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专题二十一 《传感器》信息优化卷（基础A）
----备战2024 年高考物理一轮复习单元信息优化AB 卷
（解析版）
（考试时间90 分钟 试卷满分100 分）
注意事项：
1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。
2．测试范围：人教版（2019） 选择性必修第二册 第五章《传感器》
第 Ⅰ 卷（选择题）
一、选择题：本题共12 小题，每小题4 分，共48 分。在每小题给出的四个选项中，第1~8 题只有一项符
合题目要求，第9~12 题有多项符合题目要求。全部选对的得4 分，选对但不全的得2 分，有选错或不
答的得0 分。
1．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），此装置具有自动提示
报警的功能，当睡觉前连接好电路，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
【详解】AD．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；
B．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；
C．如将门上镶嵌磁体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。
故选A。
2．现代大部分复印机的核心部件是有机光导体鼓，它是一个金属圆柱，表面涂覆有机光导体（OPC）。没
有光照时，OPC 是绝缘体，受到光照时变成导体。复印机复印的工作过程如图所示。下列关于这类复印机
的说法不正确的是（ ）
1
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A．这种复印机应用了静电吸附
B．OPC 是一种光敏半导体材料
C．在显影过程中，墨粉飞向OPC 时做匀变速运动
D．光照会激发OPC 中受束缚的电子从而导电，因此入射光需大于一定的频率
【答案】C
【详解】AB．复印机复印利用了静电吸附的原理，OPC 是一种光敏半导体材料，在光照后由绝缘体变为导
体，故AB 正确，不符合题意；
C．在显影过程中，墨粉受到的静电力随着与OPC 的距离改变面改变，加速度不断改变，故C 错误，符合
题意；
D．光照射到OPC 表面时，材料中的电子被激发而远离原子核，从而变为导体，所以只有当光子能量（频
率）大于某一数值时才可以导电，故D 正确，不符合题意。
故选C。
3．传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。不只在科研领域，在人们的日常生活中，
也会用到传感器以实现某种功能。关于图中应用传感器的实际情景，下列说法错误的是（ ）
A．甲图传感器用来测量位移的微小变化，是位移传感器
B．乙图光电计数器用到了光敏电阻这个传感元件，是光传感器
C．丙图利用霍尔元件可以测量微小位移，是位移传感器
D．传感器感受力、温度、光、声等信号，把电学信号转换成非电学信号
【答案】D
【详解】A．甲图中，当被测物体在左、右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。如
果测出了电容的变化，就能知道物体位置的变化，所以甲图传感器是位移传感器，故A 正确；
B．乙图中，A 是发光仪器，B 时接收光信号的仪器，B 中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器。当
传送带上没有物品挡住由A 射向B 的光信号时，光敏电阻的阻值较小，供给信号处理系统的电压变低；当
传送带上有物品挡住由A 射向B 的光信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电压变高。这种
高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能，故B 正确；
2
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C．丙图中，在两块磁感应强度相同、同极相对的放置的磁体缝隙中放入霍尔元件，当霍尔元件处于中间
位置时，磁感应强度B 为0，霍尔电压为0，可将该点作为位移的零点。当霍尔元件沿着z 轴正、负方向移
动时，则有霍尔电压输出，且电压大小与位移大小成正比，从而能够实现微小位移的测量，故C 正确；
D．传感器感受力、温度、光、声等信号，把非电学信号转换成电学信号，故D 错误。
本题选错误的，故选D。
4．如图所示为火灾报警器的部分电路，下列说法中正确的是（ ）
A．图中的外罩必须是密封的
B．图中的挡板必须是透明挡板
C．如有烟雾颗粒进入该装置即可能报警
D．仅LED 灯两端的电压波动该装置将报警
【答案】C
【详解】A．烟雾从外罩进入罩内，所以外罩不能密封，故A 错误；
BCD．LED 灯和光电三极管用一不透明的挡板隔开，没有险情时光电三极管不能收到LED 灯发出的光，发生
