資源簡介

實驗十六　傳感器的簡單應用
1.（2025·河南周口期末）在實際應用中有多種自動控溫裝置，以下是其中兩種控溫裝置。
（1）圖a為某自動恒溫箱原理圖，箱內的電阻R1＝2 kΩ，R2＝1.5 kΩ，R3＝4 kΩ，Rt為熱敏電阻，其電阻隨溫度變化的圖像如圖b所示。當a、b兩點電勢φa＜φb時，電壓鑒別器會令開關S接通，恒溫箱內的電熱絲發熱，使箱內溫度提高；當φa≥φb時，電壓鑒別器會使S斷開，停止加熱，則恒溫箱內的穩定溫度為　　　　℃，恒溫箱內的電熱絲加熱時Rt的取值范圍為　　　　kΩ。
（2）有一種由PTC元件做成的加熱器，它產生的焦耳熱功率PR隨溫度t變化的圖像如圖c所示。該加熱器向周圍散熱的功率為PQ＝k（t－t0），其中t為加熱器的溫度，t0為室溫（本題中取20 ℃），k＝0.1 W/℃。
當PR＝PQ時加熱器的溫度即可保持穩定，則該加熱器工作的穩定溫度為　　　　℃。某次工作中，該加熱器從室溫升高至穩定溫度的過程中，下列溫度變化過程用時最短的是　　　　（填選項前的字母序號）。
A.20～24 ℃ B.32～36 ℃
C.48～52 ℃ D.60～64 ℃
2.（2025·山西太原期末）為了節能環保，一些公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R隨光的照度變化而發生變化的元件（照度可以反映光的強弱，光越強，照度越大，照度單位為lx）。
（1）某光敏電阻在不同照度下的阻值R如下表所示，根據表中的數據，請在圖甲的坐標系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并判斷光敏電阻的阻值R與照度是否成反比關系。
答：　　　　（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）圖乙為街道路燈自動控制電路，利用直流電源E為電磁鐵供電，利用照明電源為路燈供電。為達到天亮燈熄、天暗燈亮的效果，路燈應接在　　　　（填“A、B”或“C、D”）之間。
（3）已知線圈的電阻為140 Ω，直流電源E的電動勢E＝36 V，內阻忽略不計。當線圈中的電流大于10 mA時，繼電器的銜鐵將被吸合，滑動變阻器R'的阻值應調為　　　　Ω時，才能使天色漸暗照度低于1.0 lx時點亮路燈。
（4）使用一段時間后發現，路燈在天色更亮時就已點亮了，為了使路燈能按設計要求點亮和熄滅，變阻器R'的阻值應適當調　　　　些（選填“大”或“小”）。
3.某同學設計了一種“自動限重器”，如圖甲所示。該裝置由控制電路和工作電路組成，其主要元件有電磁繼電器、貨物裝載機（實質是電動機）、壓敏電阻R1和滑動變阻器R2等。壓敏電阻R1的阻值隨壓力F變化的關系如圖乙所示。當貨架承受的壓力達到限定值時，電磁繼電器會自動控制貨物裝載機停止向貨架上擺放物品。已知控制電路的電源電動勢E＝6 V，r＝2 Ω，電磁繼電器線圈的阻值忽略不計。請你解答下列問題：
（1）用筆畫線代替導線將圖甲的電路連接完整。
（2）當電磁繼電器線圈中的電流大小為15 mA時，銜鐵被吸下。若貨架能承受的最大壓力為800 N，則所選滑動變阻器R2的最大阻值至少為　　　　Ω。
4.（2025·湖北黃岡期中）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。實驗電路如圖甲所示，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乙所示，由圖乙可得溫度從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）。
5.某同學利用熱敏電阻設計了一個“過熱自動報警電路”，如圖甲所示。將熱敏電阻R安裝在需要探測溫度的地方，當環境溫度正常時，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壓U1＝3 V，繼電器線圈由漆包線繞成，其電阻R0＝40 Ω。當線圈中的電流大于等于50 mA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）圖甲中警鈴的接線柱C應與接線柱　　　　相連，指示燈的接線柱D應與接線柱　　　　相連；（均選填“A”或“B”）
（2）當環境溫度升高時，熱敏電阻阻值將　　　　（選填“增大”“減小”或“不變”），繼電器的磁性將　　　　（選填“增大”“減小”或“不變”），當環境溫度達到　　　　℃時，警鈴報警；
