专题99简单传感器的使用实验（原卷版+解析版）-2023届高考物理一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练

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2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练
第十六章 交变电流、传感器和电磁波
专题99 简单传感器的使用实验
第一部分 知识点精讲
一、研究热敏电阻的热敏特性
1．实验目的：认识热敏电阻传感器的特性，了解传感器在技术上的应用。
2．实验原理：闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察。
3．实验器材：NTC热敏电阻、多用电表、温度计、水杯、凉水和热水。
4．实验步骤：(1)按图所示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；

(2)把多用电表置于欧姆挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有热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。
5．数据处理：(1)在RT­t坐标系中，粗略画出热敏电阻值随温度变化的图象；
(2)结论：半导体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。
二、研究光敏电阻的光敏特性
1．实验目的：认识光敏电阻传感器的特性，了解传感器在技术上的应用。
2．实验原理：闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察。
3．实验器材：光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线。

4．实验步骤：(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如图所示电路连接好，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。
5．数据处理：(1)根据记录数据分析光敏电阻的特性；
(2)结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。
注意：
1．在做热敏实验时，加开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。
2．光敏实验中，如果效果不明显，可将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。
第二部分 最新高考题精选
1．（2022·高考河北物理12，9分）某物理兴趣小组利用废弃电板煲的部分器材自制简易电饭煲，设计电路如图1所示，选用的器材有：限温开关（手动将其按下，开始持续加热煮饭，当锅内温度高于时自动断开，之后不能自动闭合）；保温开关（当锅内温度高于时自动断开，温度低于时自动闭合）；电饭煲的框架（结构如图2所示）。自备元件有：加热电阻丝R（阻值为，用于加热煮饭）；限流电阻R1和，（阻值均为）：指示灯L1和L2（，当电流低于时可视为熄灭）；保险丝T。

（1）按照兴趣小组设计的电路，下列说法正确的是________（多选）。
A．按下，L1和L2均发光
B．当锅内温度高于时，自动断开，L1和L2均发光
C．保温过程中，自动在闭合、断开状态之间交替切换
D．当锅内温度低于时，自动闭合，L1发光，L2熄灭
（2）简易电饭煲制作完成后，试用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常。在不增加元件的前提下，断开电源，使用多用电表判断发生故障的元件。下列操作步骤的正确顺序是________（填写各步骤前的字母）。
A．将选择开关旋转到“”位置
B．将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点
C．调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度
D．测量指示灯L1两端的阻值
E．将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡

操作时，将多用电表两表笔与L1两端接触，若指针如图3所示，可判断是________断路损坏；若指针如图4所示，可判断是________短路损坏。（用电路中的元件符号表示）
【参考答案】（1）BCD （2）断路 短路
【名师解析】(1) 按下，L2短路，不发光，L1发光，A错误；．当锅内温度高于时，自动断开，两指示灯和两限流电阻串联与电源形成闭合电路，由欧姆定律，指示灯中电流I=0.1A，高于30mA，L1和L2均发光，B正确；保温过程中，自动在闭合、断开状态之间交替切换，C正确；当锅内温度低于时，自动闭合，L1发光，L2短路， L2熄灭，D正确。
（2）断开电源，使用多用电表欧姆档判断发生故障的元件。
操作时，将多用电表两表笔与L1两端接触，若指针如图3所示，其电阻为1100Ω，大约为R和R0串联电阻值，可判断是L1断路损坏；若指针如图4所示，其阻值为零，可判断是L1短路损坏。
2．（8分）（2021高考新课程I卷山东卷）热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有：

待测热敏电阻（实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）；
电源E（电动势，内阻r约为）；
电阻箱R（阻值范围）；
滑动变阻器（最大阻值）；
滑动变阻器（最大阻值）；
微安表（量程，内阻等于）；
开关两个，温控装置一套，导线若干。
同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：
① 图示连接电路；