火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照在三极管上，将光信号转换成电信号，电阻变小，与传
感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，所以该传感器是用光传感器实现报警的，所以LED 灯两端的
电压波动无法使该装置报警，故BD 错误，C 正确。
故选C。
5．如图为学校教学楼的楼梯上过道灯的控制电路。在傍晚天黑时，用力拍掌，过道灯就亮了，而白天无
论怎么用力拍掌，过道灯都不亮。由此可知，在白天用力拍掌时（ ）
A．光控开关自动闭合 声控开关自动闭合
B．光控开关自动断开 声控开关自动闭合
C．光控开关自动闭合 声控开关自动断开
D．光控开关自动断开 声控开关自动断开
【答案】B
3
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【详解】由题意可知，白天有光照时，光控开关自动断开，此时，不论怎么用力拍掌，过道灯都不亮，夜
晚无光照时，光控开关应自动闭合，用力拍掌时，过道灯亮了，说明有声音时，声控开关自动闭合。
故选B。
6．其兴建小组利用压敏电阻制作一台电子秤，其内部电路如图所示，R1是保护电阻，R2是调零电阻，压
敏电阻值R 随压力F 变化规律为R=kF+C（k、C 为常量，k>0）。现对电流表的刻度盘进行改装，使得电流
表满偏时对应质量的示数为零，则（ ）
A．刻度盘标注的质量刻度均匀
B．若使用前质量示数大于零，应将R2的滑片向右滑动
C．电子秤的示数越大，电源的总功率越大
D．电池长时间使用后，若能调零称量值仍准确
【答案】D
【详解】A．电路中的电流与与压敏电阻没有线性关系，刻度盘标注的质量刻度不均匀，故A 错误；
B．若使用前质量示数大于零，电流偏小，应减小电阻，将R2的滑片向左滑动，故B 错误；
C．电子秤的示数越大，电路中电流越小，电源的总功率越小，故C 错误；
D．电池长时间使用后，若能调零，电流表仍可以满偏，称量值仍准确，故D 正确。
故选D。
7．光敏电阻是一种阻值对光照极其敏感的电路元件。在光照条件下光敏电阻的电子能够脱离束缚，离开
原有位置成为自由电子，而缺失电子的位置便称为空穴。如图所示，自由电子与空穴总是成对出现，称为
电子—空穴对，空穴可视为正电荷，空穴周围的束缚电子受到空穴吸引会填补该空穴。光敏电阻具有延时
性，表现为光照突然消失时，其阻值会缓慢恢复为无光照时的阻值。根据上述材料，下列说法正确的是（
）
A．光敏电阻受到的光照越强，其电阻阻值越大
B．光敏电阻内部的空穴也能够参与导电
4
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C．光照消失后，电子—空穴对迅速消失
D．光敏电阻适合用于需要快速响应的电路场合
【答案】B
【详解】A．由于在光照条件下光敏电阻的电子能够脱离束缚，离开原有位置成为自由电子，则光敏电阻
受到的光照越强，自由电子越多，导电性能越强，其电阻阻值越小，A 错误；
B．由于光敏电阻的电子脱离束缚，离开原有位置成为自由电子时，缺失电子的位置便称为空穴，空穴可
视为正电荷，可知空穴相对于自由电子的运动方向与电子的运动方向相反，因此光敏电阻内部的空穴也能
够参与导电，B 正确；
C．由于光敏电阻具有延时性，表现为光照突然消失时，其阻值会缓慢恢复为无光照时的阻值，即光照消
失后，电子—空穴对并不会迅速消失，C 错误；
D．光敏电阻具有延时性，因此光敏电阻不适合用于需要快速响应的电路场合，D 错误。
故选B。
8．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
和
，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
时，控制开关自动开启低水位预警；当a、b 两端的电压小于
（
、
为定值）时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是（ ）
A．
B．
为压力传感器
C．若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低
D．若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高
【答案】C
【详解】AB．题意可知水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。控制开关自动开
启低水位预警，此时水位较低，压力传感器的电阻值较大，由于a、b 两端此时的电压大于
，根据串联
电路电压分部特点可知，
为压力传感器，故高水位时压力传感器的电阻值越小，
压力传感器两端电压
变小，
，AB 错误；
5
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CD．根据闭合电路欧姆定律可知，a、b 两端的电压为
，若定值电阻的阻值越大，当
开启低水位预警时a、b 两端的电压大于
时，
