路的连接方式、传感器的测量对象，根据传感器示数的变化及串联电路规律分析滑片的移动方向，由此可知人物的移动方向，选出与题目相符的一项即可。 5.【2025浙江杭州模拟】霍尔传感器是将磁信号转化成电压信号的装置，它产生的电压U随磁场强弱变化。为研究霍尔传感器的特性，设计如图电路，当开关S闭合时，电磁铁上端为___(填“N”或“S”)极，将滑动变阻器的滑片向___(填“a”或“b”)端移动，电磁铁的磁性会增强，此时检测到霍尔传感器产生的电压U变大，说明它产生的电压U随磁场增强而______(填“变大”“不变”或“变小”)。 【答案】S b 变大 【解析】当开关S闭合时，电流从电源正极出发，经开关、滑动变阻器、电磁铁回到负极，电流从电磁铁的上端流入、下端流出，根据安培定则，电磁铁下端为N极、上端为S极。将滑动变阻器的滑片向b端移动，变阻器接入电路电阻减小，电路电流增大，电磁铁的磁性增强，检测到霍尔传感器产生的电压U变大，说明它产生的电压U随磁场增强而变大。 考点3 设计和制作控制系统 6.【2025浙江温州调研】在跨学科实践课上，某小组开展“自制水果电池研究发光二极管功能”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程，请帮助完成下面内容： 【项目分解】 ①制作水果电池。 ②研究发光二极管功能。 【项目实施】 (1)制作水果电池。学习了电学知识后，小组内的李明同学把由两种不同金属制成的金属片A、B插入柠檬中，制成“水果电池”，然后与电压表连接在一起，电压表有示数，如图甲所示。李明了解到：发光二极管具有单向导电性，当电流从发光二极管“+”极流入时，其能通电且发光，当电流从发光二极管“-”极流入时，其不能发光。若把图甲中的电压表换为图乙中的发光二极管，要使其发光，应使金属片_____(填“A”或“B”)与发光二极管的负极相连；水果电池连接好发光二极管后，发光二极管发出微弱的光，此时水果电池主要是把化学能转化为_____能。电 (2)研究发光二极管功能。 李明的妈妈从市面上买回了一个变光二极管。通过实验发现，电流从其P端流入时发红光，从其Q端流入时发绿光，则该变光二极管的内部结构可能是图中的___，并写出你的判断依据_________________________。 【项目拓展】 (3)家用电冰箱门框上有一个通过冰箱门来控制的开关，当冰箱门打开时，与开关相连的弹簧伸长，开关闭合，冰箱内的照明灯发光；当冰箱门关闭时，弹簧被压回，开关断开，冰箱内的照明灯熄灭。下列符合要求的电路是____(电路均对应冰箱门打开时的情况)。 【答案】（1） B 电（2） C发 光二极管具有单向导电性 （3）B 【解析】（1）电流从电压表的正接线柱流入、负接线柱流出时，电压表的指针就会向右偏转，所以A是水果电池的正极，B是水果电池的负极，故若要发光二极管发光，金属片B应与发光二极管的负极相连。此时水果电池主要是把化学能转化为电能。 （2）发光二极管具有单向导电性，只有电流从其正极流入时，其才发光，由题意可知，关于李明妈妈买回的变光二极管，当电流从其P端流入时，发红光，从其Q端流入时，发绿光，则该变光二极管的内部结构可能是C中的结构。 （3）由题意可知，冰箱门已打开，此时只有B中电路照明灯能发光，且当冰箱门关闭时，弹簧被压回，电路断开，照明灯熄灭，故B中电路是符合要求的。 物理活动小组在老师的指导下，查询电阻相关知识后，知道敏感电阻在现代化自动控制中起着重要作用，于是围绕敏感电阻的一些特点，开展了系列化的跨学科实践活动。下面是该小组一次项目化学习过程，完成下列填空。 【项目准备】 规格不同的声敏电阻和光敏电阻、小灯泡（2.5V 0.3A）、学生电源，开关若干、导线若干。 【项目分解】 (1)设计分别利用声敏电阻和光敏电阻自动控制小灯泡的发光情况。 (2)设计楼道自动控制电路。 【项目实施】 (1)如图甲，闭合开关S，小灯泡不发光，逐渐增大发声的响度，直到小灯泡能发光。 (2)如图乙，闭合开关S，小灯泡不发光，用手逐渐遮住光敏电阻，直到小灯泡发光。光敏电阻和声敏电阻均由_________(填“半导体”“绝缘体”或“超导体”)材料制成，且光敏电阻阻值随光度的增大而______，声敏电阻也有类似特点。利用上述特点，设计如图丙所示声控、光控开关。要求光线较暗且有声响时灯亮，将电路连接完整。 【项目拓展】 进一步上网查询，知道不同型号的光敏电阻在生活、生产中有不同应用。其中有一款光敏电阻，其阻值与光度的关系如下表所示(其中E表示光度，单位为cd，数值越大越亮)。 光度 1 2 3 4 5 6 光敏电阻 80 50 30 24 20 18 根据表中数据，小组同学设计了烟雾报警器的简化原理图，如图丁所示。电路中电源电压不变，为定值电阻，R为表中光敏电阻。制造烟雾进入烟室来遮挡激光，当烟雾浓度大于等于某一数值时，电路中电流小于或等于200mA，烟雾报警器报警。 (1)对该设计进行优化，闭合开关，当光度为3cd时，测试电压表示数为9V；当光度为5cd时，测试电压表示数为8V，则电源电压是_____V。 (2)若长时间工作，导致电源电压降低1V，烟雾报警器在烟雾浓度较______时误报警。在不更换电源的情况下，使报警器在原烟雾浓度范围内正常报警，可通过改变的阻值来实现，则改变后与原的阻值相比变化了____Ω。 【答案】【项目实施】（2） 半导体 增大 如下图 【项目拓展】（1）12 （2）小 5 【解析】【项目实施】(2)光敏电阻和声敏电阻都是由半导体材料制成的；如图乙，闭合开关S，小灯泡不发光，用手逐渐遮住光敏电阻，直到小灯泡发光，说明光度减小时通过小灯泡的电流变大，说明电路电阻变小，故光敏电阻阻值随光度的减小而减小，随光度的增大而增大；要求光线较暗且有声响时灯亮，说明光敏电阻、声敏电阻和小灯泡都互相影响，三者是串联的，电路图如答图。 【项目拓展】(1)由表格读出光度为3cd和5cd时的光敏电阻R的阻值分别为30Ω、20Ω，图丁电路是R与的串联电路，电压表测量光敏电阻R两端的电压，则根据串联电路的特点和欧姆定律可得 ，联立①②可得，。 (2)图丁电路是R与的串联电路，电源电压降低，而开始报警时电路中的电流I不变，根据可知，电路总电阻减小，不变，则报警时，光敏电阻阻值减小，由表格知光度较高，则烟雾浓度较小；若不更换电源，使报警器在原烟雾浓度范围内正常报警，则应减小定值电阻的阻值；根据题意，报警时电路中的电流为，即解得正常报警时光敏电阻阻值，当电源电压降低了1V时，电源电压，正常报警时电路需满足：，即0.2A=11V/(50Ω+)，解得：=5Ω，则改变后与原的阻值相比变化了。 【易错警示】在连接家庭电路时，为了用电安全，开关要接在相线与用电器之间。 7 / 13 学科网（北京）股份有限公司 $