15.8 探究传感器元件的性能 专项训练 -2027届高考物理一轮复习100考点精练

**基本信息** 聚焦传感器性能探究，整合实验测量方法与实际应用，突出科学探究与模型建构的系统性训练。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础测量|1-3题|含半偏法、电桥法等电阻测量，涉及器材选择与误差分析|从伏安法拓展到特殊测量，体现科学推理与实验设计| |特性分析|4-6题|结合R-t曲线，分析传感器电阻随温度/光照变化规律|通过数据处理建构特性模型，强化物理观念中的相互作用观念| |实际应用|7-9题|联系温控、光控、酒精检测等真实情境，设计控制电路|从原理推导到应用拓展，培养科学态度与社会责任|

2027高考物理一轮复习100考点精练 第十五章 交变电流、电磁振荡与电磁波、传感器 考点15.8探究传感器元件的性能 【考点精练】 1 （2025年5月广西桂林市高三二模）热敏电阻是电路中经常使用的传感器元件： （1）某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有： 待测热敏电阻Rt（实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）； 电源E（电动势1.5V，内阻r约为0.5Ω）； 电阻箱R（阻值范围0~9999.99Ω）； 滑动变阻器R1（最大阻值20Ω）； 滑动变阻器R2（最大阻值2000Ω）； 微安表（量程100μA，内阻等于2500Ω）； 开关两个，温控装置一套，导线若干。 该小组设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下： a.按图甲连接电路； b.闭合S1、S2，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏； c.保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开S2，调节电阻箱，使微安表指针半偏； d.记录此时的温度和电阻箱的阻值。 回答下列问题： ①为了使微安表所在支路两端电压基本不变，滑动变阻器应选用__________（选填“R1”或“R2”）； ②某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为6500.00Ω，该温度下热敏电阻的测量值为__________Ω（保留整数），该测量值__________（选填“大于”或“小于”）真实值。 （2）在坐标纸中描绘热敏电阻的图像，如图所示。利用该热敏电阻、电动势（内阻不计）的电源、定值电阻（其中阻值有、、三种可供选择）、控制开关和加热系统，设计电路，以实现环境温度控制。要求将环境温度控制在之间，且当两端电压大于时，控制开关开启加热系统加热。则下列A、B、C三种电路中，可以满足要求的是______（填标号），定值电阻的阻值应选______，两端的电压小于______时，自动关闭加热系统（不考虑控制开关对电路的影响）。 2. （河北省“五个一”名校联盟高三年级第二次联考）某物理兴趣小组利用电桥探究热敏电阻的阻值随温度变化的关系。器材如下：热敏电阻Rt、恒压电源（电动势为E，内阻不计）、电阻箱3个（、、）、灵敏电流表、数字电压表、温度计、加热装置、开关、导线若干。 （1）实验步骤如下： ①按图甲连接好电路，在A、B间接入灵敏电流表，将热敏电阻放入加热装置，并保持温度恒定；调节电阻箱、、，使灵敏电流表指针指向______（填“左”“中间零刻度”或“右”），此时电桥处于平衡状态，此时电阻箱、、接入电路的阻值分别为1.5kΩ、2.25kΩ、1.5kΩ； ②此时热敏电阻的阻值______kΩ。 （2）该同学发现当热敏电阻的阻值发生变化时，需要重新调节电桥平衡，操作烦琐，故重新设计了实验，实验步骤如下： ①将A、B间的灵敏电流表取下，改用数字电压表（可视为理想电表）测量A、B间电压； ②保持、、接入电路的阻值不变，开启加热装置，缓慢升高到一定温度，等电压表示数稳定，记录此时温度计示数t和电压表示数U； ③重复上述实验，缓慢升高温度，每隔一定时间记录一次温度计的示数t和电压表的示数U； ④根据实验数据，算出热敏电阻的阻值，绘制出热敏电阻阻值与温度t的关系曲线如图乙所示。已知V，当℃时，电压表的示数V，则热敏电阻的阻值______kΩ；当温度从44℃升高少许后，电压表的示数将______（填“变大”“不变”或“变小”）。 