压力传感器阻值需要越大，则水位越低；当a、b 两端的
电压小于
时开启高水位预警时，
压压力传感器阻值需要越大，则水位越低。C 正确，D 错误。
故选C。
9．某软件中运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图所示，电容M 极板固定，N
极板可运动，当手机的加速度变化时，N 极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中R 为定值电阻。
下列对传感器的描述正确的是（ ）
A．静止时，电容器两极板带电
B．保持向前匀减速运动时，电路中存在恒定电流
C．由静止突然向后加速，电流由a 向b 流过电流表
D．由向前加速突然停下，电流由b 向a 流过电流表
【答案】AC
【详解】A．静止时，N 板不动，电容器与电源保持相连，两极板带电，故A 正确；
B．保持向前匀减速运动时，加速度恒定不变，则N 板在某位置不动，电容器电容
不变，电容器保持与
电源相连，电压
不变，由
知电容器所带的电荷量
不变，则电路中无电流，故B 错误；
C．由静止突然向后加速，N 板相对M 板向前移动，则板间距离
减小，根据平行板电容器的决定式
知电容
增大，由
知，电压不变，电容器所带的电荷量增大，电容器充电，电流由a 向
b 流过电流表，故C 正确；
10．某一电熨斗的温控电路原理如图。1 是温控螺丝、2 是有弹性的金属片、4 是绝缘块、5 是加热电阻、6
是电熨斗底板。图中3 是一种传感器，当温度升高到某一数值时，温控螺丝1 与金属片2 断开，不再接
触，从而切断电源。则下列说法正确的是（ ）
6
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A．3 可能是光敏电阻
B．3 可能是双金属片
C．将1 向下调，可提高熨斗的最高温度
D．将1 向下调，可降低熨斗的最高温度
【答案】BC
【详解】AB．电熨斗的温控是通过金属受热弯曲的原理来控制，双金属片由长和宽相同的铜片和铁片组
成，受热时铜片膨胀比铁片大，双金属片向铁片一侧弯曲，温度越高，弯曲越明显，A 错误，B 正确；
CD．将1 向下调，则熨斗温度需更高才能使温控螺丝1 与金属片2 断开，C 正确，D 错误。
故选BC。
11．如图甲所示是电饭锅的电路图，
是一个限温开关，其内部结构如图乙所示，按下此开关按钮，两触
点闭合，当温度达到居里点（
）时此开关会自动断开。
是一个自动温控开关，当温度低于
时
会自动闭合，温度高于
时会自动断开，
是限流电阻，
是加热电阻。下列说法正确的是（ ）
A．当感温磁体的温度达到居里点（
）时，由于感温磁体失去了磁性，不能被永磁体吸引，在弹
簧的作用下，两触点断开
B．开始煮饭时不按下限温开关
一样可以把饭煮熟
C．电饭锅的饭煮熟后可以长时间保持米饭的温度在
到
之间
D．用电饭锅烧水，当水沸腾后限温开关
也会自动断开
【答案】AC
7
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【详解】A．当感温磁体的温度达到居里点（
）时，由于感温磁体失去了磁性，不能被永磁体吸引，
从而在弹簧的作用下，使得两触点断开，故A 正确；
BC．如果开始煮饭时不按下限温开关
，由于
的作用，当锅内温度低于
时
会自动闭合，从而对
锅加热，但当温度高于
时
会自动断开，使电饭锅处于保温状态，因此锅内的温度会控制在
到
之间，而无法将饭煮熟，故B 错误；C 正确；
D．用电饭锅烧水，水沸腾后水的温度会保持
不变，锅底温度不能达到居里点（
），因此限温
开关
，不会自动断开，故D 错误。
故选AC。
12．某小组设计的“过热自动报警电路”如左图所示，电源的电压为U1=3V，电源内阻可忽略，继电器线
圈用漆包线绕成，阻值为R0=20Ω。如图为热敏电阻Rt阻值随温度变化的图形，将热敏电阻Rt安装在需要探
测温度的地方，当线圈中的电流大于等于100mA 时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响起，同时指示灯熄
灭。则（ ）
A．警铃的接线柱C 应与接线柱A 相连的
B．报警温度大约在53℃
C．若电源内阻不可忽略，则报警温度将变大
D．要降低报警温度，可换用电压更小的电源
【答案】BC
【详解】A．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；当环境中的温度超过某
一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响，由此可知，警铃的接线柱C 应与B 相连，指示灯的
接线柱D 应与A 相连，故A 错误；
B．当环境温度升高时，热敏电阻阻值减小，由欧姆定律可知电路中电流增大，则继电器的磁性增大，当
线圈中的电流等于100mA 时，继电器的衔铁刚好被吸合，则控制电路中电阻最大值为
此时热敏电阻的阻值为
结合图线可知，此时环境温度大约为53℃，故B 正确；
C．若电源内阻不可忽略，当线圈中的电流等于100mA 时，热敏电阻的阻值将小于10Ω，由图线可知，报
8
