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方法10 不同传感器的特点及其自动化控制设计的方法
一、不同传感器的特点归纳
名称
电器元件
特点
热敏电阻
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
光敏电阻
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
霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量，对应关
系是霍尔电压
(h 为霍尔系数)
亚敏元件
压敏电阻的阻值随所受压力的变化而变化
二极管
具有单向导电性，二极管正向导通后，电流随电压增大而迅速上升
二、利用传感器设计自动化控制电路的方法
传感器类型
传感器主要包括光敏传感器、热敏传感器、压力传感器等
电阻选用
原则
(1)可保护电路；(2)使可调节范围在传感器阻值范围内；(3)阻值大小不宜过大或者过小，以免
导致传感器对电路无法产生较大的影响
电路设计
思路
误差分析产生误差的原因主要为电源电动势及内阻的变化，可根据闭合电路欧姆定律进行判断
1
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1．（2024·浙江·高考真题）在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中，测得热敏电阻
，在不同温度时的
阻值如下表
温度/℃
4.1
9.0
14.3
20.0
28.0
38.2
45.5
60.4
电阻/（
）
220
16
0
100
60
45
30
25
15
某同学利用上述热敏电阻
、电动势
（内阻不计）的电源、定值电阻R（阻值有
、
、
三种可供选择）、控制开关和加热系统，设计了A、B、C 三种电路。因环境温度低于
，现要求
将室内温度控制在
范围，且1、2 两端电压大于
，控制开关开启加热系统加热，则应选择的
电路是 ，定值电阻R 的阻值应选
， 1、2 两端的电压小于 V 时，自动关闭加热系统（不考虑
控制开关对电路的影响）。
A．
B．
C．
【答案】 C 3 1.8
【详解】[1] A．电路A，定值电阻和热敏电阻并联，电压不变，故不能实现电路的控制，故A 错误；
B．定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，定值电阻分得电压越小，无法实现1、2
两端电压大于
，控制开关开启加热系统加热。故B 错误；
C．定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，热敏电阻分得电压越大，可以实现1、2
两端电压大于
，控制开关开启加热系统加热。故C 正确。
故选C。
[2]由热敏电阻
在不同温度时的阻值表可知，
的阻值为
由题意可知
，解得
[3]
时关闭加热系统，此时热敏电阻阻值为
，此时1、2 两点间的电压为
则
1、2 两端的电压小于1.8V 时，自动关闭加热系统。
2
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2．（2023·湖南·统考高考真题）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
22
0
280
根据表中数据在图（c）上描点，绘制
关系图线 ；
3
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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#1000.0
1.7×10-2 >
【详解】（1）[1]欧姆表读数为10×100Ω=1000Ω
（2）[2]当电压传感器读数为零时，CD 两点电势相等，即
即
，解得
4
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（3）[3]绘出U-m 图像如图
（4）[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）[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。
3．（2022·重庆·高考真题）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50.0μA，主要实验器材有：恒压直流电源E、加热器、测温仪、热敏
电阻RT、可变电阻R1、电流表A、电压表V。
（1）用加热器调节RT的温度后，为使电流表的示数仍为50.0μA，须调节 （选填一种给定的
