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新高考物理一轮复习讲义课件第11章实验十二利用传感器制作简单的自动控制装置（含解析）
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这是一份新高考物理一轮复习讲义课件第11章实验十二利用传感器制作简单的自动控制装置（含解析），共60页。PPT课件主要包含了答案图见解析，答案连线如图所示，报警器开始报警，不偏转，⑤④②③①等内容，欢迎下载使用。
实验十二 利用传感器制作简单的自动控制装置
主干梳理 对点激活
3．向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值。4．将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录。
1．温度计读数带来的误差：可以选用精度高的温度计并读数三次取平均值。2．欧姆表的读数带来的误差：可以对同一温度、同一光照强度下的电阻读数三次取平均值。
1．在做研究热敏电阻的特性实验时，加入水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温和电阻值。2．研究光敏电阻的特性实验中，如果效果不明显，可将光敏电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的强度。3．欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零。
考点细研 悟法培优
考点1 热敏电阻的应用例1 如图所示，图甲为热敏电阻的Rt图像，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为150 Ω。当线圈中的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势E＝6 V，内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
(1)应该把恒温箱内的加热器接在________________________(选填“A、B端”或“C、D端”)。(2)如果要使恒温箱内的温度保持100 ℃，可变电阻R′的值应调节为 ________________________ Ω。(3)为使恒温箱内的温度保持在更高的数值，可变电阻R′的值应________________________(选填“增大”或“减小”)。
[变式1] (2021·八省联考湖北卷)由半导体材料制成的热敏电阻阻值是温度的函数。基于热敏电阻对温度敏感原理制作一个火灾报警系统，要求热敏电阻温度升高至50 ℃时，系统开始自动报警。所用器材有：直流电源E(36 V，内阻不计)；电流表(量程250 mA，内阻约0.1 Ω)；电压表(量程50 V，内阻约1 MΩ)；热敏电阻RT；报警器(内阻很小，流过的电流超过10 mA时就会报警，超过30 mA时就会损伤)；滑动变阻器R1(最大阻值4000 Ω)；
电阻箱R2(最大阻值9999.9 Ω)；单刀单掷开关S1；单刀双掷开关S2；导线若干。
(1)用图a所示电路测量热敏电阻RT的阻值。当温度为27 ℃时，电压表读数为30.0 V，电流表读数为15.0 mA；当温度为50 ℃时，调节R1，使电压表读数仍为30.0 V，电流表指针位置如图b所示。温度为50 ℃时，热敏电阻的阻值为________________________Ω。从实验原理上看，该方法测得的阻值比真实值略微________________(填“偏大”或“偏小”)。如果热敏电阻阻值随温度升高而变大，则其为正温度系数热敏电阻，反之为负温度系数热敏电阻。基于以上实验数据可知，该热敏电阻RT为_______________(填“正”或“负”)温度系数热敏电阻。
(2)某同学搭建一套基于该热敏电阻的火灾报警系统，实物图连线如图c所示，其中有一个器件的导线连接有误，该器件为____________________ (填器件名称)。正确连接后，先使用电阻箱R2进行调试，其阻值设置为_____________Ω，滑动变阻器R1阻值从最大逐渐减小，直至报警器开始报警，此时滑动变阻器R1连入电路的阻值为______________Ω。调试完毕后，再利用单刀双掷开关S2的选择性开关功能，把热敏电阻RT接入电路，可方便实现调试系统和工作系统的切换。
考点2 光敏电阻的应用例2 为了节能和环保，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)。某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表：
(1)根据表中数据，请在图甲给定的坐标系中描绘出光敏电阻阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。
尝试解答 (1)光敏电阻的阻值随光照变化的曲线如图1所示 光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小(2)电路原理图见图2
(1)根据表中的数据，在坐标纸上描点连线，得到如尝试解答图1所示的曲线。光敏电阻阻值随照度变化的特点：光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小。(2)当天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统，此时光敏电阻阻值为20 kΩ，两端电压为2 V，电源电动势为3 V，故应串联一个分压电阻，分压电阻阻值为10 kΩ，即选用R1；此电路的原理图见尝试解答图2。
[变式2] 某同学用光敏电阻和电磁继电器等器材设计自动光控照明电路。
