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新高考物理一轮复习教案第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教案第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19页。
1．按图连接好电路，将热敏电阻绝缘处理。
2．把多用电表置于“欧姆”挡，并选择适当的倍率测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数。
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．根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入表中，分析热敏电阻的特性。
2．在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线，如图所示。
3．根据实验数据和R－t图线，得出结论：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。
1．将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器等按如图所示电路连接好，其中多用电表置于“欧姆”挡。
2．先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据。
3．打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。
4．用手掌(或黑纸)遮光，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。
1．把记录的结果填入表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性。
2．根据实验数据得出结论：光敏电阻在被光照射时阻值发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。
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”)。
尝试解答 (1)A、B端 (2)100 (3)增大。
(1)当温度较低时，热敏电阻的阻值较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁脱离电磁铁，A、B部分接入电路，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以应把恒温箱内的加热器接在A、B端。
(2)当温度达到100 ℃时，加热电路要断开，此时继电器的衔铁要被吸合，即控制电路的电流要达到I＝20 mA，设继电器线圈的电阻为R0，根据闭合电路欧姆定律可得，I＝eq \f(E,R＋R′＋R0)，代入数据解得R′＝100 Ω。
(3)由以上分析可知，若使恒温箱内的温度保持在更高的数值，则I＝20 mA时R变小，R0不变，故可变电阻R′的值应增大，从而实现目标。
[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。
答案 (1)600 偏大 负
(2)滑动变阻器R1 600 3000
解析 (1)由图b可知，电流表的示数为50 mA，则此时热敏电阻的阻值为RT＝eq \f(U1,I1)＝eq \f(30.0,50×10－3) Ω＝600 Ω；该方法所测电流值为真实电流值，所测电压值为热敏电阻和电流表两端的总电压，故根据R＝eq \f(U,I)，可知此时所测电阻值偏大；在相同电压下，温度越高，通过的电流越大，说明该热敏电阻的阻值随温度的升高而降低，故RT为负温度系数热敏电阻。
(2)滑动变阻器R1的导线连接有误，两根导线都连接在上端，无法起到改变接入电阻阻值的作用，应一上一下连接；先使用电阻箱R2进行调试，其阻值设置为RT的自动报警电阻即600 Ω；要求刚好在50 ℃时自动报警，则通过电路的电流为10 mA，报警器和电流表的电阻很小，可忽略不计，可得此时滑动变阻器连入电路的阻值为R1＝eq \f(E,I)－RT＝3000 Ω。
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。
(2)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。
(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：
光敏电阻RP(符号 ，阻值见图表)；
直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；
定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限选其中之一并在图中标出)；
开关S及导线若干。
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。
(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。
答案 (1)随光照强度的增加，光敏电阻的阻值减小得越来越慢 (2)C、D (3)图见解析 (4)21.5
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：
(4)当外界光照强度达到2 cd时，由图a可知，光敏电阻的阻值R1＝18.5 Ω，照明电路恰好接通开始工作，电磁铁能吸合衔铁的电流I＝0.05 A，由I＝eq \f(E,R总)得，控制电路总电阻：R总＝eq \f(U,I)＝eq \f(3 V,0.05 A)＝60 Ω，根据串联电路电阻规律可知，定值电阻的阻值为：R＝R总－R0－R1＝60 Ω－20.0 Ω－18.5 Ω＝21.5 Ω。
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 N
B．该秤能测量的最大体重是1300 N
C．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
尝试解答 选AC。
