2022年高考物理復習核心素養(yǎng) 利用傳感器制作簡單的自動控制裝置（解析版）

12.3利用傳感器制作簡單的自現(xiàn)控制裝置

必備知識清單

一、熱敏電阻的特性

i.實驗原理

閉合電路歐姆定律，用歐姆表進行測量和觀察.

圖1

2.實驗器材

半導體熱敏電阻、多用電表、溫度計、鐵架臺、燒杯、涼水和熱水.

3.實驗步驟

⑴按圖1連接好電路；

(2)把多用電表置于歐姆擋,并選擇適當的量程測出燒杯中沒有水時熱敏電阻的阻值，并

記下溫度計的示數；

(3)向燒杯中注入少量的冷水，使熱敏電阻浸沒在冷水中，記下溫度計的示數和多用電表

測量的熱敏電阻的阻值；

(4)將熱水分幾次注入燒杯中，測出不同溫度下熱敏電阻的阻值，并記錄.

4.數據處理

R/Q

圖2

在圖2坐標系中，粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線.

5.實驗結論

熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，隨溫度的降低而增大.

6.注意事項

實驗時，加熱水后要等一會兒再測熱敏電阻阻值，以使電阻溫度與水的溫度相同，并同

時讀出水溫.

二、光敏電阻的特性

1.實驗原理

閉合電路歐姆定律，用歐姆表進行測量和觀察.

2.實驗器材

光敏電阻、多用電表、小燈泡、滑動變阻器、導線、電源.

圖3

3.實驗步驟

(1)將光敏電阻、多用電表、燈泡、滑動變阻器按圖3所示電路連接好，其中多用電表置

于“X100”擋；

(2)先測出在室內自然光的照射下光敏電阻的阻值，并記錄數據；

(3)打開電源，讓小燈泡發(fā)光，調節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮，觀察多用電表表盤指針

顯示光敏電阻阻值的情況，并記錄；

(4)用手掌(或黑紙)遮光時，觀察多用電表表盤指針顯示光敏電阻阻值的情況，并記錄.

4.數據處理

根據記錄數據分析光敏電阻的特性.

5.實驗結論

(1)光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大，強光照射下電阻值很小;

(2)光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量.

6.注意事項

（1）實驗中，如果效果不明顯，可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中，并通過蓋上小孔改

變照射到光敏電阻上的光的多少來達到實驗目的；

（2）歐姆表每次換擋后都要重新進行歐姆調零.

命題點精析（一）熱敏電阻的特性和應用

典型例題

【例I

現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng)，要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60℃時,

系統(tǒng)報警.提供的器材有：熱敏電阻，報警器（內阻很小，流過的電流超過人時就會報

警），電阻箱（最大阻值為999.9C）,直流電源（輸出電壓為U,內阻不計），滑動變阻器

凡（最大阻值為1000。），滑動變阻器/?2（最大阻值為2000。），單刀雙擲開關一個，導

線若干.

在室溫下對系統(tǒng)進行調節(jié)，已知U約為18V,4約為10mA；流過報警器的電流超過

20mA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

650.0Q.

（1）在圖中完成待調節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線.

熱敏電阻

（2）電路中應選用滑動變阻器（填“R”或“R2”）.

（3）按照下列步驟調節(jié)此報警系統(tǒng)：

①電路接通前，需將電阻箱調到一固定的阻值，根據實驗要求，這一阻值為Q;

滑動變阻器的滑片置于（填為”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(tǒng)即可正常使用.

【答案】

(1)見解析圖(2)&(3)①650。b接通電源后，流過報警器的電流會超過20mA,

報警器可能損壞②c報警器開始報警

【解析】

(1)先用電阻箱替代熱敏電阻，連接成閉合回路進行調試.電路圖連接如圖所示.

電源?—二m

電阻期開列《

滑動變阻器

---5^-^

熱敏電阻

(2)當電路中電流/c=10mA時，根據閉合電路歐姆定律有/c=g,解得R總=1800。,

K&

此時熱敏電阻的阻值為650.0C,則滑動變阻器的阻值為1150C,所以滑動變阻器選

⑶①當熱敏電阻阻值達到650.0C時，報警器就會報警，用電阻箱替代熱敏電阻進行調

節(jié)，應把電阻箱的阻值調到650.0C.若接通電源后電路中的電流過大(超過20mA),報

警器就會損壞，電流越小越安全，所以為了電路安全，閉合開關前滑片應置于人端.

