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第 4 课时 传感器
实验十六：利用传感器制作简单的自动控制装置
目标要求 1.掌握制作传感器的常用元件：光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、电阻应变
片、霍尔元件的基本特性及工作原理。2.探究传感器的工作原理及传感器应用的一般模式。
3.能利用传感器制作简单的自动控制装置。
考点一 常见的传感器
一、传感器及其工作原理
1．传感器的工作原理：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们
按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。通常转换成的可用信号是电压、电
流等电学量，或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传
输、处理和控制。
传感器应用的一般模式如图所示：
2．传感器的核心元件
(1)敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。
(2)转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。
(3)信号调整与转换电路：能把输出的微弱的电信号放大的部分。
3．传感器的分类
工作原理 举例
利用物质的物理特性或物理效应感知并 力传感器、磁传感器、声传感
物理传感器
检测出待测对象信息 器等
利用电化学反应原理，把无机或有机化
化学传感器 离子传感器、气体传感器等
学物质的成分、浓度转换为电信号
利用生物活性物质的选择性来识别和测 酶传感器、微生物传感器、细
生物传感器
定生物化学物质 胞传感器等二、常见敏感元件
1．光敏电阻
(1)特点：一般情况下，光照越强，电阻越小。
(2)原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能差；随着
光照的增强，载流子增多，导电性变好。
(3)作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
2．热敏电阻和金属热电阻
(1)热敏电阻
热敏电阻一般由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图甲所
示为某一热敏电阻的阻值随温度变化的特性曲线。
(2)金属热电阻
有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，
如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。
(3)作用：热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。
注意：在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电
阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器。
3．电阻应变片
(1)电阻应变片的作用：电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量。
(2)电子秤的组成及敏感元件：由金属梁和电阻应变片组成，敏感元件是应变片。
(3)电子秤的工作原理
⇒⇒
⇒
4．霍尔元件的应用
霍尔元件是根据霍尔效应原理制成的一种磁敏元件。一般用于电机中测定转子的转速，如录
像机的磁鼓、电脑中的散热风扇等。
(1)霍尔元件的工作原理：E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，薄片中
的载流子就在洛伦兹力作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使 M、N间出现电
压(如图所示)。(2)霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受静电力和洛伦兹力二力平衡。
(3)霍尔电压：U ＝k(d为薄片的厚度，k为霍尔系数)。其中U 与B成正比，所以霍尔元件
H H
能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。
1．传感器是把非电学量转换为电学量的元件。( √ )
2．传感器只能感受温度和光两个物理量。( × )
