資源簡介

3　傳感器的應用舉例
4　自制簡單的控制電路
(分值：60分）
1、3、4題每題5分，2題10分，5題11分，共36分
考點一　傳感器的應用舉例
1.如圖所示，電吉他的弦是磁性物質。當弦振動時，線圈中產生感應電流，感應電流輸送到放大器、喇叭，然后把聲音播放出來。下列說法正確的是（　　）
A.電吉他是光電傳感器 B.電吉他是溫度傳感器
C.電吉他是聲音傳感器 D.弦改用尼龍材料原理不變
2.（10分）（2023·湛江市高二期中）某實驗小組為研究保溫式自動電飯鍋中用于監測溫度的熱敏電阻RT的特性，設計了以下實驗：
（1）（2分）首先利用多用電表粗略測量與電飯鍋中型號相同的熱敏電阻常溫狀態下的阻值，多用電表的旋鈕置于電阻“×100”的擋位時示數如圖甲所示，則該熱敏電阻的阻值為　　　　 Ω；
（2）（4分）該實驗小組為了進一步探究熱敏電阻的特性，設計了圖乙所示的電路，電路中的電表均為理想電表，定值電阻R0=2 kΩ；
①開關閉合前，滑動變阻器的滑片應置于最　　　　（選填“左”或“右”）端；
②某次實驗，電壓表V1、V2的示數分別為3.0 V、4.5 V，則熱敏電阻的阻值為　　　　 kΩ；
（3）（2分）通過多次實驗，作出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖像如圖丙所示，當RT=2 kΩ時，熱敏電阻所處環境的溫度約為　　　　 ℃；
（4）（2分）該自動電飯鍋采用感溫磁控元件（圖中虛線框內）控制加熱電路通或斷，當磁控元件輸入端a、b間的電壓大于某一值時開關S閉合，加熱電路接通。若設定鍋內溫度低于60 ℃時，加熱電路接通，則下列電路符合要求的是　　　　（選填“A”或“B”）。
考點二　光控與溫控裝置
3.（多選）如圖所示是某小區門口利用光敏電阻設計的行人監控裝置，R1為光敏電阻（光照越強，電阻越小）、R2為定值電阻，A、B接監控裝置。則下列說法正確的是（　　）
A.當有人通過而遮住光線時，A、B之間電壓變大
B.當有人通過而遮住光線時，A、B之間電壓減小
C.當僅增大R2的阻值時，可增大A、B之間的電壓
D.當僅減小R2的阻值時，可增大A、B之間的電壓
4.如圖所示為一溫度自動報警器的原理圖，在水銀溫度計的頂端封入一段金屬絲，下列說法正確的是（　　）
A.溫度升高至74 ℃時，燈L1亮報警
B.溫度升高至74 ℃時，燈L2亮報警
C.溫度升高至78 ℃時，燈L1亮報警
D.溫度升高至78 ℃時，燈L2亮報警
5.（11分）（2023·內江市高二期末）純電動汽車的蓄電池的安全性，主要體現在對其溫度的控制上，當電池溫度過高時，必須立即啟動制冷系統進行降溫。圖甲是小明設計的模擬控溫裝置示意圖，電磁繼電器與熱敏電阻Rt、滑動變阻器RP串聯接在電動勢為5 V（內阻不計）的電源兩端。當電磁鐵線圈（電阻不計）中的電流I大于或等于20 mA時，銜鐵被吸合，熱敏電阻置于溫度監測區域，其阻值Rt與溫度t的關系如圖乙所示，滑動變阻器的最大阻值為200 Ω。則：
（1）（3分）圖甲中應將b端與　　　　（選填“a”或“c”）端相連。
（2）（4分）若設置電池溫度為50 ℃時啟動制冷系統，則滑動變阻器阻值應為　　　　 Ω。
（3）（4分）該電路可設置啟動制冷系統的最高溫度是　　　　 ℃。
6題9分，7題15分，共24分
6.(9分)(2023·梅河口市第五中學高二月考)電飯煲的工作原理如圖所示，可分為兩部分，即控制部分：由S1、S2、定值電阻R1和黃燈組成；工作(加熱)部分：由發熱電阻R3、定值電阻R2和紅燈組成。S1是一個磁鋼限溫開關，手動閉合，當此開關的溫度達到居里點(103 ℃)時，自動斷開，且不能自動復位，S2是一個金屬片自動開關，當溫度達到70~80 ℃時，自動斷開，低于70 ℃時，自動閉合，紅燈、黃燈是指示燈，通過其電流必須較小，所以R1、R2起　　　　　　作用。R3是發熱電阻，接通電源并閉合S1后，黃燈熄而紅燈亮，R3發熱，當溫度達到70~80 ℃時，S2斷開，當溫度達到103 ℃時飯熟，S1斷開，當溫度降到70 ℃以下時，S2閉合，電飯煲處于保溫狀態，由以上描述可知R2　　　　R3(選填“<”“=”或“>”)，當用電飯煲燒水時，S1　　　　(選填“會”或“不會”)自動斷開。
7.（15分）（2020·全國卷Ⅲ）已知一熱敏電阻當溫度從10 ℃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 Ω）、電壓表（可視為理想電表）和毫安表（內阻約為100 Ω）。
（1）（3分）在所給的器材符號之間畫出連線，組成測量電路圖。
（2）（3分）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5.5 V和3.0 mA，則此時熱敏電阻的阻值為　　　　 kΩ（保留2位有效數字）。實驗中得到的該熱敏電阻阻值RT隨溫度t變化的曲線如圖（a）所示。
（3）（3分）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2.2 kΩ。由圖（a）求得，此時室溫為　　　　 ℃（保留3位有效數字）。