(1)光强(E)是表示光强弱程度的物理量，单位为坎德拉(cd)。如图a所示是光敏电阻阻值随光强变化的图线，由此可得到的结论是：__________________________________________________________。(2)如图b为电磁继电器的构造示意图，其中L为含有铁芯的线圈，P为可绕O点转动的衔铁，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱。工作时，应将____________ (填“A、B”或“C、D”)接照明电路。(3)请在图c中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。答案 图见解析
随光照强度的增加，光敏电阻的阻值减小得越来越慢
(4)已知电源电动势为3 V，内阻很小，电磁铁线圈电阻R0＝20.0 Ω，电流超过50 mA时可吸合衔铁。如果要求光强达到2 cd时，照明电路恰好接通，则图c中定值电阻R＝_____________ Ω。
解析 (1)从图a可知，光敏电阻的阻值随光照强度变化的规律是：随光照强度的增加，光敏电阻的阻值迅速减小，进一步增大光照强度，光敏电阻的阻值减小得越来越慢。(2)由电路原理可知，电磁铁线圈连接的是控制电路，S连接的是工作电路，故工作时，应将C、D接照明电路。(3)将光敏电阻和定值电阻接入控制电路，用电器接入工作电路，连接电路如图所示：
考点3 其他传感器的应用例3 (多选)有一种测量人体重的电子秤，其原理如图中虚线内所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表)。设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3 A，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，电阻R随压力变化的数值关系为R＝30－0.02F(F和R的单位分别是N和Ω)。下列说法正确的是( )
A．该秤能测量的最大体重是1400 NB．该秤能测量的最大体重是1300 NC．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375 A处D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.400 A处
[变式3] (多选)指纹识别传感器在日常生活中应用十分广泛，常用的指纹识别传感器是电容式传感器，指纹的凸起部分叫“嵴”，凹下部分叫“峪”。传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和正对的皮肤表面部分形成大量的小电容器，这样在嵴处和峪处形成的电容器的电容大小不同。此时传感器给所有的电容器充电后达到某一电压值，然后电容器放电，电容值小的电容器放电较快，根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据。根据文中信息，下列说法正确的是( )A．在峪处形成的电容器电容较小B．充电后在嵴处形成的电容器的电荷量大C．在峪处形成的电容器放电较慢D．湿的手指头对指纹识别绝对没有影响
高考模拟 随堂集训
1．(2016·北京高考)热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。如图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图。由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力_______________(选填“增强”或“减弱”)；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更_______________(选填“敏感”或“不敏感”)。
解析 由题图可知，热敏电阻在温度上升时，阻值下降，故其导电能力增强；相对金属热电阻而言，热敏电阻在温度变化时，阻值变化明显，故对温度更敏感。
3．(2018·全国卷Ⅰ)某实验小组利用如图a所示的电路探究在25 ℃～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω；电源E(6 V，内阻可忽略)；电压表(量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为1000 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～999.9 Ω)；单刀开关S1，单刀双掷开关S2。
实验时，先按图a连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 ℃。将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 ℃。实验得到的R2－t数据见下表。
回答下列问题：(1)在闭合S1前，图a中R1的滑片应移______ (填“a”或“b”)端；(2)在图b的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2－t曲线；
(3)由图b可得到RT在25 ℃～80 ℃范围内的温度特性。当t＝44.0 ℃时，可得RT＝_________________ Ω；(4)将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图c所示，该读数为______________ Ω，则手心温度为______________ ℃。
解析 (1)图a的电路滑动变阻器采用限流接法，在闭合S1前，R1应该调节到接入电路部分的电阻值最大，使电路中电流最小，即图a中的R1的滑片应移到b端。(2)将t＝60 ℃和t＝70 ℃对应的两组数据对应画在坐标图上，然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R2－t图象，如图所示。