实验器材）。当RT两端未连接电压表时，电流表示数为50.0μA；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”“远小于”）RT阻值的电压表。
（2）测得RT两端的电压随温度的变化如图所示，由图可得温度从35.0°C 变化到40.0°C 的过程中，RT的阻
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值随温度的平均变化率是
（保留2 位有效数字）。
【答案】 可变电阻R1 远大于 -1.2
【详解】（1）[1]由题知恒压直流电源E 的电动势不变，而用加热器调节RT的温度后，导致整个回路的总
电阻改变。而要确保电流表的示数仍为50.0μA，则需控制整个回路的总电阻不变，故需要调节的器材是可
变电阻R1。
[2]连接电压表后，电流表示数显著增大，则说明电压表与RT并联后R 总减小，则根据并联电阻的关系有
则要保证R 总不变需须将原电压表更换为内阻远大于RT阻值的电压表。
（2）[3]图可得温度为35.0°C 时电压表的电压为1.6V，且实验设定恒定电流为50.0μA，则根据欧姆定律可
知此时热敏电阻RT1= 32kΩ；温度为40.0°C 时电压表的电压为1.3V，且实验设定恒定电流为50.0μA，则
根据欧姆定律可知此时热敏电阻RT2= 26kΩ，则温度从35.0°C 变化到40.0°C 的过程中，RT的阻值随温度的
平均变化率是
负号表示随着温度升高RT的阻值减小。
4．（2024·全国·模拟预测）实验室有一个标准的铂电阻Pt100（用
表示），还附带了该电阻和温度的对
照表。
Pt100 热敏电阻常用温度阻值对应表
温
度
（
）
电
阻
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（
）
温
度
（
）
电
阻
（
）
某同学想用它来做一个温度计，设计电路如图所示，恒定电压
，电阻
，
，
电压表的量程为150mV，视为理想电压表，其零刻线在中间，当电流从M 流向N 时电压表指针向右偏，
当电流从N 流向M 时电压表指针向左偏。该同学想直接用电压表的示数来表示温度。
（1）当
处在
的冰水混合物中，电压表的读数为 mV。
（2）当
处在
的环境中，电压表的指针向 （填“左”或“右”）偏。
（3）该温度计，应该把 mV 的电压刻线刻成
的温度值。（结果保留三位有效数字）
（4）该温度计灵敏度不高，你认为出现该问题的原因是什么？ 。
【答案】 0 左 130 随着温度的变化电阻变化不明显
【详解】（1）[1]当
处在
的冰水混合物中，
的电阻为
，M、N 两点电势相等，电压表的读数
为0。
（2）[2]当
处在
的环境中，
的电阻为
小于
，N 点电势高于M 点电势，电压表的指针向
左偏。
（3）[3]
时
的电阻为
。由
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可知，应该把130mV 的电压刻线刻成
的温度值。
（4）[4]温度每变化
，电阻才变化
左右，电阻变化小，电压表的示数变化就小，用电压表的示数
来表示温度的精准度就较低。
5．（2024·全国·模拟预测）在汛期，降水对水库、河流等水源的补给具有重要的影响，对水库、河流水位
的实时监测至关重要，某物理兴趣小组计划利用压力传感器设计水库水位预警系统，已知水位越高，压力
传感器受到的压力越大，压力与水位高度成正比，满足
，
，通过查阅资料得到压力传感
器的电阻和受到的压力之间的关系图像如图甲所示。
（1）根据图甲可知压力传感器的电阻随着水位的升高而 （填“增大”或“减小”）。
（2）压力传感器的电阻用
表示，现提供如下器材：
①电源E，电源电动势为3V（不考虑内阻）；
②定值电阻
；
③定值电阻
；
④定值电阻
；
⑤开关S 及导线若干。
请在上述器材中选择合适的器材，设计一个简单电路，要求当水位达到150m 时，a、b 之间的电压降至
时，控制开关开启高水位预警，在如图乙所示的框内完成电路原理图 （标明器材的代号，不
考虑控制开关对所设计电路的影响）。
（3）若要求在设计的电路中，开启预警系统的水位降低，则定值电阻应选 （填“
”“
”或
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“
”）。
【答案】 减小
【详解】（1）[1]根据
可知，水位越高压力越大，根据图甲可知，压力越大，压力传感器的电阻越
小，故压力传感器的电阻随着水位的升高而减小。
（2）[2]当水位达到150m 时，产生的压力大小为300N，由图甲可知，压力大小为300N 时，压力传感器的
电阻为
，电源电动势为3V，应加一个分压电阻，分压电阻两端的电压为
，根据串联电路的特
点，可得
，解得
故定值电阻选择
，电路原理图
（3）[3]开启预警系统的水位降低，则压力传感器受到的压力减小，压力传感器的电阻增大，根据串联电
路特点，电压比值不变，电阻比值不变，故定值电阻的阻值要增大，满足条件的为电阻
