高考物理一轮复习讲义微练46　传感器　实验16利用传感器制作简单的自动控制装置　

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1.电熨斗构造示意图如图所示，其中温度敏感元件是双金属片，在温度升高时上层金属的膨胀大于下层金属，可造成双金属片的形变。观察电熨斗的构造，以下说法错误的是(C)
A.双金属片的作用是控制电路的通断
B.常温下，电熨斗的上下触点是接触的
C.当温度过高时，双金属片向上弯曲
D.熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，调温旋钮应该向下旋
解析 金属片上层的膨胀系数大于下层的膨胀系数，当温度升高时，双金属片向膨胀系数小的一侧弯曲，即金属片向下弯曲，C项错误；当温度过高时，双金属片向下弯曲使触点断开，电熨斗不工作，常温下，电熨斗的上下触点是接触的，电熨斗工作，故双金属片的作用是控制电路的通断，A、B两项正确；熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，即温度较高时金属片才能离开触点，故要将调温旋钮旋转下降，保证在温度未达到一定值时，金属片不与触点断开，D项正确。
2.(多选)(2025·广州模拟)某同学利用光敏电阻设计路灯自动控制系统。如图所示，电路中的R1和R2，其中一个是定值电阻，另一个是光敏电阻。光敏电阻是由半导体材料制成的，受到光照射时，其导电性能显著增强。当R2两端的电压大于U0时，路灯控制开关自动开启，路灯点亮。下列说法正确的是(AC)
A.R2为光敏电阻
B.R1和R2可以互换位置
C.若定值电阻的阻值越大，开启路灯的天色越晚
D.若定值电阻的阻值越大，开启路灯的天色越早
解析 由自动控制路灯的工作原理可知当光照暗到一定程度时，路灯能点亮， R2是光敏电阻时，若无光照其阻值变大，从而使R2两端的电压升高，当R2两端的电压大于U0时，路灯控制开关自动开启，A项正确，B项错误；若定值电阻的阻值越大，相同条件下 R2两端的电压减小，则当电阻R2阻值变大时，即天色更晚时，使R2两端的电压大于U0，路灯控制开关自动开启，路灯点亮，C项正确，D项错误。
3.有一热敏电阻的阻值随温度变化的R-t图像如图所示，现将该热敏电阻接在欧姆表的两表笔上，做成一个电子温度计，为了便于读数，再把欧姆表上的电阻值转换成温度值。现要使该温度计对温度的变化反应较为灵敏，那么该温度计测量哪段范围内的温度较为适宜(设在温度范围内，欧姆表的倍率不变)(B)
A.t1~t2段B.t2~t3段
C.t3~t4段D.t1~t4段
解析 由于t2~t3段内R随温度的变化最显著，也就是回路内的电流随温度的变化最明显，B项正确。
4.如图是“液面报警器”的原理示意图，其中T是热电式元件。当T完全浸入冷却液中时，T保持相对恒定的温度，当液面下降，元件T暴露在空气中，液体的散热效应消失，T的温度将升高。实验中发现当T未露出液面时，指示灯不亮；当T露出液面时，指示灯亮，如图乙所示。对这个装置，下列判断正确的是(B)
A.T是金属热电阻
B.T是热敏电阻
C.T元件的电阻率随温度的升高而增大
D.图甲中T的温度高于图乙中T的温度
解析 由题意知，元件T暴露在空气中时，温度升高，指示灯亮，说明元件T的电阻减小，应为热敏电阻，A、D两项错误，B项正确；T的温度升高，电阻减小，其电阻率一定减小，C项错误。
5.(多选)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，电路设计如图甲。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。下列说法正确的是(ABC)
A.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
B.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
C.为节省用电，调节R1增大，天黑更晚些，电灯亮
D.为节省用电，调节R1减小，天黑更晚些，电灯亮
解析 当光较强时，光敏电阻的阻值很小，基极电压较小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即二极管不工作，继电器处于常开状态，小灯泡不亮，A项正确；当光较弱时，光敏电阻阻值变大，基极电压达到一定程度，三极管导通，点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L，B项正确；为节省用电，调节R1增大，天黑更晚些，光线会更弱一些，光敏电阻的阻值更大一些，才能使基极电压达到一定程度，使三极管导通，点亮二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L，C项正确，D项错误。
梯级Ⅱ能力练
6.(2024·浙江卷)在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中，测得热敏电阻Rt，在不同温度时的阻值如表。
某同学利用上述热敏电阻Rt、电动势E=3 V(内阻不计)的电源、定值电阻R(阻值有3 kΩ、5 kΩ、12 kΩ三种可供选择)、控制开关和加热系统，设计了A、B、C三种电路。因环境温度低于20 ℃，现要求将室内温度控制在20 ℃~28 ℃范围，且1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，则应选择的电路是 C ，定值电阻R的阻值应选 3 kΩ，1、2两端的电压小于 1.8 V时，自动关闭加热系统(不考虑控制开关对电路的影响)。
