物理二轮复习专项训练：物理电学实验专题 利用传感器制作简单的自动控制装置问题

2026届高三物理二轮复习专项训练：物理电学实验专题利用传感器制作简单的自动控制装置问题1．某物理兴趣小组同学欲应用实验室现有的元件：电源、光敏电阻、干簧管、蜂鸣器等制作一报警装置。(1)实验组同学现应用多用电表测量在不同光照强度下光敏电阻的阻值。A同学正确操作多用电表测量某一光照强度下光敏电阻的阻值时，选择开关位置如图（a）所示，指针偏转情况如图（b）中的I所示，为使测量更为准确，他将选择开关调整到___________（选填“”“”或“”）挡，随后A同学将红黑表笔分别与光敏电阻两端接触，进行阻值测量。B同学认为A同学的操作过程存在不当之处，应______________________（写出正确的操作过程）。经过规范的操作后，欧姆表指针偏转情况如图（b）中的II所示，该次测量的读数为___________（结果保留两位有效数字）。之后，改变光照强度，测出光敏电阻在不同光照强度下的电阻值，绘制出如图（c）所示图线。(2)干簧管是一种能够感知磁场的传感器，如图（d）所示为干簧管的结构图，玻璃管内封入了两个软磁性材料制成的簧片，当干簧管周围磁感应强度足够大时，两个簧片被磁化从而接通。实验组设计的报警装置在光照强度不够或无光照时报警装置不报警，在光照达到一定亮度时候报警装置发声，其电路图连接如图（e），该报警装置应用了___________（选填“静电感应”“电磁感应”或“电流的磁效应”）。2．某同学利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性，制作了一个简易的汽车低油位报警装置。（1）该同学首先利用多用电表欧姆“×100”挡粗测该热敏电阻在常温下的阻值，示数如图甲所示，则此时热敏电阻的阻值为______kΩ。（2）该同学为了进一步探究该热敏电阻阻值随温度变化的关系，设计了如图乙所示的实验电路，定值电阻，则在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于最______（选填“左”或“右”）端；在某次测量中，若毫安表的示数为2.25mA，的示数为1.50mA，两电表可视为理想电表，则热敏电阻的阻值为______kΩ。（3）经过多次测量，该同学得到热敏电阻阻值随温度的变化关系图像如图丙所示，可知该热敏电阻的阻值随温度升高变化得越来越______（选填“快”或“慢”）。（4）该同学利用此热敏电阻设计的汽车低油位报警装置如图丁所示，其中电源电动势E＝6.0V，定值电阻R＝1.8kΩ，长为l＝50cm的热敏电阻下端紧靠在油箱底部，不计报警器和电源的内阻。已知流过报警器的电流时报警器开始报警，若测得报警器报警时油液（热敏电阻）的温度为30℃，油液外热敏电阻的温度为70℃，由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为______cm。3．气敏电阻在安全环保领域有着广泛的应用。某气敏电阻说明书给出的气敏电阻Rq随甲醛浓度η变化的曲线如图a所示。(1)为检验该气敏电阻的参数是否与图a一致，实验可供选用的器材如下：A．蓄电池（电动势6V，内阻不计）B．毫安表A1（量程2mA，内阻为200Ω）C．毫安表A2（量程5mA，内阻约20Ω）D．定值电阻R0（阻值2800Ω）E.滑动变阻器R1（最大阻值10Ω，额定电流0.2A）F.滑动变阻器R2（最大阻值200Ω，额定电流0.2A）G.开关、导线若干探究小组根据器材设计了图b所示电路来测量不同甲醛浓度下气敏电阻的阻值，其中：①滑动变阻器Rp应选用__________（填“R1”或“R2）；②开关S闭合前，应将滑动变阻器Rp的滑片置于__________端（填“a”或“b”）；(2)实验时，将气敏电阻置于密封小盒内，通过注入甲醛改变盒内浓度，记录不同浓度下电表示数，当甲醛浓度为时毫安表A1和毫安表A2的示数分别为1.51mA和3.51mA，此时测得该气敏电阻的阻值为____________kΩ（结果保留三位有效数字）。(3)多次测量数据，得出该气敏电阻的参数与图a基本一致。探究小组利用该气敏电阻设计了如图c所示的简单测试电路，用来测定室内甲醛是否超标（国家室内甲醛浓度标准是），并能在室内甲醛浓度超标时发出报警音。电路中报警器的电阻可视为无穷大，电源电动势E=3.0V（内阻不计），在接通电路时报警器两端电压大于2.0V时发出报警音“已超标”，小于等于2.0V时发出提示音“未超标”。则在电阻R3和R4中，___________是定值电阻，其阻值为___________kΩ（保留两位有效数字）。4．气敏电阻在安全环保领域有着广泛的应用。有一个对甲醛气体非常敏感的气敏电阻，正常情况下阻值为几百欧，当甲醛浓度升高时，其阻值可以增大到几千欧。该气敏电阻说明书给出的气敏电阻随甲醛浓度变化的曲线如图a所示（横轴为）(1)为检验该气敏电阻的参数是否与图a一致，测量部分甲醛浓度下的阻值，设计图b所示电路。利用如下实验器材测甲醛浓度为时气敏电阻的阻值，供选用的器材如下：A．蓄电池（电动势，内阻不计）B．电压表（量程，内阻约）C．毫安表（量程，内阻约）D．滑动变阻器（最大阻值）E.滑动变阻器（最大阻值）F.