6、)電阻箱的最大阻值與熱敏電阻的最大阻值相差不大，因此電阻箱應與熱敏電阻串聯，電路圖如圖所示。
(2)本實驗原理是電路對應不同狀態(tài)時，通過調節(jié)電阻箱，使電路中的電流相等，外電路的總電阻相等。RT的溫度為95 ℃和降為T1時對應的電路的電阻相等，有150 Ω＋R0＝RT1＋R1，即RT1＝R0－R1＋150 Ω。
[答案] (1)見解析圖 (2)d.電阻箱的讀數R0 e．仍為I0 電阻箱的讀數R1 f．R0－R1＋150 Ω
3．(2016·全國卷Ⅰ)現要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統，要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60 ℃時，系統報警。提供的器材有：熱敏電阻，報警器(內阻很小，流過的
7、電流超過IC時就會報警)，電阻箱(最大阻值為999.9 Ω)，直流電源(輸出電壓為U，內阻不計)，滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值為2 000 Ω)，單刀雙擲開關一個，導線若干。
在室溫下對系統進行調節(jié)。已知U約為18 V，IC約為10 mA；流過報警器的電流超過20 mA時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在60 ℃時阻值為650.0 Ω。
(1)完成待調節(jié)的報警系統原理電路圖的連線．
(2)電路中應選用滑動變阻器________(填“R1”或“R2”)。
(3)按照下列步驟調節(jié)此報警系統：
①電路接通前，需將電阻箱調到一固
8、定的阻值，根據實驗要求，這一阻值為________Ω；滑動變阻器的滑片應置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_____________________________________________。
②將開關向________(填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至________。
(4)保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關向另一端閉合，報警系統即可正常使用。
[解析] (1)電路圖連接如圖。
(2)報警器開始報警時，對整個回路有
U＝IC(R滑＋R熱)
代入數據可得R滑＝1 150.0 Ω，因此滑動變阻器應選擇R2。
9、(3)①在調節(jié)過程中，電阻箱起到等效替代熱敏電阻的作用，電阻箱的阻值應為報警器報警時熱敏電阻的阻值，即為650.0 Ω。滑動變阻器在電路中為限流接法，滑片應置于b端附近，若置于另一端a時，閉合開關，則電路中的電流I＝A≈27.7 mA，超過報警器最大電流20 mA，報警器可能損壞。②開關應先向c端閉合，移動滑動變阻器的滑片，直至報警器開始報警為止。
[答案] (1)連線如解析圖所示。 (2)R2 (3)①650.0 b 接通電源后，流過報警器的電流會超過20 mA，報警器可能損壞?、赾 報警器開始報警
光敏電阻的特性與應用
1．光敏電阻的特性
光照增強光敏電阻變小，光照減弱光敏電阻變
10、大。
2．光敏電阻的作用
將光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量。
[題組訓練]
1．(2019·鄭州模擬)電控調光玻璃能根據光照強度自動調節(jié)玻璃的透明度，將光敏電阻Rx和定值電阻R0接在9 V的電源上，光敏電阻阻值隨光強變化關系如表所示：
光強E/cd
1
2
3
4
5
電阻值/Ω
18
9
6
3.6
[“光強”是表示光強弱程度的物理量，符號為E，單位坎德拉(cd)]
(1)當光照強度為4坎德拉(cd)時光敏電阻Rx的大小為________Ω。
(2)其原理是光照增強，光敏電阻Rx阻值變小，施加于玻璃兩端的電壓降低，玻璃透明度下降，反之則玻璃透明
11、度上升。若電源電壓不變，R0是定值電阻，則下列電路圖中符合要求的是________(填序號)。
A B
C D
[解析] (1)由表格數據可知，光敏電阻Rx與光強E的乘積均為1.8 Ω·cd不變，則當E＝4 cd時，光敏電阻的阻值：Rx＝＝4.5 Ω。
(2)由題意可知，光敏電阻Rx與定值電阻R0串聯連接，光照增強時，光敏電阻Rx阻值減小，電路中的總電阻減小，由I＝可知，電路中的電流增大，由U＝IR可知，R0兩端的電壓增大，因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，所以Rx兩端的電壓減小，反之，光照減弱時，光敏電阻Rx阻值增大，R0兩端的電壓減小，Rx兩端的電