。
6．（2024·湖北十堰·统考一模）“饮酒不开车”是司机必须遵守的交通法规。图甲是呼气式酒精检测仪的
简化电路原理图。图中电源电动势。
，内阻不计，电压表量程为0~15 V 且内阻很大，电阻箱
的
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阻值范围为0~999 Ω，
为酒精气体传感器，其阻值随气体中酒精浓度的变化规律如图乙所示。规定气体
中酒精浓度在：
，之间为酒驾，等于或超过
，为醉驾。测试
仪使用前应先调零，即当气体中酒精浓度为0 时，调节电阻箱
，使电压表的示数
调零后
的
值保持不变。
（1）调零后
接入电路中的阻值为 Ω。（保留三位有效数字）
（2）当电压表示数
时，
消耗的电功率为 W。（保留两位有效数字）
（3）在某次检测中，电压表示数
，经分析该司机属于 。 （填“正常”“酒驾”或
“醉驾”）
（4）若电池使用时间较长，有明显的内阻，则测出酒精的浓度将 （填“偏大”“偏小”或“不
变”）
【答案】 200
酒驾 偏小
【详解】（1）[1]根据图乙知调零后
为100Ω，根据闭合电路欧姆定律，推得
接入电路中的阻值为
（2）[2]当电压表示数
时，
两端电压为2V，回路中的电流为
故
消耗的电功率为
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（3）[3]在某次检测中，电压表示数
，
两端电压为2.5V，回路中的电流为
此时在电路中的阻值为
对照图乙查询知气体中酒精浓度在
之间，故司机属于酒驾。
（4）[4]若电池使用时间较长，有明显的内阻，则测出的
偏大，则测出的酒精的浓度将偏小。
7．（2023·云南昭通·统考模拟预测）半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随压力变化而
改变，现有
和B 两个压力传感器：
（1）利用如图甲所示的电路测量传感器在不同压力下的阻值
，其阻值约几十千欧，实验室提供以下器
材：
电源
（电动势为
，内阻未知）
电流表A（量程
，内阻约为
）
电压表V（量程
，内阻约为
）
滑动变阻器
（阻值
）
为了提高测量的准确性，开关
应该接 （填“①”或“②”），开关
应该接 （填“③”或
“④”）。
（2）实验测得
和B 两个压力传感器的阻值
随压力
变化的关系图像如图乙所示。利用压力传感器设
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计了自动报警分拣装置如图丙所示，图中
为压力传感器，
为滑动变阻器，电源电动势为
（内阻不
计），当蜂鸣器（可视为断路）两端的电压大于
时会发出警报，分拣时将质量不同的物体用传送带运
送到压力传感器上，若要将质量超过
的货物实现报警分拣，则 （填“
”或“B”）压力传感
器的灵敏度更高（灵敏度指电阻值随压力的变化率，
）。
（3）仍用图丙所示的自动报警分拣装置，某次分拣产品时选择B 压力传感器，若要将质量大于
的
货物实现分拣，应该将
接入电路的阻值调为
（结果保留3 位有效数字）。
【答案】 ② ③ A 28.0
【详解】（1）[1]根据所给实验器材，压力传感器的阻值约几十千欧，则有
可知，电压表的分流影响大一些，为了提高测量的准确性，应采用电流表内接法，即开关
接②；
[2]根据题中数据可知滑动变阻器的电阻与待测电阻的关系为
为了确保测量数据的连续性，控制电路应采用分压式，可知开关
应该接③。
（2）[3]质量超过
的货物，其对传感器压力超过4N，由于灵敏度指电阻值随压力的变化率，由图乙
可知，
压力传感器在压力大于
的时候灵敏度更高，故
压力传感器更灵敏。
（3）[4]当货物质量恰好为
，即对
的压力大小恰好为
，由题图乙可知此时有
若此时控制电路电压刚好为
，则
接入电路的阻值最小，根据串联分压规律有
所以应该将
接入电路的阻值调为
。
8．（2024·云南昆明·统考一模）电子秤能够准确地测量物体的质量，其中半导体薄膜压力传感器是其关键
的电学元件。半导体薄膜压力传感器在压力作用下会发生微小形变，其阻值
随压力F 变化的图线如图甲
所示。某学习小组利用该元件和电流表A 等器材设计了如图乙所示的电路，尝试用该装置测量物体的质量。
已知图乙中电源电动势为
（内阻未知），电流表A 的量程为
，内阻为
。重力加速度g 取
。请回答以下问题：
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（1）实验时发现电流表A 量程偏小，需要将其量程扩大为
，应该给电流表A （选填“串
联”或“并联”）一个阻值为 Ω 的电阻；
（2）用改装后的电流表按图乙所示的电路图进行实验，压力传感器上先不放物体，闭合开关S，调节滑动
变阻器R 的滑片P，使电流表指针满偏。保持滑片P 位置不变，然后在压力传感器上放一物体，电流表的
示数为
，此时压力传感器的阻值为
