2026高考一轮总复习 物理课件_实验十六　传感器的简单应用_含解析

这是一份2026高考一轮总复习 物理课件_实验十六　传感器的简单应用_含解析，共54页。
1. 传感器能够将感受到的 （力、热、光、声等）转换成便 于 的量（一般是电学量）。
二、实验器材　热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯 泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。
三、实验过程1. 研究热敏电阻的热敏特性（1）将热敏电阻放入烧杯中的水中，测量水温和热敏电阻的阻值（如图 甲所示）。
（2）准备好记录电阻与温度关系的表格（如下表）。
（3）改变水的温度，多次测量水的温度和热敏电阻的阻值，记录在表格 中，把记录的数据画在R-t图像中，得到的图像如图乙所示。
结论：热敏电阻的阻值随 发生变化，温度升高时电阻变 ⁠， 温度降低时电阻变 ⁠。
2. 研究光敏电阻的光敏特性（1）将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如图丙所示的电路 连接好，其中多用电表置于“×100”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变化情况，并记录。
（4）用手掌（或黑纸）遮光时电阻值又是多少，并记录。把记录的结果填入下表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性。
结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生 ，光照增强时电阻 变 ，光照减弱时电阻变 ⁠。
四、误差分析1. 温度计读数带来误差。2. 多用电表读数带来误差。3. 作R-t图像时的不规范造成误差。
1. 在研究热敏电阻的热敏特性实验时，加开水后要 ⁠再测其阻 值，以使电阻温度与水的温度 ，并同时读出水温。
2. 在研究光敏电阻的光敏特性实验时，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射到光敏电阻上 的光的多少。
3. 欧姆表每次换挡后都要重新 调零。
（2024·浙江1月选考·16-Ⅲ题）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下表
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 ，定值电阻R的阻值应选 kΩ，1、2两端 的电压小于 V时，自动关闭加热系统（不考虑控制开关对电路的影 响）。
（2024·河北高考12题）某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。 某兴趣小组决定制作简易光强报警器，以便在光照过强时提醒花农。该实 验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表（0～20 V）、 数字电流表（0～20 mA）、滑动变阻器R（最大阻值50 Ω，1.5 A）、白炽 灯、可调电阻R1（0～50 kΩ）、发光二极管LED、光敏电阻RG、NPN型三 极管VT、开关和若干导线等。
（1）判断发光二极管的极性
使用多用电表的“×10 k”欧姆挡测量二极管的电阻。如图1所示，当黑表 笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中a 位置（见图2）；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置（见图2）。由 此判断M端为二极管的 （填“正极”或“负极”）。
解析： 使用多用电表时，通过多用电表的电流流向遵循“红进黑 出”，使用多用电表的欧姆挡时，当黑表笔与M端接触、红表笔与N端接 触时，若有电流，则二极管中电流方向为M→N，而由题图2可知此时多用 电表指针位于a位置，即此时二极管电阻无穷大，由二极管的单向导电性 可知，此时二极管所接电压为反向电压，则M端为二极管的负极。
（2）研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性
①采用图3中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线L1、L2和L3的另一端应分别连接滑动变阻器的 、 、 接线柱（以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”）。
②图4为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ 对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表 面受到光照的增强而 （填“增大”或“减小”）。