②闭合、，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；
③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开，调节电阻箱，使微安表指针半偏；
④记录此时的温度和电阻箱的阻值。
回答下列问题：
（1）为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用________（填“”或“”）。
（2）请用笔画线代替导线，在答题卡上将实物图（不含温控装置）连接成完整电路。
（3）某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为，该温度下热敏电阻的测量值为_______（结果保留到个位），该测量值________（填“大于”或“小于”）真实值。
（4）多次实验后，学习小组绘制了如图乙所示的图像。由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐_______（填“增大”或“减小”）。

【参考答案】．（1）
（2）如图所示

（3）3500，大于 （4）减小
【名师解析】（1）由于待测热敏电阻在实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧，电路采用滑动变阻器分压接法，为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用阻值较小的。（2）用笔画线代替导线，按照图甲的电路将实物图连接成完整电路。
（3）由 I（RT+RA）=0.5I（RT+6000+RA），解得RT =3500Ω，由于断开，调节电阻箱，使微安表指针半偏时电路中总电阻增大，导致分压电路的电压增大，所以该测量值大于真实值。
（4） 由图乙所示的图像可知lnRT随1/T的增大而增大，所以该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐减小。

3.（9分）（2021年高考广东学业水平选择性测试）某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律，根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材．
（1）先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势．选择适当倍率的欧姆挡，将两表笔 ，
调节欧姆调零旋钮，使指针指向右边“0Ω”处，测量时观察到两表笔热敏电阻温度越高，相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大，由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而 ．
（2）再按图9连接好电路进行测量．
①闭合开关S前，将滑动变阻器R1的滑片滑到端 （选填“a”或“b”）.　
将温控室的温度设置为T，电阻箱R0调为某一阻值R01．闭合开关S，调节滑动变阻器R1，使电压表和电流表的指针偏转到某一位置．记录此时电压表和电流表的示数、T和R01．断开开关S．
再将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D端，闭合开关S．反复调节R0和R1，使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同．记录此时电阻箱的阻值R02．断开开关S．

②实验中记录的阻值R01 R02（选填“大于”、“小于”或“等于”)．此时热敏电阻阻值RT＝ ．
（3）改变温控室的温度，测量不同温度时的热敏电阻阻值，可以得到热敏电阻阻值随温度的变化规律．
【参考答案】（1）减小 （2）b 大于 R01-R02。
【关键能力】 本题考查研究热敏电阻随温度变化规律实验，意在考查考生实验探究能力。
【学科素养】本题考查的学科素养主要是实验探究，考生要能够根据题述情景和实验步骤，能从实验探究的视角分析解决问题。
【解题思路】（1）多用电表欧姆档测量电阻时，在选择倍率后，需要先将两表笔对接，调节欧姆调零旋钮调零。电阻温度越高，相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大，说明热敏电阻阻值随温度升高而减小。
（2）闭合开关S前，应该使测量电路的电压最低，电流最小，因此将滑动变阻器R1的滑片滑动到b端。
温度为T时，R01=R02+RT，显然R01大于R02，此时热敏电阻阻值RT= R01-R02。
4　(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1 000 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R2­t数据见下表。
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

回答下列问题：
(1)在闭合S1前，图(a)中R1的滑片应移动到________(选填“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R2­t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________℃。

【参考答案】　(1)b　(2)图见解析　(3)450　(4)620.0　33.0
【名师解析】　(1)闭合开关S1前，应让滑片移动到b端，使滑动变阻器连入电路的阻值最大。
(2)把t＝60 ℃和t＝70 ℃对应的两组数据在坐标纸上画点，然后用平滑的曲线作出R2­t曲线，使尽可能多的点位于曲线上，如图所示。

(3)由图象可知t＝44.0 ℃时，电阻的阻值约为450 Ω。
(4)由题图(c)可得R2阻值为620.0 Ω，由图象可得温度约为33.0 ℃。
第三部分 最新模拟题精选
1.(2022福建龙岩三模) 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I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）。

（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I是否成反比关系。答______：（填“是”或“否”）。
照度
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
阻值
5.8
3.7
2.7
2.3
2.0
1.8
（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“”或“”）之间。
（3）已知线圈的电阻为，直流电源E的电动势，内阻忽略不计。当线圈中的电流大于时，继电器的衔铁将被吸合，滑动变阻器的阻值应调为_______时，才能使天色渐暗照度低于时点亮路灯。
（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，变阻器的阻值应适当调_______些（选填“大”或“小”）。
【参考答案】 ①.
②. 否 ③. AB ④. 1460 ⑤. 小
【名师解析】
（1）[1]如图所示

