微練46　傳感器　實驗16利用傳感器制作簡單的自動控制裝置-2026版大一輪高中物理（解析版）　

微練46傳感器實驗16:利用傳感器制作簡單的自動控制裝置梯級Ⅰ基礎練1.電熨斗構造示意圖如圖所示，其中溫度敏感元件是雙金屬片，在溫度升高時上層金屬的膨脹大于下層金屬，可造成雙金屬片的形變。觀察電熨斗的構造，以下說法錯誤的是(C)A.雙金屬片的作用是控制電路的通斷B.常溫下，電熨斗的上下觸點是接觸的C.當溫度過高時，雙金屬片向上彎曲D.熨燙棉麻衣物需要設定較高的溫度，調溫旋鈕應該向下旋解析金屬片上層的膨脹系數(shù)大于下層的膨脹系數(shù)，當溫度升高時，雙金屬片向膨脹系數(shù)小的一側彎曲，即金屬片向下彎曲，C項錯誤；當溫度過高時，雙金屬片向下彎曲使觸點斷開，電熨斗不工作，常溫下，電熨斗的上下觸點是接觸的，電熨斗工作，故雙金屬片的作用是控制電路的通斷，A、B兩項正確；熨燙棉麻衣物需要設定較高的溫度，即溫度較高時金屬片才能離開觸點，故要將調溫旋鈕旋轉下降，保證在溫度未達到一定值時，金屬片不與觸點斷開，D項正確。2.(多選)(2025·廣州模擬)某同學利用光敏電阻設計路燈自動控制系統(tǒng)。如圖所示，電路中的R1和R2，其中一個是定值電阻，另一個是光敏電阻。光敏電阻是由半導體材料制成的，受到光照射時，其導電性能顯著增強。當R2兩端的電壓大于U0時，路燈控制開關自動開啟，路燈點亮。下列說法正確的是(AC)A.R2為光敏電阻B.R1和R2可以互換位置C.若定值電阻的阻值越大，開啟路燈的天色越晚D.若定值電阻的阻值越大，開啟路燈的天色越早解析由自動控制路燈的工作原理可知當光照暗到一定程度時，路燈能點亮，R2是光敏電阻時，若無光照其阻值變大，從而使R2兩端的電壓升高，當R2兩端的電壓大于U0時，路燈控制開關自動開啟，A項正確，B項錯誤；若定值電阻的阻值越大，相同條件下R2兩端的電壓減小，則當電阻R2阻值變大時，即天色更晚時，使R2兩端的電壓大于U0，路燈控制開關自動開啟，路燈點亮，C項正確，D項錯誤。3.有一熱敏電阻的阻值隨溫度變化的R-t圖像如圖所示，現(xiàn)將該熱敏電阻接在歐姆表的兩表筆上，做成一個電子溫度計，為了便于讀數(shù)，再把歐姆表上的電阻值轉換成溫度值?，F(xiàn)要使該溫度計對溫度的變化反應較為靈敏，那么該溫度計測量哪段范圍內的溫度較為適宜(設在溫度范圍內，歐姆表的倍率不變)(B)A.t1~t2段 B.t2~t3段C.t3~t4段 D.t1~t4段解析由于t2~t3段內R隨溫度的變化最顯著，也就是回路內的電流隨溫度的變化最明顯，B項正確。4.如圖是“液面報警器”的原理示意圖，其中T是熱電式元件。當T完全浸入冷卻液中時，T保持相對恒定的溫度，當液面下降，元件T暴露在空氣中，液體的散熱效應消失，T的溫度將升高。實驗中發(fā)現(xiàn)當T未露出液面時，指示燈不亮；當T露出液面時，指示燈亮，如圖乙所示。對這個裝置，下列判斷正確的是(B)A.T是金屬熱電阻B.T是熱敏電阻C.T元件的電阻率隨溫度的升高而增大D.圖甲中T的溫度高于圖乙中T的溫度解析由題意知，元件T暴露在空氣中時，溫度升高，指示燈亮，說明元件T的電阻減小，應為熱敏電阻，A、D兩項錯誤，B項正確；T的溫度升高，電阻減小，其電阻率一定減小，C項錯誤。5.(多選)光敏電阻完成光信號向電信號的轉變，晶體三極管將電流進行放大，同時具有完成斷路和接通的開關作用，發(fā)光二極管LED模仿路燈，電路設計如圖甲。為了能夠驅動更大功率的負載，需用繼電器來啟、閉另外的供電電路如圖乙所示。下列說法正確的是(ABC)A.光較強時，光敏電阻阻值小，三極管不導通，繼電器斷路，處于常開狀態(tài)，小燈泡L不亮B.光較弱時，光敏電阻阻值變大，三極管導通，產生較大的集電極電流，點亮發(fā)光二極管或驅動繼電器吸合，點亮小燈泡LC.為節(jié)省用電，調節(jié)R1增大，天黑更晚些，電燈亮D.為節(jié)省用電，調節(jié)R1減小，天黑更晚些，電燈亮解析當光較強時，光敏電阻的阻值很小，基極電壓較小，三極管不導通，發(fā)光二極管或繼電器所在的回路相當于斷路，即二極管不工作，繼電器處于常開狀態(tài)，小燈泡不亮，A項正確；當光較弱時，光敏電阻阻值變大，基極電壓達到一定程度，三極管導通，點亮發(fā)光二極管或驅動繼電器吸合而點亮小燈泡L，B項正確；為節(jié)省用電，調節(jié)R1增大，天黑更晚些，光線會更弱一些，光敏電阻的阻值更大一些，才能使基極電壓達到一定程度，使三極管導通，點亮二極管或驅動繼電器吸合而點亮小燈泡L，C項正確，D項錯誤。梯級Ⅱ能力練6.(2024·浙江卷)在探究熱敏電阻的特性及其應用的實驗中，測得熱敏電阻Rt，在不同溫度時的阻值如表。溫度/℃4.19.014.320.028.038.245.560.4電阻/(102Ω)2201601006045302515某同學利用上述熱敏電阻Rt、電動勢E=3V(內阻不計)的電源、定值電阻R(阻值有3kΩ、5kΩ、12kΩ三種可供選擇)、控制開關和加熱系統(tǒng)，設計了A、B、C三種電路。因環(huán)境溫度低于20℃，現(xiàn)要求將室內溫度控制在20℃~28℃范圍，且1、2兩端電壓大于2V，控制開關開啟加熱系統(tǒng)加熱，則應選擇的電路是C，定值電阻R的阻值應選3kΩ，1、2兩端的電壓小于1.8V時，自動關閉加熱系統(tǒng)(不考慮控制開關對電路的影響)。

