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高考实验解读与针对性训练
实验19 探究传感器元件的性能
【实验解读】
一、五种敏感元件的作用和特点
敏感元件
作用
特点
热敏电阻
将温度这个热学量转换
为电阻这个电学量
一般情况下，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
金属热电阻
将温度这个热学量转换
为电阻这个电学量
一般情况下，金属热电阻的阻值随温
度的升高而增大，随温度的降低而减
小
光敏电阻
将光照强度这个光学量
转换为电阻这个电学量
一般情况下，光敏电阻的阻值随光照
强度的增强而减小，随光照强度的减
弱而增大
霍尔元件
将磁感应强度这个磁学
量转换为电压这个电学
量
对于某个确定的霍尔元件，它的厚度
d、霍尔系数k 为定值，如果保持电流
I 恒定，则霍尔电压UH 就与磁感应强
度B 成正比(UH＝k)
压敏电阻
将压力这个力学量转换
为电阻这个电学量
压敏电阻的阻值随压力的变化而变化
二、实验过程
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(如图1 甲所示)。
图1
(2)准备好记录电阻与温度关系的表格(如下表)。
次数
待测量
1
2
3
4
5
6
温度/℃
电阻/Ω
(3)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，把
记录的数据画在R－t 图中，得图像如图乙所示。
2.研究光敏电阻的光敏特性
(1)将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如图2 所示电路连接好，其
中多用电表置于“×100”挡。
图2
(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
显示电阻阻值的变化情况，并记录。
(4)用手掌(或黑纸)遮光时电阻值又是多少，并记录。
把记录的结果填入下表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性。
光照强度
弱
中
强
无光照射
阻值/Ω
结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强时电阻变小，光照减弱
时电阻变大。
三、误差分析
1.温度计读数带来误差。
2.多用电表读数带来误差。
3.作R－t 图像时的不规范易造成误差。
四、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，可将光敏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欧姆调零。
【高考典例】
【典例1】 （2025 年1 月浙江选考题）某同学研究半导体热敏电阻（其室温电阻约为几百
欧姆）
的阻值随温度规律，设计了如图所示电路。器材有：电源E（
），电
压表（
），滑动变阻器R（A：“
”或B：“
”），电阻箱
（
），开关、导线若干。
（1）要使cd 两端电压
在实验过程中基本不变，滑动变阻器选_____（选填“A”或
“B”）；
（2）正确连线，实验操作如下：
①滑动变阻器滑片P 移到最左端，电阻箱调至合适阻值，合上开关
；
②开关
切换到a，调节滑片P 使电压表示数为
；再将开关
切换到b，电阻
箱调至
，记录电压表示数
、调温箱温度
。则温度
下
_____
（保留三位有效数字）：
③保持
、滑片P 位置和开关
状态不变，升高调温箱温度，记录调温箱温度和相应电
压表示数，得到不同温度下
的阻值。
（3）请根据题中给定的电路且滑片P 位置保持不变，给出另一种测量电阻
的简要方案。
【典例2】．（2025 年高考湖南卷）（9 分）车辆运输中若存在超载现象，将带来安全隐
患。由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥，可以用于监测道路超载问题。某小组对
此进行探究。
（1）选择一块均匀的长方体导电水泥块样品，用多用电表粗测其电阻。将多用电表选择开
关旋转到“
”挡，正确操作后，指针位置如图1 所示，则读数为
。
（2）进一步提高实验精度，使用伏安法测量水泥块电阻，电源E 电动势
，内阻可忽略，
电压表量程
，内阻约
，电流表程
，内阻约
。实验中要求滑动变
阻器采用分压接法，在图2 中完成余下导线的连接 。
（3）如图2，测量水泥块的长为a，宽为b，高为c。用伏安法测得水泥块电阻为R，则电
阻率
（用R、a、b、c 表示）。
（4）测得不同压力F 下的电阻R，算出对应的电阻率
，作出
图像如图3 所示。
（5）基于以上结论，设计压力报警系统，电路如图4 所示。报警器在两端电压大于或等于
时启动，
为水泥块，
为滑动变阻器，当
的滑片处于某位置，
上压力大于或等
于
时，报警器启动。报警器应并联在 两端（填“
”或“
”）。
（6）若电源E 使用时间过长，电动势变小，
上压力大于或等于
时，报警器启动，则
（填“大于”“小于”或“等于”）。
【典例3】[2021 广东]某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律.根据实验需要已选用了
规格和量程合适的器材.
（1）先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势.选择适当倍率的欧姆挡，将两表
笔，调节欧姆调零旋钮，使指针指向右边“0Ω”处.测量时观察到热敏电阻温度越高，相同
倍率下多用电表指针向右偏转角度越大，由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而.
