5.3 利用传感器制作简单的自动控制装置-2023-2024学年高二物理高分突破专题训练（人教版选择性必修第二册）

5.3：利用传感器制作简单的自动控制装置一：知识精讲归纳考点一、实验门窗防盗报警装置1．实验器材和装置干簧管作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在．继电器(虚线框部分)作为执行装置．发光二极管LED作为电路正常工作提示，R为发光二极管的限流电阻，起保护作用．蜂鸣器H作为报警提醒．电路设计如图1.图12．电路工作原理当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两簧片被磁化相吸，继电器接通而工作．当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电，动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警．3．实验操作(1)检查干簧管．用磁体直接靠近干簧管，观察干簧管簧片能否正常动作．(2)连接电路．连接电路前，要检查其他元件是否也能正常工作．(3)接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象．考点二：实验2　光控开关1．实验器材和装置光敏电阻完成光信号向电信号的转变．晶体三极管将电流进行放大，同时具有完成断路和接通的开关作用．发光二极管LED模仿路灯．电路设计如图2甲．图2为了能够驱动更大功率的负载，需用继电器来启、闭另外的供电电路，如图乙所示．2．电路工作原理(1)光较强时，光敏电阻阻值小，三极管不导通，继电器断路，处于常开状态，小灯泡L不亮．(2)光较弱时，光敏电阻阻值变大，三极管导通，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合，点亮小灯泡L.3．实验操作(1)连接电路，检查无误后，接通电源．(2)用白光照射光敏电阻，调节R1，使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光．(3)减弱光敏电阻的光照强度，当光减弱到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L发光．(4)让光照加强，当光增强到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L熄灭．二：考点题型归纳题型一：光控开关1．（2018春·陕西延安·高二期中）许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应．它的控制电路中可能接入的传感器是(  )A．温度传感器和光电传感器 B．光电传感器和声音传感器C．声音传感器和热电传感器 D．温度传感器和热电传感器2．（2021·高二课时练习）夜间，居民楼的楼道里只是偶尔有人经过，“长明灯”会造成浪费.科研人员利用“光敏” 材料制成“光控开关”——天黑时自动闭合，天亮时自动断开；利用“声敏”材料制成“声控 开关”——当有人走动发出声音时自动闭合，无人走动时自动断开.若将这两种开关配合 使用，就可以使楼道里的灯变的“聪明”.这种“聪明”的电路是图中的（）A． B．C． D． 3．（2018春·宁夏石嘴山·高二石嘴山市第三中学期中）许多楼道灯具有这样的功能，天黑时，出现声音就开启，而在白天时，即使有声音它也没有什么反应，它的控制电路中接入的两个传感器是（　　）A．温度传感器和声传感器 B．温度传感器和力传感器C．光传感器和力传感器 D．光传感器和声传感器题型二：温度报警器4．（2022·全国·高二假期作业）如图所示为温度自动报警器的工作原理图，图中1是电磁铁、2是衔铁，5是水银温度计（水银导电）。常温下3触点处于断开状态4触点处于闭合状态，则下列说法正确的是（　　）A．当温度低于警戒温度时电磁铁磁性增强，3触点闭合4触点断开B．此装置为低温报警装置，温度低于警戒温度时，电铃报警C．此装置为高温报警装置，温度高于警戒温度时，指示灯亮D．要提高报警时的警戒温度应使导线AB短些5．（2020·高二课时练习）如图所示是一种烟雾报警器的控制电路图，其简化原理是调节可变电阻使，当有烟雾时，开始触发工作，其中是光敏电阻，由此可知，要使开始工作，则应满足（　　）A． B． C． D．无法判断6．（2012·江西上饶·二模）如图是一个火警报警装置的逻辑电路图，Rt是热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是阻值较小的可调电阻，以下说法中正确的是（　　）A．要使电铃平时不响，而发生火灾时由于高温响起，图中虚线内应接入“非门”元件B．要使电铃平时不响，而发生火灾时由于高温响起，图中虚线内应接入“与门”元件C．要使电铃平时不响，而发生火灾时由于高温响起，图中虚线内应接入“或门”元件D．为提高电路的灵敏度，图中的电阻R应调的小一些题型三：实验中的传感器问题7．（2022秋·重庆万州·高三重庆市万州第二高级中学校考阶段练习）如图所示，图2为一个自动筛选鸡蛋大小的装置，可以筛选出两类大小不同的鸡蛋。当不同大小的鸡蛋传送到压力秤上时，压力秤作用在压力传感器电阻R1上，其电阻值随压力秤所受压力的变化图像如图2所示。R2是可调节电阻，其两端电压经放大电路放大后可以控制电磁铁是否吸动衔铁并保持一段时间。当电压超过某一数值时电磁铁可以吸动衔铁使弹簧下压，鸡蛋就进入B通道。已知电源电动势E=6V，内阻不计，R2调节为10Ω。（1）由图1可知，压力传感器的电阻值R1随压力的增大而_______（填：“增大、减小”）。（2）从B通道通过的是_______鸡蛋（填：“大、小”）。（3）由两个图可知，若R2两端的电压超过3V时，电磁铁可以吸动衔铁向下，则选择的大鸡蛋对压力秤的压力要大于_______N。