3．随着光照的增强，光敏电阻的电阻值一定逐渐增大。( × )
4．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转换为电压信号。( √ )
例1 (多选)(2023·浙江1月选考·14)下列说法正确的是( )
A．利用电容传感器可制成麦克风
B．物体受合外力越大，则动量变化越快
C．利用红外传感器可制成商场的自动门
D．牛顿运动定律不适用，则动量守恒定律也不适用
答案 ABC
解析 声音使振动膜片振动，改变两极板间距离，使声音信号转换成电信号，则利用电容传
感器可制成麦克风，故A正确；由动量定理有F t＝Δp，可得＝F ，可知物体受合外力越
合 合
大，则动量变化越快，故B正确；人体可以向外界释放红外线，感应装置接收到红外线后，
可以开门，则利用红外传感器可制成商场的自动门，故C正确；牛顿运动定律只适用于宏
观低速问题，不适用于微观高速问题，而动量守恒定律既适用于低速宏观问题，也适用于高
速微观问题，故D错误。
例2 (2022·北京卷·13)某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中
的R 和R，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器(可等效为可变电阻)。水位越高，对
1 2
压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于U 时，控制开
1
关自动开启低水位预警；当a、b两端的电压小于U(U 、U 为定值)时，控制开关自动开启
2 1 2
高水位预警。下列说法正确的是( )
A．UU ，A、B错误；根据闭合电路欧姆定律
1 1 2
可知，a、b两端的电压为U＝R ＝，若定值电阻的阻值越大，当开启低水位预警a、b两端
1
的电压大于U 时，压力传感器阻值R 越大，水位越低；当a、b两端的电压小于U 开启高
1 1 2
水位预警时，压力传感器阻值R 越大，水位越低，C正确，D错误。
1
考点二 实验：利用传感器制作简单的自动控制装置
例3 (2023·四川内江市模拟)纯电动汽车的蓄电池的安全性，主要体现在对其温度的控制
上，当电池温度过高时，必须立即启动制冷系统进行降温。图甲是小明设计的模拟控温装置
示意图，电磁继电器与热敏电阻R、滑动变阻器R 串联接在电压为5 V的电源(不计内阻)两
t P
端。当电磁铁线圈(电阻不计)中的电流I大于或等于20 mA时，衔铁被吸合，热敏电阻置于
温度监测区域，其阻值R与温度t的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为200 Ω。则：
t
(1)图甲中应将b端与________(选填“a”或“c”)端相连；
(2)若设置电池温度为50 ℃时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为________ Ω；
(3)该电路可设置启动制冷系统的最高温度是________ ℃。
答案 (1)c (2)150 (3)73
解析 (1)由题意可知，当控制电路电流达到 20 mA时衔铁被吸合，制冷系统工作，所以题
图甲中，应将b端与c端相连。(2)若设置电池温度为50 ℃启动制冷系统，由题图乙可知，当温度为50 ℃时，R的阻值为
t
100 Ω，此时控制电路的总电阻R＝＝＝250 Ω，由串联电路的电阻规律，滑动变阻器接入的
电阻为
R ＝R－R＝250 Ω－100 Ω＝150 Ω。
P t
(3)当滑动变阻器调到最大阻值200 Ω时，热敏电阻的阻值R′＝R－R ′＝250 Ω－200 Ω＝
t P
50 Ω，由题图乙可知此时对应的温度为73 ℃，所以此时该电路可设置启动制冷系统的最高
温度是73 ℃。
考点三 含传感器的电学实验
例4 (2022·重庆卷·11)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R 、可变电阻R、电流表A、电压表V。
T 1
(1) 用 加 热 器 调 节 R 的 温 度 后 ， 为 使 电 流 表 的 示 数 仍 为 50.0 μA ， 须 调 节
T
________________(选填一种给定的实验器材)。当R 两端未连接电压表时，电流表示数为
T
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”)R 阻值的电压表。
T
(2)测得R 两端的电压随温度的变化如图所示，由图可得温度从35.0 ℃变化到40.0 ℃的过
T