当电路中电流I＝3 A时，电子秤测量的体重最大，由闭合电路欧姆定律有I＝eq \f(E,R＋r)，解得此时R＝eq \f(E,I)－r＝2 Ω，代入R＝30－0.02F可得该秤能测量的最大体重是F＝1400 N，故A正确，B错误；踏板空载时F＝0，代入R＝30－0.02F得到此时电阻R＝30 Ω，由闭合电路欧姆定律得I＝eq \f(E,R＋r)＝0.375 A，所以该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375 A处，故C正确，D错误。
[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
答案 AB
解析 根据平行板电容器的电容决定式C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，极板与指纹峪处(凹下部分)距离d较大，形成的电容器电容较小，放电较快，故A正确，C错误；由于外接电源为所有电容器充到一个预先设计好的电压值，所以所有的电容器电压一定，根据Q＝CU＝eq \f(εrSU,4πkd)可知，在嵴处形成的电容器电容大，电荷量大，故B正确；湿的手指头与传感器之间有水填充，改变了原来平行板电容器的电容，所以会影响指纹识别，故D错误。
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”)。
答案 增强 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。
2.(2019·全国卷Ⅱ)某小组利用图a所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中和为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻(阻值100 Ω)；S为开关，E为电源。实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出。图b是该小组在恒定电流为50.0 μA时得到的某硅二极管Ut关系曲线。回答下列问题：
(1)实验中，为保证流过二极管的电流为50.0 μA，应调节滑动变阻器R，使电压表的示数为U1＝________ mV；根据图b可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻________(填“变大”或“变小”)，电压表示数________(填“增大”或“减小”)，此时应将R的滑片向________(填“A”或“B”)端移动，以使示数仍为U1。
(2)由图b可以看出U与t成线性关系。硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(ΔU,Δt)))＝________×10－3 V/℃(保留2位有效数字)。
答案 (1)5.00 变小 增大 B (2)2.8
解析 (1)、是理想电压表，则R0与硅二极管串联，电流相等，
R0两端电压U1＝IR0＝50.0×10－6×100 V＝5.00×10－3 V＝5.00 mV。
由Ut图象知，当控温炉内温度t升高时，U变小，又I＝50.0 μA不变，故硅二极管正向电阻变小；当控温炉内温度升高时，硅二极管电阻变小，反过来影响电路中电流，由闭合电路欧姆定律知，电路中电流增大，示数增大；要保持示数不变，需增大滑动变阻器的阻值，即将滑片向B端移动。
(2)由Ut图象的斜率可知：eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(ΔU,Δt)))＝eq \f(0.44－0.30,80－30) V/℃＝2.8×10－3 V/℃。
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的滑片应移动到________(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________ ℃。
答案 (1)b (2)图见解析 (3)450 (4)620.0 33.0
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。
答案 (1)连线如图所示
(2)R2
(3)①650.0 b 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 ②c 报警器开始报警
解析 (1)见答案。
(2)由R＝eq \f(U,Ic)＝eq \f(18,10×10－3) Ω＝1800 Ω可知，滑动变阻器应选R2。
(3)①电阻箱的电阻值应调为热敏电阻在60 ℃时的阻值，即650.0 Ω。滑动变阻器的滑片应置于b端，使开关接通后回路中电流最小，以保护报警器，即防止因过载而损坏报警器。
②应将开关向c端闭合，然后对系统进行调节。
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
答案 (1)E2 R2 (2)C (3)不偏转 偏转
(4)⑤④②③①
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________。
答案 (1)电压 5 V
(2)6×10－8 kg/m3(或0.06 mg/m3) (3)R2 3.9
解析 (1)毫安表与气敏电阻并联，因此用来测定电压，其量程为U0＝IgRg＝50×10－3×100.0 V＝5 V。
(2)由图b可读出，当气敏电阻阻值为Rq＝2.3 kΩ时，甲醛浓度为6×10－8 kg/m3(或0.06 mg/m3)。
(3)R1、R2串联分压，当甲醛浓度升高，气敏电阻的阻值Rq增大时，红色发光二极管D1两端电压应升高，所以R1为气敏电阻，R2为定值电阻，且eq \f(Rq,R2)＝eq \f(2,3)为红色发光二极管D1处于点亮的临界状态，由图b可知η＝1×10－7 kg/m3时，Rq＝2.6 kΩ，故R2＝eq \f(3,2)Rq＝3.9 kΩ。
次数
待测量
1
2
3
4
5
6
温度(℃)
电阻(Ω)
光照强度
弱
中
强
无光照射
阻值/Ω
照度/lx
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
电阻/kΩ
75
40
28
23
20
18
t/℃
25.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
R2/Ω
900.0
680.0
500.0
390.0
320.0
