2025版高考物理一轮总复习考点突破训练题第13章交变电流电磁振荡和电磁波传感器实验16利用传感器制作简单的自动控制装置考点1教材原型实验

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【跟踪训练】
(利用光敏电阻制作简单的自动控制电路)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)。
(1)某光敏电阻R在不同照度下的阻值如下表，根据表中已知数据，在如图甲的坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线，由图像可求出照度为0.6 lx时的电阻约为 2.8 kΩ。
(2)如图乙，是街道路灯自动控制设计电路，利用直流电源为电磁铁供电，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AB (填“AB”或“BC”)之间。
(3)用多用电表“×10 Ω”挡，按正确步骤测量图乙中电磁铁线圈电阻时，指针示数如图丙，则线圈的电阻为 140 Ω；已知当线圈中的电流大于或等于2 mA时，继电器的衔铁将被吸合。图乙中直流电源的电动势E＝6 V，内阻忽略不计，滑动变阻器有两种规格可供选择：
R1(0～200 Ω，1 A)、R2(0～2 000 Ω，0.1 A)。要求天色渐暗照度降低至1.0 lx时点亮路灯，滑动变阻器应选择R2 (填“R1”或“R2”)。为使天色更暗时才点亮路灯，应适当将滑动变阻器的滑片向 左 (填“左”或“右”)端移动。
[解析] (1)从图像上可以看出当照度为0.6 lx时的电阻约为2.8 kΩ。
(2)当天亮时，光敏电阻的阻值变小，所以回路中电流增大，磁性增强，则衔铁被吸下来，此次触片和下方接触，此时灯泡应该熄灭，说明灯泡接在了AB上。
(3)根据欧姆表的读数规则。所以电阻值为14.0×10 Ω＝140 Ω
回路中的电流为2 mA时回路中总电阻R＝eq \f(E,I)＝eq \f(6,0.002) Ω＝3 000 Ω
所以选择滑动变阻器R2比较合理。若要求天色更暗时才点亮路灯，天色更暗时光敏电阻阻值更大，要先保证回路中的电流2 mA不变，则应减小滑动变阻器的阻值，即向左滑动滑动变阻器。
(利用热敏电阻制作简单的自动控制电路)(2022·河北卷)某物理兴趣小组利用废弃电饭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S1(手动将其按下，开始持续加热煮饭。当锅内温度高于103 ℃时自动断开，之后不能自动闭合)；保温开关S2(当锅内温度高于80 ℃时自动断开，温度低于70 ℃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60 Ω，用于加热煮饭)；限流电阻R1和R2(阻值均为1 kΩ)：指示灯L1和L2(2.5 V,0.6 W，当电流低于30 mA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 CD (多选)。
A．按下S1，L1和L2均发光
B．当锅内温度高于103 ℃时，S1自动断开，L1和L2均发光
C．保温过程中，S2自动在闭合、断开状态之间交替切换
D．当锅内温度低于70 ℃时，S2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 CABDE (填写各步骤前的字母)。
A．将选择开关旋转到“×100”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 L1 断路损坏；若指针如图4所示，可判断是R1 断路损坏。(用电路中的元件符号表示)
[解析] (1)按下S1，灯泡L2短路，不能发光，故A项错误；当锅内温度高于103 ℃时，S1断开，而要温度降到70 ℃以下时S2才会闭合，则此时L2可能发光，此时电路中R与R1和L1的串联部分并联，并联的整体再和L2、R2串联，则回路中并联的整体电阻RL＝10.42 Ω，R并＝56.64 Ω，则总电阻R总＝1 067.06 Ω，则回路总电流I总＝eq \f(220,R总)＝0.21 A，则L2一定发光，此时并联的整体电压为U并＝I总R并＝11.89 V，则流过L1的电流为IL1＝eq \f(U并,RL1＋R1)＝0.012 A<30 mA，则L1熄灭，B项错误；保温开关S2(当锅内温度高于80 ℃时自动断开，温度低于70 ℃时自动闭合)在保温过程中，自动在闭合、断开状态之间交替切换，故C项正确；当锅内温度低于70 ℃时，S2自动闭合，电饭煲处于加热状态，此时L2被短路，L2熄灭，电路中R与R1和L1的串联部分并联，L1的电阻RL1＝eq \f(U\\al(2,L1),PL1)＝eq \f(2.52,0.6) Ω≈10.42 Ω，则流过L1的电流为IL1′＝eq \f(E,RL1＋R1)＝eq \f(220,10.42＋1 000) A≈0.218 A，流过L1的电流大于30 mA，L1发光，故D项正确。
(2)多用电表的操作步骤为：调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度——机械调零；将选择开关旋转到“×100”位置——选挡；将两只表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点——欧姆调零；测量指示灯L1两端的阻值——测量；将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡——关闭多用电表。故正确顺序为CABDE。由于使用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常，则说明R、L2、R2、T均正常，如图3可看出L1两端有1 100 Ω左右的电阻，则说明L1始终不亮的原因是L1断路损坏。由于使用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常，则说明R、L2、R2、T均正常，如图4可看出欧姆表的示数几乎为零，此时选用的是“×100”挡则说明灯泡L1正常，则说明L1始终不亮的原因是R1断路损坏。照度/lx
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
电阻/kΩ
5.8
3.7
2.3
2.0
1.8