[2]若光敏电阻的阻值R与照度I成反比关系，则有为定值，由图像中点的数据可得

可知光敏电阻的阻值R与照度I不是反比关系；
（2）[3]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，间断开，间接通，故灯泡应接在间；
（3）[4]由题意可知，当照度降到时，电路电流降低到，此时电路中的总电阻为

此时光敏电阻的阻值为，则滑动变阻器的阻值应调为

（4）[5]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，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，应使电路的总电阻适当减小，故应将变阻器的阻值应适当调小些。
2（2021江西新余二模）某电阻Rt的阻值与温度成线性关系，利用这个规律，某科技小组自己动手制作了一个测温计。首先，她们设计了如图甲所示的电路，其中A是量程是3mA，内阻不计的电流表，E1为电动势为1.5V、内阻约为1Ω的电源，R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，S为单刀双掷开关。

（1）实验室中提供的滑动变阻器有两个：RA（0~150Ω），RB（0~500Ω），
本实验中滑动变阻器R1应选用 （选填“RA”或“RB”）.
(2)完成下面的实验步骤：
①调节温度，使Rt的温度达到t1；②将S拨向接点1，调节 ，使电流表的指针偏转到适当位置，记下此时电流表的读数I；③将S拨向接点2，调节 ，使电流表的仍为I，记下此时电阻箱的读数R0，则当温度为t1时，电阻Rt=R0。
④改变Rt的温度，重复步骤②③，即可测得电阻Rt的阻值随温度变化的规律。
（3）现测得电阻Rt的阻值随温度t变化的图像如图乙所示，把该电阻与电动势为3.0V、内阻不计的电源E2，量程为3.0V的理想电压表V（图中未画出）和电阻箱R2连成如图丙所示的电路。用该电阻做测温探头，将电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个电学温度计。若要求电学温度计指针向右偏时读数增大，则应在原理图丙中 （选填“a、b”或“b、c”）两点接入电压表。如果电阻箱阻值R2=75Ω，则电压表刻度盘2.0V处对应的温度数值为 ℃。
（4）方宇同学用该温度计测的值比标准温度计测得值偏低，为了校准刻度，他可以 （写出一条合理建议即可）
【参考答案】. (1)RB（1分） (2)②R1（1分） ③R2（1分）(3)b、c　（2分）50 （2分）
（4）将R2调小些，换新电池等（2分）（合理即可，但修改表盘刻度线不得分）
【名师解析】（1）图甲为滑动变阻器限流接法，电流表量程3mA，电源电动势为1.5V，由闭合电路欧姆定律可知外电路电阻需要500Ω，因此本实验中滑动变阻器R1应选用RB。
（2）②将S拨向接点1，调节滑动变阻器R1，使电流表的指针偏转到适当位置，记下此时电流表的读数I；③将S拨向接点2，调节电阻箱R2，使电流表的仍为I，记下此时电阻箱的读数R0，则当温度为t1时，电阻Rt=R0。
（3）若要求电学温度计指针向右偏时，电压增大，读数增大，R1阻值增大，温度升高，根据并联电路规律，则应在原理图丙中“b、c”两点接入电压表。如果电阻箱阻值R2=75Ω，由闭合电路欧姆定律，I=，IRt=2V，联立解得：Rt=150Ω，由图乙可知对应的温度数值为50℃。即电压表刻度盘2.0V处对应的温度数值为50℃。
（4）方宇同学用该温度计测的值比标准温度计测得值偏低，由于温度值与电压表读数成线性增大关系，为了校准刻度，他可以将R2调小些，换新电池等。
3.（2020全国I卷模拟8）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1 000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 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。
【名师解析】：(1)电路图连接如图。