(3)根据题述实验过程可知，测量的R2数据等于热敏电阻RT对应温度的电阻值。由画出的R2－t图象可知，当t＝44.0 ℃时，对应的RT＝450 Ω。(4)由画出的R2－t图象可知，RT＝620.0 Ω，则手心温度t＝33.0 ℃。
4．(2016·全国卷Ⅰ)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。在室温下对系统进行调节。已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω。
(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。
(2)电路中应选用滑动变阻器____________(填“R1”或“R2”)。(3)按照下列步骤调节此报警系统：①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为______________Ω；滑动变阻器的滑片应置于_____________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是______________________ ___________________________________。②将开关向___________ (填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至___________________________________________。(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。
接通电源后，流过报警器
的电流会超过20 mA，报警器可能损坏
5．(2017·江苏高考)某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图1所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15 mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约20 Ω，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示。
(1)提供的实验器材有：电源E1(3 V，内阻不计)、电源E2(6 V，内阻不计)、滑动变阻器R1(0～200 Ω)、滑动变阻器R2(0～500 Ω)、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0～999.9 Ω)、开关S、导线若干。为使该装置实现对30 ℃～80 ℃之间任一温度的控制，电源E应选用__________ (选填“E1”或“E2”)，滑动变阻器R应选用_________ (选填“R1”或“R2”)。
(2)实验发现电路不工作。某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图2所示的选择开关旋至_________ (选填“A”“B”“C”或“D”)。
(3)合上开关S，用调节好的多用电表进行排查。在图1中，若只有b、c间断路，则应发现表笔接入a、b时指针________________________(选填“偏转”或“不偏转”)，接入a、c时指针________________________(选填“偏转”或“不偏转”)。(4)排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是______________________。(填写各步骤前的序号)①将热敏电阻接入电路②观察到继电器的衔铁被吸合③断开开关，将电阻箱从电路中移除④合上开关，调节滑动变阻器的阻值⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1 Ω
解析 (1)若实现对30 ℃温度的控制继电器和Rt的电压U＝0.015×(20＋199.5) V≈3.29 V因此符合要求的电源应选E2。若实现对80 ℃温度的控制对全电路有E＝I(R继＋Rt＋R)即6 V＝0.015 A×(20 Ω＋49.1 Ω＋R)解得R＝330.9 Ω。因此滑动变阻器应选R2。(2)用多用电表测量直流电压时，选择开关应旋至C(直流电压挡)。
(3)a、b间电压为0，指针不偏转。接入a、c时，多用电表与电源等构成回路，指针偏转。(4)连接电路时，先用电阻箱代替热敏电阻，调节滑动变阻器阻值，衔铁被吸合时，调节完毕，移除电阻箱换为热敏电阻即可，正确的顺序为⑤④②③①。
6．(2021·辽宁省高三上高考模拟)气敏电阻在安全领域有着广泛的应用。有一个对甲醛气体非常敏感的气敏电阻Rq，正常情况下阻值为几百欧，当甲醛浓度升高时，其阻值可以增大到几千欧。为了研究其阻值随甲醛浓度变化的规律，供选用的器材如下：A．电源E0(电动势6 V，内阻不计)；B．滑动变阻器R；C．导线若干及开关S；D．电压表V(量程3 V，内阻1 kΩ)；E．毫安表mA(量程50 mA，内阻100.0 Ω)。
(1)探究小组设计了如图a所示实验电路，其中毫安表用来测定_____________，量程为________。
(2)将气敏电阻置于密封小盒内，通过注入甲醛改变盒内甲醛浓度，记录不同甲醛浓度下电表示数，计算出气敏电阻对应阻值，得到如图b所示阻值随甲醛浓度变化的图像(Rqη图像)。当气敏电阻阻值为Rq＝2.3 kΩ时，盒内甲醛浓度为______________________________________。
(3)已知国家室内甲醛浓度标准是η≤0.1 mg/m3。探究小组利用该气敏电阻设计了如图c所示的简单测试电路，用来测定室内甲醛是否超标，电源电动势为E＝5.0 V(内阻不计)，电路中D1、D2分别为红、绿发光二极管，红色发光二极管D1的启动(导通)电压为2.0 V，即发光二极管两端电压U01≥2.0 V时点亮，绿色发光二极管D2的启动电压为3.0 V，发光二极管启动时对电路电阻的影响不计。实验要求当室内甲醛浓度正常时绿灯亮，超标时红灯亮，则两电阻R1、R2中为定值电阻的是_______，其阻值为_______。