程中，R 的阻值随温度的平均变化率是____________ kΩ·℃－1(保留2位有效数字)。
T
答案 (1)可变电阻R 远大于 (2)－1.2
1
解析 (1)由题知恒压直流电源E的电动势不变，而用加热器调节R 的温度后，导致整个回
T
路的总电阻改变，而要确保电流表的示数仍为50.0 μA，则需控制整个回路的总电阻不变，
故须调节可变电阻R。
1
连接电压表后，电流表示数显著增大，则说明电压表与R 并联后R 减小，则根据并联电阻
T 总
的关系有R ＝＝，则要保证R 不变，须将原电压表更换为内阻远大于R 阻值的电压表。
总 总 T(2)实验设定恒定电流为50.0 μA，由题图可得温度为35.0 ℃时电压表的电压为1.58 V，则根
据欧姆定律可知此时热敏电阻 R ＝31.6 kΩ；温度为40.0 ℃时电压表的电压为1.28 V，则
T1
根据欧姆定律可知此时热敏电阻R ＝25.6 kΩ，则温度从35.0 ℃变化到40.0 ℃的过程中，
T2
R 的阻值随温度的平均变化率是k＝＝－1.2 kΩ·℃－1，负号表示随着温度升高R 的阻值减小。
T T
例5 (2023·湖南卷·12)某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小
压力的装置，其电路如图(a)所示，R 、R 、R 为电阻箱，R 为半导体薄膜压力传感器，C、
1 2 3 F
D间连接电压传感器(内阻无穷大)。
(1)先用欧姆表“×100”挡粗测R 的阻值，示数如图(b)所示，对应的读数是________ Ω；
F
(2)适当调节R 、R 、R ，使电压传感器示数为0，此时，R 的阻值为________(用R 、R 、
1 2 3 F 1 2
R 表示)；
3
(3)依次将0.5 g的标准砝码加载到压力传感器上(压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大
小)，读出电压传感器示数U，所测数据如下表所示：
次数 1 2 3 4 5 6
砝码质量m/g 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电压U/mV 0 57 115 168 220 280
根据表中数据在图(c)上描点，绘制U－m关系图线；
(4)完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用。在半导体薄膜压力
传感器上施加微小压力F ，电压传感器示数为200 mV，则F 大小是________ N(重力加速
0 0
度取9.8 m/s2，保留2位有效数字)；
(5)若在步骤(4)中换用非理想毫伏表测量C、D间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F，此时非理想毫伏表读数为200 mV，则F________F(填“>”“＝”或“<”)。
1 1 0
答案 (1)1 000 (2) (3)见解析图
(4)1.7×10－2 (5)>
解析 (1)欧姆表读数为10×100 Ω＝1 000 Ω
(2)当电压传感器读数为零时，C、D两点电势相等，则＝，解得R ＝
F
(3)绘出U－m图像如图所示
(4)由图像可知，当电压传感器的读数为200 mV时，所放物体质量为1.75 g，则
F＝mg＝1.75×10－3×9.8 N≈1.7×10－2 N
0
(5)可将C、D以外的电路等效为新的电源，C、D两点电压看作路端电压，C、D接非理想
电压传感器，当读数为200 mV时，实际C、D间断路(接理想电压传感器时)时的电压大于
200 mV，则此时压力传感器的读数F>F。
1 0
课时精练
1．基于“巨磁电阻效应”开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真
正应用。在下列有关其他电阻应用的说法中错误的是( )
A．热敏电阻可应用于温度测控装置中
B．光敏电阻是一种光电传感器
C．电阻丝可应用于电热设备中
D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用
答案 D
解析 热敏电阻对温度很敏感，可用于温度测控装置中，光敏电阻对光照很敏感，是一种光
电传感器，电阻丝可用于电热设备中，所以 A、B、C三个说法均正确；交流电、直流电均
可通过电阻，电阻对它们均可产生阻碍作用，所以D错误。
2．(2023·北京市人大附中检测)物理学中用照度描述光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为lx。某实验室采用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，光敏电阻在不同照度下的阻