②用電阻箱替代熱敏電阻進行調試，應將開關向c,端閉合，開關閉合后要減小電路中的

電阻直至報警器開始報警.

【練1】已知一熱敏電阻當溫度從10°C升至60℃時阻值從幾千歐姆降至幾百歐姆，某同

學利用伏安法測量其阻值隨溫度的變化關系。所用器材：電源E、開關S、滑動變阻器

R(最大阻值為20。)、電壓表(可視為理想電表)和毫安表(內阻約為100。)。

(1)在虛線框中所給的器材符號之間畫出連線，組成測量電路圖。

(2)實驗時，將熱敏電阻置于溫度控制室中，記錄不同溫度下電壓表和毫安表的示數，計

算出相應的熱敏電阻阻值。若某次測量中電壓表和毫安表的示數分別為5.5V和3.0mA,

則此時熱敏電阻的阻值為kC(保留2位有效數字)。實驗中得到的該熱敏電阻阻

值R隨溫度，變化的曲線如圖(a)所示。

(3)將熱敏電阻從溫控室取出置于室溫下，測得達到熱平衡后熱敏電阻的阻值為2.2kQ?

由圖(a)求得，此時室溫為°C(保留3位有效數字)。

(4)利用實驗中的熱敏電阻可以制作溫控報警器，其電路的一部分如圖(b)所示。圖中，E

為直流電源(電動勢為10V,內阻可忽略)；當圖中的輸出電壓達到或超過6.0V時，便

觸發(fā)報警器(圖中未畫出)報警。若要求開始報警時環(huán)境溫度為50℃,則圖中(選

填"RJ'或"R2”)應使用熱敏電阻，另一固定電阻的阻值應為kC(保留2位有效

數字)。

【答案】⑴見解析圖(2)1.8(3)25.5(25.3?25.8均正確)(4)/?,1.2

【解析】

(1)根據實驗要求，同時利用伏安法測量其阻值隨溫度的變化，則測量范圍比較大，所

以應該采用滑動變阻器的分壓式接法，同時熱敏電阻的阻值從幾千歐姆降至幾百歐姆，

屬于大電阻，為了減小實驗誤差，應該采用外接法電路，所以組成測量電路圖如圖所示。

熱敏電阻

(2)若某次測量中電壓表和毫安表的示數分別為5.5V和3.0mA,根據歐姆定律得此時熱

敏電阻的阻值為：

U5.5V,

0義10~L8X10,Q~1.8kQo

(3)根據熱敏電阻阻值R隨溫度t變化的曲線，可知當達到熱平衡后熱敏電阻的阻值為

2.2kC,對應的溫度為25.5℃。

FR、

(4)根據題圖(b)所示電路，假設用是熱敏電阻，根據歐姆定律得輸出電壓為：。=妥圖

尺1十/<2

由題意知&為定值電阻，當圖中的輸出電壓達到或超過6.0V時，說明環(huán)境溫度高，便

觸發(fā)報警器報警，那么熱敏電阻的阻值會減小，輸出電壓會變大，從而報警，所以圖中

品應該用熱敏電阻；若要求開始報警時環(huán)境溫度為50℃,通過熱敏電阻阻值R隨溫度

10V

/變化的曲線，可知：R|=0.8kC,代入數據得：6.0V=,,-R

Un.QOKio4T-AD22

解得：/?2=1.2kQ?

【練2】某實驗小組探究一種熱敏電阻的溫度特性.現(xiàn)有器材：直流恒流電源(在正常工作

狀態(tài)下輸出的電流恒定)、電壓表、待測熱敏電阻、保溫容器、溫度計、開關和導線等.

(1)若用上述器材測量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，請你在實物圖上連線.

IO

恒流電源

(2)實驗的主要步驟：

①正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，接通電源，調節(jié)并記錄電源輸出的電流

值；

②在保溫容器中添加少量熱水，待溫度穩(wěn)定后，閉合開關，,,斷開

開關；

③重復第②步操作若干次，測得多組數據.

(3)實驗小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值，并據此繪得圖所示的R-f關系圖線,

請根據圖線寫出該熱敏電阻的R—f關系式：R=+f(Q).

【答案】

(1)如圖所示

(2)②讀取溫度計示數讀取電壓表示數(3)1000.4

【解析】

(3)由R-r圖線可知，當h=10℃時，/?!=104Q,當會=60℃時，/?2=124Q,R-t

圖線的斜率為二~L=0.4Q/℃：將圖線延長，圖線過原點，說明1=0℃時的電阻為100

t2-t\

C,故R-f關系式為R=100+0.4/(Q).