3 . (2025年5月东北师大附中大练习3)该兴趣小组查阅资料得知，在范围内，金属铂电阻的电阻值与温度有如下关系：，其中为铂电阻在0℃时的电阻，t为摄氏温度，为一正的常数，称为铂电阻的温度系数。该兴趣小组想利用这一原理制作一个简易的温度传感器。 （1）他们利用图甲所示电路来测量的阻值，其中定值电阻，按图甲所示电路图连接好电路后，在0℃的条件下闭合开关S，调节电阻箱，当时灵敏电流计G的示数为零，则______。 （2）他们随后采用图乙所示电路来测量铂电阻的温度系数，可认为定值电阻且远大于。将铂电阻置于温度为t的环境中，调节，测得干路电流为，则图乙中B、D两点间的电压为______（用和表示）；保持电流表示数I和不变，多次改变温度t，测量B、D两点间对应的电压，将测得的数据标在图丙所示的图上，由此可得______（保留两位有效数字）； （3）若实验中没有保证远大于，则温度系数的测量值将______（选填“偏大”“偏小”或“不变”） （4）为减小误差，该小组在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量n个条纹的间距再求出。下列实验和他们采用类似方法的有______。 A. “用单摆测量重力加速度的大小”的实验中单摆周期的测量 B. “探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量 C. “探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量 D. “用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液的体积测量 4. （2025年葫芦岛市普通高中高三年级第二次模拟考试） 交通安全法中明确规定“禁止酒后驾车”，保证行驶安全。如图甲所示为交警使用的某种酒精检测仪，核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图乙所示。某研究小组利用该酒精气体传感器及以下器材设计一款酒精检测仪。 A．蓄电池（电动势E=2V，内阻r=0.6Ω） B．表头G（满偏电流6.0mA，内阻Rg=54Ω） C．电阻箱R1（最大限值999.9Ω） D．电阻箱R2（最大限值999.9Ω） F．开关及导线若干 （1）该小组设计的测量电路如图丙所示，将表头G与电阻箱R1并联改装成量程为60mA的电流表，则应将电阻箱R1的阻值调为______Ω（保留1位小数）。 （2）若将酒精气体浓度为零的位置标注在原表头G表盘上2.0mA处，则应将电阻箱R2的阻值调为______Ω（保留1位小数）。 （3）已知酒精气体浓度在0.2~0.8mg/mL之间属于饮酒驾驶，酒精气体浓度达到或超过0.8mg/mL属于醉酒驾驶。在完成步骤（2）后，某次模拟测试酒精浓度时，原表头G表盘上指针如图丁所示，则该次测试酒精气体浓度在______（选填“酒驾”或“醉驾”）范围内。 （4）交警使用的酒精检测仪，使用时间长了测量结果可能会受影响，请你写出一种影响测量结果的原因______。 5 （2024·浙江1月选考·16-Ⅲ题）在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中，测得热敏电阻Rt在不同温度时的阻值如下表 温度/℃ 4.1 9.0 14.3 20.0 28.0 38.2 45.5 60.4 电阻/（102 Ω） 220 160 100 60 45 30 25 15 某同学利用上述热敏电阻Rt、电动势E＝3 V（内阻不计）的电源、定值电阻R（阻值有3 kΩ、5 kΩ、12 kΩ三种可供选择）、控制开关和加热系统，设计了A、B、C三种电路。因环境温度低于20 ℃，现要求将室内温度控制在20 ℃～28 ℃范围，且1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，则应选择的电路是　C　，定值电阻R的阻值应选　3　 kΩ，1、2两端的电压小于　1.8　 V时，自动关闭加热系统（不考虑控制开关对电路的影响）。 6 （2024·河北高考12题）某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器，以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表（0～20 V）、数字电流表（0～20 mA）、滑动变阻器R（最大阻值50 Ω，1.5 A）、白炽灯、可调电阻R1（0～50 kΩ）、发光二极管LED、光敏电阻RG、NPN型三极管VT、开关和若干导线等。 （1）判断发光二极管的极性 使用多用电表的“×10 k”欧姆挡测量二极管的电阻。