270.0
240.0
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．按图连接好电路，将热敏电阻绝缘处理。
2．把多用电表置于“欧姆”挡，并选择适当的倍率测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数。
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．根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入表中，分析热敏电阻的特性。
2．在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线，如图所示。
3．根据实验数据和R－t图线，得出结论：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。
1．将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器等按如图所示电路连接好，其中多用电表置于“欧姆”挡。
2．先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据。
3．打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。
4．用手掌(或黑纸)遮光，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。
1．把记录的结果填入表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性。
2．根据实验数据得出结论：光敏电阻在被光照射时阻值发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。
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”)。
尝试解答 (1)A、B端 (2)100 (3)增大。
(1)当温度较低时，热敏电阻的阻值较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁脱离电磁铁，A、B部分接入电路，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以应把恒温箱内的加热器接在A、B端。
(2)当温度达到100 ℃时，加热电路要断开，此时继电器的衔铁要被吸合，即控制电路的电流要达到I＝20 mA，设继电器线圈的电阻为R0，根据闭合电路欧姆定律可得，I＝eq \f(E,R＋R′＋R0)，代入数据解得R′＝100 Ω。
(3)由以上分析可知，若使恒温箱内的温度保持在更高的数值，则I＝20 mA时R变小，R0不变，故可变电阻R′的值应增大，从而实现目标。
[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。
答案 (1)600 偏大 负
(2)滑动变阻器R1 600 3000
解析 (1)由图b可知，电流表的示数为50 mA，则此时热敏电阻的阻值为RT＝eq \f(U1,I1)＝eq \f(30.0,50×10－3) Ω＝600 Ω；该方法所测电流值为真实电流值，所测电压值为热敏电阻和电流表两端的总电压，故根据R＝eq \f(U,I)，可知此时所测电阻值偏大；在相同电压下，温度越高，通过的电流越大，说明该热敏电阻的阻值随温度的升高而降低，故RT为负温度系数热敏电阻。
(2)滑动变阻器R1的导线连接有误，两根导线都连接在上端，无法起到改变接入电阻阻值的作用，应一上一下连接；先使用电阻箱R2进行调试，其阻值设置为RT的自动报警电阻即600 Ω；要求刚好在50 ℃时自动报警，则通过电路的电流为10 mA，报警器和电流表的电阻很小，可忽略不计，可得此时滑动变阻器连入电路的阻值为R1＝eq \f(E,I)－RT＝3000 Ω。
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。
(2)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。
(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：
光敏电阻RP(符号 ，阻值见图表)；
直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；
定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限选其中之一并在图中标出)；
开关S及导线若干。
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。
(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。
答案 (1)随光照强度的增加，光敏电阻的阻值减小得越来越慢 (2)C、D (3)图见解析 (4)21.5
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：
(4)当外界光照强度达到2 cd时，由图a可知，光敏电阻的阻值R1＝18.5 Ω，照明电路恰好接通开始工作，电磁铁能吸合衔铁的电流I＝0.05 A，由I＝eq \f(E,R总)得，控制电路总电阻：R总＝eq \f(U,I)＝eq \f(3 V,0.05 A)＝60 Ω，根据串联电路电阻规律可知，定值电阻的阻值为：R＝R总－R0－R1＝60 Ω－20.0 Ω－18.5 Ω＝21.5 Ω。
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 N
B．该秤能测量的最大体重是1300 N
C．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
尝试解答 选AC。
当电路中电流I＝3 A时，电子秤测量的体重最大，由闭合电路欧姆定律有I＝eq \f(E,R＋r)，解得此时R＝eq \f(E,I)－r＝2 Ω，代入R＝30－0.02F可得该秤能测量的最大体重是F＝1400 N，故A正确，B错误；踏板空载时F＝0，代入R＝30－0.02F得到此时电阻R＝30 Ω，由闭合电路欧姆定律得I＝eq \f(E,R＋r)＝0.375 A，所以该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375 A处，故C正确，D错误。