（3）如果要使報警電路在更低的溫度就報警，下列方案可行的是　　　　。
A.適當減小U1 B.適當增大U1
C.適當減小U2 D.適當增大U2
實驗十六　傳感器的簡單應用
1.（1）25　Rt＞3　（2）71（69～73均可）　B
解析：（1）由題圖a可知，當滿足＝時，即Rt＝3 kΩ時φa＝φb，此時由題圖b可知溫度為25 ℃，即恒溫箱內的穩定溫度為25 ℃；恒溫箱內的電熱絲加熱時，Rt的取值范圍為Rt＞3 kΩ。
（2）PQ＝0.1（t－t0）（W），PQ與溫度t之間關系的圖像如圖。
由圖可知，當溫度為71 ℃時，發熱功率和散熱功率相等，即此時物體的溫度不再變化；發熱功率和散熱功率差值越大，升溫越快，用時越短，由圖可知，四個選項中，32～36 ℃時PR－PQ最大，即該過程用時最短，故選B。
2.（1）見解析圖　否　（2）A、B　（3）1 460　（4）小
解析：（1）如圖所示
若光敏電阻的阻值R與照度成反比關系，則有光敏電阻的阻值與照度的乘積為定值，由圖像中的點的數據可得
5.8×0.2＜3.7×0.4＜2.7×0.6＜2.3×0.8＜2.0×1.0＜1.8×1.2
可知光敏電阻的阻值R與照度不是成反比關系。
（2）由于天亮時照度較大，光敏電阻的阻值較小，電路中的電流較大，銜鐵被吸下，A、B間斷開，C、D間接通，故路燈應接在A、B間。
（3）由題意可知，當照度降到1.0 lx時，電路電流降低到10 mA，此時電路中的總電阻為
R總＝＝ Ω＝3 600 Ω
此時光敏電阻的阻值為R＝2 000 Ω，則滑動變阻器R'的阻值應調為
R'＝R總－R－R線＝3 600 Ω－2 000 Ω－140 Ω＝1 460 Ω。
（4）使用一段時間后發現，路燈在天色更亮時就已點亮了，說明在天色更亮時電路電流就降到了10 mA，為了使路燈能按設計要求點亮和熄滅，應使天色更亮時電路電流大于10 mA，應使電路的總電阻適當減小，故應將變阻器R'的阻值適當調小些。
3.（1）見解析圖　（2）318
解析：（1）連接電路如圖所示。
（2）R1與R2串聯，有I1＝I2＝Imax＝15 mA＝0.015 A
根據閉合電路歐姆定律得R1＋R2＋r＝
由題圖乙可知，F＝800 N時，R1＝80 Ω，所以R2＝ －r－R1＝ Ω＝318 Ω，即滑動變阻器R2的最大阻值至少為318 Ω。
4.（1）可變電阻R1　遠大于　（2）－1.2
解析：（1）由題意知恒壓直流電源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 ℃時電壓表的電壓為1.58 V，則根據部分電路歐姆定律可知此時熱敏電阻RT1＝＝31.6 kΩ；溫度為40.0 ℃時電壓表的電壓為1.28 V，則根據部分電路歐姆定律可知此時熱敏電阻RT2＝＝25.6 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。
5.（1）B　A　（2）減小　增大　100　（3）B
解析：（1）由題意可知，當環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，所以題圖甲中警鈴的接線柱C應與接線柱B相連；由題意知，當環境溫度正常時，繼電器的上觸點接觸，下觸點分離，指示燈亮，所以指示燈的接線柱D應與接線柱A相連。（2）由題圖乙可知，當環境溫度升高時，熱敏電阻阻值將減小。熱敏電阻阻值減小，電壓不變，電流將增大，則繼電器的磁性將增大。由題意可知，當線圈中的電流大于等于50 mA時，繼電器的銜鐵將被吸合，警鈴響，當電流等于50 mA時，熱敏電阻的阻值為R＝－R0＝20 Ω，則由題圖乙可知，當熱敏電阻阻值為20 Ω時，溫度為100 ℃。（3）由題圖乙可知，溫度越低，對應熱敏電阻的阻值越大，要使報警電路在更低的溫度就報警，即熱敏電阻的阻值大于20 Ω時，線圈中的電流就大于等于50 mA，可適當增大U1，故B正確，A錯誤；U2的作用是為指示燈或警鈴提供電能，所以U2與報警電路的報警溫度無關，故C、D錯誤。
3 / 3實驗十六　傳感器的簡單應用
一、實驗原理
1.傳感器能夠將感受到的　　　　　（力、熱、光、聲等）轉換成便于　　　　的量（一般是電學量）。
2.工作過程
二、實驗器材
　熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學生電源、繼電器、滑動變阻器、開關、導線等。
三、實驗過程
1.研究熱敏電阻的熱敏特性