（保留到小数点后两位）（4）要想选择出更大的鸡蛋，需要把电阻R2的阻值调______（填：“大、小”）。8．（2022·全国·高二假期作业）初中物理学习了电磁继电器，某同学学习了高中物理的传感器后，用电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关、导线等仪器设计了一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，温度过高时电铃报警。电路如图所示，图中仪器还不完整。请完成以下问题：（1）图中的甲还需要放入的元件是________；A．随温度升高电阻阻值增大的热敏电阻B．随温度升高电阻阻值减小的热敏电阻（2）电路正确连接之后，该同学调试过程发现报警时温度比预期偏高了一点点。为了安全起见，要求在温度更低一点时就开始报警，则需要调节滑动变阻器的滑片往________（选填“左”或“右”）移动一点。9．（2022·高三课时练习）城市街道的路灯用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制。光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为0；照射光较弱(如夜晚)时电阻接近于无穷大。利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，在夜晚打开。电磁开关的内部结构如图所示。1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接。当励磁线圈中电流大于50 mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50 mA时，3、4接通。励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA。（1）利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，在虚线框中画出电路原理图( ) ；光敏电阻R1，符号为灯泡L，额定功率40 W，额定电压36 V，符号为保护电阻R2，符号为电磁开关，符号为蓄电池E，电压36 V，内阻很小；开关S，导线若干。（2）回答下列问题：①如果励磁线圈的电阻为200 Ω，励磁线圈允许加的最大电压为____V，保护电阻R2的阻值范围是____Ω；②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通。为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明____。三：课堂过关精练一、单选题10．（2023·高二课时练习）酒精测试仪利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化．在如图所示的电路中，R和为定值电阻，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，因此，显示仪表读数的指针与酒精气体浓度有了对应关系．如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（    ）A．U越大，表示越大、c越大，c与U成正比B．U越小，表示越小、c越大，但是c与U成正比C．U越小，表示c越小，c与U成反比D．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比11．（2022春·广东湛江·高二期末）传感器在日常生活中有广泛的应用，超市里的电子秤使用的是（　　）A．超声波传感器 B．压力传感器C．温度传感器 D．红外线传感器12．（2022秋·河南信阳·高二期末）关于传感器，下列说法正确的是（　　）A．自动门上安装的是温度传感器B．干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件C．话筒内有传感器，该传感器是根据电磁感应原理工作的D．交警使用的酒精测试仪是一种物理传感器，是靠吹气的压力来工作13．（2022·高二课时练习）如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。发生火灾时，下列说法正确的是（　　）A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报D．以上说法均不正确14．（2022·高二课时练习）如图所示是某保密室的防盗报警电路，当有人闯入保密室时会使开关S闭合。下列说法正确的是（　　）A．电磁继电器与发电机工作原理相同 B．电磁铁的磁性强弱只与电流大小有关C．电磁铁工作时，上端为S极 D．当有人闯入保密室时，b灯亮15．（2022·高二课时练习）如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图。门打开时，红外光敏电阻R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭时会遮蔽红外线源（红外线源没有画出）。经实际试验，灯的亮、灭情况的确能反映门的开、关状态。门打开时两灯的发光情况及R2两端电压UR2与门关闭时相比（　　）A．红灯亮，UR2变大 B．绿灯亮，UR2变大C．绿灯亮，UR2变小 D．红灯亮，UR2变小16．（2022·高二课时练习）利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图甲所示，将固定有霍尔元件的物体置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中，建立如图乙所示的空间坐标系。