微练46　传感器　实验16利用传感器制作简单的自动控制装置-2026版大一轮高中物理（解析版）　

微练46传感器实验16:利用传感器制作简单的自动控制装置梯级Ⅰ基础练1.电熨斗构造示意图如图所示，其中温度敏感元件是双金属片，在温度升高时上层金属的膨胀大于下层金属，可造成双金属片的形变。观察电熨斗的构造，以下说法错误的是(C)A.双金属片的作用是控制电路的通断B.常温下，电熨斗的上下触点是接触的C.当温度过高时，双金属片向上弯曲D.熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，调温旋钮应该向下旋解析金属片上层的膨胀系数大于下层的膨胀系数，当温度升高时，双金属片向膨胀系数小的一侧弯曲，即金属片向下弯曲，C项错误；当温度过高时，双金属片向下弯曲使触点断开，电熨斗不工作，常温下，电熨斗的上下触点是接触的，电熨斗工作，故双金属片的作用是控制电路的通断，A、B两项正确；熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，即温度较高时金属片才能离开触点，故要将调温旋钮旋转下降，保证在温度未达到一定值时，金属片不与触点断开，D项正确。2.(多选)(2025·广州模拟)某同学利用光敏电阻设计路灯自动控制系统。如图所示，电路中的R1和R2，其中一个是定值电阻，另一个是光敏电阻。光敏电阻是由半导体材料制成的，受到光照射时，其导电性能显著增强。当R2两端的电压大于U0时，路灯控制开关自动开启，路灯点亮。下列说法正确的是(AC)A.R2为光敏电阻B.R1和R2可以互换位置C.若定值电阻的阻值越大，开启路灯的天色越晚D.若定值电阻的阻值越大，开启路灯的天色越早解析由自动控制路灯的工作原理可知当光照暗到一定程度时，路灯能点亮，R2是光敏电阻时，若无光照其阻值变大，从而使R2两端的电压升高，当R2两端的电压大于U0时，路灯控制开关自动开启，A项正确，B项错误；若定值电阻的阻值越大，相同条件下R2两端的电压减小，则当电阻R2阻值变大时，即天色更晚时，使R2两端的电压大于U0，路灯控制开关自动开启，路灯点亮，C项正确，D项错误。3.有一热敏电阻的阻值随温度变化的R-t图像如图所示，现将该热敏电阻接在欧姆表的两表笔上，做成一个电子温度计，为了便于读数，再把欧姆表上的电阻值转换成温度值。现要使该温度计对温度的变化反应较为灵敏，那么该温度计测量哪段范围内的温度较为适宜(设在温度范围内，欧姆表的倍率不变)(B)A.t1~t2段 B.t2~t3段C.t3~t4段 D.t1~t4段解析由于t2~t3段内R随温度的变化最显著，也就是回路内的电流随温度的变化最明显，B项正确。4.如图是“液面报警器”的原理示意图，其中T是热电式元件。当T完全浸入冷却液中时，T保持相对恒定的温度，当液面下降，元件T暴露在空气中，液体的散热效应消失，T的温度将升高。实验中发现当T未露出液面时，指示灯不亮；当T露出液面时，指示灯亮，如图乙所示。对这个装置，下列判断正确的是(B)A.T是金属热电阻B.T是热敏电阻C.T元件的电阻率随温度的升高而增大D.图甲中T的温度高于图乙中T的温度解析由题意知，元件T暴露在空气中时，温度升高，指示灯亮，说明元件T的电阻减小，应为热敏电阻，A、D两项错误，B项正确；T的温度升高，电阻减小，其电阻率一定减小，C项错误。5.(多选)光敏电阻完成光信号向电信号的转变，晶体三极管将电流进行放大，同时具有完成断路和接通的开关作用，发光二极管LED模仿路灯，电路设计如图甲。为了能够驱动更大功率的负载，需用继电器来启、闭另外的供电电路如图乙所示。下列说法正确的是(ABC)A.光较强时，光敏电阻阻值小，三极管不导通，继电器断路，处于常开状态，小灯泡L不亮B.光较弱时，光敏电阻阻值变大，三极管导通，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合，点亮小灯泡LC.为节省用电，调节R1增大，天黑更晚些，电灯亮D.为节省用电，调节R1减小，天黑更晚些，电灯亮解析当光较强时，光敏电阻的阻值很小，基极电压较小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即二极管不工作，继电器处于常开状态，小灯泡不亮，A项正确；当光较弱时，光敏电阻阻值变大，基极电压达到一定程度，三极管导通，点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L，B项正确；为节省用电，调节R1增大，天黑更晚些，光线会更弱一些，光敏电阻的阻值更大一些，才能使基极电压达到一定程度，使三极管导通，点亮二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L，C项正确，D项错误。梯级Ⅱ能力练6.(2024·浙江卷)在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中，测得热敏电阻Rt，在不同温度时的阻值如表。温度/℃4.19.014.320.028.038.245.560.4电阻/(102Ω)2201601006045302515某同学利用上述热敏电阻Rt、电动势E=3V(内阻不计)的电源、定值电阻R(阻值有3kΩ、5kΩ、12kΩ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20℃，现要求将室内温度控制在20℃~28℃范围，且1、2两端电压大于2V，控制开关开启加热系统加热，则应选择的电路是C，定值电阻R的阻值应选3kΩ，1、2两端的电压小于1.8V时，自动关闭加热系统(不考虑控制开关对电路的影响)。