值如下表。控制电路原理如图甲所示，电路中的电阻 R 和R ，其中一个是定值电阻，另一
1 2
个是光敏电阻，已知直流电源电动势E＝3 V，内阻不计，实验室某日的照度随时间变化曲
线如图乙，当控制开关两端电压U≥2 V时，控制开关自动启动照明系统。则下列说法正确
的是( )
照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻/kΩ 75 40 24 20 18 15
A．R 为定值电阻，R 为光敏电阻
1 2
B．照度越大，该电路控制开关两端的电压越大
C．若将定值电阻的阻值变为20 kΩ，该天6：00后照明系统即可工作
D．该电路中定值电阻阻值越大，该天的照明系统工作的时间越短
答案 D
解析 当控制开关两端电压U≥2 V时，控制开关自动启动照明系统，可知照度小时，控制
开关两端电压大；根据表格数据可知照度小时，光敏电阻阻值大，则R 为光敏电阻，R 为
1 2
定值电阻；照度越大，光敏电阻R 阻值越小，该电路控制开关两端的电压越小，故A、B错
1
误；若将定值电阻的阻值变为20 kΩ，由串联电路分压规律知控制开关自动启动时光敏电阻
为40 kΩ，此时对应照度为0.4 lx，根据题图乙可知该天系统工作时间段为0～6：00、18：
00～24：00，故C错误；该电路中定值电阻阻值越大，控制开关自动启动时光敏电阻越大，
此时对应照度越小，该天的照明系统工作的时间越短，故D正确。
3．(2024·湖北省模拟)如图所示，虚线框内为漏电保护开关的原理示意图：变压器 A处用火
线和零线平行绕制成线圈，然后接到用电器。B处有一个输出线圈，一旦线圈B中有电流，
经放大后便能推动继电器切断电源。如果甲、乙、丙、丁四人分别以图示方式接触电线(裸
漏部分)，甲、乙、丙站在木凳上，则下列说法正确的是( )
A．甲会发生触电事故，继电器不会切断电源
B．乙会发生触电事故，继电器会切断电源C．丙会发生触电事故，继电器会切断电源
D．丁会发生触电事故，继电器会切断电源
答案 D
解析 从题图中可知A线圈是用火线和零线双股平行线绕制成线圈，正常情况下火线和零
线中电流方向相反、大小相等，线圈A产生的总磁通量为零，当漏电时，火线和零线中电
流方向相反、大小不等，线圈A产生的总磁通量不为零，增加了，故会在线圈B中产生感
应电流，经放大后便能推动继电器切断电源。甲、乙站在木凳上(人与地绝缘)接触火线时，
火线和零线中电流方向相反、大小相等，线圈A产生的总磁通量为零，线圈B中不产生感
应电流，继电器均不会切断电源，甲、乙不会发生触电事故，但丙双手接触“火线与零线”
会触电(人与地绝缘)，火线和零线中电流方向相反、大小相等，线圈A产生的总磁通量为零，
线圈B中不会产生感应电流，故继电器不会切断电源，但人会触电，A、B、C错误；当丁
如题图中所示接触火线时会触电，会导致一部分电流通过大地，火线和零线中电流方向相反、
大小不等，线圈A产生的总磁通量不为零，即增加了，故会在线圈B中产生感应电流，经
放大后便能推动继电器切断电源，D正确。
4．图甲是一种家用门窗防盗报警装置，图乙是干簧管元件。安装时，在门的上沿嵌入一小
块永磁体M，门框内与M相对的位置嵌入干簧管SA，并将干簧管接入报警电路(蜂鸣报警
器)，睡觉前连接好电路，启动防盗报警装置，当门紧闭时，蜂鸣报警器不响，当门被打开
时，蜂鸣报警器发出声音警报，下列有关说法正确的是( )
A．当门关闭时，干簧管两簧片接通
B．干簧管可以由铜或银等导电性能更好的材料制成
C．如将门上镶嵌磁体的N、S极对调后，该报警器不能正常工作
D．本装置是利用电磁感应原理控制电路
答案 A
解析 干簧管为磁控开关，当门关闭时有磁体，干簧管两簧片接通，故D错误，A正确；
铜或银不是磁性材料，则干簧管不可以由铜或银等导电性能更好的材料制成，故B错误；
如将门上镶嵌磁体的N、S极对调后，不影响磁体吸引干簧管两簧片，该报警器能正常工作，
故C错误。
5．(2023·福建福州市二模)电子温度计的核心元件是热敏电阻。某型号的热敏电阻说明书显
示的R －t图像如图甲所示。学习小组想测量该热敏电阻R 在34～42 ℃的阻值与温度的关
T T系。实验器材有电源(输出电压恒为U＝12.0 V，不计内阻)，电流表A(量程I ＝50 mA，内
g
阻r＝50 Ω)等，实验电路图如图乙所示。
g
主要实验步骤如下：
①闭合开关S，调节滑动变阻器R，使电流表满偏；
②保持滑动变阻器R接入电路的阻值不变，断开开关S，将R 做好防水处理后同温度计一