（4）（6分）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10 V，內阻可忽略）；當圖中的輸出電壓達到或超過6.0 V時，便觸發報警器（圖中未畫出）報警。若要求開始報警時環境溫度為50 ℃，則圖中　　　　（填“R1”或“R2”）應使用熱敏電阻，另一固定電阻的阻值應為　　　　 kΩ（保留2位有效數字）。
答案精析
1.C　［當弦振動時，線圈中產生感應電流，把聲音這種非電學量轉換為電流這種電學量，屬于聲音傳感器，尼龍材料不能被磁化，將弦換成該材料則無法正常工作，故C正確，A、B、D錯誤。］
2.（1）3 200　（2）①左　②3　（3）38　（4）B
解析　（1）根據題圖甲可知該熱敏電阻的阻值為RT=32×100 Ω=3 200 Ω。
（2）①為保護電路元件，應使閉合開關后分壓電路的電壓為零，所以開關閉合前，滑動變阻器的滑片應置于最左端。
②根據串聯分壓規律可得=
解得RT'=3 kΩ。
（3）由題圖丙可知，當RT=2 kΩ時，熱敏電阻所處環境的溫度約為38 ℃。
（4）根據串聯分壓規律可知阻值越大時分壓越大，由題圖丙可知，RT隨溫度降低而升高，而根據題意可知鍋內溫度低于60 ℃時，磁控元件輸入端a、b間的電壓應始終大于某一值，即a、b間的電壓應隨溫度的降低而增大，所以符合要求的是電路B。
3.BC　［R1是光敏電阻，有光照射時，電阻變小，當有人通過而遮住光線時，R1的阻值變大，回路中的電流I減小，A、B間的電壓U=IR2減小，故A項錯誤，B項正確；由閉合電路歐姆定律得：U=E-I（R1+r），當僅增大R2的阻值時，電路中的電流減小，A、B間的電壓U增大，故C項正確；當僅減小R2的阻值時，電路中的電流增大，A、B間的電壓U減小，故D項錯誤。］
4.D　［當溫度低于78 ℃時，線圈中沒有電流，此時僅燈L1亮，不報警；當溫度升高到78 ℃時，線圈中有電流，磁鐵吸引銜鐵，燈L2被接通，所以燈L2亮報警，故選D。］
5.（1）c　（2）150　（3）74
解析　（1）由題意可知，當控制電路電流達到20 mA時銜鐵被吸合，制冷系統工作，所以題圖甲中，應將b端與c端相連。
（2）若設置電池溫度為50 ℃啟動制冷系統，由圖乙可知，當溫度為50 ℃時，Rt的阻值為100 Ω，此時控制電路的總電阻R===250 Ω，滑動變阻器接入的電阻為RP=R-Rt=250 Ω-100 Ω=150 Ω。
（3）當滑動變阻器的最大阻值為200 Ω時，熱敏電阻的阻值Rt'=R-RP'=250 Ω-200 Ω=50 Ω，由題圖乙可知此時對應的溫度為74 ℃，所以該電路可設置啟動制冷系統的最高溫度是74 ℃。
6.限流　>　不會
解析　通過紅燈、黃燈的電流必須較小，可知R1、R2起限流作用；R3是發熱電阻，要產生很大的熱量，所以電流要大一點，而通過R2的電流要小一點，且并聯電路電壓相等，根據歐姆定律可知R2>R3；當用電飯煲燒水時，溫度達不到居里點（103 ℃），S1不會自動斷開。
7.（1）見解析圖　（2）1.8　（3）25.5　（4）R1　1.2
解析　（1）滑動變阻器最大阻值僅20 Ω，應采用分壓式接法，電壓表為理想電表，應采用毫安表外接法，測量電路圖如圖所示。
（2）熱敏電阻的阻值RT==≈1.8 kΩ。
（3）根據RT-t圖像，RT=2.2 kΩ時，t約為25.5 ℃。
（4）輸出電壓變大時，R2兩端電壓變大，R1兩端電壓變小。根據RT-t圖像知，溫度升高時熱敏電阻的阻值減小，則電路中電流變大，固定電阻兩端的電壓變大，所以固定電阻應為R2，熱敏電阻應為R1，t=50 ℃，R1=0.8 kΩ，根據串聯電路中電阻與電壓的關系可得=，解得R2=1.2 kΩ。(共58張PPT)
DIWUZHANG
第五章
3　傳感器的應用舉例
4　自制簡單的控制電路
1.進一步理解常用傳感器的工作原理及應用(重點)。
2.學會利用傳感器制作簡單的自動控制電路(難點)。
學習目標
一、傳感器的應用舉例
二、光控LED燈
課時對點練
內容索引
三、溫度報警器
傳感器的應用舉例
一
1.電熨斗：其設定和控制溫度都是依靠 來實現。
2.電飯鍋：依靠 (感溫鐵氧體)對烹煮過程進行控制。
3.火災報警器：光電式煙霧報警器是常見的一種火災報警器，是______
的應用。
煙霧報警器帶孔的罩子內裝有 和 ，根據其結構特點一般可分為遮光型和散射型兩種。
4.一輛普通轎車上安裝幾十到近百個傳感器。
熱雙金屬片溫度傳感器
溫度傳感器
光傳
感器
發光元件
受光元件
(多選)(2023·濟南市檢測)如圖是電飯鍋的結構圖，如果感溫鐵氧體的“居里溫度”為103 ℃，下列說法中正確的是
A.常溫下感溫鐵氧體具有較強的磁性，能自動吸起
永磁鐵，通電加熱
B.當溫度超過103 ℃時，感溫鐵氧體的磁性消失，
彈簧推動杠桿斷開觸點
C.飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會超過
103 ℃，這時開關按鈕不會跳起