解析： ①由于要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始，则滑 动变阻器应采用分压式接法，L1、L2的另一端应接A接线柱，L3另一端应接 C（或D）接线柱。②I-U图像上某点与坐标原点连线的斜率的倒数表示光 敏电阻的阻值，由题图4可知，光照增强时，光敏电阻的阻值减小，即光 敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而减小。
（2024·全国甲卷23题）电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中 的氧气含量发生变化。在保持流过传感器的电流（即工作电流）恒定的条 件下，通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压，建立电压与氧气含量 之间的对应关系，这一过程称为定标。一同学用图a所示电路对他制作的一 个氧气传感器定标。实验器材有：装在气室内的氧气传感器（工作电流1 mA）、毫安表（内阻可忽略）、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导 线若干、5个气瓶（氧气含量分别为1％、5％、10％、15％、20％）。
完成下列实验步骤并填空：
（1）将图a中的实验器材间的连线补充完整，使其能对传感器定标；
解析： 连接实物图如图所示，注意连线不要有交叉，且电流从电表的正接线柱流入，从电表的负接线柱流出；
（3）把滑动变阻器的滑片滑到 端（填“a”或“b”），闭合开关；
解析： 为了保护电路，闭合开关瞬间，电流表和电压表的示数应为 0，所以闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至a端；
（2）连接好实验器材，把氧气含量为1％的气瓶接到气体入口；
（4）缓慢调整滑动变阻器的滑片位置，使毫安表的示数为1 mA，记录电 压表的示数U；
（5）断开开关，更换气瓶，重复步骤（3）和（4）；
（6）获得的氧气含量分别为1％、5％、10％和15％的数据已标在图b中； 氧气含量为20％时电压表的示数如图c，该示数为 V（结果保留2 位小数）。
现测量一瓶待测氧气含量的气体，将气瓶接到气体入口，调整滑动变阻器 滑片位置使毫安表的示数为1 mA，此时电压表的示数为1.50 V，则此瓶气 体的氧气含量为 ％（结果保留整数）。
解析： 根据电压表的读数规则可知，电压表的示数为1.40 V，根据题图 b中的数据点拟合电压表示数U与氧气含量的曲线如图所示，则可知当电压表的示数为1.50 V时，氧气含量为17％。
创新分析1. 实验目的创新：某同学对他制作的一个氧气传感器定标。2. 实验原理创新：控制变量法、滑动变阻器的分压式接法控制电路。3. 数据处理创新：利用电压表的示数与气体的氧气含量的关系图线判断传 感器的电压与氧气含量之间的对应关系，即定标。
1. （2025·河南周口期末）在实际应用中有多种自动控温装置，以下是其中两种控温装置。
（1）图a为某自动恒温箱原理图，箱内的电阻R1＝2 kΩ，R2＝1.5 kΩ，R3＝4 kΩ，Rt为热敏电阻，其电阻随温度变化的图像如图b所示。当a、b两点电势φa＜φb时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当φa≥φb时，电压鉴别器会使S断开，停止加热，则恒温箱内的稳定温度为 ℃，恒温箱内的电热丝加热时Rt的取值范围为 kΩ。
（2）有一种由PTC元件做成的加热器，它产生的焦耳热功率PR随温度t变化的图像如图c所示。该加热器向周围散热的功率为PQ＝k（t－t0），其中t为加热器的温度，t0为室温（本题中取20 ℃），k＝0.1 W/℃。
当PR＝PQ时加热器的温度即可保持稳定，则该加热器工作的稳定温度 为 ℃。某次工作中，该加热器从室温升高至稳定温 度的过程中，下列温度变化过程用时最短的是 （填选项前的字母序号）。
71（69～73均可）　
解析： PQ＝0.1（t－t0）（W）， PQ与温度t之间关系的图像如图。由图可知，当温度为71 ℃时，发热功率 和散热功率相等，即此时物体的温度不 再变化；发热功率和散热功率差值越 大，升温越快，用时越短，由图可知， 四个选项中，32～36 ℃时PR－PQ最 大，即该过程用时最短，故选B。
2. （2025·山西太原期末）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R随光的 照度变化而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强，照度越 大，照度单位为lx）。（1）某光敏电阻在不同照度下的阻值R如下表所示，根据表中的数据，请 在图甲的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并判断光敏电阻的阻值 R与照度是否成反比关系。答： （填“是”或“否”）。

