文档内容
第十二章 交变电流和传感器
近5年考情分析
考题统计
等级
考点要求 2022 2021 2020 2019 2018
要求
辽宁卷·T5
交变电流的产生和 浙江6月卷·T5
Ⅱ 浙江6月卷 Ⅲ卷·T16
描述 浙江1月卷·T9
·T5
理想变压器和远距 湖南卷·T6 河北卷·T8 Ⅱ卷·T19
Ⅱ
离输电 山东卷·T4 湖南卷·T6 Ⅲ卷·T20
实验十三：传感器 Ⅱ卷·T23
广东卷·T12 Ⅲ卷·T23 Ⅰ卷·T23
的简单应用
物理观念：1.理解磁通量、电磁感应、自感等概念；2.掌握右手定则、楞次定律、法拉
第电磁感应定律等规律；3.培养电磁相互作用观念和能量观念．
科学思维：综合应用楞次定律、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、焦耳定律、
牛顿第二定律、动能定理、能量守恒定律、动量定理、动量守恒定律分析问题的能力．
核心素养
科学探究：通过实验探究影响感应电流方向的因素，探究法拉第电磁感应定律、探究自
感现象和涡流现象，提高定性和定量分析问题的能力．
科学态度与责任：了解生活中电磁感应的应用，体会学习物理的乐趣，培养学习物理的
兴趣．
本章高考考查内容主要有:(1)交变电流的产生及变化规律；(2)交变电流的四值及应用；
(3)理想变压器的工作原理与规律；(4)理想变压器的动态电路分析；远距离输电的模式
命题规律 以及电压和功率的损耗；(6)传感器的简单应用.题型主要为选择题.物理核心素养上面主
要考查学生的“模型建构和科学推理”要素.能力主要考查理解与推理能力.整体难度中
偏易。
复习时要重点关注:(1)交变电流的产生过程；(2)交变电流的图象和交变电流的四值；
(3)理想变压器电路中原、副线圈与各物理量之间的制约关系；(4)理想变压器的工作原
备考策略 理；(5)远距离输电的特点.远距离输电技术处于世界领先水平，与之相关的信息给予题
应多训练.随着现代技术与人工智能的发展，传感器的应用越来越广泛，与传感器有关的
信息题和实验题应增加关注.变压器的动态变化问题应作为本章的重点和难点.
【网络构建】专题 12.3 实验十三：传感器的简单应用
【网络构建】
考点一 基本要求
一、实验目的
1．了解传感器的工作过程，探究敏感元件的特性．
2．学会传感器的简单使用．
二、实验原理
闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察．
三、实验器材
热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、温度计、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．
四、实验步骤
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(如实验原理图甲所示)．
(2)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．
2．研究光敏电阻的光敏特性
(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器连接好(如实验原理图乙所示)，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，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录．
考点 二 方法规律
一、数据处理
1．热敏电阻的热敏特性
(1)画图象
在右图坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线．
(2)得结论
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．
2．光敏电阻的光敏特性
(1)探规律
根据记录数据定性分析光敏电阻的阻值与光照强度的关系．
(2)得结论
①光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小；
②光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．
二、误差分析
本实验误差主要来源于温度计和欧姆表的读数．
三、注意事项