D.常壓下只要鍋內有水，鍋內的溫度不可能達到103 ℃，開關按鈕就不會自動
跳起
例1
√
√
開始煮飯時，用手壓下開關按鈕，永磁鐵與感溫
鐵氧體相吸，手松開后，按鈕不再恢復到題圖所
示狀態，電路接通，電飯鍋加熱，因此感溫鐵氧
體不會自動吸起永磁鐵，故A錯誤；
如果在標準大氣壓下用電飯鍋燒水，水沸騰后溫
度為100 ℃，不會自動斷電，只有當水燒干后，溫度升高達到103 ℃時，感
溫鐵氧體失去了磁性，會自動斷電，故B、D正確；
飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當溫度升至103 ℃時，感溫鐵氧體失去磁性，在彈簧作用下，開關按鈕會自動跳起，從而切斷電源，故C錯誤。
(多選)(2023·成都市城廂中學高二月考)某一電熨斗的溫控電路原理如圖。1是溫控螺絲、2是有彈性的金屬片、4是絕緣塊、5是加熱電阻、6是電熨斗底板。圖中3是一種傳感器，當溫度升高到某一數值時，溫控螺絲1與金屬片2斷開，不再接觸，從而切斷電源。則下列說法正確的是
A.3可能是光敏電阻
B.3可能是雙金屬片
C.將1向下調，可提高熨斗的最高溫度
D.將1向下調，可降低熨斗的最高溫度
例2
√
√
電熨斗的溫控是通過金屬受熱彎曲的原理來
控制，雙金屬片由長和寬相同的銅片和鐵片
組成，受熱時銅片膨脹比鐵片大，雙金屬片
向鐵片一側彎曲，溫度越高，彎曲越明顯，A錯誤，B正確；
將1向下調，則熨斗溫度需更高才能使溫控螺絲1與金屬片2斷開，C正確，D錯誤。
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光控LED燈
二
1.實驗器材和裝置
(1)晶體三極管
三個電極：①發射極e；②基極b；③集電極c。
起到開關和放大作用。
起到二級放大驅動發光二極管發光的作用。
(2)實驗器材：發光二極管(LED)，NPN型三極管Q1，PNP型三極管Q2，光敏電阻RL，可調電阻R1，限流、保護電阻R2、R3。
(3)實驗電路圖
2.電路工作原理
有光照的情況下，光敏電阻的阻值只有幾歐到幾十歐，Q1的基極與發射極間電壓小，不能導通；Q2的發射極與基極間電壓也較小，也不能導通，所以LED不會發光。無光照時，光敏電阻的阻值會達到MΩ量級。Q1的基極與發射極間電壓大，導通，Q2的發射極與基極間電壓較大，導通，于是LED發光。
3.實驗操作
(1)連接電路，檢查無誤后，接通電源。
(2)用白光照射光敏電阻，調節R1，使發光二極管LED剛好不發光。
(3)減弱光敏電阻的光照強度，當光減弱到某種程度時，發光二極管LED發光。
(4)讓光照加強，當光照強到某種程度時，發光二極管LED熄滅。
　光敏電阻在各種自動化裝置中有很多應用。街道路燈自動控制就是其應用之一，如圖所示電路為模擬電路，其中A為一光敏電阻，B為電磁繼電器，C為電流信號放大器，D為路燈。請連成正確的電路，達到日出路燈熄、日落路燈亮的效果。
例3
答案　見解析圖
當有光照射時，光敏電阻阻值較小，
電流經過放大器輸出一個較大的電
流，驅動電磁繼電器吸合銜鐵，使
兩個觸點斷開；當無光照時，光敏
電阻阻值增大，電流減小，放大器輸出電流減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個觸點閉合，控制路燈電路接通，路燈開始工作，電路如圖所示。
　(2023·宜賓市敘州二中月考)如圖甲所示為一利用光敏電阻
測量儲液罐中液面高度裝置的示意圖。當罐中裝滿液體時，
液面與出液口高度差為h，罐外有一豎直放置的管，管內一
側有沿豎直線排列的多個光敏電阻，另一側有一列光強穩定
的光源。液面上一浮塊與一塊遮光板通過定滑輪相連，遮光
板可隨浮塊的升降在管內上下運動，光敏電阻的總長度和遮
光板的總長度都為h。當儲液罐內裝滿液體時，遮光板的上沿與最下面的光敏電阻的下邊緣等高，管內的光均勻地照射在光敏電阻上，光敏電阻和儀表相連。現要求設計一電路以利用上述裝置測量液面的高度。
例4
為將問題簡化，假設管內只有3個光敏電阻R1、R2、R3，
分別位于管的上端、中央和下端；它們的暗電阻均為R
=10 kΩ，被管內光源照亮時電阻均為R'=1.0 kΩ。給定的
儀器還有：直流電源E(電動勢為9 V，內阻不計)，3個定
值電阻，阻值分別為R4=2.5 kΩ，R5=1.8 kΩ，R6=1.5 kΩ；
電壓表V(量程為0~3 V，內阻可視為無窮大)，開關一個，導線若干。
要求：當罐內裝滿液體時，電壓表恰好為滿量程。
(1)如圖乙所示為某次電壓表的示數為　　　 V。
1.40
電壓表量程為0~3 V，每小格表示0.1 V，指針示數為1.40 V。
(2)選擇合適的定值電阻，在如圖丙所示虛線框內畫出電路圖，并用題中給定的符號標明圖中各元件。
答案　見解析圖　
當罐內裝滿液體時，3個光敏電阻均受到光照射，電阻均為1.0 kΩ，可把三個光敏電阻串聯后再與定值電阻Rx串聯，接在直流電源兩端，
把電壓表接在定值電阻兩端，則有=，故Rx=1.5 kΩ，電壓表應