实验十二 利用传感器制作简单的自动控制装置
主干梳理 对点激活
3．向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值。4．将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录。
1．温度计读数带来的误差：可以选用精度高的温度计并读数三次取平均值。2．欧姆表的读数带来的误差：可以对同一温度、同一光照强度下的电阻读数三次取平均值。
1．在做研究热敏电阻的特性实验时，加入水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温和电阻值。2．研究光敏电阻的特性实验中，如果效果不明显，可将光敏电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的强度。3．欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零。
考点细研 悟法培优
考点1 热敏电阻的应用例1 如图所示，图甲为热敏电阻的Rt图像，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为150 Ω。当线圈中的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势E＝6 V，内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
(1)应该把恒温箱内的加热器接在________________________(选填“A、B端”或“C、D端”)。(2)如果要使恒温箱内的温度保持100 ℃，可变电阻R′的值应调节为 ________________________ Ω。(3)为使恒温箱内的温度保持在更高的数值，可变电阻R′的值应________________________(选填“增大”或“减小”)。
[变式1] (2021·八省联考湖北卷)由半导体材料制成的热敏电阻阻值是温度的函数。基于热敏电阻对温度敏感原理制作一个火灾报警系统，要求热敏电阻温度升高至50 ℃时，系统开始自动报警。所用器材有：直流电源E(36 V，内阻不计)；电流表(量程250 mA，内阻约0.1 Ω)；电压表(量程50 V，内阻约1 MΩ)；热敏电阻RT；报警器(内阻很小，流过的电流超过10 mA时就会报警，超过30 mA时就会损伤)；滑动变阻器R1(最大阻值4000 Ω)；
电阻箱R2(最大阻值9999.9 Ω)；单刀单掷开关S1；单刀双掷开关S2；导线若干。
(1)用图a所示电路测量热敏电阻RT的阻值。当温度为27 ℃时，电压表读数为30.0 V，电流表读数为15.0 mA；当温度为50 ℃时，调节R1，使电压表读数仍为30.0 V，电流表指针位置如图b所示。温度为50 ℃时，热敏电阻的阻值为________________________Ω。从实验原理上看，该方法测得的阻值比真实值略微________________(填“偏大”或“偏小”)。如果热敏电阻阻值随温度升高而变大，则其为正温度系数热敏电阻，反之为负温度系数热敏电阻。基于以上实验数据可知，该热敏电阻RT为_______________(填“正”或“负”)温度系数热敏电阻。
(2)某同学搭建一套基于该热敏电阻的火灾报警系统，实物图连线如图c所示，其中有一个器件的导线连接有误，该器件为____________________ (填器件名称)。正确连接后，先使用电阻箱R2进行调试，其阻值设置为_____________Ω，滑动变阻器R1阻值从最大逐渐减小，直至报警器开始报警，此时滑动变阻器R1连入电路的阻值为______________Ω。调试完毕后，再利用单刀双掷开关S2的选择性开关功能，把热敏电阻RT接入电路，可方便实现调试系统和工作系统的切换。
考点2 光敏电阻的应用例2 为了节能和环保，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)。某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表：
(1)根据表中数据，请在图甲给定的坐标系中描绘出光敏电阻阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。
尝试解答 (1)光敏电阻的阻值随光照变化的曲线如图1所示 光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小(2)电路原理图见图2
(1)根据表中的数据，在坐标纸上描点连线，得到如尝试解答图1所示的曲线。光敏电阻阻值随照度变化的特点：光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小。(2)当天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统，此时光敏电阻阻值为20 kΩ，两端电压为2 V，电源电动势为3 V，故应串联一个分压电阻，分压电阻阻值为10 kΩ，即选用R1；此电路的原理图见尝试解答图2。
[变式2] 某同学用光敏电阻和电磁继电器等器材设计自动光控照明电路。
(1)光强(E)是表示光强弱程度的物理量，单位为坎德拉(cd)。如图a所示是光敏电阻阻值随光强变化的图线，由此可得到的结论是：__________________________________________________________。(2)如图b为电磁继电器的构造示意图，其中L为含有铁芯的线圈，P为可绕O点转动的衔铁，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱。工作时，应将____________ (填“A、B”或“C、D”)接照明电路。(3)请在图c中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。答案 图见解析