如图1所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中a位置（见图2）；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置（见图2）。由此判断M端为二极管的　负极　（填“正极”或“负极”）。 （2）研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性 ①采用图3中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线L1、L2和L3的另一端应分别连接滑动变阻器的　A　、　A　、　C（或D）　接线柱（以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”）。 ②图4为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而　减小　（填“增大”或“减小”）。 7 （2024·全国甲卷23题）电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流过传感器的电流（即工作电流）恒定的条件下，通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压，建立电压与氧气含量之间的对应关系，这一过程称为定标。一同学用图a所示电路对他制作的一个氧气传感器定标。实验器材有：装在气室内的氧气传感器（工作电流1 mA）、毫安表（内阻可忽略）、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干、5个气瓶（氧气含量分别为1％、5％、10％、15％、20％）。 完成下列实验步骤并填空： （1）将图a中的实验器材间的连线补充完整，使其能对传感器定标； （2）连接好实验器材，把氧气含量为1％的气瓶接到气体入口； （3）把滑动变阻器的滑片滑到　a　端（填“a”或“b”），闭合开关；答案：（4）缓慢调整滑动变阻器的滑片位置，使毫安表的示数为1 mA，记录电压表的示数U； （5）断开开关，更换气瓶，重复步骤（3）和（4）； （6）获得的氧气含量分别为1％、5％、10％和15％的数据已标在图b中；氧气含量为20％时电压表的示数如图c，该示数为　1.40　V（结果保留2位小数）。 现测量一瓶待测氧气含量的气体，将气瓶接到气体入口，调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数为1 mA，此时电压表的示数为1.50 V，则此瓶气体的氧气含量为　17　％（结果保留整数）。 8.（2025·河南周口期末）在实际应用中有多种自动控温装置，以下是其中两种控温装置。 （1）图a为某自动恒温箱原理图，箱内的电阻R1＝2 kΩ，R2＝1.5 kΩ，R3＝4 kΩ，Rt为热敏电阻，其电阻随温度变化的图像如图b所示。当a、b两点电势φa＜φb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φa≥φb时，电压鉴别器会使S断开，停止加热，则恒温箱内的稳定温度为　 　℃，恒温箱内的电热丝加热时Rt的取值范围为　 　kΩ。 （2）有一种由PTC元件做成的加热器，它产生的焦耳热功率PR随温度t变化的图像如图c所示。该加热器向周围散热的功率为PQ＝k（t－t0），其中t为加热器的温度，t0为室温（本题中取20 ℃），k＝0.1 W/℃。 当PR＝PQ时加热器的温度即可保持稳定，则该加热器工作的稳定温度为　　℃。某次工作中，该加热器从室温升高至稳定温度的过程中，下列温度变化过程用时最短的是　　（填选项前的字母序号）。 A.20～24 ℃ B.32～36 ℃ C.48～52 ℃ D.60～64 ℃ 9.（2025·山西太原期末）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R随光的照度变化而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx）。 （1）某光敏电阻在不同照度下的阻值R如下表所示，根据表中的数据，请在图甲的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并判断光敏电阻的阻值R与照度是否成反比关系。 答：　否　（填“是”或“否”）。 