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实验：利用传感器制作简单的自动控制装置
目录
01 考情解码·命题预警..........................................................................................................................1
02 体系构建·思维可视..........................................................................................................................2
03 核心突破·靶向攻坚..........................................................................................................................2
考点 实验：利用传感器制作简单的自动控制装置..........................................................................................2
知识点1 教材原型实验知识....................................................................................................................2
知识点2 创新拓展实验知识....................................................................................................................2
考向1 教材原型实验................................................................................................................................5
考向2 创新拓展实验................................................................................................................................9
04 真题溯源·考向感知........................................................................................................................14
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一、热敏电阻的热敏特性
考点要求
考察形式
2025 年
2024 年
2023 年
实验：利用传感
器制作简单的自
动控制装置
选择题
非选择题
河南卷T11，
云南卷T12，
浙江卷T12，
2024·广东卷T12
2023·湖南卷T12
考情分析：
1.命题形式：单选题非选择题
2.命题分析：各地高考对利用传感器制作简单的自动控制装置的考查非常少，但会在电学实验中涉及到光
敏电阻等传感器件的考查。
3.备考建议：弄清教材实验的原理、器材和实验步骤的础上，要能拓展实验，这就要求学生突破常规实验
思维，灵活运用所学知识解决新情境下的问题
复习目标：
目标1.熟悉利用传感器制作简单的自动控制装置的实验原理、实验步骤及数据处理。
目标2.学会在创新实验中利用传感器制作简单的自动控制装置。
2
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二、光敏电阻的光敏特性
3
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考点 实验：利用传感器制作简单的自动控制装置
知识点1 教材原型实验知识
1．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。
2．实验原理
(1)传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。
(2)其工作过程如下图所示。
3．实验器材
热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、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。
4．误差分析
误差主要来源于温度计和欧姆表的读数。
5．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
照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进行电阻调零。
知识点2 创新实验知识
。
4
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考向1 教材原型实验
例1.（2025·安徽省·联考题）小华用交流电源、干电池、电磁继电器、热敏电阻、定值电阻、可变
电阻器、开关、导线等元器件设计了一个自动开关暖风机，其电路原理图如图甲所示。设计要求是
一旦温度低于某一预定温度
时，暖风机就开始工作。
（1）热敏电阻的特性如图乙所示，为满足设计要求，电路图甲中的定值电阻是电阻__________
（填“
”或“
”）；
（2）若干电池电动势为1.5 V，内阻为0.1 Ω，继电器吸合衔铁的驱动电压为1 V，若设定