随光照强度的增加，光敏电阻的阻值减小得越来越慢
(4)已知电源电动势为3 V，内阻很小，电磁铁线圈电阻R0＝20.0 Ω，电流超过50 mA时可吸合衔铁。如果要求光强达到2 cd时，照明电路恰好接通，则图c中定值电阻R＝_____________ Ω。
解析 (1)从图a可知，光敏电阻的阻值随光照强度变化的规律是：随光照强度的增加，光敏电阻的阻值迅速减小，进一步增大光照强度，光敏电阻的阻值减小得越来越慢。(2)由电路原理可知，电磁铁线圈连接的是控制电路，S连接的是工作电路，故工作时，应将C、D接照明电路。(3)将光敏电阻和定值电阻接入控制电路，用电器接入工作电路，连接电路如图所示：
考点3 其他传感器的应用例3 (多选)有一种测量人体重的电子秤，其原理如图中虚线内所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表)。设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3 A，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，电阻R随压力变化的数值关系为R＝30－0.02F(F和R的单位分别是N和Ω)。下列说法正确的是( )
A．该秤能测量的最大体重是1400 NB．该秤能测量的最大体重是1300 NC．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375 A处D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.400 A处
[变式3] (多选)指纹识别传感器在日常生活中应用十分广泛，常用的指纹识别传感器是电容式传感器，指纹的凸起部分叫“嵴”，凹下部分叫“峪”。传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和正对的皮肤表面部分形成大量的小电容器，这样在嵴处和峪处形成的电容器的电容大小不同。此时传感器给所有的电容器充电后达到某一电压值，然后电容器放电，电容值小的电容器放电较快，根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据。根据文中信息，下列说法正确的是( )A．在峪处形成的电容器电容较小B．充电后在嵴处形成的电容器的电荷量大C．在峪处形成的电容器放电较慢D．湿的手指头对指纹识别绝对没有影响
高考模拟 随堂集训
1．(2016·北京高考)热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。如图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图。由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力_______________(选填“增强”或“减弱”)；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更_______________(选填“敏感”或“不敏感”)。
解析 由题图可知，热敏电阻在温度上升时，阻值下降，故其导电能力增强；相对金属热电阻而言，热敏电阻在温度变化时，阻值变化明显，故对温度更敏感。
3．(2018·全国卷Ⅰ)某实验小组利用如图a所示的电路探究在25 ℃～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω；电源E(6 V，内阻可忽略)；电压表(量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为1000 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～999.9 Ω)；单刀开关S1，单刀双掷开关S2。
实验时，先按图a连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 ℃。将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 ℃。实验得到的R2－t数据见下表。
回答下列问题：(1)在闭合S1前，图a中R1的滑片应移______ (填“a”或“b”)端；(2)在图b的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2－t曲线；
(3)由图b可得到RT在25 ℃～80 ℃范围内的温度特性。当t＝44.0 ℃时，可得RT＝_________________ Ω；(4)将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图c所示，该读数为______________ Ω，则手心温度为______________ ℃。
解析 (1)图a的电路滑动变阻器采用限流接法，在闭合S1前，R1应该调节到接入电路部分的电阻值最大，使电路中电流最小，即图a中的R1的滑片应移到b端。(2)将t＝60 ℃和t＝70 ℃对应的两组数据对应画在坐标图上，然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R2－t图象，如图所示。
(3)根据题述实验过程可知，测量的R2数据等于热敏电阻RT对应温度的电阻值。由画出的R2－t图象可知，当t＝44.0 ℃时，对应的RT＝450 Ω。(4)由画出的R2－t图象可知，RT＝620.0 Ω，则手心温度t＝33.0 ℃。