（2）再按下图连接好电路进行测量.
①闭合开关S 前，将滑动变阻器R1的滑片滑到端（选填“a”或“b”）.
将温控室的温度设置为T，电阻箱R0调为某一阻值R01.闭合开关S，调节滑动变阻器R1，使
电压表和电流表的指针偏转到某一位置.记录此时电压表和电流表的示数、T 和R01.断开开
关S.
再将电压表与热敏电阻C 端间的导线改接到D 端，闭合开关S.反复调节R0和R1，使电压表
和电流表的示数与上述记录的示数相同.记录此时电阻箱的阻值R02.断开开关S.
②实验中记录的阻值R01R02（选填“大于”“小于”或“等于”）.此时热敏电阻阻值RT＝.
（3）改变温控室的温度，测量不同温度时的热敏电阻阻值，可以得到热敏电阻阻值随温度
的变化规律.
【针对性训练】
1.（2025 年包头二模）人们对室内空气质量和环境健康问题十分重视，已知国家室内甲醛
浓度标准是η≤0.1mg/m3。某探究小组准备利用一个对甲醛气体非常敏感的气敏电
阻Rx，制作一个甲醛检测仪，用于检测室内甲醛是否超标。正常情况下该气敏电阻阻值
为几百欧，当甲醛浓度升高时，其阻值可以增大到几千欧。供选择的器材如下：
A. 蓄电池（电动势E=6V，内阻不计）
B. 电流表
（量程
，内阻RA1为
）
C. 电流表
（量程
，内阻RA2约为
）。
D. 滑动变阻器R1（最大阻值
）
E. 滑动变阻器R2（最大阻值
）
F. 电阻箱R3（最大阻值
）
G. 红色发光二极管
H. 开关、导线若干
(1)该组同学设计了如图甲所示的电路图研究气敏电阻阻值随甲醛浓度变化的规律，为
了更方便测量气敏电阻的阻值，则图中滑动变阻器应选择__________（填“R1”或
“R2”）。
(2)按图甲连接好电路，将电流表连接到恰当位置后，把气敏电阻放置于不同浓度甲醛中
测量其电阻的阻值，某次测量时读出两电流表
、
的示数分别为
、
，则此次电阻
阻值Rx=___________（用题目所给字母表示）。最终得到如图乙所示图像。
(3)利用该气敏电阻，探究小组设计的甲醛检测仪的测试电路如图所示。当报警器两端
的电压大于2V 时将报警，报警器对电路电阻的影响不计，实验要求当室内甲醛浓度超过
标准时，报警器报警。按电路图连接好电路，按照下列步骤调节甲醛检测仪，使其能正常
使用。
①电路接通前需将电阻箱R3调到某一恰当数值，这一恰当数值为_____
，将滑动变阻器
滑片置于右端；
②将开关向1 端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警；③保持滑动变
阻器滑片位置不动，将开关向2 端闭合，甲醛检测仪即可正常使用。
(4)某些环境对甲醛浓度标准有更高要求，按（3）调节好甲醛检测仪后，为了使甲醛检
测仪能够在η≥0.08mg/m3 时就能报警，应将滑动变阻器的滑片向_____（填“左”或
“右”）移动。
2.[ 2024 山东青岛调研检测]液位报警器是一种用于监测、维护和测量液面位置的传感器，
它会将感知到的液位数据转换为电信号.某实验小组通过研究热敏电阻的特性制作了一个汽
车低油位报警装置，过程如下.
图甲 图乙
（1）已知常温下某热敏电阻的阻值约为1.4kΩ，若用图甲所示的多用电表测量该电阻的阻
值，需将选择开关旋转到欧姆挡（选填“×10”“×100”或“×1k”）位置.
（2）设计图乙电路探究该热敏电阻的阻值Rt随温度t 变化的关系，开关闭合前，滑片P 应
位于滑动变阻器最端（选填“左”或“右”），已知定值电阻R0＝1.5kΩ，某次测量中电
流表A1的示数为3.20mA，A2的示数为2.40mA，两电流表均可视为理想电表，则此时热敏
电阻的阻值Rt＝kΩ.
图丙 图丁
（3）该实验小组经过多次测量，绘出了Rt－t 图像如图丙所示，图丁是他们根据此热敏电
阻设计的汽车低油位报警器.其中电源的电动势E＝6.6V，定值电阻R＝1.5kΩ，长为l＝
60cm 的热敏电阻下端紧靠油箱底部，不计报警器和电源内阻.已知流过报警器的电流I＞
3.0mA 时报警器开始报警，若测得报警器报警时油液（油液内热敏电阻）的温度为15℃，
油液外热敏电阻温度为50℃，由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为cm（结果
保留1 位小数）.