照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 阻值R/kΩ 5.8 3.7 2.7 2.3 2.0 1.8 （2）图乙为街道路灯自动控制电路，利用直流电源E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“A、B”或“C、D”）之间。 （3）已知线圈的电阻为140 Ω，直流电源E的电动势E＝36 V，内阻忽略不计。当线圈中的电流大于10 mA时，继电器的衔铁将被吸合，滑动变阻器R'的阻值应调为　 　Ω时，才能使天色渐暗照度低于1.0 lx时点亮路灯。 （4）使用一段时间后发现，路灯在天色更亮时就已点亮了，为了使路灯能按设计要求点亮和熄灭，变阻器R'的阻值应适当调　　些（选填“大”或“小”）。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 2027高考物理一轮复习100考点精练 第十五章 交变电流、电磁振荡与电磁波、传感器 考点15.8探究传感器元件的性能 【考点精练】 1 （2025年5月广西桂林市高三二模）热敏电阻是电路中经常使用的传感器元件： （1）某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有： 待测热敏电阻Rt（实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）； 电源E（电动势1.5V，内阻r约为0.5Ω）； 电阻箱R（阻值范围0~9999.99Ω）； 滑动变阻器R1（最大阻值20Ω）； 滑动变阻器R2（最大阻值2000Ω）； 微安表（量程100μA，内阻等于2500Ω）； 开关两个，温控装置一套，导线若干。 该小组设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下： a.按图甲连接电路； b.闭合S1、S2，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏； c.保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开S2，调节电阻箱，使微安表指针半偏； d.记录此时的温度和电阻箱的阻值。 回答下列问题： ①为了使微安表所在支路两端电压基本不变，滑动变阻器应选用__________（选填“R1”或“R2”）； ②某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为6500.00Ω，该温度下热敏电阻的测量值为__________Ω（保留整数），该测量值__________（选填“大于”或“小于”）真实值。 （2）在坐标纸中描绘热敏电阻的图像，如图所示。利用该热敏电阻、电动势（内阻不计）的电源、定值电阻（其中阻值有、、三种可供选择）、控制开关和加热系统，设计电路，以实现环境温度控制。要求将环境温度控制在之间，且当两端电压大于时，控制开关开启加热系统加热。则下列A、B、C三种电路中，可以满足要求的是______（填标号），定值电阻的阻值应选______，两端的电压小于______时，自动关闭加热系统（不考虑控制开关对电路的影响）。 【答案】（1） ①. ②. 4000 ③. 大于 （2） ①. B ②. 3000 ③. 1.8 【解析】（1）①[1]用半偏法测量热敏电阻的阻值，尽可能让该电路的电压在闭合前、后保持不变，由于该支路与滑动变阻器左侧部分电阻并联，滑动变阻器的阻值越小，闭合前、后并联部分电阻变化越小，从而并联部分的电压值变化越小，故滑动变阻器应选； ②[2][3]微安表半偏时，该支路的总电阻为原来的2倍，即 可得 当断开，微安表半偏时，由于该支路的电阻增加，电压略有升高，根据欧姆定律，总电阻比原来2倍略大，也就是电阻箱的阻值略大于热敏电阻与微安表的总电阻，而我们用电阻箱的阻值等于热敏电阻与微安表的总电阻来计算，因此热敏电阻的测量值比真实值偏大。 （2）[1]A电路A，定值电阻和热敏电阻并联，电压不变，故不能实现电路的控制，A错误； B电路B，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，热敏电阻分得电压越大，可以实现1、2两端电压大于2V，控制开关开启加热系统加热，B正确； C电路C，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，定值电阻分得电压越小，无法实现1、2两端电压大于2V，控制开关开启加热系统加热，C错误； 故选B。 [2]热敏电阻在20℃的阻值为 由题意可知 解得 [3]28℃时关闭加热系统，此时热敏电阻阻值为4500Ω，此时1、2两点间的电压为 则1、2两端的电压小于1.8V时，自动关闭加热系统。 2. （河北省“五个一”名校联盟高三年级第二次联考）某物理兴趣小组利用电桥探究热敏电阻的阻值随温度变化的关系。器材如下：热敏电阻Rt、恒压电源（电动势为E，内阻不计）、电阻箱3个（、、）、灵敏电流表、数字电压表、温度计、加热装置、开关、导线若干。 （1）实验步骤如下： ①按图甲连接好电路，在A、B间接入灵敏电流表，将热敏电阻放入加热装置，并保持温度恒定；调节电阻箱、、，使灵敏电流表指针指向______（填“左”“中间零刻度”或“右”），此时电桥处于平衡状态，此时电阻箱、、接入电路的阻值分别为1.5kΩ、2.25kΩ、1.5kΩ； ②此时热敏电阻的阻值______kΩ。 （2）该同学发现当热敏电阻的阻值发生变化时，需要重新调节电桥平衡，操作烦琐，故重新设计了实验，实验步骤如下： ①将A、B间的灵敏电流表取下，改用数字电压表（可视为理想电表）测量A、B间电压； ②保持、、接入电路的阻值不变，开启加热装置，缓慢升高到一定温度，等电压表示数稳定，记录此时温度计示数t和电压表示数U； ③重复上述实验，缓慢升高温度，每隔一定时间记录一次温度计的示数t和电压表的示数U； ④根据实验数据，算出热敏电阻的阻值，绘制出热敏电阻阻值与温度t的关系曲线如图乙所示。已知V，当℃时，电压表的示数V，则热敏电阻的阻值______kΩ；当温度从44℃升高少许后，电压表的示数将______（填“变大”“不变”或“变小”）。 【答案】（1） ①. 中间零刻度 ②. 2.25 （2） ①. 1.5 ②. 变大 【解析】（1）电桥平衡时，A、B两点的电势相等，灵敏电流表指针指向中间零刻度，有 由电路知识可得 解得 （2）由电压关系有 即 解得 由题图乙可知，当温度升高时，热敏电阻的阻值变小，根据数学知识可知，当热敏电阻的阻值变小时，电压变大。 3 . (2025年5月东北师大附中大练习3)该兴趣小组查阅资料得知，在范围内，金属铂电阻的电阻值与温度有如下关系：，其中为铂电阻在0℃时的电阻，t为摄氏温度，为一正的常数，称为铂电阻的温度系数。该兴趣小组想利用这一原理制作一个简易的温度传感器。 （1）他们利用图甲所示电路来测量的阻值，其中定值电阻，按图甲所示电路图连接好电路后，在0℃的条件下闭合开关S，调节电阻箱，当时灵敏电流计G的示数为零，则______。 （2）他们随后采用图乙所示电路来测量铂电阻的温度系数，可认为定值电阻且远大于。将铂电阻置于温度为t的环境中，调节，测得干路电流为，则图乙中B、D两点间的电压为______（用和表示）；保持电流表示数I和不变，多次改变温度t，测量B、D两点间对应的电压，将测得的数据标在图丙所示的图上，由此可得______（保留两位有效数字）； （3）若实验中没有保证远大于，则温度系数的测量值将______（选填“偏大”“偏小”或“不变”） （4）为减小误差，该小组在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量n个条纹的间距再求出。下列实验和他们采用类似方法的有______。 A. “用单摆测量重力加速度的大小”的实验中单摆周期的测量 B. “探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量 C. “探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量 D. “用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液的体积测量 【答案】（1） （2） ①. ②. 0.010 （3）偏小 （4）AD 【解析】(1)灵敏电流计G的示数为零，则灵敏电流计G两端电势相等，根据串并联规律有分 可得 (2)由于、远大于、，且，则通过的电流等于通过的电流，为，则BC间电压 CD间电压 则BD两点间的电压为 可知，U与t成正比，U—t图的斜率为 则将用一条倾斜的直线将图丙补充完整，如下图所示 根据上图求得U—t图的斜率为 代入数据解得 (3)若实验中没有保证、远大于、，则通过的电流小于通过的电流，则BC间电压 CD间电压 则 故导致温度系数的测量值偏小。 (4)为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离Δx，而是先测量n条亮纹的间距，再求出Δx，实验采用的方法属于放大测量取平均值。 