（1）將熱敏電阻放入燒杯中的水中，測量水溫和熱敏電阻的阻值（如圖甲所示）。
（2）準備好記錄電阻與溫度關系的表格（如下表）。
　　　次數 待測量　　　　 1 2 3 4 5 6
溫度/℃
電阻/Ω
（3）改變水的溫度，多次測量水的溫度和熱敏電阻的阻值，記錄在表格中，把記錄的數據畫在R-t圖像中，得到的圖像如圖乙所示。
結論：熱敏電阻的阻值隨　　　　發生變化，溫度升高時電阻變　　　，溫度降低時電阻變　　　。
2.研究光敏電阻的光敏特性
（1）將光電傳感器、多用電表、燈泡、滑動變阻器按如圖丙所示的電路連接好，其中多用電表置于“×100”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，讓小燈泡發光，調節小燈泡的亮度使之逐漸變亮，觀察表盤指針顯示電阻阻值的變化情況，并記錄。
（4）用手掌（或黑紙）遮光時電阻值又是多少，并記錄。
把記錄的結果填入下表中，根據記錄數據分析光敏電阻的特性。
光照強度 弱 中 強 無光照射
阻值/Ω
結論：光敏電阻的阻值被光照射時發生　　　　，光照增強時電阻變　　，光照減弱時電阻變　　　。
四、誤差分析
1.溫度計讀數帶來誤差。
2.多用電表讀數帶來誤差。
3.作R-t圖像時的不規范造成誤差。
五、注意事項
1.在研究熱敏電阻的熱敏特性實驗時，加開水后要　　　　　再測其阻值，以使電阻溫度與水的溫度　　　　，并同時讀出水溫。
2.在研究光敏電阻的光敏特性實驗時，如果效果不明顯，可將光敏電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中，并通過蓋上小孔改變射到光敏電阻上的光的多少。
3.歐姆表每次換擋后都要重新　　　　　調零。
考點一　教材原型實驗
（2024·浙江1月選考·16-Ⅲ題）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下表
溫度/℃ 4.1 9.0 14.3 20.0 28.0 38.2 45.5 60.4
電阻/（102 Ω） 220 160 100 60 45 30 25 15
某同學利用上述熱敏電阻Rt、電動勢E＝3 V（內阻不計）的電源、定值電阻R（阻值有3 kΩ、5 kΩ、12 kΩ三種可供選擇）、控制開關和加熱系統，設計了A、B、C三種電路。因環境溫度低于20 ℃，現要求將室內溫度控制在20 ℃～28 ℃范圍，且1、2兩端電壓大于2 V，控制開關開啟加熱系統加熱，則應選擇的電路是　　　　，定值電阻R的阻值應選　　　　 kΩ，1、2兩端的電壓小于　　　　 V時，自動關閉加熱系統（不考慮控制開關對電路的影響）。
嘗試解答
（2024·河北高考12題）某種花卉喜光，但陽光太強時易受損傷。某興趣小組決定制作簡易光強報警器，以便在光照過強時提醒花農。該實驗用到的主要器材如下：學生電源、多用電表、數字電壓表（0～20 V）、數字電流表（0～20 mA）、滑動變阻器R（最大阻值50 Ω，1.5 A）、白熾燈、可調電阻R1（0～50 kΩ）、發光二極管LED、光敏電阻RG、NPN型三極管VT、開關和若干導線等。
（1）判斷發光二極管的極性
使用多用電表的“×10 k”歐姆擋測量二極管的電阻。如圖1所示，當黑表筆與接線端M接觸、紅表筆與接線端N接觸時，多用電表指針位于表盤中a位置（見圖2）；對調紅、黑表筆后指針位于表盤中b位置（見圖2）。由此判斷M端為二極管的　　　（填“正極”或“負極”）。
（2）研究光敏電阻在不同光照條件下的伏安特性
①采用圖3中的器材進行實驗，部分實物連接已完成。要求閉合開關后電壓表和電流表的讀數從0開始。導線L1、L2和L3的另一端應分別連接滑動變阻器的　　　　、　　　　、　　　　接線柱（以上三空選填接線柱標號“A”“B”“C”或“D”）。
②圖4為不同光照強度下得到的光敏電阻伏安特性曲線，圖中曲線Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ對應光敏電阻受到的光照由弱到強。由圖像可知，光敏電阻的阻值隨其表面受到光照的增強而　　　　（填“增大”或“減小”）。
嘗試解答
考點二　創新拓展實驗
（2024·全國甲卷23題）電阻型氧氣傳感器的阻值會隨所處環境中的氧氣含量發生變化。在保持流過傳感器的電流（即工作電流）恒定的條件下，通過測量不同氧氣含量下傳感器兩端的電壓，建立電壓與氧氣含量之間的對應關系，這一過程稱為定標。一同學用圖a所示電路對他制作的一個氧氣傳感器定標。實驗器材有：裝在氣室內的氧氣傳感器（工作電流1 mA）、毫安表（內阻可忽略）、電壓表、電源、滑動變阻器、開關、導線若干、5個氣瓶（氧氣含量分別為1％、5％、10％、15％、20％）。