开关、导线若干①参照图a中的参数，滑动变阻器应选用__________（填“”或“”）；②单刀双掷开关应接在__________（填“1”或“2”）；(2)实验时，将气敏电阻置于密封小盒内，通过注入甲醛改变盒内甲醛浓度，记录不同甲醛浓度下电表示数，计算出气敏电阻对应阻值，若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为和，则此时气敏电阻的阻值为__________（保留2位有效数字）。(3)已知国家室内甲醛浓度标准是。探究小组利用该气敏电阻设计了如图c所示的简单测试电路，用来测定室内甲醛是否超标。电源电动势为（内阻不计），电路中、分别为红、绿发光二极管，红色发光二极管的启动（导通）电压为，即发光二极管两端电压时点亮，绿色发光二极管的启动电压为，发光二极管启动时对电路电阻的影响不计。实验要求当室内甲醛浓度正常时绿灯亮，超标时红灯亮，则在电阻和中，__________是定值电阻，其阻值为__________。5．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，内阻不计，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻。当线圈中的电流大于等于时，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，当环境温度为时，热敏电阻阻值为________；（2）由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将________（选填“增大”、“减小”或“不变”），继电器的磁性将________（选填“增强”、“减弱”或“不变”）；（3）图甲中指示灯的接线柱D应与接线柱________相连（均选填“A”或“B”）；（4）当环境温度大于等于________时，警铃报警。6．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。已知该电阻的阻值变化范围为。供选择的实验器材如下：A．电源E：电动势为，内阻不计B．电流表：量程为，内阻C．电流表：量程为，内阻约为D．电阻箱：阻值范围E.定值电阻：F.开关S、导线若干（1）为了较准确地测量电阻，某同学设计了图甲的实验电路图，根据所设计的电路图，设电流表的示数分别为，电阻箱的电阻为，则的测量值为___________。（2）该同学根据实验测量结果，做出压敏电阻随所加外力F的图像，如图乙所示，则由此图像可知，随压力F的增大，压敏电阻的阻值___________（填“增大”、“减小”或“不变”）。（3）该同学将这种压敏电阻与一个量程为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，内阻不计，为了使改装后的压力表的量程为，压力为时对应电压表的刻度，则定值电阻R应取___________，电压表刻度对应压力表___________N的刻度。7．2022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。（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。8．某实验小组设计了一个“温度升高自动报警电路”，如图（a）所示，将热敏电阻放置于需要探测温度的地方，热敏电阻与报警器串联接入回路，当温度升高时，感温元件热敏电阻的阻值减小，回路中电流随之增大，当增大到一定值时，报警器便开始工作。这就实现了将温度这个热学量转化为电学量控制报警器报警的目的。实验装置有输出电压为6V的直流电源、电流超过2.6mA时报警的报警器、最大阻值为的滑动变阻器、单刀双掷开关、最大阻值的电阻箱、热敏电阻（MF52），其电阻温度特性如图（b）所示。该实验的操作步骤如下。（1）在答题卡上完成报警系统电路图的连线，开始时滑动变阻器的触头置于阻值_______（选填“最大”或“最小”）处；（2）若预设的报警温度为40C，则该温度下热敏电阻的阻值约为_______（结果保留2位有效数字）；（3）调节电阻箱的阻值为该阻值，打开电源开关，再将单刀双掷开关置于电阻箱端，缓慢改变滑动变阻器阻值，直到报警器恰好响起。将单刀双掷开关置于热敏电阻端，这样就实现了温度升高至预设温度时自动报警的目的；（4）若某同学不小心将滑动变阻器阻值增大，则报警温度将_______（选填“升高”“降低”或“不变”）。9．某实验小组想利用热敏电阻制作一个简易的温控报警器，当温度达到或超过60°C时，报警器会发出警报。具体操作如下：(1)测量热敏电阻在60°C时的阻值。已知该热敏电阻的阻值随着温度的升高而降低。有以下实验器材和实验电路图可供选择。A．电源E（电动势为15V，内阻不计）B．电流表A（量程为0.6A，内阻约5Ω）C．电压表V（量程为15V，内阻约4000Ω）D．滑动变阻器R1（最大电阻为10Ω，额定电流3.0A）E．滑动变阻器R2（最大电阻为500Ω，额定电流为1.0A）F．热敏电阻RL（60°C时阻值在20∼30Ω之间）G．电阻箱（0~999.9Ω）①为了更准确测定阻值，滑动变阻器应选择_____（填仪器符号），电路图应选择____（选填“甲”或“乙”）。②利用加热装置对热敏电阻加热至60°C，保持温度不变，滑动滑动变阻器的滑片，得到电压表和电流表的多组数据，并画出了出I−U图像，由图像可得RL=_______Ω。