，则所放物体的质量
；
（3）写出放到传感器上的物体的质量m 与电流表的示数I 满足的函数关系式
；（表达式
中除m、I 外，其余相关物理量均代入数值）
（4）使用一段时间后，该电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变。调节滑动变阻器R 的滑片P，电流
表指针满偏后进行测量，则测量结果 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】 并联 1 11 0.6
不变
【详解】（1）[1][2]当小量程的电流表改装成量程较大的电流表时，需要并联一个小电阻，有
代入数据解得
（2）[3][4]根据闭合电路欧姆定律可得，当秤盘上不放重物时，调节滑动变阻器使得电流表满偏，有
当秤盘上放上重物，且电流表示数为0.2A 时，有
，
联立得
，
（3）[5]根据
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得
又
代入数据整理得
（4）[6]当电源电动势不变，而内阻增大时，仍可以使得电流表达到满偏，滑动变阻器接入电路的阻值减
小，但回路中电源内阻和滑动变阻器接入电路的总电阻不变，所以测量结果不变。
9．（2024·甘肃白银·甘肃省靖远县第一中学校联考一模）有一种电阻温度传感器如图甲所示，电阻封装在
传感器的探头内。其阻值随温度的变化如图乙所示。小明同学想利用这种传感器制作一个温度计，他准备
的实验器材如下：干电池，电动势为1.5V，内阻不计；灵敏电流表，量程为15mA，内阻为
；电阻箱；
开关、导线若干。把电流表的示数改为温度计的示数。
（1）首先，小明同学直接将干电池、开关、灵敏电流表、电阻温度传感器串联成一个电路作为测温装置，
则该装置能测的最低温度为
。
（2）小明同学为了使温度计从
开始测量，又设计了如图丙所示的电路图，其中R 为电阻温度传感器的
电阻，
为电阻箱，并进行了如下操作：将传感器的探头放入冰水混合物中，过一段时间后闭合开关，调
节电阻箱
，使电流表指针满偏，此时
。
（3）图丙中电流表的示数I（A）和温度t（
）的关系式
。根据关系式将电流表刻度盘
上的电流值改写为温度值，这样就可以通过电流表的表盘直接读出被测物体的温度。
（4）若干电池用久了后其电动势不变，而内阻明显变大，其他条件不变。小明使用此温度计前按题中步
骤（2）中的操作进行了调节，仍使电流表指针满偏，测量结果将 （填“偏大”、“偏小”或
“不变”）。
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【答案】 60； 30；
（
也可）； 不变；
【详解】本题考查闭合电路欧姆定律，目的是考查学生的实验探究能力。
（1）[1]该电路的最大电流为15mA，则电路中的总电阻最小值
此时温度传感器的电阻
结合题图乙可得该电路能测的最低温度
（2）[2]电流表指针满偏时
（3）[3]根据闭合电路欧姆定律有
由题图乙可知，电阻温度传感器的电阻R 对应的温度
解得
（4）[4]干电池用久了后其电源电动势不变，而其内阻变大，不能忽略不计，小明用此温度计前进行了调
零，仍有
所以测量结果不变。
10．（2023·河北·模拟预测）某热敏电阻的阻值R 随温度t 变化的图像如图甲所示，某同学用该热敏电阻制
作的简易火灾自动报警器电路图如图乙所示。请回答以下问题：
（1）为使温度在升高到报警温度时，报警器响起，单刀双掷开关C 应该接 （选填“a”或
“b”）。
（2）为实现温度升高到60℃时报警器响起的目的，该同学先把热敏电阻放入60℃的恒温水中，然后调节
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滑动变阻器的电阻，直到报警器响起。在闭合两开关
，
之前，该同学还应将滑动变阻器的滑片滑至最
（选填“左端”或“右端”）。
（3）已知直流电源电动势
，内阻不计。若继电器线圈ed 电阻忽略不计，流过继电器线圈的电流
才会报警，欲使温度升高到60℃时报警器响起，则滑动变阻器接入电路的阻值应该是
Ω。
【答案】 a 左端 1220
【详解】（1）[1]由图甲可知，热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在温度升高的过程中图乙中电流增大，
螺旋管的磁感应强度增大，铁片受到的作用力增大将向左移动，要使报警器响起，单刀双掷开关C 应该接
a；
（2）[2]在闭合开关前，应使滑动变阻器接入电路的阻值最大，即应将滑动变阻器的滑片滑至最左端；
（3）[3]由图甲可知，温度升高到60℃时热敏电阻的阻值为580
，由闭合电路欧姆定律得
解得
11．（2022·湖北孝感·应城市第一高级中学校联考模拟预测）某同学用热敏电阻制作高温报警器。实验器
材如下，热敏电阻
、电磁继电器、蜂鸣器、小灯泡（额定电压
）、保护电阻r（阻值
）、变阻
箱R（