12、壓增大，則玻璃并聯在R0兩端時不符合，玻璃并聯在Rx兩端時符合，故A項錯誤，C項正確；若玻璃與電源并聯，光照變化時，玻璃兩端的電壓不變，故B、D項錯誤。
[答案] (1)4.5 (2)C
2．為了研究光敏電阻在室內正常光照射和室外強光照射時電阻的大小關系，某同學用如圖甲所示的電路進行實驗，得出兩種U-I圖線，如圖乙所示。
甲 乙
(1)根據U-I圖線可知正常光照射時光敏電阻的阻值為________ Ω，強光照射時電阻為________ Ω。
(2)若實驗中所用電壓表的內阻約為5 kΩ，毫安表的內阻約為100 Ω，考慮到電表內阻對實驗結果的影響，此實驗中________
13、____(選填“正常光照射時”或“強光照射時”)測得的電阻誤差較大。若測量這種光照下的電阻，則需將實物圖中毫安表的連接方式采用________(選填“內接”或“外接”)法進行實驗，實驗結果較為準確。
[解析] (1)光敏電阻的阻值隨光照的增強而減小，結合題圖乙知正常光照射時R1＝＝＝3 000 Ω，強光照射時R2＝＝＝200 Ω。
(2)實驗電路采用的是毫安表內接法，測得的結果比真實值偏大，當待測電阻遠大于毫安表內阻時實驗誤差較小，所以強光照射時誤差較大；強光照射時采用毫安表外接法實驗結果較為準確。
[答案] (1)3 000 200 (2)強光照射時 外接
3．為了節(jié)能和環(huán)保，一些公
14、共場所使用光控開關控制照明系統。光控開關可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強弱，光越強照度越大，照度單位為lx)。某光敏電阻RP在不同照度下的阻值如下表：
照度/lx
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
電阻/kΩ
75
40
28
23
20
18
(1)根據表中數據，請在圖甲所示的坐標系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點。
(2)如圖乙所示，當1、2兩端所加電壓上升至2 V時，控制開關自動啟動照明系統。請利用下列器材設計一個簡單電路，給1、2兩端提供電壓，要求當天色漸暗照度
15、降低至1.0 lx時啟動照明系統，在虛線框內完成電路原理圖。(不考慮控制開關對所設計電路的影響)
提供的器材如下：
光敏電阻RP(符號，阻值見上表)；
直流電源E(電動勢3 V，內阻不計)；
定值電阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限選其中之一，并在圖中標出)；開關S及導線若干。
甲 乙
[解析] (1)光敏電阻的阻值隨照度變化的曲線如圖1所示，光敏電阻的阻值隨照度的增大而減小。
圖1
(2)根據串聯電阻的正比分壓關系，E＝3 V，當照度降低至1.0 lx時，1、2兩端電壓升至2 V，由圖線1知，此時光敏電阻阻值RP＝20
16、kΩ，URP＝2 V，串聯電阻分壓UR＝1 V，由＝＝2，得R＝＝10 kΩ，故選定值電阻R1，電路原理圖如圖2所示。
圖2
[答案] 見解析
實驗拓展與創(chuàng)新
實驗原理的創(chuàng)新
1．利用熱敏電阻來控制電路，使之成為溫度報警系統，在設置報警溫度時，借助于電阻箱進行電阻設置，使之達到報警的溫度。
2．可以設計成可調溫度的報警器。
實驗器材的創(chuàng)新
1．把傳感器與閉合電路問題結合。
2．用替代法測量不同溫度下金屬的電阻，比伏安法更準確
3．描繪R-t的特性曲線，并由曲線推導R-t的關系式。
[題組訓練]
1．(多選)霍爾傳感器測量轉速的原理圖如圖所示，傳感器固定在圓
17、盤附近，圓盤上固定4個小磁體，在a、b間輸入方向由a到b的恒定電流，圓盤轉動時，每當磁體經過霍爾元件，傳感器c、d端輸出一個脈沖電壓，檢測單位時間內的脈沖數可得到圓盤的轉速。關于該測速傳感器，下列說法中正確的有( )
A．在圖示位置時刻d點電勢高于c點電勢
B．圓盤轉動越快，輸出脈動電壓峰值越高
C．c、d端輸出脈沖電壓的頻率是圓盤轉速的4倍
D．增加小磁體個數，傳感器轉速測量更準確
CD [霍爾元件有電子或空穴導電，根據左手定則，載流子向上表面偏轉，即c點，所以d點電勢不一定高于c點，故A項錯誤；最終電子或空穴在電場力和洛倫茲力的作用下處于平衡，設霍爾元件的長、寬、厚分別為l
18、1、l2、l3，電子或空穴定向移動的速度為v，有q＝qvB，所以U＝Bvl2，輸出脈沖電壓峰值與圓盤轉動快慢無關，故B項錯誤；當小磁體靠近霍爾元件時，就是會產生一個脈沖電壓，因此c、d端輸出脈沖電壓的頻率是圓盤轉動頻率的4倍，即為轉速的4倍，故C項正確；當增加小磁體個數，傳感器c、d端輸出一個脈沖電壓頻率變高，那么傳感器轉速測量更準確，故D項正確。]