(2)报警器开始报警时，对整个回路有
U＝Ic(R滑＋R热)
代入数据可得R滑＝1 150.0 Ω，因此滑动变阻器应选择R2。
(3)①在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻的阻值，即为650.0 Ω。滑动变阻器在电路中为限流接法，滑片应置于b端附近，若置于另一端a时，闭合开关，则电路中的电流I＝ A≈27.7 mA，超过报警器最大电流20 mA，报警器可能损坏。②开关应先向c端闭合，移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警为止。
【参考答案】：(1)连线见解析图　(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
4.(2020·湖北武汉二模)(12分)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定＝________ Ω。(结果保留两位小数)
【参考答案】　(1)随着光照强度的增加，光敏电阻的阻值减小得越来越慢
(2)C、D　(3)图见解析　(4)18.95
【名师解析】　(1)由题图a可得到的结论是：随着光照强度的增加，光敏电阻的阻值减小得越来越慢。
(2)由电磁继电器的工作原理可知，电磁铁上的线圈连接的是控制电路，触头S连接的是工作电路，故工作时，应将C、D接照明电路。
(3)要想使照明电路正常工作，需要在光照弱时，使电磁铁线圈中电流足够大，而此时光敏电阻阻值较大，因此必须使用并联电路，且定值电阻位于干路，起到保护电路的作用。则实物电路的连接如图。

(4)由于电源内阻极小，故U控≈E电＝3 V，电磁铁两端电压U0＝I0R0＝50×10－3×20.0＝1 V，故定值电阻两端电压U定＝U控－U0＝2 V；当光强E＝2cd时，光敏电阻的阻值R＝18.0 Ω，通过光敏电阻的电流I＝＝ A，故通过定值电阻的电流I＝I0＋I，则R定＝＝ Ω≈18.95 Ω。
5．（10分）（2019湖南长郡中学等四校5月模拟）实验室中有热敏电阻Rt、电炉丝、电磁继电器、电源E（3.6V，内阻不计）、电阻箱R0（0～999.9Ω）、开关K和导线若干，某同学设计了如图1所示的温控电路，当通过电磁继电器线圈的电流达到20mA时，衔铁被吸合，电炉丝停止加热；当通过继电器线圈的电流降到18mA时，衔铁与继电器分开，电炉丝通电加热，图2为热敏电阻Rt的阻值与温度t的关系

该同学主要实验过程如下，完成下列填空：
（1）用多用电表的欧姆“×1Ω”档测继电器线圈的电阻时，主要步骤如下：
a．将选择开关旋至“×1Ω”档，短接两表笔，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆档“0”刻度
b．调节多用电表的指针定位螺丝，使指针指在直流电流“0”刻度
c．将多用电表的选择开关旋至“OFF”
d．将两表笔直接连到图1中的1、4两点，读出欧姆表的示数即继电器线圈的电阻值
以上步骤中存在错误的一项是　 　。改正后正确的步骤顺序为　 　。（填步骤前的字母）
（2）已知继电器线圈的电阻为25.0Ω．该同学讲电阻箱的阻值调为75.0Ω，则该温控器的温度控制范围在　 　之间；若要提高控制的温度，则需要将电阻箱的阻值　 　（选填“调大”或“调小”）
（3）正确设计电路后闭合K，发现电炉丝发热，Rt温度一直升高但继电器并不吸合。将多用电表选择开关旋至直流电压“×10V”档，将表笔分别接到图1中1、2、3、4各点进行故障排查，现象如下表，则可知　 　
表笔位置
1、2
3、2
3、4
4、1
电表示数
3.60V
3.60V
0
0
A．开关K断路
B．电阻箱断路
C．热敏电阻Rt短路
D．电磁继电器线圈短路
【参考答案】（1）d；badc；（2）50℃～60℃；调大；（3）B。
【命题意图】本题考查利用热敏电阻和继电器设计的温度控制电路分析及其相关知识点。
【解题思路】（1）根据欧姆表的测量原理可知，利用欧姆表测量电阻，不能直接测量带电源的电路电阻，应该将继电器断开后再将两表笔直接连到图1中的1、4两点，读出欧姆表的示数即继电器线圈的电阻值，故步骤d错误；改正后正确的步骤顺序为：欧姆表测电阻要先对欧姆表进行机械调零（b），然后进行欧姆调零（a），即可进行电阻测量（d），最后，测量完毕后，要将多用电表的选择开关旋至“OFF”处或交流电压最大电压档（c）；即改正后正确的步骤顺序为badc。
（2）电路控制作用的电流I的范围为18mA～20mA，那么，由欧姆定律可得热敏电阻阻值Rt＝，代入电流I的范围18mA～20mA，可得阻值范围为80Ω～100Ω，由图2可知阻值80Ω对应的温度为60℃，阻值100Ω对应的温度为50℃，所以该温控器的温度控制范围为50℃～60℃；若要提高控制的温度，则热敏电阻阻值变小，故由电流不变可得：总电阻不变；所以，需要将电阻箱的阻值调大。
（3）由1、2电压表示数及3、2电压表示数均为电源电动势，3、4电压表示数及4、1电压表示数均为零可得：1、2间电路断开，选项B正确，ACD错误；
6.（2019山东济南三模）(9分)摄影中常用测光表来测定光的强度以便确定合适的曝光时间。光的强弱可以用照度来计量，光越强照度越大，照度单位为lx。光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件，如图甲所示为某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值变化情况。