命題點精析(二)對光敏電阻的特性和應用的考查

【例2】為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所使用光控開關控制照明系統(tǒng).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(1X)0.20.40.60.81.01.2

電阻(kC)754028232018

(1)根據表中數據，請在圖甲所示的坐標系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2V時，控制開關自動啟動照明系統(tǒng).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降低至

1.0lx時啟動照明系統(tǒng)，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Ah阻值見上表)；

直流電源E(電動勢3V,內阻不計)；

定值電阻：R=10kC,R2=20kC,/?3=40k。(限選其中之一，并在圖中標出)；

開關S及導線若干.

電阻/k。

8(

7(

6(

5(

4(

3(

2M(

O

020.40.60.81.01.21.4照度/收

甲

【答案】見解析

【解析】

(1)光敏電阻的阻值隨照度變化的曲線如圖(a)所示，光敏電阻的阻值隨照度的增大而

減小.

I，.*U.5，.Cl.U1/i.一時度/|X

(a)

(2)根據串聯(lián)電阻的正比分壓關系，E=3V,當照度降低至1.0lx時，1、2兩端電壓升

至2V,此時光敏電阻阻值&=20kC,U*2V,串聯(lián)電阻分壓SIV,由黨當

=2,得R=2=10kQ,故選定值電阻Ri,電路原理圖如圖(b)所示.

|照明系統(tǒng)|

"I,

|顰制開.|

「:

：1&22j

(b)

【練3】電控調光玻璃能根據光照強度自動調節(jié)玻璃的透明度，將光敏電阻心和定值電阻

扁接在9V的電源上，電源內阻不計，光敏電阻阻值隨光強變化關系如表所示:

光強E/cd12345

電阻值/Q18963.6

[“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)時光敏電阻凡的大小為.

(2)其原理是光照增強，光敏電阻尺阻值變小，施加于玻璃兩端的電壓降低，玻璃透明

度下降，反之則玻璃透明度上升。若電源電壓不變，Ro是定值電阻，則下列電路圖中符

合要求的是,.(填序號);

1=1

(3)現(xiàn)已知定值電阻R)為12C,用電壓表測得光敏電阻兩端的電壓為3V,則此時光照

強度為o

【答案】(1)4.5(2)C(3)3cd

【解析】

(1)由表格數據可知，光敏電阻心與光強￡的乘積均為18c?cd不變，則當E=4cd

.—,,18Q,cd

時，光敏電阻的阻值：/?=,,=4,5Qo

t4CQ

(2)由題意可知，光敏電阻&與定值電阻心串聯(lián)連接，光照增強時，光敏電阻心阻值減

小，電路中的總電阻減小，由/=看可知，電路中的電流增大，由？7=//?可知，吊)兩端

的電壓增大，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以以兩端的電壓減小，反之

光照減弱時，光敏電阻凡阻值增大，島兩端的電壓減小，尺兩端的電壓增大，則玻璃

并聯(lián)在吊,兩端時不符合，玻J離并聯(lián)在&兩端時符合，故A錯誤，C正確；若玻璃與電

源并聯(lián)，光照變化時，玻璃兩端的電壓不變，故B、D錯誤。

⑶當7?o=12Q,光敏電阻兩端的電壓G=3V,因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，

R)兩端的電壓：Uo=U-Ur=9V-3V=6V,因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以電

路中的電流/=會=點即■^■'=3,解得&'=6Q,此時光照強度E'=―3=3cd?

A()A.v1ZA.vO12

【練4】如圖甲所示，這是一批節(jié)能路燈，該路燈通過光控開關實現(xiàn)自動控制：電燈的亮

度可自動隨周圍環(huán)境的亮度改變而改變。如圖乙，這是其內部電路簡化原理圖，電源電

動勢為E,內阻為r,R為光敏電阻(光照強度增大時，其電阻值減小)?，F(xiàn)增大光照強

度，則下列判斷正確的是()