完成下列實驗步驟并填空：
（1）將圖a中的實驗器材間的連線補充完整，使其能對傳感器定標；
（2）連接好實驗器材，把氧氣含量為1％的氣瓶接到氣體入口；
（3）把滑動變阻器的滑片滑到　　　　端（填“a”或“b”），閉合開關；
（4）緩慢調整滑動變阻器的滑片位置，使毫安表的示數為1 mA，記錄電壓表的示數U；
（5）斷開開關，更換氣瓶，重復步驟（3）和（4）；
（6）獲得的氧氣含量分別為1％、5％、10％和15％的數據已標在圖b中；氧氣含量為20％時電壓表的示數如圖c，該示數為　　　　V（結果保留2位小數）。
現測量一瓶待測氧氣含量的氣體，將氣瓶接到氣體入口，調整滑動變阻器滑片位置使毫安表的示數為1 mA，此時電壓表的示數為1.50 V，則此瓶氣體的氧氣含量為　　　％（結果保留整數）。
嘗試解答
創新分析
1.實驗目的創新：某同學對他制作的一個氧氣傳感器定標。
2.實驗原理創新：控制變量法、滑動變阻器的分壓式接法控制電路。
3.數據處理創新：利用電壓表的示數與氣體的氧氣含量的關系圖線判斷傳感器的電壓與氧氣含量之間的對應關系，即定標。
實驗十六　傳感器的簡單應用
【立足“四層”·夯基礎】
一、1.物理量　測量
三、1.（3）溫度　小　大　　2.（4）變化　小　大
五、1.等一會兒　相同　3.歐姆
【著眼“四翼”·探考點】
考點一
【典例1】 C　3　1.8
解析：電路A，定值電阻和熱敏電阻并聯，電壓不變，故不能實現電路的控制，故A錯誤；電路B，定值電阻和熱敏電阻串聯，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1、2兩端電壓大于2 V，控制開關開啟加熱系統加熱，故B錯誤；電路C，定值電阻和熱敏電阻串聯，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1、2兩端電壓大于2 V，控制開關開啟加熱系統加熱，故C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60×100 Ω＝6 kΩ
由題意可知U12＝E＝×3 V＝2 V
解得R＝3 kΩ。
由題意，大于28 ℃才停止加熱，此時熱敏電阻阻值為4.5 kΩ，根據串聯分壓規律，可得U12＝E＝1.8 V，因此電壓小于1.8 V時，停止加熱。
【典例2】 （1）負極　（2）①A　A　C（或D）　②減小
解析：（1）使用多用電表時，通過多用電表的電流流向遵循“紅進黑出”，使用多用電表的歐姆擋時，當黑表筆與M端接觸、紅表筆與N端接觸時，若有電流，則二極管中電流方向為M→N，而由題圖2可知此時多用電表指針位于a位置，即此時二極管電阻無窮大，由二極管的單向導電性可知，此時二極管所接電壓為反向電壓，則M端為二極管的負極。
（2）①由于要求閉合開關后電壓表和電流表的讀數從0開始，則滑動變阻器應采用分壓式接法，L1、L2的另一端應接A接線柱，L3另一端應接C（或D）接線柱。②I-U圖像上某點與坐標原點連線的斜率的倒數表示光敏電阻的阻值，由題圖4可知，光照增強時，光敏電阻的阻值減小，即光敏電阻的阻值隨其表面受到光照的增強而減小。
考點二
【典例3】 （1）見解析圖　（3）a　（6）1.40　17
解析：（1）連接實物圖如圖所示，注意連線不要有交叉，且電流從電表的正接線柱流入，從電表的負接線柱流出；
（3）為了保護電路，閉合開關瞬間，電流表和電壓表的示數應為0，所以閉合開關前應將滑動變阻器的滑片滑至a端；
（6）根據電壓表的讀數規則可知，電壓表的示數為1.40 V，根據題圖b中的數據點擬合電壓表示數U與氧氣含量的曲線如圖所示，則可知當電壓表的示數為1.50 V時，氧氣含量為17％。
5 / 5(共54張PPT)
實驗十六　傳感器的簡單應用
高中總復習·物理
目 錄
01
立足”四層”·夯基礎
02
著眼“四翼”·探考點
03
培養“思維”·重落實
概念 公式 定理
立足“四層”·夯基礎
一、實驗原理
1. 傳感器能夠將感受到的 （力、熱、光、聲等）轉換成便
于 的量（一般是電學量）。
2. 工作過程
物理量　
測量　
二、實驗器材
　熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺、燒杯、冷水、熱水、小燈
