实验十六　利用传感器制作简单的自动控制装置 2026年高考物理第一轮总复习

第十一章交变电流传感器实验十六利用传感器制作简单的自动控制装置

一、实验目的1.

了解传感器的工作过程，探究热敏电阻和光敏电阻等敏感元

件的特性.2.

学会传感器的简单使用并会制作简单的自动控制装置.二、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.三、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.四、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（如图甲所示）.（2）准备好记录电阻与温度关系的表格.（如下表）次序待测量123456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、滑动变阻器按如图所示

电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡.（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.五、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.六、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.

考向1

温度传感器的应用[典例1]现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，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），电阻箱（最大阻

值为999.9

Ω），直流电源（输出电压为U，内阻不计），滑动变阻器

R1（最大阻值为1

000

Ω），滑动变阻器R2（最大阻值为2

000

Ω），

单刀双掷开关一个，导线若干.在室温下对系统进行调节.已知U约为18

V，Ic约为10

mA；流过报警

器的电流超过20

mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度

升高而减小，在60

℃时阻值为650.0

Ω.（1）完成待调节的报警系统原理电路图的连线.答案：连线如图所示

解析：（1）根据题述，应该采用滑动变阻器的限流接法，连接的电

路如答案图所示.（2）电路中应选用滑动变阻器

（填“R1”或“R2”）.

R2

①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一

阻值为

Ω；滑动变阻器的滑片应置于

（填“a”或

“b”）端附近，不能置于另一端的原因是

⁠

⁠.②将开关向

（填“c”或“d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻器

的滑片，直至

⁠.650.0

b

接通电源后，流过报警

器的电流会超过20

mA，报警器可能损坏c

报警器开始报警（3）按照下列步骤调节此报警系统：解析：（3）①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实

验要求，这一阻值为热敏电阻在60

℃时的阻值，即650.0

Ω；滑动变

阻器的滑片应置于接入电路的阻值最大处，即b端附近，不能置于另

一端的原因是：若置于a端，则导致闭合开关后，报警器中电流大于

20

mA，报警器可能损坏.②将开关向c端闭合，缓慢移动滑动变阻器

的滑片，直至报警器开始报警.（4）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.[解题指导]

从提供的单刀双掷开关可以看出，当开关与c接通时，

应形成一个完整的电路，以便对系统进行调节.当调节完成后，只要

将开关与d接通，就可以用于报警.由报警电流推算回路中的总电阻值，便可大致确定滑动变阻器的最小

阻值，从而确定选用哪一个变阻器.考向2

光电传感器的应用[典例2]某光敏电阻在不同照度下的阻值如下表：照度/lx0.20.40.60.81.01.2电阻/kΩ754028232018（1）根据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的

曲线，并说明阻值随照度变化的特点.答案：见解析解析：（1）光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图甲所示.特点：

光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小.甲（2）如图所示，当1、2两端所加电压上升至2

V时，控制开关自动启

动照明系统.请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电

压，要求当天色渐暗照度降低至1.0

lx时启动照明系统，在虚线框内

完成电路原理图.（不考虑控制开关对所设计电路的影响）提供的器

材如下：光敏电阻RP（符号

，阻值见上表）；直流电源E（电动势为3

V，内阻不计）；定值电阻：R1＝10

kΩ，R2＝20

kΩ，R3＝40

kΩ（限选其中之一并在

图中标出）；开关S及导线若干.答案：见解析解析：（2）控制开关自动启动照明系统，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0

lx时启动照明系统，即此时光敏电阻阻值为20

kΩ，两端电压为2

V，电源电动势为3

V，所以应加上一个分压电

阻，分压电阻阻值为10

kΩ，即选用R1，电路原理图如图乙所示.乙乙考向3

其他传感器的应用[典例3]利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等.图甲

所示为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的U－I关系图线.

甲

乙

丙（1）实验室提供的器材有：电流传感器、电压传感器、滑动变阻器A

（阻值范围0～10

Ω）、滑动变阻器B（阻值范围0～100

Ω）、电动势

为6

V的电源（不计内阻）、小灯泡、开关、导线若干.该同学做实验

时，滑动变阻器选用的是

（填“A”或“B”）；请在图乙的方

框中画出该实验的电路图.答案：实验电路图如图所示A

（2）若将该小灯泡接入丙图所示的电路中，已知电流传感器的示数

为0.3

A，电源电动势为3

V，则此时小灯泡的电功率为

⁠

W，电源的内阻为

⁠Ω.0.69

（0.66～0.72均可）

2.33（2.00～2.67均可）

丙[典例4]某种角速度计，其结构如图所示.当整个装置绕轴OO'转动

时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传

感器（传感