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(yīng)與熱敏電阻串聯(lián)，電路圖如圖所示。
(2)本實(shí)驗(yàn)原理是電路對應(yīng)不同狀態(tài)時，通過調(diào)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(yīng)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(shù)R0 e．仍為I0 電阻箱的讀數(shù)R1 f．R0－R1＋150 Ω
3．(2016·全國卷Ⅰ)現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng)，要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)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(nèi)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(nèi)阻不計(jì))，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(guān)一個，導(dǎo)線若干。
在室溫下對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)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(diào)節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線．
(2)電路中應(yīng)選用滑動變阻器________(填“R1”或“R2”)。
(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng)：
①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固
8、定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為________Ω；滑動變阻器的滑片應(yīng)置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_____________________________________________。
②將開關(guān)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(guān)向另一端閉合，報警系統(tǒng)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(shù)據(jù)可得R滑＝1 150.0 Ω，因此滑動變阻器應(yīng)選擇R2。
9、(3)①在調(diào)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(yīng)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(yīng)置于b端附近，若置于另一端a時，閉合開關(guān)，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(guān)應(yīng)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(yīng)用
1．光敏電阻的特性
光照增強(qiáng)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(qiáng)弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。
[題組訓(xùn)練]
1．(2019·鄭州模擬)電控調(diào)光玻璃能根據(jù)光照強(qiáng)度自動調(diào)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(qiáng)變化關(guān)系如表所示：
光強(qiáng)E/cd
1
2
3
4
5
電阻值/Ω
18
9
6
3.6
[“光強(qiáng)”是表示光強(qiáng)弱程度的物理量，符號為E，單位坎德拉(cd)]
(1)當(dāng)光照強(qiáng)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(qiáng)，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(shù)據(jù)可知，光敏電阻Rx與光強(qiáng)E的乘積均為1.8 Ω·cd不變，則當(dāng)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(lián)連接，光照增強(qiáng)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(lián)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(lián)在R0兩端時不符合，玻璃并聯(lián)在Rx兩端時符合，故A項(xiàng)錯誤，C項(xiàng)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項(xiàng)錯誤。
[答案] (1)4.5 (2)C
2．為了研究光敏電阻在室內(nèi)正常光照射和室外強(qiáng)光照射時電阻的大小關(guān)系，某同學(xué)用如圖甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出兩種U-I圖線，如圖乙所示。
甲 乙
(1)根據(jù)U-I圖線可知正常光照射時光敏電阻的阻值為________ Ω，強(qiáng)光照射時電阻為________ Ω。
(2)若實(shí)驗(yàn)中所用電壓表的內(nèi)阻約為5 kΩ，毫安表的內(nèi)阻約為100 Ω，考慮到電表內(nèi)阻對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，此實(shí)驗(yàn)中________
13、____(選填“正常光照射時”或“強(qiáng)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(shí)物圖中毫安表的連接方式采用________(選填“內(nèi)接”或“外接”)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確。
[解析] (1)光敏電阻的阻值隨光照的增強(qiáng)而減小，結(jié)合題圖乙知正常光照射時R1＝＝＝3 000 Ω，強(qiáng)光照射時R2＝＝＝200 Ω。
(2)實(shí)驗(yàn)電路采用的是毫安表內(nèi)接法，測得的結(jié)果比真實(shí)值偏大，當(dāng)待測電阻遠(yuǎn)大于毫安表內(nèi)阻時實(shí)驗(yàn)誤差較小，所以強(qiáng)光照射時誤差較大；強(qiáng)光照射時采用毫安表外接法實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確。
[答案] (1)3 000 200 (2)強(qiáng)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(guān)控制照明系統(tǒng)。光控開關(guān)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(qiáng)弱，光越強(qiáng)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(jù)表中數(shù)據(jù)，請?jiān)趫D甲所示的坐標(biāo)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(diǎn)。
(2)如圖乙所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2 V時，控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)。請利用下列器材設(shè)計(jì)一個簡單電路，給1、2兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗照度
15、降低至1.0 lx時啟動照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖。(不考慮控制開關(guān)對所設(shè)計(jì)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(nèi)阻不計(jì))；