泡、學生電源、繼電器、滑動變阻器、開關、導線等。
三、實驗過程
1. 研究熱敏電阻的熱敏特性
（1）將熱敏電阻放入燒杯中的水中，測量水溫和熱敏電阻的阻值（如圖
甲所示）。
（2）準備好記錄電阻與溫度關系的表格（如下表）。
　　　次數 待測量　　　　 1 2 3 4 5 6
溫度/℃
電阻/Ω
（3）改變水的溫度，多次測量水的溫度和熱敏電阻的阻值，記錄在表格
中，把記錄的數據畫在R-t圖像中，得到的圖像如圖乙所示。
結論：熱敏電阻的阻值隨 發生變化，溫度升高時電阻變 ，
溫度降低時電阻變 。
溫度　
小　
大　
2. 研究光敏電阻的光敏特性
（1）將光電傳感器、多用電表、燈泡、滑動變阻器按如圖丙所示的電路
連接好，其中多用電表置于“×100”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，讓小燈泡發光，調節小燈泡的亮度使之逐漸變亮，觀察
表盤指針顯示電阻阻值的變化情況，并記錄。
（4）用手掌（或黑紙）遮光時電阻值又是多少，并記錄。
把記錄的結果填入下表中，根據記錄數據分析光敏電阻的特性。
光照強度 弱 中 強 無光照射
阻值/Ω
結論：光敏電阻的阻值被光照射時發生 ，光照增強時電阻
變 ，光照減弱時電阻變 。
變化　
小　
大　
四、誤差分析
1. 溫度計讀數帶來誤差。
2. 多用電表讀數帶來誤差。
3. 作R-t圖像時的不規范造成誤差。
五、注意事項
1. 在研究熱敏電阻的熱敏特性實驗時，加開水后要 再測其阻
值，以使電阻溫度與水的溫度 ，并同時讀出水溫。
2. 在研究光敏電阻的光敏特性實驗時，如果效果不明顯，可將光敏電
阻部分電路放入帶蓋的紙盒中，并通過蓋上小孔改變射到光敏電阻上
的光的多少。
3. 歐姆表每次換擋后都要重新 調零。
等一會兒　
相同　
歐姆　
題型 規律 方法
著眼“四翼”·探考點
考點一　教材原型實驗
（2024·浙江1月選考·16-Ⅲ題）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下表
溫度/℃ 4.1 9.0 14.3 20.0 28.0 38.2 45.5 60.4
電阻/（102 Ω） 220 160 100 60 45 30 25 15
某同學利用上述熱敏電阻Rt、電動勢E＝3 V（內阻不計）的電源、定值電
阻R（阻值有3 kΩ、5 kΩ、12 kΩ三種可供選擇）、控制開關和加熱系統，
設計了A、B、C三種電路。因環境溫度低于20 ℃，現要求將室內溫度控制
在20 ℃～28 ℃范圍，且1、2兩端電壓大于2 V，控制開關開啟加熱系統加
熱，則應選擇的電路是 ，定值電阻R的阻值應選 kΩ，1、2兩端
的電壓小于 V時，自動關閉加熱系統（不考慮控制開關對電路的影
響）。
C　
3　
1.8　
解析：電路A，定值電阻和熱敏電阻并聯，電壓不變，故不能實現電路的
控制，故A錯誤；電路B，定值電阻和熱敏電阻串聯，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1、2兩端電壓大于2 V，控
制開關開啟加熱系統加熱，故B錯誤；電路C，定值電阻和熱敏電阻串聯，
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1、2
兩端電壓大于2 V，控制開關開啟加熱系統加熱，故C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60×100 Ω＝6
kΩ由題意可知U12＝E＝×3 V＝2 V
解得R＝3 kΩ。
由題意，大于28 ℃才停止加熱，此時熱敏電阻阻值為4.5 kΩ，根據串聯分
壓規律，可得U12＝E＝1.8 V，因此電壓小于1.8 V時，停止加熱。
（2024·河北高考12題）某種花卉喜光，但陽光太強時易受損傷。
某興趣小組決定制作簡易光強報警器，以便在光照過強時提醒花農。該實
驗用到的主要器材如下：學生電源、多用電表、數字電壓表（0～20 V）、
數字電流表（0～20 mA）、滑動變阻器R（最大阻值50 Ω，1.5 A）、白熾
燈、可調電阻R1（0～50 kΩ）、發光二極管LED、光敏電阻RG、NPN型三
極管VT、開關和若干導線等。
（1）判斷發光二極管的極性
使用多用電表的“×10 k”歐姆擋測量二極管的電阻。如圖1所示，當黑表
筆與接線端M接觸、紅表筆與接線端N接觸時，多用電表指針位于表盤中a
位置（見圖2）；對調紅、黑表筆后指針位于表盤中b位置（見圖2）。由
