微練46　傳感器　實(shí)驗(yàn)16利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置-2026版大一輪高中物理（解析版）　

微練46傳感器實(shí)驗(yàn)16:利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置梯級(jí)Ⅰ基礎(chǔ)練1.電熨斗構(gòu)造示意圖如圖所示，其中溫度敏感元件是雙金屬片，在溫度升高時(shí)上層金屬的膨脹大于下層金屬，可造成雙金屬片的形變。觀察電熨斗的構(gòu)造，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是(C)A.雙金屬片的作用是控制電路的通斷B.常溫下，電熨斗的上下觸點(diǎn)是接觸的C.當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，雙金屬片向上彎曲D.熨燙棉麻衣物需要設(shè)定較高的溫度，調(diào)溫旋鈕應(yīng)該向下旋解析金屬片上層的膨脹系數(shù)大于下層的膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度升高時(shí)，雙金屬片向膨脹系數(shù)小的一側(cè)彎曲，即金屬片向下彎曲，C項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，雙金屬片向下彎曲使觸點(diǎn)斷開(kāi)，電熨斗不工作，常溫下，電熨斗的上下觸點(diǎn)是接觸的，電熨斗工作，故雙金屬片的作用是控制電路的通斷，A、B兩項(xiàng)正確；熨燙棉麻衣物需要設(shè)定較高的溫度，即溫度較高時(shí)金屬片才能離開(kāi)觸點(diǎn)，故要將調(diào)溫旋鈕旋轉(zhuǎn)下降，保證在溫度未達(dá)到一定值時(shí)，金屬片不與觸點(diǎn)斷開(kāi)，D項(xiàng)正確。2.(多選)(2025·廣州模擬)某同學(xué)利用光敏電阻設(shè)計(jì)路燈自動(dòng)控制系統(tǒng)。如圖所示，電路中的R1和R2，其中一個(gè)是定值電阻，另一個(gè)是光敏電阻。光敏電阻是由半導(dǎo)體材料制成的，受到光照射時(shí)，其導(dǎo)電性能顯著增強(qiáng)。當(dāng)R2兩端的電壓大于U0時(shí)，路燈控制開(kāi)關(guān)自動(dòng)開(kāi)啟，路燈點(diǎn)亮。下列說(shuō)法正確的是(AC)A.R2為光敏電阻B.R1和R2可以互換位置C.若定值電阻的阻值越大，開(kāi)啟路燈的天色越晚D.若定值電阻的阻值越大，開(kāi)啟路燈的天色越早解析由自動(dòng)控制路燈的工作原理可知當(dāng)光照暗到一定程度時(shí)，路燈能點(diǎn)亮，R2是光敏電阻時(shí)，若無(wú)光照其阻值變大，從而使R2兩端的電壓升高，當(dāng)R2兩端的電壓大于U0時(shí)，路燈控制開(kāi)關(guān)自動(dòng)開(kāi)啟，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；若定值電阻的阻值越大，相同條件下R2兩端的電壓減小，則當(dāng)電阻R2阻值變大時(shí)，即天色更晚時(shí)，使R2兩端的電壓大于U0，路燈控制開(kāi)關(guān)自動(dòng)開(kāi)啟，路燈點(diǎn)亮，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.有一熱敏電阻的阻值隨溫度變化的R-t圖像如圖所示，現(xiàn)將該熱敏電阻接在歐姆表的兩表筆上，做成一個(gè)電子溫度計(jì)，為了便于讀數(shù)，再把歐姆表上的電阻值轉(zhuǎn)換成溫度值?，F(xiàn)要使該溫度計(jì)對(duì)溫度的變化反應(yīng)較為靈敏，那么該溫度計(jì)測(cè)量哪段范圍內(nèi)的溫度較為適宜(設(shè)在溫度范圍內(nèi)，歐姆表的倍率不變)(B)A.t1~t2段 B.t2~t3段C.t3~t4段 D.t1~t4段解析由于t2~t3段內(nèi)R隨溫度的變化最顯著，也就是回路內(nèi)的電流隨溫度的變化最明顯，B項(xiàng)正確。4.如圖是“液面報(bào)警器”的原理示意圖，其中T是熱電式元件。當(dāng)T完全浸入冷卻液中時(shí)，T保持相對(duì)恒定的溫度，當(dāng)液面下降，元件T暴露在空氣中，液體的散熱效應(yīng)消失，T的溫度將升高。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)T未露出液面時(shí)，指示燈不亮；當(dāng)T露出液面時(shí)，指示燈亮，如圖乙所示。對(duì)這個(gè)裝置，下列判斷正確的是(B)A.T是金屬熱電阻B.T是熱敏電阻C.T元件的電阻率隨溫度的升高而增大D.圖甲中T的溫度高于圖乙中T的溫度解析由題意知，元件T暴露在空氣中時(shí)，溫度升高，指示燈亮，說(shuō)明元件T的電阻減小，應(yīng)為熱敏電阻，A、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；T的溫度升高，電阻減小，其電阻率一定減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤。5.(多選)光敏電阻完成光信號(hào)向電信號(hào)的轉(zhuǎn)變，晶體三極管將電流進(jìn)行放大，同時(shí)具有完成斷路和接通的開(kāi)關(guān)作用，發(fā)光二極管LED模仿路燈，電路設(shè)計(jì)如圖甲。為了能夠驅(qū)動(dòng)更大功率的負(fù)載，需用繼電器來(lái)啟、閉另外的供電電路如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是(ABC)A.光較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻阻值小，三極管不導(dǎo)通，繼電器斷路，處于常開(kāi)狀態(tài)，小燈泡L不亮B.光較弱時(shí)，光敏電阻阻值變大，三極管導(dǎo)通，產(chǎn)生較大的集電極電流，點(diǎn)亮發(fā)光二極管或驅(qū)動(dòng)繼電器吸合，點(diǎn)亮小燈泡LC.為節(jié)省用電，調(diào)節(jié)R1增大，天黑更晚些，電燈亮D.為節(jié)省用電，調(diào)節(jié)R1減小，天黑更晚些，電燈亮解析當(dāng)光較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻的阻值很小，基極電壓較小，三極管不導(dǎo)通，發(fā)光二極管或繼電器所在的回路相當(dāng)于斷路，即二極管不工作，繼電器處于常開(kāi)狀態(tài)，小燈泡不亮，A項(xiàng)正確；當(dāng)光較弱時(shí)，光敏電阻阻值變大，基極電壓達(dá)到一定程度，三極管導(dǎo)通，點(diǎn)亮發(fā)光二極管或驅(qū)動(dòng)繼電器吸合而點(diǎn)亮小燈泡L，B項(xiàng)正確；為節(jié)省用電，調(diào)節(jié)R1增大，天黑更晚些，光線會(huì)更弱一些，光敏電阻的阻值更大一些，才能使基極電壓達(dá)到一定程度，使三極管導(dǎo)通，點(diǎn)亮二極管或驅(qū)動(dòng)繼電器吸合而點(diǎn)亮小燈泡L，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。梯級(jí)Ⅱ能力練6.(2024·浙江卷)在探究熱敏電阻的特性及其應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得熱敏電阻Rt，在不同溫度時(shí)的阻值如表。溫度/℃4.19.014.320.028.038.245.560.4電阻/(102Ω)2201601006045302515某同學(xué)利用上述熱敏電阻Rt、電動(dòng)勢(shì)E=3V(內(nèi)阻不計(jì))的電源、定值電阻R(阻值有3kΩ、5kΩ、12kΩ三種可供選擇)、控制開(kāi)關(guān)和加熱系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了A、B、C三種電路。因環(huán)境溫度低于20℃，現(xiàn)要求將室內(nèi)溫度控制在20℃~28℃范圍，且1、2兩端電壓大于2V，控制開(kāi)關(guān)開(kāi)啟加熱系統(tǒng)加熱，則應(yīng)選擇的電路是C，定值電阻R的阻值應(yīng)選3kΩ，1、2兩端的電壓小于1.8V時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉加熱系統(tǒng)(不考慮控制開(kāi)關(guān)對(duì)電路的影響)。