某同学按照图乙所示的电路图连成电路，测出在不同照度值下对应的电流值，将照度值标在电流表对应的刻线上，就将电流表改装成一个简易的测光表。现有的器材及规格如下：
光敏电阻Rp
电流表μA(量程0～500μA，内阻等于500 Ω)；
两节干电池E(每节的电动势1．5V，内阻内阻约0．5Ω)；
定值电阻R1(阻值等于5500Ω)；
定值电阻R2(阻值等于4500Ω)；
开关K；
(1)根据所给的表格数据可知光敏电阻Rp的阻值随光的照度增大而__________(选填“增大”或“减小”)。
(2)此简易测光表上较小的照度值应该对应_________(选填“较大”或“较小”)的电流值。
(3)若此简易测光表测量量程的最大照度值为1200lx，电路中串联的保护电阻R应该选择____________(选填“R1”或“R2”)。
(4)随着干电池使用时间变长，干电池的内阻会变很大。若不及时更换干电池，会导致测得的光的照度值比真实值____________(选填“大”或“小”)。
【参考答案】
（1）减小 （2分） （2）较小 （2分）
（3）R2 （3分） （4）小 （2分）
【命题意图】本题以光敏电阻Rp的阻值随光的照度变化曲线给出解题信息，考查闭合电路欧姆定律、图像分析、仪器选择、误差分析及其相关知识点。
【实验攻略】利用闭合电路欧姆定律估算出保护电阻阻值。
【解题思路】（1）由图甲可知，光敏电阻Rp的阻值随光的照度增大而减小。
（2）由于照度减小，光敏电阻Rp的阻值增大，根据闭合电路欧姆定律可知，电流减小，所以此简易测光表上较小的照度值应该对应较小的电流值。
（3）由图甲可知，最大照度值为1200lx对应的光敏电阻Rp的阻值为1kΩ。由闭合电路欧姆定律E=I（r+Rg+Rp+R），解得R=4499Ω，所以电路中串联的保护电阻R应该选择阻值等于4500Ω的R2..。
（4）干电池内阻r增大，会导致简易测光表中电流减小，测得的光的照度值比真实值小。
7.（2021山东枣庄二模）某学习兴趣小组为了使用压力传感器设计苹果自动分拣装置，网购了一款型号为RFP602薄膜压力传感器，如右图所示。这款传感器的部分参数如下表：

他们又从实验室选择了如下器材：
A．学生电源 B．滑动变阻器（20Ω2A）
C．J0402型（4位）数字演示电表两只 D．单刀单掷开关一个
（1）为了研究传感器所受压力一定时，其电阻随电压的变化情况，他们的实验操作如下：
在传感器上放一个100g砝码（未画出）施加一定的压力。学生电源选择“稳压6V”，电表A选择DCV20V，电表B选择DCA600μA；连接的电路如下图所示。
① 请你用笔画线代替导线，将电路连接补充完整。