A.路端電壓不變

B.Ro兩端電壓變大

C.B燈變暗，A燈變亮

D.電源總功率不變

【答案】B

【解析】

增大光照強度，光敏電阻的阻值減小，電路總電阻減小，總電流增大，電源內電壓增大，

路端電壓減小，A錯誤；通過A燈上的電流減小，則通過的電流增大，島兩端的電

壓變大，B燈上的電壓減小，A、B兩燈均變暗，B正確，C錯誤；電源的總功率

￡/會隨著總電流的增大而增大，D錯誤。

命題點精析（三）其他傳感器的應用

【例3】小明設計了一種酒精測試儀的電路，其電路如圖所示，電源電壓恒定，R為定值

電阻，。為氣敏元件，其阻值均隨被測酒精氣體濃度的變化而變化。閉合開關S,檢

測時，當人呼出的酒精氣體濃度越大，測試儀中電壓表的示數越大，此時（）

A.。的電阻心越大

B.電路消耗的總功率越小

C.電壓表與電流表的示數乘積變大

D.電壓表與電流表的示數之比變小

【答案】C

【解析】

由題圖知，定值電阻與氣敏元件串聯(lián)，電壓表測量定值電阻R兩端的電壓，當人呼出的

酒精氣體濃度越大，測試儀中電壓表的示數越大，由歐姆定律知，電路的電流變大，根

據「=山，電路消耗的總功率越大，B錯誤；根據串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，氣敏元件電壓

越小，由分壓原理，氣敏電阻越小，A錯誤；根據P=U/,因定值電阻的電壓變大，

電路的電流變大，故電壓表與電流表的示數乘積變大，C正確；由歐姆定律，電壓表與

電流表的示數之比即定值電阻大小，比值不變，故D錯誤。

【練5】交警使用的某型號酒精測試儀如圖甲，其工作原理如圖乙所示，傳感器電阻R的

電阻值隨酒精氣體濃度的增大而減小，電源的電動勢為E、內阻為r，電路中的電表均

為理想電表，且用=廠。當一位酒駕駕駛員對著測試儀吹氣時，下列說法中正確的是

A.電壓表的示數減小，電流表的示數減小

B.電壓表的示數增大，電流表的示數減小

C.電源對外輸出功率減小

D.電壓表示數變化量與電流表示數變化量X的絕對值之比不變

【答案】D

【解析】

AB.當酒駕駕駛員對著測試儀吹氣時，傳感器電阻減小，電路中電流增大，內電阻及《

的分電壓增大，則傳感器電阻上的電壓減小，電壓表示數減小。AB錯誤；

C.當內外電阻相等時，電源輸出功率最大，當傳感器電阻減小時，外電阻阻值接近內

電阻，所以電源輸出功率變大。c錯誤；

D.根據閉合電路的歐姆定律得

U=-I（R?+r）+E

則有

即比值不變。D正確。

故選D。

【練6】現(xiàn)要組裝一個酒精測試儀，它利用的是一種二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器，

此傳感器的電阻R隨酒精氣體濃度的變化而變化，規(guī)律如圖甲所示目前國際公認的酒駕

標準是“0.2mg/mL＜酒精氣體濃度＜0.8mg/mL",醉駕標準是“酒精氣體濃度＞0.8mg/mL”

提供的器材有：

A.二氧化錫半導體型酒精傳感器尺

B.直流電源（電動勢為4V,內阻不計）

C.電壓表（量程為3V,內阻非常大，作為濃度表使用）

D.電阻箱（最大阻值為999.9Q）

E.定值電阻飛（阻值為50。）

F.定值電阻&（阻值為10。）

G.單刀雙擲開關一個，導線若干

（1）圖乙是酒精測試儀電路圖，請在圖丙中完成實物連線；（）

八7?JQ

(2)電路中R應選用定值電阻(填"或/??)；

(3)為便于識別，按照下列步驟調節(jié)此測試儀：

①電路接通前，先將電阻箱調為30.0C,然后開關向(填"c"或"d")端閉合，

將電壓表此時指針對應的刻度線標記為mg/mL；

②逐步減小電阻箱的阻值，電壓表的示數不斷變大按照甲圖數據將電壓表上"電壓"刻度

線標為“酒精濃度"

③將開關向另一端閉合，測試儀即可正常使用。

(4)某同學將調適好的酒精測試儀靠近酒精瓶口，發(fā)現(xiàn)電壓表指針滿偏，則測量的酒

精濃度(填"有"或"沒有")達到醉駕標準。

【答案】

0.2有

⑴根據圖乙的電路圖連接實物圖如下

⑵由于電壓表量程為3V,本實驗電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端，由歐姆定律可得，定值

電阻兩端的電壓

U

R&十R

由圖甲可知又E=4V,得

襦,3

則

RW30Q

故選R2；

⑶①本實驗采用替代法，用電阻箱的阻值替代傳感器的電阻Rx,故應先電阻箱調到

30.0Q,結合⑴中電路，開關應向c端閉合;

由圖甲可知&=30。時，酒精氣體濃度為0.2mg/mL；

⑷由

UR=EK?