解析電路A，定值電阻和熱敏電阻并聯(lián)，電壓不變，故不能實(shí)現(xiàn)電路的控制，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電路B定值電阻和熱敏電阻串聯(lián)，溫度越低，熱敏電阻的阻值越大，定值電阻分得電壓越小，無(wú)法實(shí)現(xiàn)1、2兩端電壓大于2V，控制開(kāi)關(guān)開(kāi)啟加熱系統(tǒng)加熱，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電路C定值電阻和熱敏電阻串聯(lián)，溫度越低，熱敏電阻的阻值越大，熱敏電阻分得電壓越大，可以實(shí)現(xiàn)1、2兩端電壓大于2V，控制開(kāi)關(guān)開(kāi)啟加熱系統(tǒng)加熱，C項(xiàng)正確。由熱敏電阻Rt在不同溫度時(shí)的阻值表可知，20.0℃的阻值為60×100Ω=6kΩ，由題意可知U12=RtRt+RE=6kΩ6kΩ+R×3V=2V，解得R=3kΩ，28℃時(shí)關(guān)閉加熱系統(tǒng)，此時(shí)熱敏電阻阻值為4.5kΩ，此時(shí)1、2兩點(diǎn)間的電壓為34.5+3×4.5V=1.8V，則1、2兩端的電壓小于1.7.某一熱敏電阻的阻值R隨溫度變化的圖線如圖甲所示，現(xiàn)要利用該熱敏電阻組裝一個(gè)報(bào)警系統(tǒng)，要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過(guò)60℃時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。提供的器材有:熱敏電阻，報(bào)警器(內(nèi)阻很小，流過(guò)的電流超過(guò)Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警，Ic約為10mA，流過(guò)的電流超過(guò)20mA時(shí)，報(bào)警器可能損壞)，電阻箱(最大阻值為999.9Ω)，直流電源(輸出電壓為18V，內(nèi)阻不計(jì))，滑動(dòng)變阻器(最大阻值為2000Ω)，單刀雙擲開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。(1)由圖甲可知，熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小(填“增大”或“減小”)。