定值電阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限選其中之一，并在圖中標(biāo)出)；開關(guān)S及導(dǎo)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(jù)串聯(lián)電阻的正比分壓關(guān)系，E＝3 V，當(dāng)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(lián)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(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新
實(shí)驗(yàn)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(tǒng)，在設(shè)置報警溫度時，借助于電阻箱進(jìn)行電阻設(shè)置，使之達(dá)到報警的溫度。
2．可以設(shè)計(jì)成可調(diào)溫度的報警器。
實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新
1．把傳感器與閉合電路問題結(jié)合。
2．用替代法測量不同溫度下金屬的電阻，比伏安法更準(zhǔn)確
3．描繪R-t的特性曲線，并由曲線推導(dǎo)R-t的關(guān)系式。
[題組訓(xùn)練]
1．(多選)霍爾傳感器測量轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動時，每當(dāng)磁體經(jīng)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(nèi)的脈沖數(shù)可得到圓盤的轉(zhuǎn)速。關(guān)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(diǎn)電勢高于c點(diǎn)電勢
B．圓盤轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速的4倍
D．增加小磁體個數(shù)，傳感器轉(zhuǎn)速測量更準(zhǔn)確
CD [霍爾元件有電子或空穴導(dǎo)電，根據(jù)左手定則，載流子向上表面偏轉(zhuǎn)，即c點(diǎn)，所以d點(diǎn)電勢不一定高于c點(diǎn)，故A項(xiàng)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(shè)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(zhuǎn)動快慢無關(guān)，故B項(xiàng)錯誤；當(dāng)小磁體靠近霍爾元件時，就是會產(chǎn)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(zhuǎn)動頻率的4倍，即為轉(zhuǎn)速的4倍，故C項(xiàng)正確；當(dāng)增加小磁體個數(shù)，傳感器c、d端輸出一個脈沖電壓頻率變高，那么傳感器轉(zhuǎn)速測量更準(zhǔn)確，故D項(xiàng)正確。]
2．某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)制作一個簡易的溫控裝置，實(shí)驗(yàn)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(lián)接在電源E兩端，當(dāng)繼電器的電流超過15 mA時，銜鐵被吸合，加熱器停止加熱，實(shí)現(xiàn)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(guān)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(shí)驗(yàn)器材有：電源E1(3 V，內(nèi)阻不計(jì))、電源E2(6 V，內(nèi)阻不計(jì))、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(guān)S、導(dǎo)線若干。
為使該裝置實(shí)現(xiàn)對30～80 ℃之間任一溫度的控制，電源E應(yīng)選用________(選填“E1”或“E2”)，滑動變阻器R應(yīng)選用________(選填“R1”或“R2”)。
甲
20、 乙
(2)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電路不工作。某同學(xué)為排查電路故障，用多用電表測量各接點(diǎn)間的電壓，則應(yīng)將如圖乙所示的選擇開關(guān)旋至________(選填“A”“B”“C”或“D”)。
(3)合上開關(guān)S，用調(diào)節(jié)好的多用電表進(jìn)行排查。在圖甲中，若只有b、c間斷路，則應(yīng)發(fā)現(xiàn)表筆接入a、b時指針________(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)，接入a、c時指針________(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)。
(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(guān)，將電阻
21、箱從電路中移除
④合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值
⑤斷開開關(guān)，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調(diào)至108.1 Ω
[解析] (1)若實(shí)現(xiàn)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(yīng)選E2
若實(shí)現(xiàn)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(yīng)選R2。
(2)用多用電表測量直流電壓時，選擇開關(guān)應(yīng)旋至C(直流電壓擋)。
(3)a、b間電壓為0，指針不偏轉(zhuǎn)。接入a、c時，多用電表與電源等構(gòu)成回路，指針偏轉(zhuǎn)。
(
22、4)連接電路時，先用電阻箱代替熱敏電阻，調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值，銜鐵被吸合時，調(diào)節(jié)完畢，移除電阻箱換為熱敏電阻即可，正確的順序?yàn)棰茛堍冖邰佟?
[答案] (1)E2 R2 (2)C (3)不偏轉(zhuǎn) 偏轉(zhuǎn)
(4)⑤④②③①
3．材料的電阻隨壓力的變化而變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”，利用這種效應(yīng)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(shí)驗(yàn)。
甲 乙
(1)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)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(nèi)阻約30 Ω
D．電壓表V，量程3 V，內(nèi)阻約3 kΩ
E．直流電源E，電動勢3 V，內(nèi)阻很小
F．開關(guān)S，導(dǎo)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(shù)如圖丙所示，則電壓表的讀數(shù)為________ V。
丙
(3)此時壓敏電阻的阻值為________Ω；結(jié)合圖甲可知待測壓力的大小F＝________N。(計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)
[解析] (1)根據(jù)題述對實(shí)驗(yàn)電路的要求，應(yīng)該采用分壓式接法、電流表內(nèi)接的電路，原理圖如圖所示。
(2)根據(jù)電壓表讀數(shù)規(guī)則，電壓表讀數(shù)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(yīng)的待測壓力F＝60 N。
[答案] (1)見解析圖 (2)2.00 (3)1.5×103 60
11
（通用版）2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第11章 交變電流 傳感器 實(shí)驗(yàn)12 傳感器的簡單使用教學(xué)案