保持沿x方向通过霍尔元件的电流I不变，当物体沿z轴方向移动时，由于不同位置处磁感应强度B不同，霍尔元件将在y轴方向的上、下表面间产生不同的霍尔电压UH。当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，UH为0，将该点作为位移的零点。在小范围内，磁感应强度B的大小和坐标z成正比，这样就可以把电压表改装成测量物体微小位移的仪表。下列说法中正确的是（　　）A．该仪表只能测量位移的大小，无法确定位移的方向B．该仪表的刻度线是均匀的C．若霍尔元件中导电的载流子为电子，则当Δz<0时，下表面电势高D．电流I越大，霍尔电压UH越小17．（2022·高二课时练习）图甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组成，门窗均可使用。乙图为其简化示意图，安装时，将磁条固定在门框上，主机安装在与其等高的门板边缘，门关上时，两者刚好靠在一起。当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声。下列有关说法正确的是（　　）A．触发器内是一个开关，当主机与磁条靠近时，开关是断开的B．触发器可以由铜制成C．磁条的两极对调后，该报警器不能正常工作D．本装置是利用电流的磁效应工作的18．（2022·高二课时练习）如图是电熨斗的结构图，下列说法不正确的是（　　）A．双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属B．常温下，上下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离C．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移D．双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断19．（2023春·湖南衡阳·高二校考开学考试）在如图所示的自动控制电路中，当开关S断开时，工作电路的情况是（　　）A．灯亮，电动机转起来，电铃响 B．灯亮，电动机转起来，电铃不响C．灯不亮，电动机不转，电铃响 D．灯亮，电动机不转，电铃响20．（2020·高二课时练习）如图所示为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是（　　）A．温度升高至时，亮灯报警 B．温度升高至时，亮灯报警C．温度升高至时，亮灯报警 D．温度升高至时，亮灯报警21．（2022秋·陕西铜川·高二期末）已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系，部分电路如图1所示。（各电表均视为理想电表）（1）实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5V和3.0mA，则此时热敏电阻的阻值为___________kΩ（保留2位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图（a）所示。（2）将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2kΩ，由图（a）求得，此时室温为___________℃（保留3位有效数字）。（3）利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示。图中，E为直流电源（电动势为10V，内阻可忽略）；当温度升高时热敏电阻的电压将___________（选填“升高”或“降低”），当图中的输出电压达到或超过6.0V时，便触发报警器（图中未画出）报警，则图中___________（选填“”或“”）应使用热敏电阻，若要求开始报警时环境温度为40℃，另一固定电阻的阻值应为___________kΩ（保留2位有效数字）。22．（2022春·山东临沂·高二期中）为了减少碳排放，减少能源浪费。一些公共场所使用光控开关控制照明系统，光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为Lx）：（1）某光敏电阻R在不同照度下的阻值如下表：根据表中已知数据，由图像法可求出照度为0.6Lx时的电阻约为______kΩ。（2）若利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，下列可行的电路是______。（3）从上题选择的电路图中为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地______（选填“增大”或“减小”）滑动变阻器的电阻。四：高分突破精练一、单选题23．（2022秋·河南驻马店·高二河南省上蔡第一高级中学校考期末）温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的.图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势，内电阻不计，G为灵敏电流表，其内阻保持不变；R为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示.闭合开关S，当R的温度等于时，电流表示数；当电流表的示数时，热敏电阻的温度是（　　）A． B． C． D．24．（2021春·海南·高二期中）如图所示，为定值电阻，L为小灯泡，为光敏电阻,其阻值随光照强度的增强而减小，当光照强度增强时（　　）A．电压表的示数减小 B．中电流减小C．小灯泡的功率减小 D．电路的路端电压增大25．