與電阻R6并聯構成電路，當罐內裝滿液體時，電壓表恰好為滿量程。電路圖如圖所示。
(3)液面與出液口等高時電壓表的示數為　　　 V(結
果保留兩位有效數字)。
0.43
當液面與出液口等高時，光源完全被遮光板遮住，此時三個光敏電阻的阻值均為10 kΩ，則電壓表
的示數為Umin=·R6≈0.43 V。
(4)若管內的光強變暗，使得光敏電阻被照亮時的阻值變為1.2 kΩ，則定值電阻的阻值應變為　　 kΩ，便可達到題目要求(結果保留兩位有效數字)。
1.8
若光敏電阻被照亮時的阻值變為1.2 kΩ，為使電壓表滿量程，則定值電阻的阻值變為Rx'，Rx'滿
足3 V=，解得Rx'=1.8 kΩ。
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溫度報警器
三
1.實驗電路圖
如圖乙所示，RT為熱敏電阻，常溫下阻值約為2 kΩ，
溫度升高時阻值減小。R1為可調電阻，最大阻值10 kΩ。
Q1為NPN型三極管，起到開關和放大的作用。R2為定
值電阻，通過其分壓控制Q1通斷。LS為有源蜂鳴器，
有直流通過即可發出鳴叫聲。
2.工作原理
接通電源后，先調節R1使蜂鳴器在常溫下不發聲。再用熱水使熱敏電阻的溫度升高，到達某一溫度時蜂鳴器就會發出報警聲。
3.實驗步驟
(1)先檢測蜂鳴器的工作情況，有無損壞。
(2)按照電路圖連接電路，把熱敏電阻放置到溫控箱里。
(3)把電阻箱調到預設好的電阻，然后閉合開關。
(4)不斷調節溫控箱中的溫度。當蜂鳴器開始報警時，停止加熱，記錄下溫度計的示數。
(5)改變電阻箱的電阻，重復上述步驟。
　(2023·石家莊市高二期末)某同學在做
“利用傳感器制作簡單的自動控制裝置”
的實驗中，所用熱敏電阻RT的阻值隨溫度
升高而減小，由該熱敏電阻RT作為傳感器
制作的自動報警器原理圖如圖所示，其中
左側為控制電路，右側為工作電路。
(1)為了使溫度過高時報警器響鈴，c應接在　　(選填“a”或“b”)處。
例5
b
溫度升高時熱敏電阻阻值減小，控制電路中的電流增大，則電磁鐵的磁性增強，將銜鐵吸引下來與下方b處接通，故c應接在b處。
(2)若要使啟動報警的溫度降低些，應將滑動變阻器的滑片P向　　(選填“上”或“下”)移動。
上
若要使啟動報警的溫度降低些，相當于增大臨界狀態的熱敏電阻阻值，為了仍等于電磁鐵將銜鐵吸引下來的電流臨界值，則需要減小滑動變阻器的阻值，即滑片P向上移動。
(3)如果報警器達到報警溫度時，無論如何
調節滑動變阻器的滑片P都不能使報警器響
鈴，檢查后發現電路連接完好，各電路元件
完好，則造成電路不能正常工作的原因可能
是　　 。
A.控制電路中電源E1的電動勢過小
B.繼電器中線圈匝數過多
C.繼電器中彈簧勁度系數過大
AC
報警器響鈴的條件是控制電路中的電流大
于等于臨界值，控制電路中電源E1的電動
勢過小，即使無論如何調節滑動變阻器的
滑片P都無法使電路中的電流升高到臨界
值，故A正確；
繼電器中線圈匝數過多，使電磁鐵磁性更強，更容易使報警器報警，故B錯誤；
繼電器中彈簧勁度系數過大時，電磁鐵在到達臨界條件的電流時，引力無法將銜鐵吸引下來，故C正確。
　 (2022·重慶卷)某興趣小組研究熱敏電阻在通以恒定
電流時，其阻值隨溫度的變化關系。實驗電路如圖所
示，實驗設定恒定電流為50.0 μA，主要實驗器材有：
恒壓直流電源E、加熱器、測溫儀、熱敏電阻RT、可變
電阻R1、電流表A、電壓表V。
(1)用加熱器調節RT的溫度后，為使電流表的示數仍為50.0 μA，須調節
　 　　　　(選填一種給定的實驗器材)。當RT兩端未連接電壓表時，電流表示數為50.0 μA；連接電壓表后，電流表示數顯著增大，須將原電壓表更換為內阻　　　　(選填“遠大于”“接近”或“遠小于”)RT阻值的電壓表。
例6
可變電阻R1
遠大于
由題知恒壓直流電源E的電動勢不變，而用加熱器調
節RT的溫度后，導致整個回路的總電阻改變。而要確
保電流表的示數仍為50.0 μA，則需控制整個回路的總
電阻不變，故須調節可變電阻R1。
連接電壓表后，電流表示數顯著增大，則說明電壓表與RT并聯后R總
減小，則根據并聯電阻的關系有R總==，則要保證R總不變，
須將原電壓表更換為內阻遠大于RT阻值的電壓表。
(2)測得RT兩端的電壓隨溫度的變化如圖所示，由圖可得溫度從35.0 ℃變化到40.0 ℃的過程中，RT的阻值隨溫度的平均變化率是　　　 kΩ·℃-1
(保留2位有效數字)。
-1.2
實驗設定恒定電流為50.0 μA，由題圖可得溫度為
35.0 ℃時電壓表的電壓約為1.6 V，則根據歐姆定
律可知此時熱敏電阻RT1=32 kΩ；溫度為
40.0 ℃時電壓表的電壓約為1.3 V，則根
據歐姆定律可知此時熱敏電阻RT2=26 kΩ，
則溫度從35.0 ℃變化到40.0 ℃的過程中，
RT的阻值隨溫度的平均變化率是k==
-1.2 kΩ·℃-1，負號表示隨著溫度升高RT的阻值減小。
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課時對點練
四