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．高频考点一 基本要求
【变式训练】学习了传感器之后，某物理兴趣小组找到了一个热敏电阻R，想利用热敏电阻的阻值随温度
升高而减小的特点来制作一个简易的温度计。兴趣小组查到了该热敏电阻的阻值随温度变化的一些信息如
图甲所示。他们准备的实验器材如下：干电池（电动势为1.5V，内阻不计），毫安表（量程为10mA、内
阻R 为40Ω），滑动变阻器R，开关、导线若干。
A 1
（1）若直接将干电池、开关、毫安表、热敏电阻R串接成一个电路作为测温装置，则该电路能测得的最
高温度为___________℃。
（2）现在该兴趣小组想让测温范围大一些，使该电路能测得的最高温度为100℃，他们又设计了如图乙所
示的电路图，并进行了如下操作：
a.将该热敏电阻R做防水处理后放入100℃的沸水中，一段时间后闭合开关，调节滑动变阻器R，使毫安
1
表指针满偏；
b.保持滑动变阻器R 接入电路的电阻不变，他们在实验室中找来了一瓶水，把热敏电阻R放入水中，一段
1
时间后闭合开关，发现毫安表的示数为8.0mA，则测得水的温度为___________℃。（结果保留两位有效
数字）
c.毫安表的电流值I（单位：A）和温度t（单位：℃）的关系式为___________。
d.根据关系式将毫安表刻度盘上的电流值改写为温度值。
【答案】 75 6.25
【解析】（1）[1]根据图像可知，温度越高，热敏电阻的阻值越小。电流表的量程为10mA，所以电路的总
电阻最小值为
可知热敏电阻的阻值为由R-t图像可知
解得
（2）b.[2]将该热敏电阻R做防水处理后放入100℃的沸水中，由图像可知此时的电阻为100Ω；过一段时
间后闭合开关，调节滑动变阻器R，使毫安表指针满偏此时
1
当毫安表的示数为8.0mA时，热敏电阻的阻值为
可得温度为
c.[3]由题意可得
毫安表的电流值I（单位：A）和温度t（单位：℃）的关系式为
【变式训练】小明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。图甲中控制电路电源输出的电压 ，继电
器线圈用漆包线绕成，其电阻阻值为 。当线圈中的电流大于等于50mA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）由图乙可知，当环境温度为40℃时，热敏电阻阻值为___________Ω。（2）由图乙可知，当环境温度升高时，继电器电磁铁的磁性将___________。（选填“增大”“减小”或
“不变”）
（3）图甲中警铃的接线柱C应与接线柱___________相连。（选填“A”或“B”）
（4）请计算说明，环境温度在___________范围内时，警铃报警。
【答案】 70 增大 B 大于等于80℃
【解析】（1）[1] 由图乙可知，当环境温度为 时，热敏电阻阻值为70Ω。
（2）[2] 分析图乙图像发现：温度升高时，热敏电阻阻值减小，根据欧姆定律，热敏电阻阻值减小，电路
中电流就会增大，电磁铁的磁性就会增大。
（3）[3] 因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，警铃的接线柱
C应与接线柱B连，指示灯的接线柱D应与接线柱A相连。
（4）[4] 当线圈中的电流I=50mA=0.05A时，继电器的衔铁将被吸合，警铃报警控制电路的总电阻
热敏电阻
由图乙可知，此时 ；所以，当温度 时，警铃报警。
【变式训练】在新冠肺炎疫情防控时期，我们经常需要测量体温，某同学利用老师提供的一热敏电阻（阻
值随温度的升高线性增加）设计了一个简易电子测温装置，他进行了如下操作∶
（1）由于该同学不知热敏电阻的详细参数，为了测量热敏电阻R阻值随温度变化的关系，该同学设计了
如图1所示的电路，他们的实验步骤如下。
①先将单刀双掷开关S掷向1，调节热敏电阻的温度t，记下电流表的相应示数I；
1 1
②然后将单刀双掷开关S掷向2，调节电阻箱使电流表的读数为__________，记下电阻箱相应的示数R；
1
③逐步升高温度的数值，每一温度下重复步骤①②；
④根据实验测得的数据，作出了R随温度t变化的图像如图2所示。
（2）设计电子测温装置，实验室提供了如下器材：
A．干电池，电动势为1.5V，内阻不计；B．灵敏毫安表，量程10mA，内阻R 为10Ω；
A
C．滑动变阻器R；
1
开关、导线若干。