（2022春·北京东城·高三北京一七一中阶段练习）电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称为“霍尔转把”，属于传感器非接触控制.转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲开启电源时，在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙.随着转把的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知电压与车速关系如图丙.以下关于“霍尔转把”叙述正确的是（　　）A．为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S极B．按图甲顺时针转动电动车的右把手，车速将变快C．图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出控制车速的霍尔电压D．若霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制26．（2022·高三课时练习）山地车上常安装磁电式转速传感器以测量车速，传感器主要由磁铁和感应器组成，如图甲所示。磁铁固定在车轮辐条上，感应器由T形软铁、线圈等元件组成，如图乙所示。车轮转动时，线圈中就会产生感应电流。已知车轮的半径为r，自行车匀速运动时测得线圈中感应电流的频率为f。下列说法正确的是（  ）A．自行车的车速为B．当磁铁距离线圈最近的时候，线圈中的磁通量最大C．随着车轮转速的增加，线圈中感应电流的频率增加但有效值不变D．车轮转动时线圈中的感应电流方向不变，只是大小发生周期性变化27．（2021春·黑龙江绥化·高二阶段练习）如图所示，用小灯泡模仿光控电路，之间为斯密特触发器，为光敏电阻，为可变电阻；为继电器的线圈，为它的常开触点。下列说法错误的是（　　）A．天色变暗时，端输入高电平，继电器吸引，路灯点亮B．要想在天色更暗时路灯才会点亮，应把的阻值调大些C．要想在天色更暗时路灯才会点亮，应把的阻值调小些D．二极管的作用是继电器释放时提供自感电流的通路，防止损坏集成电路二、多选题28．（2023·高二课时练习）如图为“电容测厚传感器”系统的原理图．当被轧金属板材的厚度相对于要求值发生变化时，电容传感器的电容C发生变化．C的变化通过测量电路后．一方面由仪表读出板材厚度，另一方面通过反馈电路将偏差信号传送给压力调节器，使板材的厚度控制在规定的范围内．若仅改变电容器的正对面积S或板材厚度h，可使电容C增大的是（    ）A．h减小 B．h增大 C．S减小 D．S增大29．（2022·高三课时练习）传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是（　　）A．电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了红外线传感器B．电饭锅能够自动控制温度的原因是它装有温度传感器C．电子秤所使用的测力装置是力传感器D．电脑所用的光电鼠标主要采用声波传感器30．（2022·全国·高二假期作业）在今年4月份居家躲避新冠疫情期间，张华同学利用网课的课余时间，结合所学传感器、电路的有关知识，自己在家设置了一个火警报警装置，他设计的电路如图所示，为热敏电阻，温度升高时，急剧减小，当电铃两端电压低于某一定值时，报警电铃响起，则下列说法正确的是（　　）A．若试验时发现当有火时装置不响，应把的滑片P向下移B．若试验时发现当有火时装置不响，应把的滑片P向上移C．增大电源电压，会使报警的临界温度降低D．增大电源电压，会使报警的临界温度升高31．（2022·高二课时练习）自行车速度计可以利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率。如图甲所示，一块磁铁安装在前轮上，轮子每转一圈，磁铁就靠近传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压。如图乙所示，电源输出电压为U1，当磁场靠近霍尔元件时，在导体前后表面间出现电势差U2（前表面的电势低于后表面的电势）。下列说法中正确的是（　　）A．图乙中霍尔元件的载流子带正电B．已知自行车车轮的半径，再根据单位时间内的脉冲数，即获得车速大小C．若传感器的电源输出电压U1变大，则霍尔电势差U2变大D．霍尔电势差U2的大小与霍尔元件所用的材料有关32．（2022·高二课时练习）图甲虚线框内所示是电子秤测量部分的原理图，压力传感器的电阻R随压力F的变化如图乙所示。开关闭合后，压力传感器两端的电压恒为6.0 V。电流表的量程为0.6 A。电表的内阻、踏板和压杆的质量可以忽略不计。则电子秤（　　）A．最大称量值为1500 N B．压力传感器的电阻最小为0C．空载时，电流表的读数为20mA D．称重为900N时，电阻R为120Ω33．（2022·高二课时练习）压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。某同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示。将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车水平向右做直线运动过程中，电流表的示数随时间的变化如图乙所示。以下图像对小车运动描述可能正确的是（　　）A． B．C． D．34．（2021·高二课时练习）某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成。