（4）若保持油液的温度为15℃，油液外热敏电阻的温度为50℃，随着油箱中液面逐渐降
低，按照（3）中测量方法，实验小组根据图丙将电流表上“电流”刻度改为“液面距油箱
底部的距离”刻度，改装后表盘上的刻度是（选填“均匀”或“非均匀”）的.
3.磁敏电阻是一种对磁敏感，具有磁阻效应的电阻元件.磁敏电阻在磁场中阻值发生变化的
现象称为磁阻效应.某同学利用伏安法测量一磁敏电阻的阻值（几千欧）随磁感应强度的变
化关系.所用器材：电源E，滑动变阻器R（最大阻值为20Ω），电压表（内阻约为
3000Ω），毫安表（可视为理想电表），开关S 及导线若干.
（1）在图甲所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图.
图甲 图乙
（2）实验时，将磁敏电阻置于待测磁场中，记录不同磁感应强度下电压表和毫安表的示数，
计算出相应的磁敏电阻阻值.若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为6.2V 和2.8mA，
则此时磁敏电阻的阻值为 kΩ（保留两位有效数字）.
（3）实验中得到的该磁敏电阻阻值R 随磁感应强度B 变化的曲线如图乙所示.某次测量中，
测得磁敏电阻的阻值为10.0kΩ，此时磁感应强度为 T（保留两位有效数字）.
（4）太阳风是指从太阳上层大气射出的超声速带电粒子流，当太阳风激
烈爆发时，可能会给地球带来无法预计的磁暴灾难.某同学利用实验中的
磁敏电阻制作了一种搭载在人造卫星上的探测磁感应强度的报警器，其电
路的一部分如图丙所示.图中E 为直流电源（电动势为9.0V，内阻可忽
略），当图中的输出电压达到或超过3.0V 时，便触发报警器（图中未画出）报警.若要求
开始报警时磁感应强度为10－4T，则图中 （选填“R1”或“R2”）应使用磁敏电阻，
另一固定电阻的阻值应为kΩ（保留两位有效数字）；如果要提高此装置的灵敏度（即在磁
感应强度更小时就能触发报警），应该 （选填“增大”或“减小”）R1.
4. 材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用这种效应可以测量压力
大小.若图甲为某压敏电阻在室温下的电阻—压力特性曲线，其中RF、R0分别表示有、无压
力时压敏电阻的阻值.为了测量压力F，需先测量压敏电阻处于压力中的阻值RF.请按要求完
成下列实验.
（1）设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，在图乙的虚线框中画出实验
电路原理图（压敏电阻及所给压力已给出，待测压力大小约为0.4×102～0.8×102N，不考
虑压力对电路其他部分的影响），要求误差较小，提供的器材如下：
A.压敏电阻，无压力时阻值R0＝6000Ω
B.滑动变阻器R，最大阻值为200Ω
C.电流表A，量程2.5mA，内阻约30Ω
D.电压表V，量程3V，内阻约3kΩ
E.直流电源E，电动势3V，内阻很小
F.开关S，导线若干
（2）正确接线后，将压敏电阻置于待测压力下，通过压敏电阻的电流是1.33mA，电压表
的示数如图丙所示，则电压表的读数为 V.
（3）此时压敏电阻的阻值为Ω；结合图甲可知待测压力的大小F＝ N.（计算结果
均保留两位有效数字）
5.(2024·湖南常德高三月考)某同学利用下列实验器材设计一个电路来研究某压
敏电阻Rx的压阻效应，然后将该压敏电阻改装为压力传感器测量压力。已知该
电阻Rx的阻值变化范围为50～250 Ω。供选择的实验器材如下：
A.电源E：电动势为3 V，内阻不计
B.电流表A1：量程为3 mA，内阻r1＝10 Ω
C.电流表A2：量程为30 mA，内阻r2约为1 Ω
D.电阻箱R1：阻值范围0～9 999.9 Ω
E.定值电阻R0：R0＝50 Ω
F.开关S、导线若干
图8
(1)为了较准确地测量电阻Rx，某同学设计了图8 甲的实验电路图，根据所设计
的电路图，设电流表
、
的示数分别为I1、I2，电阻箱的电阻为R1，则Rx的
测量值为Rx＝________。
(2)该同学根据实验测量结果，作出压敏电阻Rx随所加外力F 的Rx－F 图像，如
图乙所示，则由此图像可知，随压力F 的增大，压敏电阻Rx的阻值________(填
“增大”“减小”或“不变”)。