）、电池组两组（内阻不计）、多用电表（有温度挡）、铁架台、烧杯、开关及导线若
干。
（1）如图（a）所示是该热敏电阻的
曲线，由图像可以得到热敏电阻的阻值随温度的升高而
（选填“减小”、“不变”、“增大”）。
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（2）如图（b）是某同学设计的高温报警器电路图，左边部分是控制电路，右边部分是报警装置，实验发
现控制电路电路不工作，合上开关S，用多用电表排查电路故障，则应将如图（c）所示的选择开关旋至
（选填“A”、“B”、“C”或“D”），若只有继电器线圈断路，则应发现表笔接入继电器线圈两端时多用电
表的指针 （选填“偏转”或“不偏转”），接入热敏电阻两端时多用电表的指针 （选填
“偏转”或“不偏转”）。
（3）根据电磁继电器的技术数据，当热敏电阻
达到设定温度时，电磁继电器应自动吸合，报警装置报
警．已知控制电路电池组电动势为
，实测电磁继电器正常吸合时的电流为
，继电器
内阻为
，如果设置报警温度为
，至少应将变阻箱的电阻R 调节到
。想要让热敏电阻在
高温报警中更加“敏感”（即温度不是太高就报警），需要 （选填“增大”“减小”或“不
变”）变阻箱的电阻。
【答案】 减小 C 偏转 不偏转 66.6 减小
【详解】（1）[1]由图像可以得到热敏电阻的阻值随温度的升高而减小；
（2）[2]合上开关S，应用多用电表的直流电压挡去排查电路故障，故应将选择开关旋至
；
[3]若只有继电器线圈断路，则应发现表笔接入继电器线圈两端时，多用电表电压接近电源电动势，多用电
表的指针偏转；
[4]若只有继电器线圈断路，表笔接入热敏电阻两端时，由于继电器线圈断路，回路中没有电流，热敏电阻
两端电压为零，多用电表的指针不偏转；
（3）[5]如果设置报警温度为
，由图像可知该温度对应的热敏电阻阻值为
根据闭合电路欧姆定律可得
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可得至少应将变阻箱的电阻R 调节到
[6]想要让热敏电阻在高温报警中更加“敏感”（即温度不是太高就报警），说明报警时热敏电阻的阻值比
原来大，故为了使电流达到电磁继电器正常吸合时的电流，需要减小变阻箱的电阻。
12．（2022·福建龙岩·统考三模）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R 随光的照度I 而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越
强，照度越大，照度单位为
）。
（1）某光敏电阻在不同照度下的阻值R 如下表所示，根据表中的数据，请在图甲的坐标系中描绘出阻值
随照度变化的曲线( )，并判断光敏电阻的阻值R 与照度I 是否成反比关系。答 ：（填“是”
或“否”）。
照度
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
阻值
5.8
3.7
2.7
2.3
2.0
1.8
（2）图乙为街道路灯自动控制电路，利用直流电源E 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。
（3）已知线圈的电阻为
，直流电源E 的电动势
，内阻忽略不计。当线圈中的电流大于
时，继电器的衔铁将被吸合，滑动变阻器
的阻值应调为
时，才能使天色渐暗照度低于
时点亮路灯。
（4）使用一段时间后发现，路灯在天色更亮时就已点亮了，为了使路灯能按设计要求点亮和熄灭，变阻
器
的阻值应适当调 些（选填“大”或“小”）。
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【答案】
否 AB 1460 小
【详解】（1）[1]如图所示
[2]若光敏电阻的阻值R 与照度I 成反比关系，则有
为定值，由图像中点的数据可得
可知光敏电阻的阻值R 与照度I 不是反比关系；
（2）[3]由于天亮时照度较大，光敏电阻的阻值较小，电路中的电流较大，衔铁被吸下，
间断开，
间接通，故灯泡应接在
间；
（3）[4]由题意可知，当照度降到
时，电路电流降低到
，此时电路中的总电阻为
此时光敏电阻的阻值为
，则滑动变阻器
的阻值应调为
（4）[5]使用一段时间后发现，路灯在天色更亮时就已点亮了，说明在天色更亮时电路电流就降到了
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，为了使路灯能按设计要求点亮和熄灭，应使天色更亮时电路电流大于
，应使电路的总电阻
适当减小，故应将变阻器
的阻值应适当调小些。
13．（2022·四川宜宾·统考二模）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，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强，