此判斷M端為二極管的 （填“正極”或“負極”）。
負極　
解析： 使用多用電表時，通過多用電表的電流流向遵循“紅進黑
出”，使用多用電表的歐姆擋時，當黑表筆與M端接觸、紅表筆與N端接
觸時，若有電流，則二極管中電流方向為M→N，而由題圖2可知此時多用
電表指針位于a位置，即此時二極管電阻無窮大，由二極管的單向導電性
可知，此時二極管所接電壓為反向電壓，則M端為二極管的負極。
（2）研究光敏電阻在不同光照條件下的伏安特性
①采用圖3中的器材進行實驗，部分實物連接已完成。要求閉合開關后電壓表和電流表的讀數從0開始。導線L1、L2和L3的另一端應分別連接滑動變阻器的 、 、
接線柱（以上三空選填接線柱標號“A”“B”“C”或“D”）。
A　
A　
C（或D）　
②圖4為不同光照強度下得到的光敏電阻伏安特性曲線，圖中曲線Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ
對應光敏電阻受到的光照由弱到強。由圖像可知，光敏電阻的阻值隨其表
面受到光照的增強而 （填“增大”或“減小”）。
減小　
解析： ①由于要求閉合開關后電壓表和電流表的讀數從0開始，則滑
動變阻器應采用分壓式接法，L1、L2的另一端應接A接線柱，L3另一端應接
C（或D）接線柱。②I-U圖像上某點與坐標原點連線的斜率的倒數表示光
敏電阻的阻值，由題圖4可知，光照增強時，光敏電阻的阻值減小，即光
敏電阻的阻值隨其表面受到光照的增強而減小。
考點二　創新拓展實驗
（2024·全國甲卷23題）電阻型氧氣傳感器的阻值會隨所處環境中
的氧氣含量發生變化。在保持流過傳感器的電流（即工作電流）恒定的條
件下，通過測量不同氧氣含量下傳感器兩端的電壓，建立電壓與氧氣含量
之間的對應關系，這一過程稱為定標。一同學用圖a所示電路對他制作的一
個氧氣傳感器定標。實驗器材有：裝在氣室內的氧氣傳感器（工作電流1
mA）、毫安表（內阻可忽略）、電壓表、電源、滑動變阻器、開關、導
線若干、5個氣瓶（氧氣含量分別為1％、5％、10％、15％、20％）。
完成下列實驗步驟并填空：
（1）將圖a中的實驗器材間的連線補充完整，使其能對傳感器定標；
答案： 見解析圖
解析： 連接實物圖如圖所示，注意連線不要有交叉，且電流從電表的正接線柱流入，從電表的負接線柱流出；
（3）把滑動變阻器的滑片滑到 端（填“a”或“b”），閉合開關；
解析： 為了保護電路，閉合開關瞬間，電流表和電壓表的示數應為
0，所以閉合開關前應將滑動變阻器的滑片滑至a端；
a　
（2）連接好實驗器材，把氧氣含量為1％的氣瓶接到氣體入口；
（4）緩慢調整滑動變阻器的滑片位置，使毫安表的示數為1 mA，記錄電
壓表的示數U；
（5）斷開開關，更換氣瓶，重復步驟（3）和（4）；
（6）獲得的氧氣含量分別為1％、5％、10％和15％的數據已標在圖b中；
氧氣含量為20％時電壓表的示數如圖c，該示數為 V（結果保留2
位小數）。
1.40　
現測量一瓶待測氧氣含量的氣體，將氣瓶接到氣體入口，調整滑動變阻器
滑片位置使毫安表的示數為1 mA，此時電壓表的示數為1.50 V，則此瓶氣
體的氧氣含量為 ％（結果保留整數）。
17　
解析： 根據電壓表的讀數規則可知，電壓表的示數為1.40 V，根據題圖
b中的數據點擬合電壓表示數U與氧氣含量的曲線如圖所示，則可知當電壓表的示數為1.50 V時，氧氣含量為17％。
創新分析
1. 實驗目的創新：某同學對他制作的一個氧氣傳感器定標。
2. 實驗原理創新：控制變量法、滑動變阻器的分壓式接法控制電路。
3. 數據處理創新：利用電壓表的示數與氣體的氧氣含量的關系圖線判斷傳
感器的電壓與氧氣含量之間的對應關系，即定標。
培養“思維”·重落實
夯基 提能 升華
1. （2025·河南周口期末）在實際應用中有多種自動控溫裝置，以下是其中兩種控溫裝置。
1
2
3
4
5
（1）圖a為某自動恒溫箱原理圖，箱內
的電阻R1＝2 kΩ，R2＝1.5 kΩ，R3＝
4 kΩ，Rt為熱敏電阻，其電阻隨溫度變
化的圖像如圖b所示。當a、b兩點電勢
φa＜φb時，電壓鑒別器會令開關S接通，恒溫箱內的電
熱絲發熱，使箱內溫度提高；當φa≥φb時，電壓鑒別器
會使S斷開，停止加熱，則恒溫箱內的穩定溫度為
℃，恒溫箱內的電熱絲加熱時Rt的取值范圍
為 kΩ。
25　
Rt＞ 3
　
1
2
3
4
5
解析： 由題圖a可知，當滿足＝時，即Rt＝3 kΩ時φa＝φb，此時由