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警温度将变大，故C 正确；
D．要降低报警温度，则线圈中的电流等于100mA 时，热敏电阻阻值增大，由以上分析可知，应增大电源
电压，故D 错误。
故选BC。
第Ⅱ卷（非选择题）
13．（8 分）某温度传感器，其内部电阻与温度关系如图甲所示。小明同学决定用该热敏电阻设计一个简
易温度计，现有如下器材：
A．电源（电动势
，内阻
）
B．表头G（满偏电流
，内阻约为
）
C．电流表A（满偏电流
，内阻未知）
D．变阻箱
（最大阻值
）
E.变阻箱
（最大阻值
）
小明同学设计的电路图如图乙所示，实验步骤如下：
①断开所有电键，将变阻箱
调到最大；
②闭合
，
拨到2 处，调节
使电流表A 为I，表头G 满偏；
③闭合
，反复调节
，使电流A 示数仍为I，表头G 示数为
满偏，此时
。
请回答下列问题
（1）如果将表头G 改装成
的电流表，
应调为
；
（2）小明同学测量表头内阻的实验方案是否有系统误差 （填“有”或“没有”）；
（3）如果将表头G 的表盘转换为测量温度的表盘，变阻箱
调到
，那么温度计的0 刻线位置对应表
头的读数为
；
（4）将该温度计放入热水中，表头指针指向
，则水温为 ℃。
【答案】
没有
【详解】（1）[1]根据题意，电路中干路电流始终恒定为
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闭合
时，表头G 示数
那么通过
中的电流为
表头与电阻
并联，所以有
解得表头的内阻
将表头改装成
的电流表，则与表头并联的电阻
中的电流为
解得改装电表时应将
调为
（2）[2]由于电流表起到监测电流的作用，通过调节变阻箱
能保证干路电流恒定，所以通过
上的
电流是准确的，故测量出的表头电阻没有系统误差。
（3）[3] 改装电流表的内阻为
根据图甲可知，当温度为0℃时，热敏电阻为
，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的干路电流为
解得
则表头的读数为
（4）[4]表头指针指向
，电路中干路电流为
由闭合电路欧姆定律有
解得热敏电阻
由图甲可知热水温度为80℃。
14．（10 分）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
图如图甲所示。
学习小组想测量该热敏电阻
在34~42°C 的阻值与温度的关系。实验器材有电源（输出电压恒为
，电流表A（量程
，内阻
约为50Ω）等，实验电路图如图乙所示。
10
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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
做好防水处理后同温度计一起放进烧杯里，
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100Ω、200Ω，本实验应选择最大阻值为 Ω 的滑动
变阻器。
（2）温度为42°C 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
= Ω（保留1 位小数）。
（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°C 时报警指示灯不亮，
达到或超过42°C 时指示灯亮，电路图如图丁所示。则指示灯应连接在 间（填“AB”或
“CD”）。
【答案】 200 30.7/30.8 150.9 CD
11
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【详解】（1）[1]闭合开关，调节滑动变阻器
，当电流表满偏时有
因此可知滑动变阻器大约需要调节到
，则需选择最大阻值为
得滑动变阻器。
（2）[2]根据电流表的表盘刻度可知，该电流表的精度为1mA，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
；
[3]根据闭合电路得欧姆定律有
代入数据解得
（3）[4]根据温度报警器组装得电路图，当温度低于42°C 时，热敏电阻得阻值较大，电磁继电器线圈中的
电流较小，磁力不足以把触片吸下，灯不亮，说明报警指示灯连接在CD 间。
15．（10 分）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，
为电阻箱，
为半导体薄膜压力传感器，
间连接电压传感器（内阻无穷
大）．
（1）先用欧姆表“
”挡粗测
的阻值，示数如图（b）所示，对应的读数是
;
（2）适当调节
，使电压传感器示数为0，此时，
的阻值为 （用
表示）；
（3）依次将
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
，所测数据如下表所示：
次数
1
2
3
4
5
6
砝码质量
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电压