考點一　傳感器的應用舉例
1.如圖所示，電吉他的弦是磁性物質。當弦振動時，線圈中產生感應電流，感應電流輸送到放大器、喇叭，然后把聲音播放出來。下列說法正確的是
A.電吉他是光電傳感器
B.電吉他是溫度傳感器
C.電吉他是聲音傳感器
D.弦改用尼龍材料原理不變
1
2
3
4
5
6
7
基礎對點練
√
1
2
3
4
5
6
7
當弦振動時，線圈中產生感應電流，把聲音這種非電學量轉換為電流這種電學量，屬于聲音傳感器，尼龍材料不能被磁化，將弦換成該材料則無法正常工作，故C正確，A、B、D錯誤。
2.(2023·湛江市高二期中)某實驗小組為研究保溫式自動電飯鍋中用于監測溫度的熱敏電阻RT的特性，設計了以下實驗：
(1)首先利用多用電表粗略測量與電飯鍋中型號相同
的熱敏電阻常溫狀態下的阻值，多用電表的旋鈕置
于電阻“×100”的擋位時示數如圖甲所示，則該熱
敏電阻的阻值為　　　　 Ω；
1
2
3
4
5
6
7
3 200
根據題圖甲可知該熱敏電阻的阻值為RT=32×100 Ω=3 200 Ω。
(2)該實驗小組為了進一步探究熱敏電阻的特性，設計了
圖乙所示的電路，電路中的電表均為理想電表，定值電
阻R0=2 kΩ；
①開關閉合前，滑動變阻器的滑片應置于最　 (選填“左”或“右”)端；
1
2
3
4
5
6
7
左
為保護電路元件，應使閉合開關后分壓電路的電壓為零，所以開關閉合前，滑動變阻器的滑片應置于最左端。
②某次實驗，電壓表V1、V2的示數分別為3.0 V、4.5 V，則熱敏電阻的阻值為　　 kΩ；
1
2
3
4
5
6
7
3
根據串聯分壓規律可得=
解得RT'=3 kΩ。
(3)通過多次實驗，作出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖像如圖丙所示，當RT=2 kΩ時，熱敏電阻所處環境的溫度約為　　 ℃；
1
2
3
4
5
6
7
38
由題圖丙可知，當RT=2 kΩ時，熱敏電阻所處環境的溫度約為38 ℃。
(4)該自動電飯鍋采用感溫磁控元件(圖中虛線框內)控
制加熱電路通或斷，當磁控元件輸入端a、b間的電壓
大于某一值時開關S閉合，加熱電路接通。若設定鍋內
溫度低于60 ℃時，加熱電路接通，則下列電路符合要
求的是　　(選填“A”或“B”)。
1
2
3
4
5
6
7
B
1
2
3
4
5
6
7
根據串聯分壓規律可知阻值越大時分壓越大，由題圖丙可知，RT隨溫度降低而升高，而根據題意可知鍋內溫度低于60 ℃時，磁控元件輸入端a、b間的電壓應始終大于某一值，即a、b間的電壓應隨溫度的降低而增大，所以符合要求的是電路B。
考點二　光控與溫控裝置
3.(多選)如圖所示是某小區門口利用光敏電阻設計的行人監控裝置，R1為光敏電阻(光照越強，電阻越小)、R2為定值電阻，A、B接監控裝置。則下列說法正確的是
A.當有人通過而遮住光線時，A、B之間電壓變大
B.當有人通過而遮住光線時，A、B之間電壓減小
C.當僅增大R2的阻值時，可增大A、B之間的電壓
D.當僅減小R2的阻值時，可增大A、B之間的電壓
1
2
3
4
5
6
7
√
√
1
2
3
4
5
6
7
R1是光敏電阻，有光照射時，電阻變小，當有人
通過而遮住光線時，R1的阻值變大，回路中的電
流I減小，A、B間的電壓U=IR2減小，故A項錯誤，
B項正確；
由閉合電路歐姆定律得：U=E-I(R1+r)，當僅增大R2的阻值時，電路中的電流減小，A、B間的電壓U增大，故C項正確；
當僅減小R2的阻值時，電路中的電流增大，A、B間的電壓U減小，故D項錯誤。
4.如圖所示為一溫度自動報警器的原理圖，在水銀溫度計的頂端封入一段金屬絲，下列說法正確的是
A.溫度升高至74 ℃時，燈L1亮報警
B.溫度升高至74 ℃時，燈L2亮報警
C.溫度升高至78 ℃時，燈L1亮報警
D.溫度升高至78 ℃時，燈L2亮報警
1
2
3
4
5
6
7
√
1
2
3
4
5
6
7
當溫度低于78 ℃時，線圈中沒有電流，此時僅燈L1亮，不報警；當溫度升高到78 ℃時，線圈中有電流，磁鐵吸引銜鐵，燈L2被接通，所以燈L2亮報警，故選D。
5.(2023·內江市高二期末)純電動汽車的蓄電池的安全
性，主要體現在對其溫度的控制上，當電池溫度過高
時，必須立即啟動制冷系統進行降溫。圖甲是小明設
計的模擬控溫裝置示意圖，電磁繼電器與熱敏電阻
Rt、滑動變阻器RP串聯接在電動勢為5 V(內阻不計)
的電源兩端。當電磁鐵線圈(電阻不計)中的電流I大
于或等于20 mA時，銜鐵被吸合，熱敏電阻置于溫
度監測區域，其阻值Rt與溫度t的關系如圖乙所示，
滑動變阻器的最大阻值為200 Ω。則：
1
2
3
4
5
6
7
(1)圖甲中應將b端與　　(選填“a”或“c”)端相連。
1
2
3
4
5
6
7
c
由題意可知，當控制電路電流達到20 mA時銜鐵被吸合，制冷系統工作，所以題圖甲中，應將b端與c端相連。
(2)若設置電池溫度為50 ℃時啟動制冷系統，則滑動變阻器阻值應為　　　 Ω。
1
2
3
4
5
6
7
150