題圖b可知溫度為25 ℃，即恒溫箱內的穩定溫度為25 ℃；恒溫箱內的電熱
絲加熱時，Rt的取值范圍為Rt＞3 kΩ。
1
2
3
4
5
（2）有一種由PTC元件做成的加熱器，它產
生的焦耳熱功率PR隨溫度t變化的圖像如圖c
所示。該加熱器向周圍散熱的功率為PQ＝
k（t－t0），其中t為加熱器的溫度，t0為室
溫（本題中取20 ℃），k＝0.1 W/℃。
當PR＝PQ時加熱器的溫度即可保持穩定，則該加熱器工作的穩定溫度
為 ℃。某次工作中，該加熱器從室溫升高至穩定溫
度的過程中，下列溫度變化過程用時最短的是 （填選項前的字母序號）。
A. 20～24 ℃ B. 32～36 ℃
71（69～73均可）　
B　
C. 48～52 ℃ D. 60～64 ℃
1
2
3
4
5
解析： PQ＝0.1（t－t0）（W），
PQ與溫度t之間關系的圖像如圖。
由圖可知，當溫度為71 ℃時，發熱功率
和散熱功率相等，即此時物體的溫度不
再變化；發熱功率和散熱功率差值越
大，升溫越快，用時越短，由圖可知，
四個選項中，32～36 ℃時PR－PQ最
大，即該過程用時最短，故選B。
1
2
3
4
5
2. （2025·山西太原期末）為了節能環保，一些公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R隨光的
照度變化而發生變化的元件（照度可以反映光的強弱，光越強，照度越
大，照度單位為lx）。
（1）某光敏電阻在不同照度下的阻值R如下表所示，根據表中的數據，請
在圖甲的坐標系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并判斷光敏電阻的阻值
R與照度是否成反比關系。
答： （填“是”或“否”）。
否　
1
2
3
4
5
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
1
2
3
4
5
解析： 如圖所示
若光敏電阻的阻值R與照度成反比關系，
則有光敏電阻的阻值與照度的乘積為定
值，由圖像中的點的數據可得
5.8×0.2＜3.7×0.4＜2.7×0.6＜
2.3×0.8＜2.0×1.0＜1.8×1.2
可知光敏電阻的阻值R與照度不是成反比
關系。
答案： 見解析圖
1
2
3
4
5
（2）圖乙為街道路燈自動控制電路，利用直流電源E為電磁鐵供電，利用照明電源為路燈供電。為達到天亮燈熄、天暗燈亮的效果，路燈應接
在 （填“A、B”或“C、D”）之間。
解析： 由于天亮時照度較大，光敏電阻的阻值較小，電路中的電流
較大，銜鐵被吸下，A、B間斷開，C、D間接通，故路燈應接在A、B間。
A、B　
1
2
3
4
5
（3）已知線圈的電阻為140 Ω，直流電源E的電動勢E＝36 V，內阻忽
略不計。當線圈中的電流大于10 mA時，繼電器的銜鐵將被吸合，滑
動變阻器R'的阻值應調為 Ω時，才能使天色漸暗照度低于1.0
lx時點亮路燈。
解析： 由題意可知，當照度降到1.0 lx時，電路電流降低到10 mA，
此時電路中的總電阻為
R總＝＝ Ω＝3 600 Ω
此時光敏電阻的阻值為R＝2 000 Ω，則滑動變阻器R'的阻值應調為
R'＝R總－R－R線＝3 600 Ω－2 000 Ω－140 Ω＝1 460 Ω。
1 460　
1
2
3
4
5
（4）使用一段時間后發現，路燈在天色更亮時就已點亮了，為了使路燈
能按設計要求點亮和熄滅，變阻器R'的阻值應適當調 些（選填
“大”或“小”）。
解析： 使用一段時間后發現，路燈在天色更亮時就已點亮了，說明
在天色更亮時電路電流就降到了10 mA，為了使路燈能按設計要求點亮和
熄滅，應使天色更亮時電路電流大于10 mA，應使電路的總電阻適當減
小，故應將變阻器R'的阻值適當調小些。
小　
1
2
3
4
5
3. 某同學設計了一種“自動限重器”，如圖甲所示。該裝置由控制電路和
工作電路組成，其主要元件有電磁繼電器、貨物裝載機（實質是電動
機）、壓敏電阻R1和滑動變阻器R2等。壓敏電阻R1的阻值隨壓力F變化的關
系如圖乙所示。當貨架承受的壓力達到限定值時，電磁繼電器會自動控制
貨物裝載機停止向貨架上擺放物品。已知控制電路的電源電動勢E＝6 V，r
＝2 Ω，電磁繼電器線圈的阻值忽略不計。請你解答下列問題：
1
2
3
4
5
（1）用筆畫線代替導線將圖甲的電路連接完整。
答案： 見解析圖
解析： 連接電路如圖所示。
1
2
3
4
5