＝12
℃，定值电阻阻值为800 Ω，则应将
调至__________ Ω，电路才能正常工作；
（3）已知旧干电池与新干电池相比，电动势基本相同，而内阻比新电池大得多。如果长时间没有
更换电池，表面上暖风机仍然能正常工作，但暖风机开始工作的温度将__________（填“高于”或
“低于”）
。
【变式训练1】某同学为定性探究光敏电阻阻值随光照强度变化的关系，设计了如图a 所示的电路。
所用器材有：置于暗箱（图中虚线区域）中的光敏电阻RG、小灯泡和刻度尺；阻值为R 的定值电
阻；理想电压表V；电动势为E、内阻为r 的电源；开关S；导线若干。
实验时，先按图a 连接好电路，然后改变暗箱中光源到光敏电阻的距离d，记录电压表的示数U，
获得多组数据如下表。
d/cm
8.50
10.00
12.00
13.50
15.00
U/mV
271.0
220.0
180.0
156.7
114.9
d/cm
18.50
20.00
22.00
23.50
U/mV
94.8
89.5
78.6
72.5
回答下列问题：
（1）光敏电阻阻值RG与电压表示数U 的关系式为RG＝________________（用E、r、R、U 表示）。
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（2）在图b 的坐标纸上补齐数据表中所给的第二组数据点，并作出U－d 曲线。
（3）依据实验结果可推断：光敏电阻的阻值随着光照强度的减小而______（填“增大”或“减
小”）。
（4）该同学注意到智能手机有自动调节屏幕亮度的功能，光照强度大时屏幕变亮，反之变暗。他
设想利用光敏电阻的特性，实现“有光照射光敏电阻时，小灯泡变亮；反之变暗”的功能， 设计
了如图c 所示的电路，则电路中________（填“R1”或“R2”）为光敏电阻，另一个为定值电阻。
．【变式训练2】某同学用光敏电阻和电磁继电器等器材设计自动光控照明电路。
（1）光强（E）是表示光强弱程度的物理量，单位为坎德拉（cd）。如图a 所示是光敏电阻阻值随
光
强
变
化
的
图
线
，
由
此
可
得
到
的
结
论
是
：
_______________________________________________________________
________________________________________________________________。
（2）如图b 为电磁继电器的构造示意图，其中L 为含有铁芯的线圈，P 为可绕O 点转动的衔铁，K
为弹簧，S 为一对触头，A、B、C、D 为四个接线柱。工作时，应将________（填“A、B”或
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“C、D”）接照明电路。
（3）请在图c 中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。
（4）已知电源电动势为3 V，内阻很小，电磁铁线圈电阻R0＝20.0 Ω，电流超过50 mA 时可吸合衔
铁。如果要求光强达到2 cd 时，照明电路恰好接通，则图c 中定值电阻R＝________ Ω。
。
【变式训练3】为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电阻
控制，如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度变化曲线，照度可以反映光的强弱，光越强照度越
大，照度单位为：勒克斯（lx）。
（1）如图乙所示，电源电动势为3 V，内阻不计，当控制开关两端电压上升至2 V 时控制开关自动
启动照明系统。要求当天色渐暗照度降至1.0 （lx ）时控制开关接通照明系统，则R1 ＝
________kΩ。
（2）某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值，设计了如图丙所示的电路进行测量，电源
（E＝3 V，内阻未知），电阻箱（0～99 999 Ω）。实验时将电阻箱阻值置于最大，闭合S1，将S2与
1 相连，减小电阻箱阻值，使灵敏电流计的示数为I，图丁为实验时电阻箱的阻值，其读数为
________ kΩ；然后将S2与2 相连，调节电阻箱的阻值如图戊所示，此时电流表的示数恰好为I，则
光敏电阻的阻值为________ kΩ（结果保留3 位有效数字）。
考向2 创新拓展实验
例2．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1 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
段水平，另一端与压力传感器
接触，
的阻值与
压力F 之间的关系图像如图2 所示。当“控制电路”的输入端电压大于等于1V 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
，内阻为
，
为电阻箱（
），水壶中没有水时，水壶和底座的总质量为
，重力加速度g 取
，“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：
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（1）水龙头往水壶加水的过程中，
的阻值逐渐 ，
两端的电压逐渐 （均选
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，使图中
的长度为
长度的2 倍，并要求
“预设水量”为1L（对应的水的质量为
）。已知电阻
受到的压力
，其中
为杠
杆上B 点受到的压力，则应将
调节为
，此时
两端的电压为 V。