解析： 如图所示若光敏电阻的阻值R与照度成反比关系， 则有光敏电阻的阻值与照度的乘积为定 值，由图像中的点的数据可得5.8×0.2＜3.7×0.4＜2.7×0.6＜ 2.3×0.8＜2.0×1.0＜1.8×1.2可知光敏电阻的阻值R与照度不是成反比 关系。
（2）图乙为街道路灯自动控制电路，利用直流电源E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“A、B”或“C、D”）之间。
解析： 由于天亮时照度较大，光敏电阻的阻值较小，电路中的电流 较大，衔铁被吸下，A、B间断开，C、D间接通，故路灯应接在A、B间。
（3）已知线圈的电阻为140 Ω，直流电源E的电动势E＝36 V，内阻忽 略不计。当线圈中的电流大于10 mA时，继电器的衔铁将被吸合，滑 动变阻器R'的阻值应调为 Ω时，才能使天色渐暗照度低于1.0 lx时点亮路灯。
（4）使用一段时间后发现，路灯在天色更亮时就已点亮了，为了使路灯 能按设计要求点亮和熄灭，变阻器R'的阻值应适当调 些（选填 “大”或“小”）。
解析： 使用一段时间后发现，路灯在天色更亮时就已点亮了，说明 在天色更亮时电路电流就降到了10 mA，为了使路灯能按设计要求点亮和 熄灭，应使天色更亮时电路电流大于10 mA，应使电路的总电阻适当减 小，故应将变阻器R'的阻值适当调小些。
3. 某同学设计了一种“自动限重器”，如图甲所示。该装置由控制电路和 工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机（实质是电动 机）、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关 系如图乙所示。当货架承受的压力达到限定值时，电磁继电器会自动控制 货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电动势E＝6 V，r ＝2 Ω，电磁继电器线圈的阻值忽略不计。请你解答下列问题：
（1）用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整。
解析： 连接电路如图所示。
（2）当电磁继电器线圈中的电流大小为15 mA时，衔铁被吸下。若货架能 承受的最大压力为800 N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少 为 Ω。

4. （2025·湖北黄冈期中）某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时，其阻值随温度的变化关系。实验电路如图甲所示，实验设定恒定电流为50.0 μA，主要实验器材有：恒压直流电源E、加热器、测温仪、热敏电阻 RT、可变电阻R1、电流表A、电压表V。
（1）用加热器调节RT的温度后，为使电流表的示数仍为50.0 μA，须调 节 （选填一种给定的实验器材）。当RT两端未连接电压表 时，电流表示数为50.0 μA；连接电压表后，电流表示数显著增大，须将 原电压表更换为内阻 （选填“远大于”“接近”或“远小 于”）RT阻值的电压表。
（2）测得RT两端的电压随温度的变化如图乙所示，由图乙可得温度从 35.0 ℃变化到40.0 ℃的过程中，RT的阻值随温度的平均变化率是 ⁠ kΩ·℃－1（保留2位有效数字）。
5. 某同学利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示。 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压U1＝3 V，继电器线圈由漆包线绕成，其电阻R0＝40 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）图甲中警铃的接线柱C应与接线柱 相连，指示灯的接线柱D应 与接线柱 相连；（均选填“A”或“B”）
解析： 由题意可知，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，所以题图甲中警铃的接线柱C应与接线柱B相 连；由题意知，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，所以指示灯的接线柱D应与接线柱A相连。
（2）当环境温度升高时，热敏电阻阻值将 （选填“增大”“减 小”或“不变”），继电器的磁性将 （选填“增大”“减小”或 “不变”），当环境温度达到 ℃时，警铃报警；
（3）如果要使报警电路在更低的温度就报警，下列方案可行的是 ⁠。
解析：由题图乙可知，温度越低，对应热敏电阻的阻值越大，要使报警电路在更低的温度就报警，即热敏电阻的阻值大于20 Ω时，线圈中的电流就大于等于50 mA，可适当增大U1，故B正确，A错误；U2的作用是为指示灯或警铃提供电能，所以U2与报警电路的报警温度无关，故C、D错误。