（保留三位有效数字）(2)调试报警器。①按照图丁连接器材，已知报警器报警最低电流为0.02A，功率极小，电源为可调电源，内阻不计，调试时输出电压为3V。②在常温下，闭合开关S1，开关S2接通b，再将电阻箱的阻值调为_______Ω，然后滑动变阻器从c向d滑动，直至报警器发出警报，再将开关S2接通a，报警器调试完成。此步骤有三种滑动变阻器可供选择，应选择_______（选填“R3”、“R4”或“R5”，R3的最大阻值为50Ω，R4的最大阻值为100Ω，R5的最大阻值为200Ω，三者的额定电流都为1.0A）(3)实验中发现达到60°C时，报警器仍没发出警报，在排除仪器故障的前提下，为了保证准确发出警报，在调试中可采取哪些措施（请列举一条）。___________________________《2026届高三物理二轮复习专项训练：物理电学实验专题利用传感器制作简单的自动控制装置问题》参考答案1．(1)进行欧姆调零（红黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮使表的指针指向欧姆零处）后再将红黑表笔分别与电阻两端接触进行电阻测量(2)电流的磁效应【详解】（1）[1]时指针偏转角度较小，表盘示数较大表示电阻阻值太大，需要增大倍率，故应选择。[2]欧姆表的读数为刻度×倍率，读数为19.0，倍率为，故读数为。[3]换倍率之后应先进行欧姆调零，之后再进行电阻的测量，故正确操作为：进行欧姆调零（红黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮使表的指针指向欧姆零处）后再将红黑表笔分别与电阻两端接触进行电阻测量。（2）光敏电阻与干簧管外线圈串联，当报警器有光照射时，光敏电阻阻值减小，根据闭合电路欧姆定律得，电路中电流增大，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片由原来的分离状态变成闭合状态，蜂鸣器所在电路接通，蜂鸣器发声。反之，当没有光照射或光很微弱时，光敏电阻阻值很大，根据闭合电路欧姆定律得，电路中电流很小，干簧管内的两个铁质簧片处于分离状态，连接蜂鸣器的电路断开，蜂鸣器不发声。由上述原理分析可知，实验应用了电流的磁效应。2．1.9左3.0/3慢10【详解】（1）[1]由多用电表欧姆表的读数规则可知，此时热敏电阻的阻值为（2）[2][3]滑动变阻器采用分压接法，为保护电路安全，在开关闭合前应将滑动变阻器的滑片P置于最左端，由于和并联，故有代入数据解得（3）[4]由图丙可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而逐渐减小，从曲线的斜率可以看出，图线斜率越来越小，故该热敏电阻的阻值随温度升高变化得越来越慢；（4）[5]设警戒液面到油箱底部的距离为x，温度为30℃时热敏电阻的阻值为，则在油液内的热敏电阻的阻值为同理，可得油液外的热敏电阻的阻值为其中，由闭合电路欧姆定律有将E＝6V、I＝2.4mA、R＝1.8kΩ代入可得x＝10cm3．(1)R2a(2)2.27(3)R31.3【详解】（1）①[1]根据图b可知，滑动变阻器采用了分压接法，为了调节方便，本来应该选择最大阻值较小的R1；但是考虑到若选择R1=10Ω，电源电动势为6V，则可能会超过滑动变阻器的最大电流0.2A，所以选择R2。②[2]开关S闭合前，应将滑动变阻器Rp的滑片置于a端。（2）该气敏电阻的阻值为（3）[3][4]因甲醇浓度越大，则Rq阻值越大，回路总电阻越大，总电流越小，则定值电阻上的电压越小，Rq上的电压越大，当超过2.0V时发出报警音，可知R4为气敏电阻，R3为定值电阻；当室内甲醛浓度是时Rp=2.6kΩ，可知定值电阻4．(1)1(2)1.5(3)3.9【详解】（1）[1]根据图b可知，滑动变阻器采用了分压接法，为了调节方便，则滑动变阻器应该选择最大阻值较小的。[2]由图a可知，甲醛浓度为的气敏电阻的阻值由于，因此电流表应采用内接法，即开关接到1。（2）根据欧姆定律可得气敏电阻阻值为（3）[1]、串联，当甲醛浓度升高，气敏电阻的阻值增大时，红色发光二极管两端电压升高，所以为气敏电阻，为定值电阻。[2]根据电阻与电压成正比，有红色发光二极管处于点亮的临界状态，由图a可知时，气敏电阻的阻值，故可得5．30/29/31减小增强A40/39/41【详解】（1）[1]由图乙可知，当环境温度为时，热敏电阻阻值为。（2）[2]由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小。[3]热敏电阻阻值减小，则流过继电器的电流增大，磁性增强。（3）[4]由于继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮。所以图甲中指示灯的接线柱D应与接线柱A相连。（4）[5]当线圈中的电流大于等于时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。根据欧姆定律得此时温度为，则环境温度大于等于时，警铃报警。6．减小15050【详解】（1）的测量值为（2）由图可知，随压力F的增大，压敏电阻的阻值减小。（3）由图乙根据欧姆定律当F=100N时，，此时电压表电压为3V，定值电阻的阻值为将代入得7．6.02.0醉驾【详解】（1）