《用单摆测重力加速度》的实验中单摆的周期的测量，属于放大测量取平均值，故A正确； 《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量，属于等效替代法，故B错误； 《探究弹簧弹力与形变量的关系》的实验中弹簧的形变量的测量，属于测多次取平均值，故C错误； 《用油膜法估测油酸分子的大小》的实验中一滴油酸酒精溶液体积的测量，属于放大测量取平均值，故D正确。 4. （2025年葫芦岛市普通高中高三年级第二次模拟考试） 交通安全法中明确规定“禁止酒后驾车”，保证行驶安全。如图甲所示为交警使用的某种酒精检测仪，核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图乙所示。某研究小组利用该酒精气体传感器及以下器材设计一款酒精检测仪。 A．蓄电池（电动势E=2V，内阻r=0.6Ω） B．表头G（满偏电流6.0mA，内阻Rg=54Ω） C．电阻箱R1（最大限值999.9Ω） D．电阻箱R2（最大限值999.9Ω） F．开关及导线若干 （1）该小组设计的测量电路如图丙所示，将表头G与电阻箱R1并联改装成量程为60mA的电流表，则应将电阻箱R1的阻值调为______Ω（保留1位小数）。 （2）若将酒精气体浓度为零的位置标注在原表头G表盘上2.0mA处，则应将电阻箱R2的阻值调为______Ω（保留1位小数）。 （3）已知酒精气体浓度在0.2~0.8mg/mL之间属于饮酒驾驶，酒精气体浓度达到或超过0.8mg/mL属于醉酒驾驶。在完成步骤（2）后，某次模拟测试酒精浓度时，原表头G表盘上指针如图丁所示，则该次测试酒精气体浓度在______（选填“酒驾”或“醉驾”）范围内。 （4）交警使用的酒精检测仪，使用时间长了测量结果可能会受影响，请你写出一种影响测量结果的原因______。 【答案】（1）6.0 （2）14.0 （3）酒驾 （4）电池组电动势会变化，内阻变大，传感器老化，电阻箱电阻出现误差，进气孔堵塞等。满足一条符合逻辑关系即可 【解析】（1）将表头G与电阻箱R1并联改装成量程为60mA的电流表，则有 （2）改完表的电流表电阻，当表头读数为2mA时，干路电流应为20mA，由图可知酒精气体浓度为零时，传感器的电阻为，则有 （3）根据图可以知道表头指向4.0mA，电路中总电流，由闭合电路欧姆定律可得，解得传感器的电阻，由图乙可知酒精气体浓度为0.4，所以该次测试的酒精气体浓度属于酒驾范围。 （4）由闭合电路欧姆定律可知，使用较长时间后，蓄电池电动势会变化，内阻变大，或者电阻箱电阻出现误差，进气孔堵塞等都会影响结果。 5 （2024·浙江1月选考·16-Ⅲ题）在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中，测得热敏电阻Rt在不同温度时的阻值如下表 温度/℃ 4.1 9.0 14.3 20.0 28.0 38.2 45.5 60.4 电阻/（102 Ω） 220 160 100 60 45 30 25 15 某同学利用上述热敏电阻Rt、电动势E＝3 V（内阻不计）的电源、定值电阻R（阻值有3 kΩ、5 kΩ、12 kΩ三种可供选择）、控制开关和加热系统，设计了A、B、C三种电路。因环境温度低于20 ℃，现要求将室内温度控制在20 ℃～28 ℃范围，且1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，则应选择的电路是　C　，定值电阻R的阻值应选　3　 kΩ，1、2两端的电压小于　1.8　 V时，自动关闭加热系统（不考虑控制开关对电路的影响）。 答案 C 3 1.8 解析：电路A，定值电阻和热敏电阻并联，电压不变，故不能实现电路的控制，故A错误；电路B，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，定值电阻分得电压越小，无法实现1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，故B错误；电路C，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，热敏电阻分得电压越大，可以实现1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，故C正确。 由热敏电阻Rt在不同温度时的阻值表可知，20.0 ℃的阻值为60×100 Ω＝6 kΩ 由题意可知U12＝E＝×3 V＝2 V 解得R＝3 kΩ。 由题意，大于28 ℃才停止加热，此时热敏电阻阻值为4.5 kΩ，根据串联分压规律，可得U12＝E＝1.8 V，因此电压小于1.8 V时，停止加热。 