解析電路A，定值電阻和熱敏電阻并聯(lián)，電壓不變，故不能實現(xiàn)電路的控制，A項錯誤；電路B定值電阻和熱敏電阻串聯(lián)，溫度越低，熱敏電阻的阻值越大，定值電阻分得電壓越小，無法實現(xiàn)1、2兩端電壓大于2V，控制開關開啟加熱系統(tǒng)加熱，B項錯誤；電路C定值電阻和熱敏電阻串聯(lián)，溫度越低，熱敏電阻的阻值越大，熱敏電阻分得電壓越大，可以實現(xiàn)1、2兩端電壓大于2V，控制開關開啟加熱系統(tǒng)加熱，C項正確。由熱敏電阻Rt在不同溫度時的阻值表可知，20.0℃的阻值為60×100Ω=6kΩ，由題意可知U12=RtRt+RE=6kΩ6kΩ+R×3V=2V，解得R=3kΩ，28℃時關閉加熱系統(tǒng)，此時熱敏電阻阻值為4.5kΩ，此時1、2兩點間的電壓為34.5+3×4.5V=1.8V，則1、2兩端的電壓小于1.7.某一熱敏電阻的阻值R隨溫度變化的圖線如圖甲所示，現(xiàn)要利用該熱敏電阻組裝一個報警系統(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Ic時就會報警，Ic約為10mA，流過的電流超過20mA時，報警器可能損壞)，電阻箱(最大阻值為999.9Ω)，直流電源(輸出電壓為18V，內阻不計)，滑動變阻器(最大阻值為2000Ω)，單刀雙擲開關一個，導線若干。(1)由圖甲可知，熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小(填“增大”或“減小”)。

(2)按圖乙所示的電路圖組裝電路，并按照下列步驟調節(jié)此報警系統(tǒng)。①電路接通前，滑動變阻器的滑片應置于b(填“a”或“b”)端附近。

②若已知該熱敏電阻在60℃時阻值為650.0Ω。則根據(jù)實驗要求，先將電阻箱調到一固定的阻值，這一阻值為650.0Ω。

③將開關向c(填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至報警器開始報警。

(3)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。解析(1)由題圖甲可知，熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小。(2)①為防止接通電源后，流過報警器的電流會超過20mA，報警器可能損壞，滑動變阻器的滑片應置于b端。②本題采用的是等效替換法，先用變阻箱來代替熱敏電阻，所以變阻箱的阻值要調節(jié)到系統(tǒng)報警時熱敏電阻的臨界電阻，也就是熱敏電阻在60℃時的阻值為650.0Ω。③先把變阻箱的電阻接入電路，即將開關向c端閉合，調節(jié)滑動變阻器的電阻，調至報警器開始報警時，保持滑動變阻器的阻值不變，接到熱敏電阻上，即開關接d端，當熱敏電阻的阻值是650.0Ω時，也就是溫度達到了60℃，報警器開始報警，報警系統(tǒng)即可正常使用。梯級Ⅲ創(chuàng)新練8.小明利用熱敏電阻設計了一個“過熱自動報警電路”，如圖甲所示(虛線框內的連接沒有畫出)。將熱敏電阻R安裝在需要探測溫度的地方，當環(huán)境溫度正常時，繼電器的上觸點接觸，下觸點分離，指示燈亮；當環(huán)境溫度超過某一值時，繼電器的下觸點接觸，上觸點分離，警鈴響。圖甲中繼電器的供電電源E1=5V，內阻不計，繼電器線圈用漆包線繞成，其電阻R0=30Ω。當線圈中的電流大于等于50mA時，繼電器的銜鐵將被吸合，警鈴響。圖乙是熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖像。(1)由圖乙可知，當環(huán)境溫度為80℃時，熱敏電阻阻值為30(29或31也可)Ω。

(2)由圖乙可知，當環(huán)境溫度升高時，熱敏電阻阻值將減小(填“增大”“減小”或“不變”)，繼電器的磁性將增強(填“增強”“減弱”或“不變”)。

(3)圖甲中指示燈的接線柱D應與接線柱A(填“A”或“B”)相連。

(4)當環(huán)境溫度大于等于40(39或41也可)℃時，警鈴報警。

解析(1)由題圖乙可知，當環(huán)境溫度為80℃時，熱敏電阻阻值為30Ω。(