若設置電池溫度為50 ℃啟動制冷系統，由圖乙可知，當溫度為50 ℃
時，Rt的阻值為100 Ω，此時控制電路的總電阻R===250 Ω，
滑動變阻器接入的電阻為RP=R-Rt=250 Ω-100 Ω=150 Ω。
(3)該電路可設置啟動制冷系統的最高溫度是　 ℃。
1
2
3
4
5
6
7
74
當滑動變阻器的最大阻值為200 Ω時，熱敏電阻的阻值Rt'=R-RP'=250 Ω
-200 Ω=50 Ω，由題圖乙可知此時對應的溫度為74 ℃，所以該電路可設置啟動制冷系統的最高溫度是74 ℃。
6.(2023·梅河口市第五中學高二月考)電飯煲的工作原理如圖所示，
可分為兩部分，即控制部分：由S1、S2、定值電阻R1和黃燈組成；
工作(加熱)部分：由發熱電阻R3、定值電阻R2和紅燈組成。S1是一
個磁鋼限溫開關，手動閉合，當此開關的溫度達到居里點(103 ℃)
時，自動斷開，且不能自動復位，S2是一個金屬片自動開關，當溫度達到70~80 ℃時，自動斷開，低于70 ℃時，自動閉合，紅燈、黃燈是指示燈，通過其電流必須較小，所以R1、R2起　　　作用。R3是發熱電阻，接通電源并閉合S1后，黃燈熄而紅燈亮，R3發熱，當溫度達到70~80 ℃時，S2斷開，當溫度達到103 ℃時飯熟，S1斷開，當溫度降到70 ℃以下時，S2閉合，電飯煲處于保溫狀態，由以上描述可知R2　　R3(選填“<”“=”或“>”)，當用電飯煲燒水時，S1　　　(選填“會”或“不會”)自動斷開。
1
2
3
4
5
6
7
能力綜合練
限流
>
不會
1
2
3
4
5
6
7
通過紅燈、黃燈的電流必須較小，可知R1、R2起
限流作用；R3是發熱電阻，要產生很大的熱量，
所以電流要大一點，而通過R2的電流要小一點，
且并聯電路電壓相等，根據歐姆定律可知R2>R3；當用電飯煲燒水時，溫度達不到居里點(103 ℃)，S1不會自動斷開。
7.(2020·全國卷Ⅲ)已知一熱敏電阻當溫度從10 ℃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 Ω)、電壓表(可視為理想電表)和毫安表(內阻約為100 Ω)。
(1)在所給的器材符號之間畫出連線，組成測量電路圖。
1
2
3
4
5
6
7
答案　見解析圖
1
2
3
4
5
6
7
滑動變阻器最大阻值僅20 Ω，應采用分壓式接法，電壓表為理想電表，應采用毫安表外接法，測量電路圖如圖所示。
(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5.5 V和3.0 mA，則此時熱敏電阻的
阻值為　 　 kΩ(保留2位有效數字)。實驗中得到的該熱敏電阻阻值RT隨溫度t變化的曲線如圖(a)所示。
1
2
3
4
5
6
7
1.8
熱敏電阻的阻值RT==≈1.8 kΩ。
(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2.2 kΩ。由圖(a)求得，此時室溫為　　　 ℃(保留3位有效數字)。
1
2
3
4
5
6
7
25.5
根據RT-t圖像，RT=2.2 kΩ時，t約為25.5 ℃。
(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10 V，內
阻可忽略)；當圖中的輸出電壓達到或超過6.0 V時，便觸發
報警器(圖中未畫出)報警。若要求開始報警時環境溫度為
50 ℃，則圖中　　(填“R1”或“R2”)應使用熱敏電阻，另一固定電阻的阻值應為　　 kΩ(保留2位有效數字)。
1
2
3
4
5
6
7
R1
1.2
1
2
3
4
5
6
7
輸出電壓變大時，R2兩端電壓變大，R1兩端電壓變小。
根據RT-t圖像知，溫度升高時熱敏電阻的阻值減小，則
電路中電流變大，固定電阻兩端的電壓變大，所以固定
電阻應為R2，熱敏電阻應為R1，t=50 ℃，R1=0.8 kΩ，根
據串聯電路中電阻與電壓的關系可得=，解得R2=1.2 kΩ。
返回3　傳感器的應用舉例
4　自制簡單的控制電路
［學習目標］　1.進一步理解常用傳感器的工作原理及應用（重點）。2.學會利用傳感器制作簡單的自動控制電路（難點）。
一、傳感器的應用舉例
1.電熨斗：其設定和控制溫度都是依靠　　　　　　　　　　　　來實現。
2.電飯鍋：依靠　　　　　　（感溫鐵氧體）對烹煮過程進行控制。
3.火災報警器：光電式煙霧報警器是常見的一種火災報警器，是　　　　　　的應用。
煙霧報警器帶孔的罩子內裝有　　　　　和　　　　　　，根據其結構特點一般可分為遮光型和散射型兩種。
4.一輛普通轎車上安裝幾十到近百個傳感器。
例1　（多選）（2023·濟南市檢測）如圖是電飯鍋的結構圖，如果感溫鐵氧體的“居里溫度”為103 ℃，下列說法中正確的是（　　）
A.常溫下感溫鐵氧體具有較強的磁性，能自動吸起永磁鐵，通電加熱
B.當溫度超過103 ℃時，感溫鐵氧體的磁性消失，彈簧推動杠桿斷開觸點
C.飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會超過103 ℃，這時開關按鈕不會跳起