② 闭合开关，调节滑动变阻器，得到若干组电压U、电流I的测量数据。根据测量数据，他们利用Excel得到的U——I图像如下图所示：

根据图像，你可以得出的结论是：在误差范围内，传感器受到压力一定时，电阻随电压的增大而 （填写“增大”、“减小”、 “变化”或“不变化”）。
（2）为了研究传感器两端的电压保持在5V，电表B仍选择DCA600μA；改变传感器受到的压力，测得若干组数据见下表：

根据表中数据，利用Excel得到传感器的电阻R随其所受压力F的变化图像如下图所示：

从图像可以看出，传感器受到的压力在0.5N到 N的区间内，其灵敏度较大（设电阻值随压力的变化率＞7kΩ/N时，其灵敏度较大）。
(3)下图是他们设计的苹果自动分拣装置示意图。该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在一个以O1为转动轴的杠杠上，杠杠末端压在半导体薄膜压力传感器R1上。调节托盘秤压在杠杠上的位置，使杠杠对R1的压力处在传感器最灵敏的压力区间。当小苹果通过托盘秤时，R1所受的压力较小，电阻较大，闭合开关S后，R2两端的电压不足以激励放大电路触发电磁铁发生吸动分拣开关的动作，分拣开关在弹簧向上弹力作用下处于水平状态，小苹果进入上面通道；当大苹果通过托盘秤时，R1所受的压力较大因而电阻较小，R2两端获得较大电压，该电压激励放大电路并保持一段时间，使电磁铁吸动分拣开关打开下面通道，让大苹果进入下面通道。

托盘秤在图示位置时，设进入下面通道的大苹果最小质量为M0..。若提高分拣标准，要求进入下面通道的大苹果的最小质量M大于M0，则应该调节托盘秤压在杠杠上的位置向 （填写“左”或“右”）移动一些才能符合要求。
【参考答案】（1）①如图所示。②不变化。
（2）2.0 （3）右

【名师解析】（1）①滑动变阻器连接成分压接法。②由于U——I图像为过原点的直线，可知电压与电流成正比，所以电阻随电压的增大而不变。
（2）从图像可以看出，传感器受到的压力在0.5N到2 N的区间内，其灵敏度较大。
（3）要求进入下面通道的大苹果的最小质量M大于M0，根据杠杠原理，则应该调节托盘秤压在杠杠上的位置向右移动一些才能符合要求。


8.（2021陕西宝鸡渭滨区模拟）如图所示为一种加速度仪的示意图．质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧，电源的电动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中．
（1） 系统的加速度a（以向右为正）和电压表读数U的函数关系式 ；
（2） 将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是 ； （填“均匀”或“不均匀”）
（3）若电压表指针指在满刻度的3/4位置，此时系统的加速度大小 。





【参考答案】（1） (2) 均匀 (3)
【名师解析】（1）系统的加速度为a时，设左侧弹簧压缩x，则右侧弹簧拉伸x，由牛顿第二定律2kx=ma，由=，联立解得：
（2）由于a与U成线性关系，所以将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的。（3）若电压表指针指在满刻度的3/4位置，由=，解得x=0.25L，由2kx=ma，解得此时系统的加速度大小a=。
9.（2020广州12月调研）报警器电路如图甲所示。该电路用标称值为12V的蓄电池为电源，各导线接触良好，热敏电阻Rt阻值随温度升高而减小。当通过报警器的电流超过某一值时，报警器就会报警。
（1）断开开关S，用多用电表直流50 V挡测a、b间电压，稳定后多用电表的指针位置如图乙所示，其读数为________ V。