T
起放进烧杯里，烧杯中倒入温水，当温度计示数为合适值时，读出电流表示数I；
③水温逐渐降低，读出不同温度下电流表示数I，填到记录表格中。
请完成以下问题；
(1)有两个滑动变阻器可供选择，最大阻值分别为 100 Ω、200 Ω，本实验应选择最大阻值为
________ Ω的滑动变阻器。
(2)温度为42 ℃时电流表指针如图丙所示，读数为I＝__________ mA，则测得的此温度下
热敏电阻的阻值R ＝__________ Ω(保留1位小数)。
T
(3)小组利用此热敏电阻和电磁继电器设计一个温度报警装置，环境温度低于 42 ℃时报警指
示灯不亮，达到或超过 42 ℃时指示灯亮，电路图如图丁所示。则指示灯应连接在
___________(填“AB”或“CD”)间。
答案 (1)200 (2)30.7 150.9 (3)CD
解析 (1)闭合开关，调节滑动变阻器R，当电流表满偏时有＝R＋r＝240 Ω，因此可知滑动
g
变阻器需要调节到190 Ω，则需选择最大阻值为200 Ω的滑动变阻器。
(2)根据电流表的表盘刻度可知，该电流表的精度为1 mA，因此读数时需估读到下一位，根据指针所示可读得电流表得示数为30.7 mA；根据闭合电路欧姆定律有U＝I(R ＋r＋R)，代
T g
入数据解得R ≈150.9 Ω。
T
(3)根据温度报警器组装的电路图，当温度低于42 ℃时，热敏电阻的阻值较大，电磁继电器
线圈中的电流较小，磁力不足以把衔铁吸下，灯不亮，说明报警指示灯连接在CD间。
6．(2023·河北省联考)某科技兴趣小组对具有自动加水功能的家用电热壶的原理十分感兴趣，
于是自行设计了一个简化的装置示意图和电路图，如图甲所示。该装置可以实现在壶中的水
量不足时自动加水，而在达到“预设水量”时，又能够自动停止加水的目的。底座可以承受
水壶和水的全部重量，底座压在一个以O点为固定转轴的L形杠杆上。杠杆ABO段水平，
另一端与压力传感器R 接触，R 的阻值与压力F之间的关系图像如图乙所示。当“控制电
1 1
路”的输入端电压大于等于1 V时，能控制水泵的电机开始工作，将水抽到水壶中。已知电
源的电动势为6 V，内阻为1 Ω，R 为电阻箱(0～99.9 Ω)，水壶中没有水时，水壶和底座的
2
总质量为0.5 kg，重力加速度g取10 m/s2，“控制电路”输入端中的电流十分微弱，可以忽
略，杠杆绝缘且质量不计，不考虑加水时水流的冲击力。回答下列问题：
(1)水龙头往水壶加水的过程中，R 的阻值逐渐________，R 两端的电压逐渐________(均选
1 2
填“增大”或“减小”)；为了实现上述功能，“控制电路”的输入端应该并联在电路的
________端点(选填“a、b”或“c、d”)。
(2)该小组的同学调节底座与杠杆的接触位置B，使图甲中OA的长度为OB长度的2倍，并
要求“预设水量”为1 L(对应的水的质量为1 kg)。已知电阻R 受到的压力F＝·F ，其中F
1 B B
为杠杆上B点受到的压力，则应将R 调节为______ Ω，此时R 两端的电压为_______ V。
2 2
答案 (1)减小 增大 a、b (2)24.0 4.8
解析 (1)加水的过程中，压力F变大，由题图乙知，R 的阻值逐渐减小，则电路总电阻逐
1渐减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路电流逐渐增大，则 R 两端的电压逐渐增大；为
2
了在水量达到“预设水量”时电机停止工作，要使“控制电路”输入端电压随水量的增加而
减小，则“控制电路”输入端应该连接电路的a、b端点。
(2)达到“预设水量”1 L时，水壶和水的总重力为G＝(m ＋m)g＝(1＋0.5)×10 N＝15 N，
水 0
压力传感器R 上的压力为F＝·F ＝×15 N＝7.5 N，由题图乙读得R 的阻值为5.0 Ω，由题
1 B 1
意知达到“预设水量”时R 的电压应为1 V，通过R 的电流应为I ＝ A＝0.2 A，则R 的阻
1 1 1 2
值应为R＝－R－r＝ Ω－5.0 Ω－1 Ω＝24.0 Ω，此时R 两端的电压为U＝IR＝0.2×24.0 V
2 1 2 2 1 2
＝4.8 V。
7．(2020·全国卷Ⅲ·23)已知一热敏电阻当温度从10 ℃升至60 ℃时阻值从几千欧姆降至几
百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑
动变阻器R (最大阻值为20 Ω)、电压表(可视为理想电表)和毫安表(内阻约为100 Ω)。
滑
(1)在所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。