如果右侧线圈L2中产生感应电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K而切断家庭电路，仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有（　　）A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量将增加C．家庭电路中的电器发生短路时，开关K将被电磁铁吸起D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起35．（2022·全国·高二假期作业）如图所示，用小灯泡模仿光控电路，A、Y之间为斯密特触发器，为光敏电阻，为可变电阻；J为继电器的线圈，为它的常开触点，下列说法正确的是（　　）A．天色变暗时，A端输入高电平，继电器吸引，路灯点亮B．要想在天色更暗时，路灯才会点亮，应把的阻值调大些C．要想在天色更暗时路灯才会点亮，应把的阻值调小些D．二极管的作用是继电器释放时提供自感电流的通路，防止损坏集成电路三、实验题36．（2022春·黑龙江哈尔滨·高二黑龙江实验中学阶段练习）为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx）。（1）某光敏电阻R在不同照度下的阻值如下表，根据表中已知数据，在如图甲的坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线。由图像可求出照度为0.6lx时的电阻约为__________kΩ。（2）如图乙，是街道路灯自动控制设计电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在____________（填“AB”或“BC”）之间。37．（2023·全国·高三专题练习）实验室备有以下器材：电压传感器、电流传感器、滑动变阻器R1（阻值变化范围0～20Ω）、滑动变阻器R2（阻值变化范围0～1000Ω）、电动势适当的电源、小灯泡（4V，2W）、开关、导线若干。（1）要完整地描绘小灯泡的UI曲线，请在方框中画出实验电路图，并标出所用滑动变阻器的符号。( )（2）实验中描绘出的小灯泡UI曲线如图甲所示，由图可知，小灯泡灯丝电阻随温度升高而________（选填“增大”“减小”或“不变”）。（3）如果用上述器材测量所给电源的电动势和内电阻，实验电路如图乙所示，图中R0是阻值为9.0Ω的保护电阻，实验中测得多组数据记录在下表中，试在同一坐标系中画出等效电源的UI图象_______，由图象可求出电源自身内阻约为___________Ω。（4）若将上述小灯泡直接与电源和保护电阻组成串联电路，如图丙所示，此时小灯泡消耗的电功率约为___________W（保留两位有效数字）。38．（2023·全国·高三专题练习）某同学为定性探究光敏电阻阻值随光照强度变化的关系，设计了如图（a）所示的电路。所用器材有：置于暗箱（图中虚线区域）中的光敏电阻RG、小灯泡和刻度尺；阻值为R的定值电阻；理想电压表V；电动势为E、内阻为r的电源；开关S；导线若干。实验时，先按图（a）连接好电路，然后改变暗箱中光源到光敏电阻的距离d，记录电压表的示数U，获得多组数据如下表。回答下列问题：（1）光敏电阻阻值RG与电压表示数U的关系式为RG=___________（用E、r、R、U表示）；（2）在图（b）的坐标纸上补齐数据表中所给的第二组数据点，并作出U-d的非线性曲线：( )（3）依据实验结果可推断：光敏电阻的阻值随着光照强度的减小而___________（填“增大”或“减小”）；（4）该同学注意到智能手机有自动调节屏幕亮度的功能，光照强度大时屏幕变亮，反之变暗。他设想利用光敏电阻的特性，实现“有光照射光敏电阻时，小灯泡变亮；反之变暗”的功能，设计了如图（c）所示电路，则电路中___________（填“R1”或“R2”）为光敏电阻，另一个为定值电阻。39．（2022·高三课时练习）一兴趣小组要组装一台酒精测试仪，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，此传感器的电阻Rx随酒精气体浓度的变化规律如图甲所示。目前我国交警常用酒精测试仪测量司机的酒精气体浓度，其中利用酒精测试仪测试认定的酒驾标准是“0.2mg/mL≤酒精气体浓度<0.8mg/mL”，醉驾标准是“酒精气体浓度≥0.8mg/mL”。现能提供的器材有：A．二氧化锡半导体型酒精传感器RxB．直流电源（电动势为5V，内阻不计）C．电压表（量程为3V，内阻非常大，作为浓度表使用）D．电阻箱（最大阻值为999.9Ω）E.定值电阻R1（阻值为20Ω）F.定值电阻R2（阻值为10Ω）G.单刀双掷开关一个，导线若干（1）图乙是酒精测试仪电路图，请在图丙中完成实物连线；_______（2）电路中R应选用定值电阻________（填R1或R2）；（3）为便于识别，按照下列步骤调节此测试仪:①电路接通前，先将电阻箱调为30.0Ω，然后开关向________（填“a”或“b”）端闭合，将电压表此时指针对应的刻度线标记为0.2mg/ml；②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断变大按照甲图数据将电压表上“电压”刻度线标为“酒精气体浓度”。当电阻箱调为________Ω时，将电压表此时指针对应的刻度线标记为0.8mg/ml；③将开关向另一端闭合，测试仪即可正常使用。照度/Lx0.20.40.60.81.01.2电阻/5.83.72.32.01.8序号123456U/V4.003.402.802.001.500.80I/A0.200.260.330.400.460.52d/cm8.5010.0012.0013.5015.0017.0018.5020.0022.0023.5025.00U/mV271.0220.0180.0156.7144.9114.094.889.578.672.565.0参考答案：1．