24+6

可知電壓表指針滿偏時，電阻箱電阻

酒精氣體濃度20.8mg/mL,故有達到醉駕標準。

【例4】國家有關酒駕的裁量標準如下:

駕駛員血液酒精>20mg/100mL,

>80mg/100mL

含量<80mg/100mL

行為定性飲酒駕駛醉酒駕駛

酒精檢測儀是交警執(zhí)法時通過呼氣來檢測司機飲酒多少的檢測工具?，F(xiàn)有一個酒精檢測

儀的主要元件"酒精氣體傳感器"，其阻值隨氣體酒精濃度變化的情況如表。

R/a6040302010

氣體酒精濃度/（mg-m-3）05090140360

甲

50100150200250300350400氣體酒精濃度

乙

（1）請根據表中數據在圖乙中描繪出"R一氣體酒精濃度"的關系曲線。

（2）已知人體血液酒精濃度是所呼出氣體酒精濃度的2200倍。若測得某司機小明，經

過氣體酒精濃度測試，顯示呼氣酒精濃度為120mg/m3,則司機小明應該是屬于

駕駛，此時R的阻值為Q?

（3）現(xiàn)有一個電源，電動勢為4.5V,內阻約為1Q；電壓表V,量程為3V,內阻約為

2000Q；電流表A,量程為3A,內阻約為5Q；滑動變阻器h,阻值0~50Q；滑動變阻

器R2,阻值0~500C；開關、導線若干。若要用以上器材和上述"酒精氣體傳感器"組成

一個測定氣體酒精濃度的電路，該電路只使用一個電表，且正常工作時，被測氣體酒精

濃度若為0,則電表指針滿偏。且該電路可以在電源老化，內阻變大的情況下，通過調

節(jié)變阻器，保證被測氣體酒精濃度為0時，電表指針仍能滿偏。則該電路應選用的電表

是（填字母代號，下同），應選用的滑動變阻器是o請在圖丙

虛線框中完成設計電路圖.

丙

【答案】

飲酒24V

50100150200250300350400氣體酒精濃度

R_

酒精氣體傳感器11

------?------心］

Ri

【解析】

（1）根據數據描繪出"月一氣體酒精濃度"的關系曲線如圖:

50100150200250300350400氣體酒精濃度

（2）司機小明，經過氣體酒精濃度測試，顯示呼氣酒精濃度為120mg/m3時血液酒精

濃度為

120x2200mg/m3=2.64xl05mg/m3=26.4mg/100mL

對照有關酒駕的裁量標準可知司機小明應該是屬于飲酒駕駛；

由圖線可知，呼氣酒精濃度為120mg/m3時月的阻值為240

（3）根據被測氣體酒精濃度若為0,則電表指針滿偏的電路要求的特征，可知該電路

應選用的電表是V；

因R=24Q,則應選用的滑動變阻器是Ri；

畫出電路如圖：

R

【練7】壓力傳感器按用途分類主要是壓力監(jiān)視、壓力測量和壓力控制及轉換成其他量的

測量。按供電方式分為壓阻型和壓電型傳感器，前者是被動供電的，需要有外電源，后

者是傳感器自身可以產生電壓，不需要外加電源。為了探究某壓電型壓力傳感器的輸出

電流與其所受正壓力之間的關系，某興趣小組的同學做了如下實驗，實驗電路圖如圖甲

所示，將壓力傳感器水平放置，接入如圖甲所示電路，其上放置一與壓力傳感器上表面

面積接近的平整薄硬木板（使壓力傳感器上表面受力均勻），電流表是量程0~1mA、

內阻為10。的靈敏電流表。

當在木板上放置重物時，因為壓力傳感器受到正壓力，其兩端將產生輸出電壓，此時壓

力傳感器相當于不計內阻的電源，通過放置不同重物測量產生的壓力F與通過電流表電

流/并繪制/-F圖像來完成實驗。

（1）測量結束后得到祛碼數與所讀的電流表示數之間關系如下表，表中數據中明顯存

在錯誤的一組是第組（填祛碼個數，祛碼數即為實驗組數）。

祛碼數”/個12345

電流表示數

0.220.430.60.841.00

//mA

（2）根據列表中數據在圖乙所示坐標系中描繪出電流隨祛碼數變化的圖線o圖

像不過原點的原因是。

（3）通過查詢實驗所用壓力傳感器參數，發(fā)現(xiàn)銘牌上的參數顯示其正常工作壓力范圍

為0~500N,對應輸出電壓范圍為0~5V。而實驗只提供5個100g的祛碼,g?。軴m/sz,

則要想使祛碼全部放入時靈敏電流表恰好滿偏，則電阻R的阻值應為o

（4）若將兩個相同的壓力傳感器圖丙方式放置連接（不計傳感器自身重力），放上相同

重物后，圖甲和圖丙兩圖中電流表示數之比為.