(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算
出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此
时热敏电阻的阻值为________ kΩ(保留2位有效数字)。实验中得到的该热敏电阻阻值R随
温度t变化的曲线如图(a)所示。
(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 kΩ。由
图(a)求得，此时室温约为________ ℃(保留3位有效数字)。
(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图(b)所示。图中，E为
直流电源(电动势为10 V，内阻可忽略)；当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报
警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时环境温度为50 ℃，则图中________(选填“R”
1
或“R”)应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为________ kΩ(保留2位有效数字)。
2
答案 (1)见解析图 (2)1.8 (3)25.5(4)R 1.2
1
解析 (1)滑动变阻器最大阻值仅20 Ω，应采用分压式接法，电压表为理想电表，应采用毫
安表外接法，测量电路图如图所示。
(2)热敏电阻的阻值R＝＝≈1.8 kΩ。
(3)根据R－t图像，R＝2.2 kΩ时，t约为25.5 ℃。
(4)输出电压变大时，R 两端电压变大，R 两端电压变小。根据R－t图像知，温度升高时热
2 1
敏电阻的阻值减小，则电路中电流变大，固定电阻两端的电压变大，所以固定电阻应为
R ，热敏电阻应为R ，t＝50 ℃时，R ＝0.8 kΩ，根据串联电路中电阻与电压的关系可得＝，
2 1 1
解得R＝1.2 kΩ。
2
8．(2024·山东青岛市检测)山东省有全国最大的温室智能化育苗蔬菜基地，蔬菜育苗过程对
环境要求严格，温室内的空气温湿度、土壤温湿度、二氧化碳浓度以及光照强度等都很重要。
其中光照强度简称照度，可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx。蔬菜生长
适宜的照度为4 000～25 000 lx，为了控制照度，科技人员设计了图甲所示的智能光控电路，
当照度低于4 000 lx时，启动照明系统进行补光。
(1)智能光控电路的核心元件是光敏电阻R ，某同学如图乙连接各元件，测量光敏电阻在不
0
同照度时的电阻，则在闭合电路开关前应该把滑动变阻器滑到________(选填“1”或“2”)
端；请根据图乙在虚线框内画出对应的电路图；
(2)通过测量得出了电阻随照度变化的规律如图丙所示，由图可判断光敏电阻的阻值 R 与照
0
度______________反比例函数关系(选填“满足”或“不满足”)；(3)该同学用上述光敏电阻连接成图甲所示的控制电路，其中电源电动势E＝9.0 V，内阻r＝
10 Ω，定值电阻R＝100 Ω，电阻箱R 的阻值调节范围是0～999.9 Ω，光敏电阻R 的电压U
1 2 0
增加到2.0 V时光照系统开始工作，为了使光敏电阻在照度降低到4 000 lx时，自动控制系
统开始补光，电阻箱R 的阻值应该调节为________ Ω；
2
(4)该光控装置使用较长时间后电源内阻变大，使得自动控制系统正常工作时的最小照度
_________4 000 lx。(选填“大于”“小于”或“等于”)
答案 (1)2 见解析图 (2)不满足 (3)65.0
(4)小于
解析 (1)为了保证电路的安全应将滑动变阻器滑到2端，从而使光敏电阻两端的电压为零；
根据实物图可得电路图如图所示
(2)根据题图丙可知纵坐标与横坐标的乘积不是一个常数，所以光敏电阻的阻值 R 与照度不
0
满足反比例函数关系；
(3)根据闭合电路欧姆定律得I＝，根据题图丙可知在照度降低到4 000 lx时，对应的阻值为
R＝50 Ω，又有U＝IR ，其中U＝2.0 V，联立可得R＝65.0 Ω；
0 0 2
(4)光控装置使用较长时间后电源内阻变大，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流变小，R
0
两端的电压变小，从而导致自动控制系统正常工作时的最小照度小于4 000 lx。