B【详解】根据题意，天黑时，出现声音它就开启；而白天，即使有声音它也没有反应，故电路中有光传感器，即使天黑，没声音灯也不亮，故用到了声音传感器．即控制电路中接入了光传感器和声音传感器．故选B．【点睛】了解延时开关的使用原理，利用了光传感器、声音传感器及与门电路，天黑、声音同时出现它就开启，灯亮．2．D【详解】在白天时，一般不需要灯照明的；天黑以后，特别是夜深人静时，一般也不需要灯照明的，也就是说天黑且人在楼道里走动时需要．A．“声控开关”闭合时，发生短路；所以A错误．B．不管是“光控开关”，还是“声控开关”各自都能让灯发光，节能目的达不到；所以B错误．C．“光控开关”闭合时，发生短路；所以C错误．D．“光控开关”与“声控开关”同时闭合时，灯才亮，所以达到节能的目的，所以D正确．3．D【详解】依题意，天黑时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应，故电路中有光传感器，即使天黑，没有声音灯也不亮，故用到了声音传感器，即控制电路中接入了光传感器和声传感器，故选D。4．D【详解】A．当温度低于警戒温度时电磁铁磁性不通电，无磁性，3触点断开，4触点闭合，故A错误；BC．此装置为高温报警装置，温度高于警戒温度时，电磁铁有磁性，3触点闭合，4触点断开，电铃报警，指示灯熄灭，温度低于警戒温度时，电磁铁无磁性，3触点断开，4触点闭合，指示灯亮，电铃不响，故BC错误；D．要提高报警时的警戒温度应使导线AB短些，这样当温度升得更高时，控制电路才能接通，电磁铁才有磁性，电铃报警，故D正确。故选D。5．A【详解】规定电源负极的电势为零，则保持不变，而当有烟雾时，光敏电阻增大，增大，所以当时，控制电路开始工作。故选A。6．A【详解】ABC．发生火灾时由于高温，Rt热敏电阻阻值变小，X点的电位低，要使电铃报警，则图中虚线内应输出高电位，故虚线内应接入“非门”元件，故BC错误A正确；D．要使报警器在更低温度时报警，就是温度稍低时，Rt热敏电阻阻值较大，但还要X点的电位低，即两端电压较高，则应该更大，因此R较大时，反应较灵敏，故D错误。故选A。7．     减小     大     0.45##0.46##0.47##0.48     小【详解】（1）[1]由图1可知F越大R越小，即压力传感器的电阻值R1随压力的增大而减小。（2）[2]当鸡蛋质量较大时，压力秤作用于R1的压力F较大，则R1较小，令通过R2的电流较大，故R2两端电压较大，经过放大电路放大后电压超过某一数值时电磁铁可以吸动衔铁使弹簧下压，鸡蛋就进入B通道。所以从B通道通过的是大鸡蛋。（3）[3]根据闭合电路欧姆定律解得R1=10Ω由图1，当R1=10Ω时，F=0.47N。所以选择的打鸡蛋对压力秤的压力要大于0.47N。（4）[4]要选出更大的鸡蛋，即要相同的鸡蛋送到压力秤时，令R2两端的电压较原来的小，所以需要把R2的阻值调小。8．     B     右【详解】（1）[1]由题意，正常情况绿灯亮，此时电磁继电器不工作，即电磁铁磁性较小，通过电磁铁的电流较小，所以在正常温度时，甲的电阻较大；当温度过高时，甲的电阻应减小，从而使通过电磁铁的电流增大，使电磁继电器工作，所以图中的甲还需要放入的元件是随温度升高电阻阻值减小的热敏电阻。故选B。（2）[2]要求在温度更低一点时就开始报警，需要电流在温度更低一点就达到原先报警时的电流，则需要减小滑动变阻器接入电路的阻值，调节滑动变阻器的滑片往右移动一点。9．          20     160~520     见解析【详解】（1）[1]要使光敏电阻能够对电路进行控制，且有光照时灯泡熄灭，则光敏电阻应与1、2串联，灯泡与3、4串联，电路图如下图所示（2）[2]由题意知，最大电流为100 mA，励磁线圈电阻为200 Ω，则有[3]允许通过励磁线圈的电流最大值为100 mA，允许通过的电流最小值为50 mA，则有，则阻值范围应为160~520Ω。[4]把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通；不吸合时，3、4之间断开。10．D【详解】由欧姆定律有可以看出，酒精浓度c越大，即越小时，U越大，但U与c之间不是正比关系，D正确。故选D。11．B【详解】超市里的电子秤中用到了压力传感器，把压力大小转换成电流大小。故选B。12．C【详解】A．自动门上安装的是红外线传感器，A项错误；B．干簧管能够感知磁场，相当于开关，B错误；C．话筒内的传感器是根据电磁感应原理工作的，敏感元件是膜片，转换元件是线圈，C项正确；D．交警使用的酒精测试仪主要目的是测量酒精度，它是酒精气体传感器，它的阻值随酒精浓度的变化而变化，不是利用压力工作的，故D错误。故选C。13．C【详解】发生火灾时，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。故选C。14．D【详解】A．电磁继电器是利用电流的磁效应工作的，发电机是利用电磁感应原理制成的，选项A错误；B．电磁铁的磁性强弱和电流大小、线圈的匝数及有无铁芯有关，选项B错误；C．根据安培定则可知，电磁铁工作时，上端为N极，选项C错误；D．当有人闯入保密室时会使开关S闭合，电磁铁有磁性，吸引衔铁向下移动，b灯所在电路接通，b灯亮，选项D正确。故选D。15．D【详解】当门打开时，R3受红外线照射，电阻减小，从而使并联电路电阻减小，总电阻减小，电路中总电流I增大，R2两端电压UR2＝U并＝E－I（R1＋r）减小，R2中电流IR2＝减小，所以R3中电流IR3＝I－IR2增大，线圈产生的磁场增强，把衔铁吸下，红灯亮，故D正确。故选D。16．B【详解】A．若上表面电势高，则空穴在上表面聚集，根据左手定则可知磁感应强度方向沿z轴负方向，说明霍尔元件靠近右侧的磁铁，位移方向向右，反之则位移向左，则该仪表可确定位移的方向，故A错误；B．