4．(2016·全国卷Ⅰ)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。在室温下对系统进行调节。已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω。
(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。
(2)电路中应选用滑动变阻器____________(填“R1”或“R2”)。(3)按照下列步骤调节此报警系统：①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为______________Ω；滑动变阻器的滑片应置于_____________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是______________________ ___________________________________。②将开关向___________ (填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至___________________________________________。(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。
接通电源后，流过报警器
的电流会超过20 mA，报警器可能损坏
5．(2017·江苏高考)某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图1所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15 mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约20 Ω，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示。
(1)提供的实验器材有：电源E1(3 V，内阻不计)、电源E2(6 V，内阻不计)、滑动变阻器R1(0～200 Ω)、滑动变阻器R2(0～500 Ω)、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0～999.9 Ω)、开关S、导线若干。为使该装置实现对30 ℃～80 ℃之间任一温度的控制，电源E应选用__________ (选填“E1”或“E2”)，滑动变阻器R应选用_________ (选填“R1”或“R2”)。
(2)实验发现电路不工作。某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图2所示的选择开关旋至_________ (选填“A”“B”“C”或“D”)。
(3)合上开关S，用调节好的多用电表进行排查。在图1中，若只有b、c间断路，则应发现表笔接入a、b时指针________________________(选填“偏转”或“不偏转”)，接入a、c时指针________________________(选填“偏转”或“不偏转”)。(4)排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是______________________。(填写各步骤前的序号)①将热敏电阻接入电路②观察到继电器的衔铁被吸合③断开开关，将电阻箱从电路中移除④合上开关，调节滑动变阻器的阻值⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1 Ω
解析 (1)若实现对30 ℃温度的控制继电器和Rt的电压U＝0.015×(20＋199.5) V≈3.29 V因此符合要求的电源应选E2。若实现对80 ℃温度的控制对全电路有E＝I(R继＋Rt＋R)即6 V＝0.015 A×(20 Ω＋49.1 Ω＋R)解得R＝330.9 Ω。因此滑动变阻器应选R2。(2)用多用电表测量直流电压时，选择开关应旋至C(直流电压挡)。
(3)a、b间电压为0，指针不偏转。接入a、c时，多用电表与电源等构成回路，指针偏转。(4)连接电路时，先用电阻箱代替热敏电阻，调节滑动变阻器阻值，衔铁被吸合时，调节完毕，移除电阻箱换为热敏电阻即可，正确的顺序为⑤④②③①。
6．(2021·辽宁省高三上高考模拟)气敏电阻在安全领域有着广泛的应用。有一个对甲醛气体非常敏感的气敏电阻Rq，正常情况下阻值为几百欧，当甲醛浓度升高时，其阻值可以增大到几千欧。为了研究其阻值随甲醛浓度变化的规律，供选用的器材如下：A．电源E0(电动势6 V，内阻不计)；B．滑动变阻器R；C．导线若干及开关S；D．电压表V(量程3 V，内阻1 kΩ)；E．毫安表mA(量程50 mA，内阻100.0 Ω)。
(1)探究小组设计了如图a所示实验电路，其中毫安表用来测定_____________，量程为________。
(2)将气敏电阻置于密封小盒内，通过注入甲醛改变盒内甲醛浓度，记录不同甲醛浓度下电表示数，计算出气敏电阻对应阻值，得到如图b所示阻值随甲醛浓度变化的图像(Rqη图像)。当气敏电阻阻值为Rq＝2.3 kΩ时，盒内甲醛浓度为______________________________________。
(3)已知国家室内甲醛浓度标准是η≤0.1 mg/m3。探究小组利用该气敏电阻设计了如图c所示的简单测试电路，用来测定室内甲醛是否超标，电源电动势为E＝5.0 V(内阻不计)，电路中D1、D2分别为红、绿发光二极管，红色发光二极管D1的启动(导通)电压为2.0 V，即发光二极管两端电压U01≥2.0 V时点亮，绿色发光二极管D2的启动电压为3.0 V，发光二极管启动时对电路电阻的影响不计。实验要求当室内甲醛浓度正常时绿灯亮，超标时红灯亮，则两电阻R1、R2中为定值电阻的是_______，其阻值为_______。
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