(2)按圖乙所示的電路圖組裝電路，并按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng)。①電路接通前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于b(填“a”或“b”)端附近。

②若已知該熱敏電阻在60℃時(shí)阻值為650.0Ω。則根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，先將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，這一阻值為650.0Ω。

③將開(kāi)關(guān)向c(填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警。

(3)保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，將開(kāi)關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用。解析(1)由題圖甲可知，熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小。(2)①為防止接通電源后，流過(guò)報(bào)警器的電流會(huì)超過(guò)20mA，報(bào)警器可能損壞，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于b端。②本題采用的是等效替換法，先用變阻箱來(lái)代替熱敏電阻，所以變阻箱的阻值要調(diào)節(jié)到系統(tǒng)報(bào)警時(shí)熱敏電阻的臨界電阻，也就是熱敏電阻在60℃時(shí)的阻值為650.0Ω。③先把變阻箱的電阻接入電路，即將開(kāi)關(guān)向c端閉合，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的電阻，調(diào)至報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警時(shí)，保持滑動(dòng)變阻器的阻值不變，接到熱敏電阻上，即開(kāi)關(guān)接d端，當(dāng)熱敏電阻的阻值是650.0Ω時(shí)，也就是溫度達(dá)到了60℃，報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用。梯級(jí)Ⅲ創(chuàng)新練8.小明利用熱敏電阻設(shè)計(jì)了一個(gè)“過(guò)熱自動(dòng)報(bào)警電路”，如圖甲所示(虛線框內(nèi)的連接沒(méi)有畫(huà)出)。將熱敏電阻R安裝在需要探測(cè)溫度的地方，當(dāng)環(huán)境溫度正常時(shí)，繼電器的上觸點(diǎn)接觸，下觸點(diǎn)分離，指示燈亮；當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)某一值時(shí)，繼電器的下觸點(diǎn)接觸，上觸點(diǎn)分離，警鈴響。圖甲中繼電器的供電電源E1=5V，內(nèi)阻不計(jì)，繼電器線圈用漆包線繞成，其電阻R0=30Ω。當(dāng)線圈中的電流大于等于50mA時(shí)，繼電器的銜鐵將被吸合，警鈴響。圖乙是熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖像。(1)由圖乙可知，當(dāng)環(huán)境溫度為80℃時(shí)，熱敏電阻阻值為30(29或31也可)Ω。

(2)由圖乙可知，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，熱敏電阻阻值將減小(填“增大”“減小”或“不變”)，繼電器的磁性將增強(qiáng)(填“增強(qiáng)”“減弱”或“不變”)。

(3)圖甲中指示燈的接線柱D應(yīng)與接線柱A(填“A”或“B”)相連。

(4)當(dāng)環(huán)境溫度大于等于40(39或41也可)℃時(shí)，警鈴報(bào)警。

解析(1)由題圖乙可知，當(dāng)環(huán)境溫度為80℃時(shí)，熱敏電阻阻值為30Ω。(