设霍尔元件在y方向的长度为d，空穴定向移动的速率为v，则根据平衡条件有 B=kz解得则UH与z成正比关系，可知该仪表的刻度线是均匀的，选项B正确；C．若霍尔元件中导电的载流子为电子，则当Δz<0时，磁场方向向右，则由左手定则可知，电子偏向下表面，即下表面电势低，选项C错误；D．根据电流的决定式可知当n、e、S三者确定时，I越大，v越大，霍尔电压UH越高，故D错误。故选B。17．A【详解】A．门关上时，磁条与主机刚好靠在一起，此时报警器不工作，说明电路是断开的；当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声，说明此时触发器内开关是闭合的，选项A正确；B．触发器与磁条之间存在磁力的作用，所以触发器不可能是铜制成的，因为铜没有磁性，选项B错误；C．无论磁条哪个磁极靠近触发器，都存在磁力作用，所以两极对调后，该报警器仍能正常工作，选项C错误；D．本装置是利用磁体能够吸引磁性物体的特点工作的，选项D错误；故选A。18．A【详解】AB．由电路可知：温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离，因此双金属片上层金属的膨胀系数应大于下层金属，A错误，B正确；C．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，双金属片虽发生弯曲也不使触点分离，应使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移，C正确；D．利用双金属片热胀冷缩是控制电路的通断，D正确；故选A。19．B【详解】由图可知这是用一个电磁继电器同时控制两个工作电路的自动控制装置，控制电路由电源、开关S和电磁铁组成，工作电路有两个，共用一个电源，开关S断开时，电磁铁中无电流没有磁性，弹簧把衔铁拉起，电灯和电动机组成的并联电路连通，电灯亮，电动机转动，电铃电路断开，电铃不响；开关S闭合时，电磁铁通电有磁性，吸下衔铁，使电铃电路连通，铃响，电灯和电动机电路断开，灯不亮，电动机不转。故选B。20．D【详解】当温度低于78℃时，线圈中没有电流，此时灯亮，但不报警；当温度升高到78℃时，线圈中有电流，电磁铁吸引衔铁，灯被接通，所以灯亮且报警。故选D。21．     1.8     25.5     降低          1.8【详解】(1)[1]根据欧姆定律，可得(2)[2]达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2kΩ，由图（a）求得，此时室温为25.5℃；(3)[3][4]由图（a）可得，当温度升高时热敏电阻的电阻将降低，根据闭合电路欧姆定律，有即电路中电流增大，由外电路的分压原理易知，定值电阻的电压必定增大，则热敏电阻的电压降低，依题意，环境温度高，输出电压升高，报警器报警，所以图中R1应使用热敏电阻；[5]若要求开始报警时环境温度为40℃，由图（a）可得又解得22．          甲     减小【详解】（1）[1]根据表格数据画出图像可直接读出电阻约为。（2）[2]根据光敏电阻的电阻阻值随光照强度的增大而减小，所以白天时光敏电阻的阻值小，电路中的电流大，电磁铁将被吸住，静触点与C接通；晚上时光线暗，光敏电阻的阻值大，电路中电流小，所以静触点与B接触，所以要达到晚上灯亮，白天灯灭，则路灯应该接在AB之间，故可行的电路时甲图。（3）[3]由于光变暗时，电阻变大，分压变大，所以为使天色更暗时才点亮路灯，应适当减小滑动变阻器的电阻。23．D【详解】由题图乙可知，当R的温度等于时，热敏电阻的阻值，由可得当电流时，由可得结合题图乙知此时热敏电阻的温度为，故D正确，ABC错误。故选D。24．B【详解】A．当光度增强时，光敏电阻R3的阻值减小，故电路的总阻值减小，总电流增大，由可知电压表的示数增大，A错误；B．R2两端的电压知R2两端的电压减小，故通过R2的电流减小，B正确；C．由知IL增大，故小灯泡的功率增大，C错误；D．电路的路端电压总电流增大，故路端电压减小，D错误。故选B。25．B【详解】A．由于在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上、下端分别为N、S极时，磁场方向与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，霍尔器件不能输出控制车速的霍尔电压，故A错误；B．当按图甲顺时针转动电动车的右把手，霍尔器件周围的磁场增强，则霍尔器件输出控制车速的霍尔电压增大，因此车速将变快，故B正确；C．根据题意，结合图乙的示意图，永久磁铁的N、S极可能在左、右侧面或在前、后表面，因此从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压不一定在霍尔器件的左、右侧面，也可能在前、后面，故C错误；D．当霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压正负号相反，由图丙可知，不会影响车速控制，故D错误。故选B。26．B【详解】A． 自行车匀速运动时测得线圈中感应电流的频率为f。则自行车的车速为故A错误；B． 当磁铁距离线圈最近的时候，线圈中磁感应强度最强，线圈中的磁通量最大，故B正确；C． 随着旋转体转速的增加，穿过线圈的磁通量变化率变大，所以产生的感应电动势的最大值也会增大，有效值增加，故C错误；D． 线圈中的原磁通量方向不变，但是因为穿过线圈的磁通量有增大也有减小，所以感应电流的磁场方向有与原磁场方向相同时，也有相反时，所以感应电流的方向也会变化，故D错误。故选B。27．C【详解】A．光较暗时，光敏电阻较大，则两端的电势差较大，则端的电势较高，端输入高电平，继电器吸引，路灯点亮，故A正确，不符合题意；BC．