【变式训练1】．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1 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
段水平，另一端与压力传感器
接触，
的阻值与压力F 之间的关系图像如图2 所示。当“控制电路”的输入端电压大于等于1V 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
，内阻为
，
为电阻箱
（
），水壶中没有水时，水壶和底座的总质量为
，重力加速度g 取
，“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：
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（1）水龙头往水壶加水的过程中，
的阻值逐渐 ，
两端的电压逐渐 （均选
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，使图中
的长度为
长度的2 倍，并要求
“预设水量”为1L（对应的水的质量为
）。已知电阻
受到的压力
，其中
为杠
杆上B 点受到的压力，则应将
调节为
，此时
两端的电压为 V。
【变式训练2】2025 年丹东交警某次拦截进行例行检查过程中，用酒精检测仪进行检测，结果显示
驾驶人小王驾驶小型轿车，体内酒精含量为
，属于“酒驾”；而另一位小李驾驶二轮
摩托车，体内酒精含量为
，属于“醉驾”。现代社会，喝酒不开车已经成为基本行为
准则。某款酒精检测仪如图甲所示，核心部件为酒精气体传感器，其电阻
与酒精气体浓度的关
系如图乙所示。某同学想利用该酒精气体传感器设计一款酒精检测仪，除酒精气体传感器外，在实
验室中找到了如下器材：
A．蓄电池（电动势
，内阻
）
B．表头
（满偏电流
，内阻未知）
C．电流表
（满偏电流
，内阻未知）
D．电阻箱
（最大阻值
）
E.电阻箱
（最大阻值
）
F.电键及导线若干
（1）该同学设计的测量电路如图丙所示，为将表头
的量程扩大为原来的10 倍，他进行了如下
操作：先断开电键
、
、
，将
、
调到最大值。合上电键
，将
拨到2 处，调节
，使
表头
满偏，电流表
示数为
。此时合上电键
，调节
和
，当电流表
仍为
时，表头
示数如图丁所示，此时
为
，则改装电表时应将
调为
，改装结束后断
开所有电键。
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（2）该同学若将图中电键
、
合上，而将
拨到1 处，电阻箱
的阻值调为
，酒精气体
浓度为零时，表头
的读数为
。
（3）完成步骤（2）后，某次在实验室中测试酒精浓度时，表头指针指向
。已知酒精浓度在
之间属于“酒驾”；酒精含量达到或超过
属于“醉驾”，则该次测试的
酒精浓度属于范围 （选填“酒驾”或“醉驾”）
（4）使用较长时间后，蓄电池电动势降低，内阻增大，可调整 （“
”或“
”），
则此时所测的酒精气体浓度仍为准确值。
【变式训练3】如图甲所示为苹果自动分拣装置的示意图，该装置把大小不同的苹果，按一定质量
标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在一个以
为转动轴的杠杆上，杠杆末端压
在压力传感器R 上，R 的阻值随压力变化的曲线如图乙所示。调节托盘秤压在杠杆上的位置，使质
量等于分拣标准（0.15 kg）的大苹果经过托盘秤时，杠杆对R 的压力为1 N。调节可调电阻
，可
改变R、
两端的电压比，使质量等于分拣标准的大苹果通过托盘秤时，
两端的电压恰好能使
放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，此电压叫做放大电路的激励电压。该放大电路中包含保
持电路，能够确保大苹果在衔铁上运动时电磁铁始终保持吸动状态。
（1）当大苹果通过托盘秤时，R 所受的压力较大，电阻 （填“较大”“较小”）。
（2）自动分拣装置正常工作时，大苹果通过 （填“通道A”、“通道B”）。
（3）若电源电动势为5 V，内阻不计，放大电路的激励电压为2 V：
①为使该装置达到上述分拣目的，
的阻值等于 kΩ。（结果保留两位有效数字）
②某同学想在托盘秤压在杠杆上的位置不变的情况下，利用一块电压表测出每个苹果的质量，电压
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表的示数随苹果质量的增大而增大，则电压表应该并联在电阻 （填“R”、“
”或“电
源”）两端。
③若要提高分拣标准到0.33 kg，仅将
的阻值调为 kΩ 即可实现。（结果保留两位有效数
字）（提示：托盘秤压在杠杆上的位置不变的情况下，压力传感器受到的压力与苹果的质量成正
比）
【变式训练4】某研究性学习小组利用压敏电阻制作电子秤。已知压敏电阻在压力作用下发生微小
形变，它的电阻也随之发生变化，其阻值R 随压力F 变化的图像如图（a）所示，其中R0=15Ω，图
像斜率k=1.4Ω/N。小组同学按图（b）所示电路制作了一个简易电子秤（秤盘质量不计），电路中
电源电动势E=3.5V，内阻未知，电流表量程为10mA，内阻RA=18Ω，g 取10m/s2。实验步骤如下：
（1）实验有下列一些步骤，则最合理的步骤为 。
①秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器电阻接入电阻不变；读出此时毫安表示数I；
②换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值；
③秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏；
④将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。