D.常壓下只要鍋內有水，鍋內的溫度不可能達到103 ℃，開關按鈕就不會自動跳起
例2　（多選）（2023·成都市城廂中學高二月考）某一電熨斗的溫控電路原理如圖。1是溫控螺絲、2是有彈性的金屬片、4是絕緣塊、5是加熱電阻、6是電熨斗底板。圖中3是一種傳感器，當溫度升高到某一數值時，溫控螺絲1與金屬片2斷開，不再接觸，從而切斷電源。則下列說法正確的是（　　）
A.3可能是光敏電阻
B.3可能是雙金屬片
C.將1向下調，可提高熨斗的最高溫度
D.將1向下調，可降低熨斗的最高溫度
二、光控LED燈
1.實驗器材和裝置
（1）晶體三極管
三個電極：①發射極e；②基極b；③集電極c。
圖甲　　　　　圖乙
圖甲中三極管起到開關和放大作用。
圖乙中三極管起到二級放大驅動發光二極管發光的作用。
（2）實驗器材：發光二極管（LED），NPN型三極管Q1，PNP型三極管Q2，光敏電阻RL，可調電阻R1，限流、保護電阻R2、R3。
（3）實驗電路圖
2.電路工作原理
有光照的情況下，光敏電阻的阻值只有幾歐到幾十歐，Q1的基極與發射極間電壓小，不能導通；Q2的發射極與基極間電壓也較小，也不能導通，所以LED不會發光。無光照時，光敏電阻的阻值會達到MΩ量級。Q1的基極與發射極間電壓大，導通，Q2的發射極與基極間電壓較大，導通，于是LED發光。
3.實驗操作
（1）連接電路，檢查無誤后，接通電源。
（2）用白光照射光敏電阻，調節R1，使發光二極管LED剛好不發光。
（3）減弱光敏電阻的光照強度，當光減弱到某種程度時，發光二極管LED發光。
（4）讓光照加強，當光照強到某種程度時，發光二極管LED熄滅。
例3　光敏電阻在各種自動化裝置中有很多應用。街道路燈自動控制就是其應用之一，如圖所示電路為模擬電路，其中A為一光敏電阻，B為電磁繼電器，C為電流信號放大器，D為路燈。請連成正確的電路，達到日出路燈熄、日落路燈亮的效果。
例4　（2023·宜賓市敘州二中月考）如圖甲所示為一利用光敏電阻測量儲液罐中液面高度裝置的示意圖。當罐中裝滿液體時，液面與出液口高度差為h，罐外有一豎直放置的管，管內一側有沿豎直線排列的多個光敏電阻，另一側有一列光強穩定的光源。液面上一浮塊與一塊遮光板通過定滑輪相連，遮光板可隨浮塊的升降在管內上下運動，光敏電阻的總長度和遮光板的總長度都為h。當儲液罐內裝滿液體時，遮光板的上沿與最下面的光敏電阻的下邊緣等高，管內的光均勻地照射在光敏電阻上，光敏電阻和儀表相連。現要求設計一電路以利用上述裝置測量液面的高度。
為將問題簡化，假設管內只有3個光敏電阻R1、R2、R3，分別位于管的上端、中央和下端；它們的暗電阻均為R=10 kΩ，被管內光源照亮時電阻均為R'=1.0 kΩ。給定的儀器還有：直流電源E（電動勢為9 V，內阻不計），3個定值電阻，阻值分別為R4=2.5 kΩ，R5=1.8 kΩ，R6=1.5 kΩ；電壓表V（量程為0~3 V，內阻可視為無窮大），開關一個，導線若干。
要求：當罐內裝滿液體時，電壓表恰好為滿量程。
（1）如圖乙所示為某次電壓表的示數為　　　 V。
（2）選擇合適的定值電阻，在如圖丙所示虛線框內畫出電路圖，并用題中給定的符號標明圖中各元件。
（3）液面與出液口等高時電壓表的示數為　　　　 V（結果保留兩位有效數字）。
（4）若管內的光強變暗，使得光敏電阻被照亮時的阻值變為1.2 kΩ，則定值電阻的阻值應變為　　　　 kΩ，便可達到題目要求（結果保留兩位有效數字）。
三、溫度報警器
1.實驗電路圖
如圖乙所示，RT為熱敏電阻，常溫下阻值約為2 kΩ，溫度升高時阻值減小。R1為可調電阻，最大阻值10 kΩ。Q1為NPN型三極管，起到開關和放大的作用。R2為定值電阻，通過其分壓控制Q1通斷。LS為有源蜂鳴器，有直流通過即可發出鳴叫聲。
2.工作原理
接通電源后，先調節R1使蜂鳴器在常溫下不發聲。再用熱水使熱敏電阻的溫度升高，到達某一溫度時蜂鳴器就會發出報警聲。
3.實驗步驟
（1）先檢測蜂鳴器的工作情況，有無損壞。
（2）按照電路圖連接電路，把熱敏電阻放置到溫控箱里。
（3）把電阻箱調到預設好的電阻，然后閉合開關。
（4）不斷調節溫控箱中的溫度。當蜂鳴器開始報警時，停止加熱，記錄下溫度計的示數。
（5）改變電阻箱的電阻，重復上述步驟。
例5　（2023·石家莊市高二期末）某同學在做“利用傳感器制作簡單的自動控制裝置”的實驗中，所用熱敏電阻RT的阻值隨溫度升高而減小，由該熱敏電阻RT作為傳感器制作的自動報警器原理圖如圖所示，其中左側為控制電路，右側為工作電路。
（1）為了使溫度過高時報警器響鈴，c應接在　　　　（選填“a”或“b”）處。
（2）若要使啟動報警的溫度降低些，應將滑動變阻器的滑片P向　　　　（選填“上”或“下”）移動。
（3）如果報警器達到報警溫度時，無論如何調節滑動變阻器的滑片P都不能使報警器響鈴，檢查后發現電路連接完好，各電路元件完好，則造成電路不能正常工作的原因可能是　　　　。
A.控制電路中電源E1的電動勢過小
B.繼電器中線圈匝數過多