当端电势较高时，路灯会亮，为了天更暗时路灯才会亮，应该将端的电势稍稍降低一些，即可以将的阻值调大些，故B正确，不符合题意；C错误，符合题意；D．由电路的结构特点可知，二极管具有单向导电性，作用是继电器释放时提供自感电流的通路，防止电流流过集成电路，造成损坏，故D正确，不符合题意。故选C。28．BD【详解】CD．由可知，在只改变正对面积时，由于，C错误，D正确；AB．在只改变板材厚度h时效果上相当于改变了板间距离，h增大时d减小，而此时，A错误，B正确。故选BD。29．ABC【详解】A．电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了红外线传感器，故A正确；B．电饭锅能够自动控制温度的原因是它装有温度传感器，故B正确；C．电子秤所使用的测力装置是力传感器，故C正确；D．电脑所用的光电鼠标主要采用光传感器，而不是声波传感器，故D错误。故选ABC。30．BD【详解】AB．若试验时发现当有火时装置不响，说明此时电铃两端电压比较大，应增大滑动变阻器接入的阻值，从而减小电铃两端电压，故应把的滑片P向上移，B正确，A错误；CD．增大电源电压，会使原来报警时电铃两端电压增大，需要使温度继续升高，减小热敏电阻，从而使电铃两端电压减小到报警时的电压，故增大电源电压，会使报警的临界温度升高，D正确，C错误；故选BD。31．BCD【详解】A．根据左手定则可判断，霍尔元件的电流I是由负电的定向移动形成的，故A错误；B．根据单位时间的脉冲数，可求得车轮的转动周期，从而求得车轮的角速度，根据可求得车速的大小，故B正确；CD．根据得由电流的微观定义式n是单位体积内的电子数，e是单个导电粒子所带的电量，S是导体的横截面积，v是导电粒子运动的速度，整理得出联立得若传感器的电源输出电压U1变大，电流增大，也增大，不同的材料单位体积内的电子数不同，所以霍尔电势差U2的大小与霍尔元件所用的材料有关，故CD正确。故选BCD。32．CD【详解】A．由图像得到知 ，当电阻时，压力但回路中的电阻不可能为零，则压力最大值不可能为1500N，故A错误；B．压力传感器的电阻为零时，电源短路，则压力传感器的电阻最小不可能为零，故B错误；C．空载时根据图像知此时由故C正确；D．当由可得故D正确。故选CD。33．AB【详解】内，恒定，压敏电阻阻值不变，由于小球受力不知，小车可能做匀速或匀加速直线运动，在内，变大，压敏电阻阻值变小，压力变大，小球做加速度在增大的加速运动，在内，恒定，压敏电阻阻值不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，综上所述，AB正确，CD错误。故选AB。34．AD【详解】AB．分析题意可知，火线和零线中电流等大反向，并行绕制时，线圈L1中产生的磁通量相互抵消，合磁通量为零，线圈L1、L2绕制同一铁芯上，即使用电器增多时，线圈L2中的磁通量同样为零，故A正确，B错误；C．家庭电路中的电器发生短路时，根据闭合电路欧姆定律可知，火线和零线的电流同时增大，合磁通量为零，开关K不会被电磁铁吸起，故C错误；D．地面上的人接触火线发生触电时，火线的电流变大，线圈L1中的磁通量不为零，线圈L2中的磁通量发生变化，产生感应电流，电磁铁将开关K吸起，故D正确。故选AD。35．ABD【详解】A．天色变暗时，光敏电阻阻值较大，则两端的电势差较大，所以A端的电势较高，继电器工作吸引常开触点，路灯点亮，故A正确；BC．当A端电势较高时，路灯会亮，天色更暗时光敏电阻的阻值更大，则两端的电势差更大，A端的电势更高；要想在天色更暗时路灯才会点亮，必须使光敏电阻分担的电压降低，根据串联分压可知应把的阻值调大些，故B正确，C错误；D．天色变亮时，A端输入低电平，继电器不工作释放常开触点，继电器的线圈会产生自感电动势，二极管与继电器的线圈串联构成闭合回路，防止损坏集成电路，故D正确。故选ABD。36．     2.8kΩ     AB【详解】（1）[1]从图像上可以看出当照度为0.6lx时的电阻约为；（2）[2]当天亮时，光敏电阻的阻值变小，所以回路中电流增大，则衔铁被吸下来，此次触片和下方接触，此时灯泡应该熄灭，所以灯泡应接在AB之间。37．          增大               0.82【详解】（1）[1]要描绘小灯泡的UI曲线，电压与电流应从0开始变化，则滑动变阻器要采用分压式接法。由于小灯泡阻值较小，电流传感器应用外接法，电路如下图所示（2）[2]由题中UI图象可知，随电压的增大，灯丝电阻增大。由此可知，小灯泡灯丝电阻随温度升高增大。（3）[3][4]根据表中实验数据作出等效电源的UI图象如下图所示。由图的斜率可知，电源内阻为（4）[5]由上图中等效电源的UI图象与小灯泡的UI图象的交点可知，此时小灯泡两端的电压为2.1V，电流为0.39A，则小灯泡的电功率为38．          见解析     增大     R2【详解】（1）[1]由闭合电路欧姆定律得解得（2）[2]作出第二组数据点，用平滑的曲线连起来,如图所示。（3）[3]由题知，当d增大，光照强度减小，U减小，由可得RG增大。（4）[4]若R1为光敏电阻，因为光照强度变大，R1电阻减小，由“串反并同”可知灯泡变暗；若R2为光敏电阻，光照强度变大，R2电阻减小，通过灯泡的电流增大，灯泡变亮，故R2为光敏电阻。39．          R2     a     10【详解】（1）[1]根据图乙电路图，实物连接如图（2）[2]由图甲可知，当酒精气体浓度无穷大时，，所以要串联一个与Rx阻值接近的电阻，故电路中R应选用定值电阻R2；（3）①[3]电压表指针对应的刻度线为0.2mg/ml，由甲图可知传感器阻值为，故电路接通前，先将电阻箱调为30.0Ω，然后开关向a端闭合；②[4]电压表指针对应的刻度线为0.8mg/ml时，由甲图可知传感器阻值为，则电阻箱调为。