照度越大，照度单位为lx）。
（1）某光敏电阻R 在不同照度下的阻值如下表，根据表中已知数据，在如图甲的坐标系中描绘出了阻值
随照度变化的曲线。由图像可求出照度为0.6lx 时的电阻约为 kΩ。
照度/lx
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
电阻/kΩ
5.8
3.7
2.3
2.0
1.8
（2）如图乙，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“AB”或“BC”）之间。
（3）用多用电表“×10 Ω”挡，按正确步骤测量图乙中电磁铁线圈电阻时，指针示数如图丙，则线圈的电
阻为 Ω；已知当线圈中的电流大于或等于2mA 时，继电器的衔铁将被吸合，图乙中直流电源的电
动势E＝6V，内阻忽略不计，滑动变阻器有两种规格可供选择：
20
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R1（0～200Ω，1A）、R2（0～2000Ω，0.1A）。要求天色渐暗照度降低至1.0lx 时点亮路灯，滑动变阻器应
选择 （填“R1”、“R2”）。为使天色更暗时才点亮路灯，应适当将滑动阻变阻器的滑片向
（填“左”或“右”）端移动。
【答案】 2.7kΩ（2.6kΩ~2.8kΩ ） AB 140Ω R2 左
【详解】（1）[1]从图像上可以看出当照度为0.6lx 时的电阻约为
（2.6kΩ~2.8kΩ ）；
（2）[2]当天亮时，光敏电阻的阻值变小，所以回路中电流增大，则衔铁被吸下来，此次触片和下方接触，
此时灯泡应该熄灭，说明灯泡接在了AB 上。
（3）[3][4][5]根据欧姆表的读数规则，所以电阻值为
回路中的电流为2mA 时回路中的需要中电阻
所以选择滑动变组器
比较合理。若要求天色渐暗照度降低至1.01x 时点亮路灯，则天色更暗时光明电阻
更大，要先保证回路中的电流2mA 不变，则应减小滑动变阻器的阻值，即向左滑动滑动变阻器。
14．（2022·湖北·模拟预测）利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，
黑夜打开。某同学利用如下器材制作了一个简易的路灯自动控制装置。
A．励磁线圈电源
B．路灯电源
C．路灯灯泡L D．定值电阻
E.光敏电阻
F.电磁开关 G.导线、开关等
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（1）电磁开关的内部结构如图甲所示。1、2 两接线柱接励磁线圈（电磁铁上绕的线圈），3、4 两接线柱
分别与弹簧片和触点连接，相当于路灯的开关。当流过励磁线圈的电流大于某个值时，电磁铁吸合铁片，
弹簧片和触点分离，3、4 断开，路灯熄灭。该同学首先用多用电表的欧姆挡测量励磁线圈的电阻，将选择
开关置于“×1”挡，调零后测量时的示数如图丙所示，则励磁线圈的电阻约为 Ω。
（2）图乙为光敏电阻的阻值随照度的变化关系（照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，单位为
lx）。从图中可以看出，光敏电阻的阻值随照度的增大而 （选填“减小”“不变”或“增大”）。
（3）如图丁所示，请你用笔画线代替导线，将该同学设计的自动控制电路补充完整 。
（4）已知励磁线圈电源
（内阻不计），定值电阻
。若设计要求当流过励磁线圈的电流为
0.05 A 时点亮路灯，则此时的照度约为 lx。
【答案】 20 减小
0.4
【详解】(1)[1]由多用电表欧姆挡的读数规则可知，励磁线圈的电阻约为
(2)[2]从图乙中可以看出，光敏电阻的阻值随照度的增大而逐渐减小；
(3)[3]根据电磁开关的内部构造和图乙可得，自动控制电路图如下
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(4)[4]当控制电路中的电流为0.05A 时，控制电路的总电阻应为
因定值电阻
，励磁线圈的电阻
，故此时光敏电阻的阻值应为
由图乙可知此时的照度约为0.4lx。
15．（2024·浙江·校联考模拟预测）热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化。实验小组用伏安法测量某热
敏电阻的阻值，并研究其阻值与温度的关系，实验室可提供的器材有：热敏电阻Rt（阻值在几百到几千欧
的范围内）；电压表V（量程为15V，内阻约3kΩ）；电流表A（量程为10mA，内阻约1Ω）：滑动变阻
器R（最大阻值20Ω）；蓄电池（电动势为E=12V，内阻不计）：开关、导线若干。
（1）为了减小热敏电阻测量误差，图1 中电压表右侧导线接 （选填“a”或“b”）；正确连接电路后，