该同学计划设计测温范围为0 C~50 C，设计了如图3所示的电路图，并进行了如下操作∶
①调节热敏电阻的温度为0 C，调节滑动变阻器R，使毫安表指针满偏后保持滑动变阻器R 阻值不变；
1
②写出毫安表的电流值I（A）和温度t（ C）的关系式_____________；
③根据关系式将毫安表刻度盘上的电流值改写为温度值；
④若干电池用久了其电源电动势不变，而其内阻变大，无法忽略不计，保持R 不变。测量结果将会
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_________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】 偏大
【解析】（1）[1]实验采用替代法，将开关S与2端闭合，调节电阻箱使电流表的读数为I；
1
（2）[2]由图乙可知R随温度t变化的关系为
热敏电阻的温度为0 C时，热敏阻值为100Ω，电流表满偏，根据欧姆定律，则有
解得
故
[3]若干电池用久了其电源电动势不变，而其内阻变大，无法忽略不计，保持R 不变，则在某温度下，根据
1
闭合电路欧姆定律，电流测量值偏小，对应测量的温度结果偏大。
高频考点二 方法规律
【变式训练】热敏电阻在各种自动化装置中有很多应用。西大附中物理实验队正在自主研发一自动调温装置，如图 所示为该装置的模拟电路，K为电磁继电器，M为电动机（图中未画）。其中R为正温度系
数的热敏电阻，阻值随温度变化的曲线可简化为如图 所示。请在答卷上完成电路连接，达到温度升高
吹风降温、温度降低到特定值时停止吹风的效果。
（1）由图 变化曲线可知，当环境温度 时，热敏电阻R随温度升高而______；
（2）电动机M应接入______端（“ ”或者“ ”）；
（3）请正确连接装置图，在适当位置画上电动机M______。
【答案】 增大 AB
【解析】（1）[1]由图 变化曲线可知，当环境温度 时，热敏电阻R的阻值随温度升高而增大。
（2）[2]电源、开关、热敏电阻与电磁继电器串联，电动机M接入AB端，当开关闭合时，温度较低时，
热敏电阻较小，继电器线圈中电流较大，形成的磁场较强，吸引衔铁，电动机断开，温度升高，热敏电阻
增大，线圈中电流减小，电磁铁磁性减弱，衔铁弹回，接在AB端的电动机工作，吹风降温，温度降低到
特定值时，线圈中的电流达到特定值，吸引衔铁，电动机断开。
（3）[3]装置连接如图所示
【变式训练】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，
光敏电阻是阻值随光照强度增大而减小。（1）如图甲，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______（填“ ”或“ ”）之间。
（2）下列选项可以延长路灯工作时间的是______。
A．增大滑动变阻器的阻值 B．并联更多的路灯 C．减小电源电动势
（3）用多用电表“ ”挡，按正确步骤测量图甲中电磁铁线圈电阻时，指针示数如图乙，则线圈的
电阻为______ ；已知当线圈中的电流大于或等于 时，继电器的衔铁将被吸合，图乙中直流电源的电
动势 ，内阻忽略不计，滑动变阻器有两种规格可供选择： 、 。
要求天色渐暗照度降低至 时（此时光敏电阻阻值约为 ）点亮路灯，滑动变阻器应选择______（填
“ ”或“ ”）。
【答案】 AB AC 1400
【解析】（1）[1] 天亮时光照强度增大，光敏电阻的阻值减小，电磁铁中电流增大，磁场增强，吸引衔铁
向下与C接通，灯熄灭，故路灯应接在AB之间。
（2）[2] A．由题意知当电流小于2mA时路灯亮，若增大滑动变阻器的阻值，则使路灯工作的光敏电阻临
界阻值变小，临界光照强度变强，所以可以延长路灯工作时间，故A正确；
B．并联更多的路灯，改变工作电路的阻值，但是对控制电路没有影响，不能延长路灯工作时间，故B错
误；
C．若减小电源电动势，则使路灯工作的光敏电阻临界阻值变小，临界光照强度变强，所以可以延长路灯
工作时间，故C正确。
故选AC。
（3）[3] 多用电表读数为
14×100Ω＝1400Ω
[4]路灯点亮时电磁铁中电流小于2mA，则电路中总阻值此时光敏电阻阻值约为 ，电磁铁的电阻为 ，则滑动变阻器接入电路中的阻值约为100Ω，故应
选用R。
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