解析 电路A，定值电阻和热敏电阻并联，电压不变，故不能实现电路的控制，A项错误；电路B定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，定值电阻分得电压越小，无法实现1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，B项错误；电路C定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，热敏电阻分得电压越大，可以实现1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，C项正确。由热敏电阻Rt在不同温度时的阻值表可知，20.0 ℃的阻值为60×100 Ω=6 kΩ，由题意可知U12=RtRt+RE=6 kΩ6 kΩ+R×3 V=2 V，解得R=3 kΩ，28 ℃时关闭加热系统，此时热敏电阻阻值为4.5 kΩ，此时1、2两点间的电压为34.5+3×4.5 V=1.8 V，则1、2两端的电压小于1.8 V时，自动关闭加热系统。
7.某一热敏电阻的阻值R随温度变化的图线如图甲所示，现要利用该热敏电阻组装一个报警系统，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，Ic约为10 mA，流过的电流超过20 mA时，报警器可能损坏)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为18 V，内阻不计)，滑动变阻器(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。
(1)由图甲可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而 减小 (填“增大”或“减小”)。
(2)按图乙所示的电路图组装电路，并按照下列步骤调节此报警系统。
①电路接通前，滑动变阻器的滑片应置于 b (填“a”或“b”)端附近。
②若已知该热敏电阻在60 ℃时阻值为650.0 Ω。则根据实验要求，先将电阻箱调到一固定的阻值，这一阻值为 650.0 Ω。
③将开关向 c (填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警。
(3)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。
解析 (1)由题图甲可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
(2)①为防止接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏，滑动变阻器的滑片应置于b端。
②本题采用的是等效替换法，先用变阻箱来代替热敏电阻，所以变阻箱的阻值要调节到系统报警时热敏电阻的临界电阻，也就是热敏电阻在60 ℃时的阻值为650.0 Ω。
③先把变阻箱的电阻接入电路，即将开关向c端闭合，调节滑动变阻器的电阻，调至报警器开始报警时，保持滑动变阻器的阻值不变，接到热敏电阻上，即开关接d端，当热敏电阻的阻值是650.0 Ω时，也就是温度达到了60 ℃，报警器开始报警，报警系统即可正常使用。
梯级Ⅲ创新练
8.小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示(虚线框内的连接没有画出)。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。图甲中继电器的供电电源E1=5 V，内阻不计，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0=30 Ω。当线圈中的电流大于等于50 mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。
(1)由图乙可知，当环境温度为80 ℃时，热敏电阻阻值为 30(29或31也可) Ω。
(2)由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将 减小 (填“增大”“减小”或“不变”)，继电器的磁性将 增强 (填“增强”“减弱”或“不变”)。
(3)图甲中指示灯的接线柱D应与接线柱 A (填“A”或“B”)相连。
(4)当环境温度大于等于 40(39或41也可) ℃时，警铃报警。
解析 (1)由题图乙可知，当环境温度为80 ℃时，热敏电阻阻值为30 Ω。
(2)由题图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小。热敏电阻阻值减小，则流过继电器的电流增大，磁性增强。
(3)由于继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮。所以题图甲中指示灯的接线柱D应与接线柱A相连。
(4)当线圈中的电流大于等于50 mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。根据欧姆定律E1=I(R0+R)，解得R=70 Ω，此时温度为40 ℃，则环境温度大于等于40 ℃时，警铃报警。温度/℃
4.1
9.0
14.3
20.0
28.0
38.2
45.5
60.4
电阻/(102Ω)
220
160
100
60
45
30
25
15