2．某同學通過實驗制作一個簡易的溫控裝置，實驗原理電路圖如圖甲所示，繼電器與熱敏電阻Rt、滑動變阻器R串聯接在電源E兩端，當繼電器的電流超過15 mA時，銜鐵被吸合，加熱器停止加熱，實現溫控。繼電器的電阻約20 Ω，熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的
19、關系如下表所示。
t/℃
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
Rt/Ω
199.5
145.4
108.1
81.8
62.9
49.1
(1)提供的實驗器材有：電源E1(3 V，內阻不計)、電源E2(6 V，內阻不計)、滑動變阻器R1(0～200 Ω)、滑動變阻器R2(0～500 Ω)、熱敏電阻Rt、繼電器、電阻箱(0～999.9 Ω)、開關S、導線若干。
為使該裝置實現對30～80 ℃之間任一溫度的控制，電源E應選用________(選填“E1”或“E2”)，滑動變阻器R應選用________(選填“R1”或“R2”)。
甲
20、 乙
(2)實驗發(fā)現電路不工作。某同學為排查電路故障，用多用電表測量各接點間的電壓，則應將如圖乙所示的選擇開關旋至________(選填“A”“B”“C”或“D”)。
(3)合上開關S，用調節(jié)好的多用電表進行排查。在圖甲中，若只有b、c間斷路，則應發(fā)現表筆接入a、b時指針________(選填“偏轉”或“不偏轉”)，接入a、c時指針________(選填“偏轉”或“不偏轉”)。
(4)排除故障后，欲使銜鐵在熱敏電阻為50 ℃時被吸合，下列操作步驟的正確順序是________。(填寫各步驟前的序號)
①將熱敏電阻接入電路
②觀察到繼電器的銜鐵被吸合
③斷開開關，將電阻
21、箱從電路中移除
④合上開關，調節(jié)滑動變阻器的阻值
⑤斷開開關，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調至108.1 Ω
[解析] (1)若實現對30 ℃溫度的控制，繼電器和Rt的電壓U1＝0.015×(20＋199.5)V≈3.29 V，因此符合要求的電源應選E2
若實現對80 ℃溫度的控制，對全電路有：U＝I(R繼＋Rt＋R)，即6 V＝0.015 A×(20 Ω＋49.1 Ω＋R)，解得R＝330.9 Ω。因此滑動變阻器應選R2。
(2)用多用電表測量直流電壓時，選擇開關應旋至C(直流電壓擋)。
(3)a、b間電壓為0，指針不偏轉。接入a、c時，多用電表與電源等構成回路，指針偏轉。
(
22、4)連接電路時，先用電阻箱代替熱敏電阻，調節(jié)滑動變阻器阻值，銜鐵被吸合時，調節(jié)完畢，移除電阻箱換為熱敏電阻即可，正確的順序為⑤④②③①。
[答案] (1)E2 R2 (2)C (3)不偏轉 偏轉
(4)⑤④②③①
3．材料的電阻隨壓力的變化而變化的現象稱為“壓阻效應”，利用這種效應可以測量壓力大小。若圖甲為某壓敏電阻在室溫下的電阻—壓力特性曲線，其中RF、R0分別表示有、無壓力時壓敏電阻的阻值。為了測量壓力F，需先測量壓敏電阻處于壓力中的電阻值RF。請按要求完成下列實驗。
甲 乙
(1)設計一個可以測量處于壓力中的該壓敏電阻阻值的電路，在圖乙的虛線框中畫出實驗電路原
23、理圖(壓敏電阻及所給壓力已給出，待測壓力大小約為0.4×102～0.8×102 N，不考慮壓力對電路其他部分的影響)，要求誤差較小，提供的器材如下：
A．壓敏電阻，無壓力時阻值R0＝6 000 Ω
B．滑動變阻器R，全電阻阻值約200 Ω
C．電流表A，量程2.5 mA，內阻約30 Ω
D．電壓表V，量程3 V，內阻約3 kΩ
E．直流電源E，電動勢3 V，內阻很小
F．開關S，導線若干
(2)正確接線后，將壓敏電阻置于待測壓力下，通過壓敏電阻的電流是1.33 mA，電壓表的示數如圖丙所示，則電壓表的讀數為________ V。
丙
(3)此時壓敏電阻的阻值為________Ω；結合圖甲可知待測壓力的大小F＝________N。(計算結果均保留兩位有效數字)
[解析] (1)根據題述對實驗電路的要求，應該采用分壓式接法、電流表內接的電路，原理圖如圖所示。
(2)根據電壓表讀數規(guī)則，電壓表讀數為2.00 V。
(3)由歐姆定律，此時壓敏電阻的阻值為RF＝－RA≈1.5×103 Ω，＝4，由題圖甲可知，對應的待測壓力F＝60 N。
[答案] (1)見解析圖 (2)2.00 (3)1.5×103 60
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（通用版）2021版高考物理大一輪復習 第11章 交變電流 傳感器 實驗12 傳感器的簡單使用教學案