0
57
115
168
220
280
根据表中数据在图（c）上描点，绘制
关系图线 ；
12
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（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
，电压传感器示数为
，则
大小是
（重力加速度取
，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
间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力
，此时非理想毫伏表读数为
，则
（填“>”“=”或“<”）．
【答案】 1000
见解析 1.7×10-2 >
【详解】（1）[1]欧姆表读数为10×100Ω=1000Ω
（2）当电压传感器读数为零时，CD 两点电势相等，即
即
解得
（3）[3]绘出U-m 图像如图
13
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（4）由图像可知，当电压传感器的读数为200mV 时，所放物体质量为1.75g，则
（5）可将CD 以外的电路等效为新的电源，电动势E＇，内阻r＇，CD 两点电压看做路端电压，因为换用
非理想电压传感器时内阻不是无穷大，此时电压传感器读数
当读数为U＇=200mV 时，实际CD 间断路（接理想电压传感器时）时的电压等于E＇大于200mV，则此时
压力传感器的读数F1>F0。
16．（12 分）传感器的基本工作原理是将非电学量转换为电学量，更方便地进行测量和控制。商家对大宗
货物的计量主要是利用电子地磅进行称重，电子地磅的原理如下：不放物体时滑动变阻器的滑片位于A
端，放上重物后电路电流变大，电流表示数改变，所以可以通过与电流表的示数对应的重量值读出被称物
体的重量。学校的物理实验小组在了解到电子地磅的原理后，想要利用这个简单的传感器装置原理图去测
量由两节干电池串联的电池组内阻，设想如下：将干电池组接入和电子地磅原理相同的电路图中，两个弹
簧的总弹力和弹簧的形变量成正比，且测得比例系数为k。已知一节干电池的电动势为E，滑动变阻器的
最大阻值等于定值电阻的阻值，均为
，在托盘上放置不同重量的砝码，读出对应电流表的示数。根据该
小组的设想，分析如下问题：
（1）测得多组砝码的重力与电流表读数的数据后，若采用图像法进行数据处理，则应该画出G 与
的图像；
（2）根据测得数据进行描点作图后测得图像的斜率为a，截距为b，则滑动变阻器上均匀缠绕的电阻丝沿
缠绕方向的总长度L 为 、待测电池组内阻r 为 （用题目中所给物理量符号表示）；
（3）考虑电流表内阻引起的系统误差，电池组内阻的测量值和真实值相比 （填写“偏大”、“偏
小”、“相等”）。
【答案】
偏大
【详解】（1）由胡克定律可知
解得
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此时滑动变阻器接入电阻为
由闭合电路欧姆定律可知
解得
可知：应该画
图像。
（2）根据分析可知
解得
（3）考虑电流表引起的误差，内阻实际值为
因此测量值偏大。
17．（12 分）新冠疫情期间，测温仪广泛使用，测温仪的核心部件是金属热敏电阻。
（1）某同学想利用如图（a）所示电路测量热敏电阻在不同温度时的电阻，则在闭合电路开关前应该把滑
动变阻器滑到 （填“a”或“b”）端。
（2）通过测量得出了电阻随温度变化的规律如图（b）所示，其中一条是直线是理论值，则实验值是直线
（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。
（3）该同学用上述热敏电阻连接成如图（c）所示电路，制作一简易的测温仪，其中电源电动势
，内阻
，理想电压表
满偏电压为
，定值电阻
，为了使热敏电阻在
时电压表满
偏，电阻箱R 应该调成
。
（4）利用上述方法。可以将理想电压表
刻度线改成温度刻度线，则温度刻度线是 （填“均
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匀”、“左疏右密”或“左密右疏”）。
（5）该测温计使用较长时间后，电源电动势减小，内阻变大，导致测量结果 （填“大于”、
“小于”或“等于”） 真实值。
【答案】 b I 149 左密右疏 大于
【详解】（1）[1]在闭合电路开关前应该把滑动变阻器滑到电阻最大的位置，即调到b 端。
（3）由电路可知，采用电流表外接，电阻测量值偏小，即相同温度下的实验值偏小，则实验值是直线
Ⅰ。
（3）热敏电阻在
时电阻为Rt=100Ω，电路中的电流
则电阻箱的阻值
（4）电压表读数
而Rt=kt
则
描绘出大致的t-U2图像如图，由数学关系可知，将电压表刻度线改成温度刻度线之后，温度刻度线左密右
疏。
（4）该测温计使用较长时间后，电源电动势减小，内阻变大，根据
可知U2偏小，则读出的t 值偏大，即导致测量结果大于真实值。
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