（2）闭合开关S后，发现无论温度高低，报警器都在报警，由此可判断电路中某器件发生______（选填“短路”、“断路”）。
（3）保持开关S闭合，维修人员仍使用多用电表直流50 V挡检测故障，将红表笔接在a点，黑表笔接d时多用电表示数为零，黑表笔接c时多用电表示数略小于图乙所示，由此可判定发生故障的器件是________(选填“热敏电阻Rt”、“开关S”、“定值电阻R”)。
【参考答案】（1）11.5(11.2～11.8之间的值均可) （2）短路 （3）热敏电阻Rt
【名师解析】（1）根据多用电表电压档读数规则，a、b间电压为11.5V。
（2）闭合开关S后，发现无论温度高低，报警器都在报警，由此可判断电路中热敏电阻或电阻R发生短路。（3）保持开关S闭合，维修人员仍使用多用电表直流50 V挡检测故障，将红表笔接在a点，黑表笔接d时多用电表示数为零，说明若是断路故障发生在bc或cd之间。若是短路故障发生在热敏电阻Rt。黑表笔接c时多用电表示数略小于图乙所示，由此可判定发生故障的器件是热敏电阻Rt。
10.（10分）（2021新高考八省大联考）．温度传感器的核心部分是一个热敏电阻。某课外活动小组的同学在学习了伏安法测电阻之后，利用所学知识来测量由某种金属制成的热敏电阻的阻值。可供选择的实验器材如下：
A．直流电源，电动势E=6V，内阻不计；
B．毫安表A1，量程为600mA，内阻约为0.5；
C．毫安表A2，量程为10mA，内阻RA=100；
D．定值电阻R0=400；
E．滑动变阻器R=5；
F．被测热敏电阻Rt，开关、导线若干。
(1)实验要求能够在0~5V范围内，比较准确地对热敏电阻的阻值Rt进行测量，请在图甲的方框中设计实验电路______。
(2)某次测量中，闭合开关S，记下毫安表A1的示数I1和毫安表A2的示数I2，则计算热敏电阻阻值的表达式为Rt=______（用题给的物理量符号表示）。
(3)该小组的同学利用图甲电路，按照正确的实验操作步骤，作出的I2－I1图象如图乙所示，由图可知，该热敏电阻的阻值随毫安表A2的示数的增大而____（填“增大”“减小”或“不变”）。

(4)该小组的同学通过查阅资料得知该热敏电阻的阻值随温度的变化关系如图丙所示。将该热敏电阻接入如图丁所示电路，电路中电源电压恒为9V，内阻不计，理想电流表示数为0.7A，定值电阻R1=30，则由以上信息可求出定值电阻R2的阻值为______，此时该金属热敏电阻的温度为______℃。


【参考答案】（1）电路如图。
（2） （3）增大 （4） 17.5 55
【名师解析】
(1)．题目中没有电压表，可用已知内阻的电流表A2与定值电阻R0串联构成量程为的电压表；滑动变阻器用分压电路，电路如图：

(2)．由电流可知
(3)．根据可得
则该热敏电阻的阻值随毫安表A2的示数的增大，斜率 变大，可知Rt变大。
(4)．通过R1的电流
则通过R2和Rt的电流为0.4A；由I2-I1图像可知，I2=4mA，此时Rt两端电压为2V，则R2两端电压为7V，则,
根据Rt-t图像可知
解得t=55℃
11（2021四川罗湖质检）(1)利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高．
①如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变________(选填“大”或“小”)．
②上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度．如果刻度盘正中的温度为20 ℃(如图甲所示)，则25 ℃的刻度应在20 ℃的刻度的________(选填“左”或“右”)侧．

③为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请在图乙中用图中的器材(可增加元器件)设计一个电路．
(2)图甲为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定，电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图所示，试根据这一特性，由图丙中给定的器材设计一个自动光控电路．


【参考答案】(1)①小　 ②右　 ③见解析图　(2)见解析
【名师解析】：(1)①因为温度降低时，负温度系数热敏电阻的阻值增大，故电路中电流会减小．
②由①的分析知，温度越高，电流越大，25 ℃的刻度应对应较大电流，故在20 ℃的刻度的右侧．
③电路如图所示

(2)由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，流过光敏电阻的电流增大，光敏电阻的阻值减小．根据题意设计一个自动光控电路，如图所示．

控制过程是：当有光照时，放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开；当无光照时，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，工作电路接通，电灯开始工作．