6 （2024·河北高考12题）某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器，以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表（0～20 V）、数字电流表（0～20 mA）、滑动变阻器R（最大阻值50 Ω，1.5 A）、白炽灯、可调电阻R1（0～50 kΩ）、发光二极管LED、光敏电阻RG、NPN型三极管VT、开关和若干导线等。 （1）判断发光二极管的极性 使用多用电表的“×10 k”欧姆挡测量二极管的电阻。如图1所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中a位置（见图2）；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置（见图2）。由此判断M端为二极管的　负极　（填“正极”或“负极”）。 （2）研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性 ①采用图3中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线L1、L2和L3的另一端应分别连接滑动变阻器的　A　、　A　、　C（或D）　接线柱（以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”）。 ②图4为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而　减小　（填“增大”或“减小”）。 答案 （1） （2）①AAC ②减小 解析：（1）使用多用电表时，通过多用电表的电流流向遵循“红进黑出”，使用多用电表的欧姆挡时，当黑表笔与M端接触、红表笔与N端接触时，若有电流，则二极管中电流方向为M→N，而由题图2可知此时多用电表指针位于a位置，即此时二极管电阻无穷大，由二极管的单向导电性可知，此时二极管所接电压为反向电压，则M端为二极管的负极。 （2）①由于要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始，则滑动变阻器应采用分压式接法，L1、L2的另一端应接A接线柱，L3另一端应接C（或D）接线柱。②I-U图像上某点与坐标原点连线的斜率的倒数表示光敏电阻的阻值，由题图4可知，光照增强时，光敏电阻的阻值减小，即光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而减小。 7 （2024·全国甲卷23题）电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流过传感器的电流（即工作电流）恒定的条件下，通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压，建立电压与氧气含量之间的对应关系，这一过程称为定标。一同学用图a所示电路对他制作的一个氧气传感器定标。实验器材有：装在气室内的氧气传感器（工作电流1 mA）、毫安表（内阻可忽略）、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干、5个气瓶（氧气含量分别为1％、5％、10％、15％、20％）。 完成下列实验步骤并填空： （1）将图a中的实验器材间的连线补充完整，使其能对传感器定标； （2）连接好实验器材，把氧气含量为1％的气瓶接到气体入口； （3）把滑动变阻器的滑片滑到　a　端（填“a”或“b”），闭合开关；答案：（4）缓慢调整滑动变阻器的滑片位置，使毫安表的示数为1 mA，记录电压表的示数U； （5）断开开关，更换气瓶，重复步骤（3）和（4）； （6）获得的氧气含量分别为1％、5％、10％和15％的数据已标在图b中；氧气含量为20％时电压表的示数如图c，该示数为　1.40　V（结果保留2位小数）。 现测量一瓶待测氧气含量的气体，将气瓶接到气体入口，调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数为1 mA，此时电压表的示数为1.50 V，则此瓶气体的氧气含量为　17　％（结果保留整数）。 答案（1） （3）a （6）1.40 17 解析：（1）连接实物图如图所示，注意连线不要有交叉，且电流从电表的正接线柱流入，从电表的负接线柱流出； （3）为了保护电路，闭合开关瞬间，电流表和电压表的示数应为0，所以闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至a端； （6）根据电压表的读数规则可知，电压表的示数为1.40 V，根据题图b中的数据点拟合电压表示数U与氧气含量的曲线如图所示，则可知当电压表的示数为1.50 V时，氧气含量为17％。 