调节恒温箱中的温度1，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表和电压表示数在合适数值，记录对应的电流
表和电压表的示数，并算出热敏电阻的阻值Rt。多次改变温度t，算出对应的阻值Rt；
（2）在坐标纸上作出Rt与温度t 的关系图像如图2 所示。由图可知，当电压表的示数为9.0V，电流表的示
数为3.0mA 时，热敏电阻所在处的温度约为 °C；
（3）实验小组用该热敏电阻设计了如图3 所示的保温箱温度控制电路，Rt 为热敏电阻，R2为电阻箱，控
制系统可视为R=300Ω 的电阻，电源的电动势E0=10V（内阻不计）。当通过控制系统的电流小于2mA 时，
加热系统将开启为保温箱加热；当通过控制系统的电流达到2mA 时，加热系统将关闭。若要使得保温箱内
温度低于48°C，加热系统就开启，应将R2调为 Ω；
【答案】 b 48 1700
【详解】（1）[1]因为有
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故电流表应采用内接法，图1 中电压表右侧导线接b；
（2）[2]当电压表示数为9.0V，电流表的示数为3.0mA 时，热敏电阻的阻值为
根据图2 可知热敏电阻所处的温度约为48℃；
（3）[3]取控制系统电流为
由图2 知，当温度为48℃时热敏电阻的阻值为
，根据闭合电路欧姆定律，有
代入数据得
所以若要使得保温箱内温度低于48°C，加热系统就开启，应将R2调为1700Ω。
16．（2023·福建福州·福建省福州第一中学校考二模）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
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。
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，
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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
【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
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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。
17．（2023·河北邢台·河北巨鹿中学校联考三模）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：
（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。
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【答案】 减小 增大 a、b 24.0 4.8
【详解】（1）[1][2][3]加水的过程中，压力
变大，由题图2 知，
的阻值逐渐减小；则电路总电阻逐渐
减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路电流逐渐增大，则
两端的电压逐渐增大；为了在水量达到“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）[4][5]达到“预设水量”1L 时，水壶和水的总重力为
压力传感器
上的压力为
由图2 读得
的阻值为
，由题意知到“预设水量”时
的电压应为1V，通过
的电流应为
则
的阻值应为
此时
两端的电压为
18．（2023·山东青岛·统考三模）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，照度单位为勒克斯（1x）。蔬菜生长适宜的照度为
4000~25000lx，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4000lx 时，启动照
明系统进行补光。
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（1）智能光控电路的核心元件是光敏电阻
，某同学如图乙连接各元件，测量光敏电阻在不同照度时的
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
与照度
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
，内阻
，定值
电阻
，电阻箱
的阻值调节范围是0~999.9Ω，光敏电阻
的电压U 增加到2.0V 时光照系统开
始工作，为了使光敏电阻在照度降低到4000lx 时，自动控制系统开始补光，电阻箱
的阻值应该调节为
Ω；