(3)该同学将这种压敏电阻Rx与一个量程为3 V 的理想电压表按如图丙所示电路
改装成测量压力的仪表，已知电源E＝4 V，内阻不计，为了使改装后的压力表
的量程为0～100 N，压力为100 N 时对应电压表3 V 的刻度，则定值电阻R 应
取R＝________Ω，电压表2 V 刻度对应压力表________N 的刻度。
6.（2025 年山西模拟）某同学用如图甲所示电路探测某压敏电阻R1的特性，同
时测电源的电动势E 和内阻r，量程为3V 的电压表内阻很大，定值电阻
R0=1Ω，用多用电表粗测电源的电动势大约为3V，不加压力时压敏电阻的阻值
约24 欧，电阻箱R2（0~99.99Ω）。
(1)闭合S，单刀双掷开关打到1，记录压力F 下电压表的读数U，再将K 打到
2，调整电阻箱R2的阻值，使电压表的读数又为刚才的数值，则此压力为F 时，
R1与R2阻值关系是R1______R2（选填“大于”“等于”或“小于”）。
(2)改变压力，重复以上步骤，测得多组F、R、U 的值，得到如图乙和图丙的图
线，说明这个压敏电阻的电阻随压力的增大而______（选填“减小”或“增
大”）；由
图可知电源电动势为______V，电源内阻为______Ω（计算结
果保留到小数点后两位）。
(3)考虑电压表的内阻影响，电源电动势的测量值比真实值______（选填“偏
大”“偏小”或“相等”），内阻的测量值比真实值______（选填“偏大”
“偏小”或“相等”）。
7 .(9 分)（2024 年5 月重庆六校联考）磁力锁主要由电磁铁和衔铁组成。某小组用如图甲
所示的装置研究电磁铁的工作电压与衔铁所受磁力大小的关系，弹性梁一端连接有衔铁，
在外力作用下可以上下运动，另一端固定于墙壁，电磁铁位于衔铁正下方，V1为理想电压
表。
(1)为增大电磁铁产生的磁感应强度，变阻器的滑片P 应向________端移动(选填“c”或
“d”)。
(2)已知电磁铁线圈的直流电阻为30 Ω，滑动变阻器的最大阻值为170 Ω，电源E 的电动势
为12.0 V，滑动变阻器能提供的最大分压为11.9 V，则电源E 的内阻为________Ω(保留2
位有效数字)。
(3)同学们将阻值会因形状变化而发生改变的金属应变片R1粘贴在弹性梁的上表面，然后将
金属应变片R1、定值电阻R2和理想电压表V2连接成如图乙所示的电路。线圈通电吸引衔
铁下移时，应变片变长，R1 的阻值将________，电压表V2 的读数将________。(填“增
大”“减小”或“不变”)
(4)在线圈通电吸合衔铁后，用外力F 使电磁铁和衔铁刚好分开，测得外力F 与线圈两端电
压U 的关系如图丙所示，若要求该锁能抵抗1200 N 的外力，则工作电压至少为
________V。
8．（9 分（2024 广东名校联盟4 月二轮复习联考））李华同学查阅资料：某金属在
内电阻值
与摄氏温度的关系为
，其中
为该金属在0℃时
的阻值，
为温度系数（为正值）。李华同学设计图甲所示电路以测量该金属的电阻
和
值。可提供的实验器材有：
A．干电池（电动势约为
，内阻不计）
B．定值电阻
（阻值为
）
C．定值电阻
阻值为
）
D．滑动变阻器
（阻值范围
）
E．滑动变阻器
（阻值范围
）
F．电流计
（量程
，内阻约
）
G．电阻箱
（最大阻值为
）
H．摄氏温度计
I．沸水和冷水各一杯
J．开关两个及导线若干
请回答下列问题：
（1）滑动变阻器应选用__________（选填“
”或“
”），开关
闭合前，滑动变
阻器的滑片移到__________（选填“
”或“
”）端。
（2）将电阻箱的阻值调为
，闭合开关
，读出电流计
的示数，再闭合开关
，
调节电阻箱的阻值，直至闭合
前、后电流计
的示数没有变化，此时电阻箱的示数为
，则电流计
的内阻为__________
。
（3）利用上述电流计
及电路测量该金属的电阻
和
值的步骤如下：
①断开开关
、
，将
取下换成该金属电阻，并置于沸水中；
②闭合开关
，读出电流计
的示数；闭合开关
，调节电阻箱的阻值，直至闭合开关
前、后电流计
的示数没有变化，记下此时电阻箱的示数
和温度；
③多次将冷水倒一点到热水中，重复步骤②，可获得电阻箱的示数
和温度的多组数据．
（4）以电阻箱的示数
为纵轴，温度为横轴，作出图像如图乙所示，则该金属电阻在
0℃时的阻值为__________
，温度系数为__________
。（结果用
表示）