【答案】

3薄硬木板對壓力傳感器產生壓力40

1團2

【解析】

⑴由列表知有一組有明顯錯誤，其他四組是合理的，通過觀察五組電流數據中有四組數

據說到了0.01mA,說明該電流表的最小分發(fā)值為0.1mA，第3組數據只讀到0.1mA,

說明讀數時明顯錯誤。

⑵圖像如圖所示

設每個祛碼質量為m,平整薄硬板質量為，％,壓電型傳感器受到壓力

F=nmg+ml)g

產生的電動勢E滿足

E=kF=k(nmg+/)

根據閉合電路歐姆定律得

/一

R

聯(lián)立解得

/_knmg?kt%g

RR

由此可知不過坐標原點的原因是因為硬板木板有質量，對壓力傳感器產生壓力。

⑶由題意得500N的壓力對應輸出電壓5V,則在5個祛碼(總重力5N)作用下的輸出

電壓為0.05V,有

u=W+R)

聯(lián)立解得

R=40C

⑷當重物產生的壓力為8時，圖丙2每個傳感器上壓力均為乙，但相當于兩個電源串

聯(lián)在一起，圖甲中傳感器上壓力為尸N，則圖丙中輸出電壓為圖甲中輸出電壓的2倍，

圖甲和圖乙兩圖中電流表示數之比為102

【練8】氣體傳感器利用物質的化學反應將某種氣體的濃度轉換成電信號并輸出，如圖所

示，8為將可燃氣體或有毒氣體(如C。、CH4、瓦斯、煤氣等)濃度轉換為電信號的傳感

器，俗稱電子鼻.當有毒氣體濃度大時，其電阻變小.根據如下材料：電源電壓U=220

V,M為排風扇，G為繼電器，A為控制電源，S為控制開關，請設計一個家用自動排煙

電路，并在圖中完成連線圖.

【解析】電子鼻主要由氣敏傳感器陣列、信號預處理和模式識別三部分組成.某種氣味

呈現(xiàn)在一種活性材料的傳感器面前，傳感器將化學輸入轉換成電信號，由多個傳感器對

一種氣味的響應便構成了傳感器陣列對該氣味的響應，即可求解.

由題意可知，當可燃氣體或有毒氣體時，則B轉換成電信號，從而使E被吸引下來，導

致燈泡被點亮.因此構成兩部分電路，如圖所示；

核心素養(yǎng)大提升

【例5】酒駕、醉駕會給交通安全帶來巨大隱患，便攜式酒精測試儀給交警執(zhí)法帶來了極

大的便利。如圖1所示，是便攜式酒精測試儀的原理圖，電源電壓恒為3V,Rp是酒精

氣體傳感器，其阻值隨酒精氣體濃度變化的規(guī)律如圖2所示，Ro是報警器，其電阻值恒

定為50Q。問：

（1）當氣體中酒精濃度為0時，電路中的電流是多少？通電10s電流產生的熱量是多

少？

（2）我國法律規(guī)定，當每100ml的氣體中酒精濃度大于或等于20mg小于80mg為酒駕，

大于或等于80mg為醉駕。在對某司機的檢測中，電壓表的示數為2V,通過計算分析該

司b機屬于酒駕還是醉駕。

250

200

150

100

傳感器報警器50

----------------020406080100120wg/100ml

圖1圖2

【答案】（1）0.01A；0.3J；（2）屬于醉駕

【解析】

（1）當氣體中酒精濃度為0時,由圖知Rp=250Q,又Ro=5OQ,電路總電阻為

R=Rp+Ro=25OC+5OQ=3OOQ

電源電壓恒為3V,電路中電流為

巨=4=0.01A

R300Q

通電10s電流產生的熱量是

Q=P昨(0.01A)2X300QX10S=0.3J

（2）當電壓表的示數為2V時，通過報警器的電流為

玄嗡二2

由于傳感器和報警器串聯(lián)，傳感器兩端的電壓為

U“=U-U報=3V-2V=1V

此時傳感器的阻值為

1=IV

=25。