（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
4000lx（选填“大于”“小于”或“等于”）。
【答案】 2
不满足 65.0 小于
【详解】（1）[1][2]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为
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（2）[3]根据图像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
与照度不满足反比例
函数关系；
（3）[4]根据闭合电路欧姆定律
根据图像可知在照度降低到4000lx 时，对应的阻值为
又有
其中U=2V
联立可得
（4）[5]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，R0两端的电
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4000lx。
19．（2023·黑龙江哈尔滨·哈九中校考三模）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，
杠杆末端压在压敏电阻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（0.18kg）的大苹果经过托盘秤时，杠杆对R 的压力为1.6N。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合状态。
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（1）自动分拣装置正常工作时，大苹果通过 （填“通道A”、“通道B”）。
（2）若电源电动势为6V，内阻不计，放大电路的激励电压为2V。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）
（3）若要提高分拣标准（即挑选质量更大的苹果），需将
的阻值 （填“调大”、“调小”）。
（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）
【答案】 通道B 13 调小
【详解】（1）[1]大苹果通过托盘秤时，
两端的电压达到放大电路的激励电压，使放大电路中的电磁铁
吸动分拣开关的衔铁，大苹果进入下面的通道B。
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（2）[2]杠杆对R 的压力为1.6N，R 阻值为26kΩ，为使该装置达到上述分拣目的，
的阻值需满足
则
（3）[3]压力传感器受到的压力与苹果的质量成正比，随着苹果质量增大，R 阻值减小，若不调节
的阻
值，其分压增大，更容易达到激励电压而打开通道B，故要提高分拣标准（即挑选质量更大的苹果），需
将
的阻值调小，使相应质量的苹果到达时才打开通道B。
20．（2023·广东·模拟预测）过去三年，新型冠状病毒肆虐全球。我国对于流行病的联防联控机制，极大
地保障了人民的生命健康安全。体温监测是有效的防控手段之一、高中某科技小组想利用热敏电阻
的阻
值与温度关系，通过连接直流电源（电动势E=1.5V、内阻不计）、电流表量程为5mA、内阻
、
电阻箱
串联起来，得到电路中的电流随热敏电阻的阻值变化的关系，再根据热敏电阻的阻值随温度变化
的规律，把电流表的刻度换算为温度的刻度，即完成简易温度计的制作。
实验方案：
步骤一如图所示在保温容器中注入适量开水，逐步注入冰水降温，待读数稳定后记录温度计的温度及多用
电表中欧姆挡显示的阻值。但实验过程中该小组利用欧姆表“
”挡测量热敏电阻在开水中的阻值时指
针偏转角度很大。为了准确地进行测量，应换到 挡（选填“×10”或“×1k”），且换挡后重新
测量阻值前应该进行的操作是： 。
步骤二通过记录多组实验数据，描绘出电阻阻值与温度的关系图。
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步骤三按该小组的设计连好电路并按照换算关系标注好温度值即完成简易温度计的制作。在电流表的表盘
中，温度较大的刻度应该对应表盘的 （选填“左”、“右”）侧。若电阻箱的阻值取
，则电流表表盘刻度3mA 处应该标注温度为
。
【答案】
欧姆调零 左 60
【详解】[1][2]当使用欧姆表指针偏角很大时，即表盘读数很小，故将倍率调小，使得读数变大尽量位于欧
姆表表盘的中间刻度处；欧姆表每一次换挡后都需要进行欧姆调零。
[3]由图像可知，温度大热敏电阻变大，故电路中的电流会变小，所以温度较大的刻度应对应表盘的左侧；
[4]由题中电路可知，热敏电阻与温度关系
电流表示数与电路中电阻关系为
则可解得
代入热敏电阻与温度关系即可得到
。
32