（2）當電磁繼電器線圈中的電流大小為15 mA時，銜鐵被吸下。若貨架能
承受的最大壓力為800 N，則所選滑動變阻器R2的最大阻值至少
為 Ω。
318　
1
2
3
4
5
解析： R1與R2串聯，有I1＝I2＝Imax＝15 mA＝0.015 A
根據閉合電路歐姆定律得R1＋R2＋r＝
由題圖乙可知，F＝800 N時，R1＝80 Ω，所以R2＝ －r－R1＝
Ω＝318 Ω，即滑動變阻器R2的最大阻值至少為318 Ω。
1
2
3
4
5
4. （2025·湖北黃岡期中）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。實驗電路如圖甲所示，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。
可變電阻R1　
遠大于　
1
2
3
4
5
解析： 由題意知恒壓直流電源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。
1
2
3
4
5
（2）測得RT兩端的電壓隨溫度的變化如圖乙所示，由圖乙可得溫度從
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　
1
2
3
4
5
解析： 實驗設定恒定電流為50.0 μA，由題圖可得溫度為35.0 ℃時電
壓表的電壓為1.58 V，則根據部分電路歐姆定律可知此時熱敏電阻RT1＝
＝31.6 kΩ；溫度為40.0 ℃時電壓表的電壓為1.28 V，則根據部分電路歐
姆定律可知此時熱敏電阻RT2＝＝25.6 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。
1
2
3
4
5
5. 某同學利用熱敏電阻設計了一個“過熱自動報警電路”，如圖甲所示。
將熱敏電阻R安裝在需要探測溫度的地方，當環境溫度正常時，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壓U1＝3
V，繼電器線圈由漆包線繞成，其電阻R0＝40 Ω。當線圈中的電流大于等
于50 mA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
2
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4
5
（1）圖甲中警鈴的接線柱C應與接線柱 相連，指示燈的接線柱D應
與接線柱 相連；（均選填“A”或“B”）
B　
A　
解析： 由題意可知，當環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，所以題圖甲中警鈴的接線柱C應與接線柱B相
連；由題意知，當環境溫度正常時，繼電器的上觸點接觸，下觸點分離，
指示燈亮，所以指示燈的接線柱D應與接線柱A相連。
1
2
3
4
5
（2）當環境溫度升高時，熱敏電阻阻值將 （選填“增大”“減
小”或“不變”），繼電器的磁性將 （選填“增大”“減小”或
“不變”），當環境溫度達到 ℃時，警鈴報警；
減小　
增大　
100　
1
2
3
4
5
解析：由題圖乙可知，當環境溫度升高時，熱敏電阻阻值將減小。熱敏電阻阻值減小，電壓不變，電流將增大，則繼電器的磁性將增大。由題意可知，當線圈中的電流大于等于50 mA時，繼電器的銜鐵將被吸合，警鈴響，當電流等于50 mA時，熱敏電阻的阻值為R＝－R0＝20 Ω，則由
題圖乙可知，當熱敏電阻阻值為20 Ω時，溫度為100 ℃。
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（3）如果要使報警電路在更低的溫度就報警，下列方案可行的是 。
A. 適當減小U1 B. 適當增大U1
C. 適當減小U2 D. 適當增大U2
B　
解析：由題圖乙可知，溫度越低，對應熱敏電阻的阻值越大，要使報警電路在更低的溫度就報警，即熱敏電阻的阻值大于20 Ω時，線圈中的電流就大于等于50 mA，可適當增大U1，故B正確，A錯誤；U2的作用是為指示燈或警鈴提供電能，所以U2與報警電路的報警溫度無關，故C、D錯誤。
1
2
3
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5
THANKS
演示完畢 感謝觀看

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