解析电路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，A项错误；电路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2V，控制开关开启加热系统加热，B项错误；电路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2V，控制开关开启加热系统加热，C项正确。由热敏电阻Rt在不同温度时的阻值表可知，20.0℃的阻值为60×100Ω=6kΩ，由题意可知U12=RtRt+RE=6kΩ6kΩ+R×3V=2V，解得R=3kΩ，28℃时关闭加热系统，此时热敏电阻阻值为4.5kΩ，此时1、2两点间的电压为34.5+3×4.5V=1.8V，则1、2两端的电压小于1.7.某一热敏电阻的阻值R随温度变化的图线如图甲所示，现要利用该热敏电阻组装一个报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60℃时，系统报警。提供的器材有:热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警，Ic约为10mA，流过的电流超过20mA时，报警器可能损坏)，电阻箱(最大阻值为999.9Ω)，直流电源(输出电压为18V，内阻不计)，滑动变阻器(最大阻值为2000Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。(1)由图甲可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小(填“增大”或“减小”)。

(2)按图乙所示的电路图组装电路，并按照下列步骤调节此报警系统。①电路接通前，滑动变阻器的滑片应置于b(填“a”或“b”)端附近。

②若已知该热敏电阻在60℃时阻值为650.0Ω。则根据实验要求，先将电阻箱调到一固定的阻值，这一阻值为650.0Ω。

③将开关向c(填“c”或“d”)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的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。解析(1)由题图甲可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。(2)①为防止接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏，滑动变阻器的滑片应置于b端。②本题采用的是等效替换法，先用变阻箱来代替热敏电阻，所以变阻箱的阻值要调节到系统报警时热敏电阻的临界电阻，也就是热敏电阻在60℃时的阻值为650.0Ω。③先把变阻箱的电阻接入电路，即将开关向c端闭合，调节滑动变阻器的电阻，调至报警器开始报警时，保持滑动变阻器的阻值不变，接到热敏电阻上，即开关接d端，当热敏电阻的阻值是650.0Ω时，也就是温度达到了60℃，报警器开始报警，报警系统即可正常使用。梯级Ⅲ创新练8.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(虚线框内的连接没有画出)。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。图甲中继电器的供电电源E1=5V，内阻不计，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0=30Ω。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80℃时，热敏电阻阻值为30(29或31也可)Ω。

(2)由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小(填“增大”“减小”或“不变”)，继电器的磁性将增强(填“增强”“减弱”或“不变”)。

(3)图甲中指示灯的接线柱D应与接线柱A(填“A”或“B”)相连。

(4)当环境温度大于等于40(39或41也可)℃时，警铃报警。

解析(1)由题图乙可知，当环境温度为80℃时，热敏电阻阻值为30Ω。(