（2）实验时发现电流表量程偏小，根据需要将其量程扩大为100mA，则应该给该电流表
（填“串联”或“并联”）阻值为 Ω 的电阻。
（3）用改装后的电流表进行操作，若电流表示数20mA，则待测重物质量m= kg。（结果保
留2 位有效数字）
（4）电流表表盘改动后，正确的刻线及0 刻度位置最合理的是 。
A．
B．
C．
D．
（5）若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤③的操作，
则测量结果 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
1.（2025·河南·高考真题）11. 实验小组研究某热敏电阻
特性，并依此利用电磁铁、电阻箱等器材
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组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1 所示，保温箱原理图如图2 所示。回答下列
问题：
（1）图1 中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是________（填“线性”或“非线性”）的。
（2）存在一个电流值
，若电磁铁线圈的电流小于
，衔铁与上固定触头a 接触；若电流大于
，
衔铁与下固定触头b 接触。保温箱温度达到设定值后，电磁铁线圈的电流在
附近上下波动，加热
电路持续地断开、闭合，使保温箱温度维持在设定值。则图2 中加热电阻丝的c 端应该与触头
________（填“a”或“b”）相连接。
（3）当保温箱的温度设定在
时，电阻箱旋钮的位置如图3 所示，则电阻箱接入电路的阻值为
________
。
（4）若要把保温箱的温度设定在
，则电阻箱接入电路的阻值应为________
。
2.（2025·云南·高考真题）基于铂电阻阻值随温度变化的特性，某兴趣小组用铂电阻做了测量温度
的实验。可选用的器材如下：
型号铂电阻、电源E（电动势
，内阻不计）、电流表
。（量程
，内阻
）、电流表
（量程
，内阻约
）、定值电
阻
（阻值
）、定值电阻
（阻值
）、开关S 和导线若干。
查阅技术手册可知，
型号铂电阻测温时的工作电流在
之间，在
范围内，铂电阻的阻值
随温度t 的变化视为线性关系，如图（a）所示。
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完成下列填空：
(1)由图（a）可知，在
范围内，温度每升高
，该铂电阻的阻值增加________
；
(2)兴趣小组设计了如图（b）所示的甲、乙两种测量铂电阻阻值的电路图，能准确测出铂电阻阻
值的是________（填“甲”或“乙”），保护电阻R 应选________（填“
”或“
”）；
(3)用（2）问中能准确测出铂电阻阻值的电路测温时，某次测量读得
示数为
，
示数如图（c）所示，该示数为________
，则所测温度为________
（计算结果保留2 位
有效数字）。
3.（2025·浙江·高考真题）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。
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(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。
4.（2024·广东省·历年真题）某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统，制作光源跟踪
演示装置，实现太阳能电池板方向的调整，使电池板正对光源。图甲是光照方向检测电路。所用器
材有：电源E（电动势3 V）电压表V1和V2（量程均有3 V 和15 V，内阻均可视为无穷大）；滑动
变阻器R：两个相同的光敏电阻
和
；开关S：手电筒：导线若干。图乙是实物图。图中电池
板上垂直安装有半透明隔板，隔板两侧装有光敏电阻，电池板固定在电动机转轴上。控制单元与检
测电路的连接未画出。控制单元对光照方向检测电路无影响。请完成下列实验操作和判断。
（1）电路连接。
图乙中已正确连接了部分电路，请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S 和电压表V 间的实
物图连线__________。
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（2）光敏电阻阻值与光照强度关系测试。
①将图甲中R 的滑片置于__________端。用手电筒的光斜照射到
和
，使
表面的光照强
度比
表面的小。
②闭合S，将R 的滑片缓慢滑到某一位置。V1的示数如图丙所示，读数
为__________ V，V2的示
数
为1.17 V。由此可知，表面光照强度较小的光敏电阻的阻值__________（填“较大”或“较
小”）。
③断开S。
（3）光源跟踪测试。
①将手电筒的光从电池板上方斜照射到
和
。②闭合S。并启动控制单元。控制单元检测并
比较两光敏电阻的电压，控制电动机转动。此时两电压表的示数
，图乙中的电动机带动电
池板__________（填“逆时针”或“顺时针”）转动，直至__________时停止转动，电池板正对手
电筒发出的光。
5.（2023 年湖南卷高考真题）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 ；
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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“<”）．
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