[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
答案 AB
解析 根据平行板电容器的电容决定式C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，极板与指纹峪处(凹下部分)距离d较大，形成的电容器电容较小，放电较快，故A正确，C错误；由于外接电源为所有电容器充到一个预先设计好的电压值，所以所有的电容器电压一定，根据Q＝CU＝eq \f(εrSU,4πkd)可知，在嵴处形成的电容器电容大，电荷量大，故B正确；湿的手指头与传感器之间有水填充，改变了原来平行板电容器的电容，所以会影响指纹识别，故D错误。
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”)。
答案 增强 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。
2.(2019·全国卷Ⅱ)某小组利用图a所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中和为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻(阻值100 Ω)；S为开关，E为电源。实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出。图b是该小组在恒定电流为50.0 μA时得到的某硅二极管Ut关系曲线。回答下列问题：
(1)实验中，为保证流过二极管的电流为50.0 μA，应调节滑动变阻器R，使电压表的示数为U1＝________ mV；根据图b可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻________(填“变大”或“变小”)，电压表示数________(填“增大”或“减小”)，此时应将R的滑片向________(填“A”或“B”)端移动，以使示数仍为U1。
(2)由图b可以看出U与t成线性关系。硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(ΔU,Δt)))＝________×10－3 V/℃(保留2位有效数字)。
答案 (1)5.00 变小 增大 B (2)2.8
解析 (1)、是理想电压表，则R0与硅二极管串联，电流相等，
R0两端电压U1＝IR0＝50.0×10－6×100 V＝5.00×10－3 V＝5.00 mV。
由Ut图象知，当控温炉内温度t升高时，U变小，又I＝50.0 μA不变，故硅二极管正向电阻变小；当控温炉内温度升高时，硅二极管电阻变小，反过来影响电路中电流，由闭合电路欧姆定律知，电路中电流增大，示数增大；要保持示数不变，需增大滑动变阻器的阻值，即将滑片向B端移动。
(2)由Ut图象的斜率可知：eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(ΔU,Δt)))＝eq \f(0.44－0.30,80－30) V/℃＝2.8×10－3 V/℃。
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的滑片应移动到________(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________ ℃。
答案 (1)b (2)图见解析 (3)450 (4)620.0 33.0
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。
答案 (1)连线如图所示
(2)R2
(3)①650.0 b 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 ②c 报警器开始报警
解析 (1)见答案。
(2)由R＝eq \f(U,Ic)＝eq \f(18,10×10－3) Ω＝1800 Ω可知，滑动变阻器应选R2。
(3)①电阻箱的电阻值应调为热敏电阻在60 ℃时的阻值，即650.0 Ω。滑动变阻器的滑片应置于b端，使开关接通后回路中电流最小，以保护报警器，即防止因过载而损坏报警器。
②应将开关向c端闭合，然后对系统进行调节。
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
答案 (1)E2 R2 (2)C (3)不偏转 偏转
(4)⑤④②③①
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________。
答案 (1)电压 5 V
(2)6×10－8 kg/m3(或0.06 mg/m3) (3)R2 3.9
解析 (1)毫安表与气敏电阻并联，因此用来测定电压，其量程为U0＝IgRg＝50×10－3×100.0 V＝5 V。
(2)由图b可读出，当气敏电阻阻值为Rq＝2.3 kΩ时，甲醛浓度为6×10－8 kg/m3(或0.06 mg/m3)。
(3)R1、R2串联分压，当甲醛浓度升高，气敏电阻的阻值Rq增大时，红色发光二极管D1两端电压应升高，所以R1为气敏电阻，R2为定值电阻，且eq \f(Rq,R2)＝eq \f(2,3)为红色发光二极管D1处于点亮的临界状态，由图b可知η＝1×10－7 kg/m3时，Rq＝2.6 kΩ，故R2＝eq \f(3,2)Rq＝3.9 kΩ。
次数
待测量
1
2
3
4
5
6
温度(℃)
电阻(Ω)
光照强度
弱
中
强
无光照射
阻值/Ω
照度/lx
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
电阻/kΩ
75
40
28
23
20
18
t/℃
25.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
R2/Ω
900.0
680.0
500.0
390.0
320.0
270.0
240.0
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
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