8.（2025·河南周口期末）在实际应用中有多种自动控温装置，以下是其中两种控温装置。 （1）图a为某自动恒温箱原理图，箱内的电阻R1＝2 kΩ，R2＝1.5 kΩ，R3＝4 kΩ，Rt为热敏电阻，其电阻随温度变化的图像如图b所示。当a、b两点电势φa＜φb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φa≥φb时，电压鉴别器会使S断开，停止加热，则恒温箱内的稳定温度为　 　℃，恒温箱内的电热丝加热时Rt的取值范围为　 　kΩ。 （2）有一种由PTC元件做成的加热器，它产生的焦耳热功率PR随温度t变化的图像如图c所示。该加热器向周围散热的功率为PQ＝k（t－t0），其中t为加热器的温度，t0为室温（本题中取20 ℃），k＝0.1 W/℃。 当PR＝PQ时加热器的温度即可保持稳定，则该加热器工作的稳定温度为　　℃。某次工作中，该加热器从室温升高至稳定温度的过程中，下列温度变化过程用时最短的是　　（填选项前的字母序号）。 A.20～24 ℃ B.32～36 ℃ C.48～52 ℃ D.60～64 ℃ 答案 （1）25 Rt＞3 （2）71（69～73均可） B 解析：（1）由题图a可知，当满足＝时，即Rt＝3 kΩ时φa＝φb，此时由题图b可知温度为25 ℃，即恒温箱内的稳定温度为25 ℃；恒温箱内的电热丝加热时，Rt的取值范围为Rt＞3 kΩ。 （2）PQ＝0.1（t－t0）（W），PQ与温度t之间关系的图像如图。 由图可知，当温度为71 ℃时，发热功率和散热功率相等，即此时物体的温度不再变化；发热功率和散热功率差值越大，升温越快，用时越短，由图可知，四个选项中，32～36 ℃时PR－PQ最大，即该过程用时最短，故选B。 9.（2025·山西太原期末）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R随光的照度变化而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx）。 （1）某光敏电阻在不同照度下的阻值R如下表所示，根据表中的数据，请在图甲的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并判断光敏电阻的阻值R与照度是否成反比关系。 答：　否　（填“是”或“否”）。 照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 阻值R/kΩ 5.8 3.7 2.7 2.3 2.0 1.8 （2）图乙为街道路灯自动控制电路，利用直流电源E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“A、B”或“C、D”）之间。 （3）已知线圈的电阻为140 Ω，直流电源E的电动势E＝36 V，内阻忽略不计。当线圈中的电流大于10 mA时，继电器的衔铁将被吸合，滑动变阻器R'的阻值应调为　 　Ω时，才能使天色渐暗照度低于1.0 lx时点亮路灯。 （4）使用一段时间后发现，路灯在天色更亮时就已点亮了，为了使路灯能按设计要求点亮和熄灭，变阻器R'的阻值应适当调　　些（选填“大”或“小”）。 答案：（1） 否 （2）A、B （3）1 460 （4）小 解析：（1）如图所示 若光敏电阻的阻值R与照度成反比关系，则有光敏电阻的阻值与照度的乘积为定值，由图像中的点的数据可得 5.8×0.2＜3.7×0.4＜2.7×0.6＜2.3×0.8＜2.0×1.0＜1.8×1.2 可知光敏电阻的阻值R与照度不是成反比关系。 （2）由于天亮时照度较大，光敏电阻的阻值较小，电路中的电流较大，衔铁被吸下，A、B间断开，C、D间接通，故路灯应接在A、B间。 （3）由题意可知，当照度降到1.0 lx时，电路电流降低到10 mA，此时电路中的总电阻为 R总＝＝ Ω＝3 600 Ω 此时光敏电阻的阻值为R＝2 000 Ω，则滑动变阻器R'的阻值应调为 R'＝R总－R－R线＝3 600 Ω－2 000 Ω－140 Ω＝1 460 Ω。 （4）使用一段时间后发现，路灯在天色更亮时就已点亮了，说明在天色更亮时电路电流就降到了10 mA，为了使路灯能按设计要求点亮和熄灭，应使天色更亮时电路电流大于10 mA，应使电路的总电阻适当减小，故应将变阻器R'的阻值适当调小些。 1 学科网（北京）股份有限公司 $