C.繼電器中彈簧勁度系數過大
例6　（2022·重慶卷）某興趣小組研究熱敏電阻在通以恒定電流時，其阻值隨溫度的變化關系。實驗電路如圖所示，實驗設定恒定電流為50.0 μA，主要實驗器材有：恒壓直流電源E、加熱器、測溫儀、熱敏電阻RT、可變電阻R1、電流表A、電壓表V。
（1）用加熱器調節RT的溫度后，為使電流表的示數仍為50.0 μA，須調節　　　　　（選填一種給定的實驗器材）。當RT兩端未連接電壓表時，電流表示數為50.0 μA；連接電壓表后，電流表示數顯著增大，須將原電壓表更換為內阻　　　　　　（選填“遠大于”“接近”或“遠小于”）RT阻值的電壓表。
（2）測得RT兩端的電壓隨溫度的變化如圖所示，由圖可得溫度從35.0 ℃變化到40.0 ℃的過程中，RT的阻值隨溫度的平均變化率是　　　　　　 kΩ·℃-1（保留2位有效數字）。
答案精析
一、
1.熱雙金屬片溫度傳感器　
2.溫度傳感器　
3.光傳感器　發光元件　受光元件　
例1　BD　［開始煮飯時，用手壓下開關按鈕，永磁鐵與感溫鐵氧體相吸，手松開后，按鈕不再恢復到題圖所示狀態，電路接通，電飯鍋加熱，因此感溫鐵氧體不會自動吸起永磁鐵，故A錯誤；如果在標準大氣壓下用電飯鍋燒水，水沸騰后溫度為100 ℃，不會自動斷電，只有當水燒干后，溫度升高達到103 ℃時，感溫鐵氧體失去了磁性，會自動斷電，故B、D正確；飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當溫度升至103 ℃時，感溫鐵氧體失去磁性，在彈簧作用下，開關按鈕會自動跳起，從而切斷電源，故C錯誤。］
例2　BC　［電熨斗的溫控是通過金屬受熱彎曲的原理來控制，雙金屬片由長和寬相同的銅片和鐵片組成，受熱時銅片膨脹比鐵片大，雙金屬片向鐵片一側彎曲，溫度越高，彎曲越明顯，A錯誤，B正確；將1向下調，則熨斗溫度需更高才能使溫控螺絲1與金屬片2斷開，C正確，D錯誤。］
例3　見解析圖
解析　當有光照射時，光敏電阻阻值較小，電流經過放大器輸出一個較大的電流，驅動電磁繼電器吸合銜鐵，使兩個觸點斷開；當無光照時，光敏電阻阻值增大，電流減小，放大器輸出電流減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個觸點閉合，控制路燈電路接通，路燈開始工作，電路如圖所示。
例4　（1）1.40　（2）見解析圖
（3）0.43　（4）1.8
解析　（1）電壓表量程為0~3 V，每小格表示0.1 V，指針示數為1.40 V。
（2）當罐內裝滿液體時，3個光敏電阻均受到光照射，電阻均為1.0 kΩ，可把三個光敏電阻串聯后再與定值電阻Rx串聯，接在直流電源兩端，把電壓表接在定值電阻兩端，則有=，故Rx=1.5 kΩ，電壓表應與電阻R6并聯構成電路，當罐內裝滿液體時，電壓表恰好為滿量程。電路圖如圖所示。
（3）當液面與出液口等高時，光源完全被遮光板遮住，此時三個光敏電阻的阻值均為10 kΩ，則電壓表的示數為Umin=·R6≈0.43 V。
（4）若光敏電阻被照亮時的阻值變為1.2 kΩ，為使電壓表滿量程，則定值電阻的阻值變為Rx'，Rx'滿足3 V=，解得Rx'=1.8 kΩ。
例5　（1）b　（2）上　（3）AC
解析　（1）溫度升高時熱敏電阻阻值減小，控制電路中的電流增大，則電磁鐵的磁性增強，將銜鐵吸引下來與下方b處接通，故c應接在b處。
（2）若要使啟動報警的溫度降低些，相當于增大臨界狀態的熱敏電阻阻值，為了仍等于電磁鐵將銜鐵吸引下來的電流臨界值，則需要減小滑動變阻器的阻值，即滑片P向上移動。
（3）報警器響鈴的條件是控制電路中的電流大于等于臨界值，控制電路中電源E1的電動勢過小，即使無論如何調節滑動變阻器的滑片P都無法使電路中的電流升高到臨界值，故A正確；繼電器中線圈匝數過多，使電磁鐵磁性更強，更容易使報警器報警，故B錯誤；繼電器中彈簧勁度系數過大時，電磁鐵在到達臨界條件的電流時，引力無法將銜鐵吸引下來，故C正確。
例6　（1）可變電阻R1　遠大于　（2）-1.2
解析　（1）由題知恒壓直流電源E的電動勢不變，而用加熱器調節RT的溫度后，導致整個回路的總電阻改變。而要確保電流表的示數仍為50.0 μA，則需控制整個回路的總電阻不變，故須調節可變電阻R1。
連接電壓表后，電流表示數顯著增大，則說明電壓表與RT并聯后R總減小，則根據并聯電阻的關系有R總==，則要保證R總不變，須將原電壓表更換為內阻遠大于RT阻值的電壓表。
（2）實驗設定恒定電流為50.0 μA，由題圖可得溫度為35.0 ℃時電壓表的電壓約為1.6 V，則根據歐姆定律可知此時熱敏電阻RT1=32 kΩ；溫度為40.0 ℃時電壓表的電壓約為1.3 V，則根據歐姆定律可知此時熱敏電阻RT2=26 kΩ，則溫度從35.0 ℃變化到40.0 ℃的過程中，RT的阻值隨溫度的平均變化率是k==-1.2 kΩ·℃-1，負號表示隨著溫度升高RT的阻值減小。

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