2026年高考物理实验解读与针对性训练：实验19 探究传感器元件的性能（原卷版）

高考实验解读与针对性训练

实验19探究传感器元件的性能

【实验解读】

一、五种敏感元件的作用和特点

敏感元件作用特点

将温度这个热学量转换一般情况下，热敏电阻的阻值随温度的

热敏电阻

为电阻这个电学量升高而减小，随温度的降低而增大

将温度这个热学量转换一般情况下，金属热电阻的阻值随温度

金属热电阻

为电阻这个电学量的升高而增大，随温度的降低而减小

一般情况下，光敏电阻的阻值随光照强

将光照强度这个光学量

光敏电阻度的增强而减小，随光照强度的减弱而

转换为电阻这个电学量

增大

对于某个确定的霍尔元件，它的厚度d、

将磁感应强度这个磁学

霍尔系数攵为定值，如果保持电流/恒

霍尔元件量转换为电压这个电学

定，则霍尔电压UH就与磁感应强度B

里

成正比（UH=瑞）

将压力这个力学量转换

压敏电阻压敏电阻的阻值随压力的变化而变化

为电阻这个电学量

二、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1甲所示）。

图1

（2）准备好记录电阻与温度关系的表格（如下表）。

次数

123456

待测

温度/℃

电阻/Q

(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2所示电路连接好，其

中多用电表置于“义100”挡。

onn

6位用

图2

(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。

⑶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/Q

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。

三、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。

四、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。

【高考典例】

【典例1]（2025年1月浙江选考题）某同学研究半导体热敏电阻（其室温电阻约为几百

欧姆）凡的阻值随温度规律，设计了如图所示电路。器材有：电源E（4.5V,0.5C）,电压

表（3V,50kQ）,滑动变阻器R（A："0~10Q”或B：“0〜100Q”）,电阻箱与

（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S1：

②开关邑切换到S调节滑片P使电压表示数为Uo=25OV；再将开关S?切换到b,电阻

箱调至个=200.0Q,记录电压表示数5=1.40V、调温箱温度八=20℃o则温度乙下

R尸Q（保留三位有效数字）：

③保持飞、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R的阳值。

（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凡的简要方案。

【典例2】.（2025年高考湖南卷）（9分）车辆运输中若存在超载现象，将带来安全隐患。

由普逋水泥和导电材料混合制成的导电水泥，可以用于监测道路超战问题。呆小组对此进行

探究。

(1)选择一块均匀的长方体导电水泥块样品，用多用电表粗测其电阻。将多用电表选择开

关旋转到“Xlk”挡，正确操作后，指针位置如图1所示，则读数为Q。

(2)进•步提高实验精度，使用伏安法测量水泥块电阻，电源E电动势6V,内阻可忽略，

电压表显程0〜6V,内阻约10kQ,电流表程。~600NA,内阻约1(X4。实验中要求滑动变

阻器采用分压接法，在图2中完成余下导线的连接。

(3)如图2,测量水泥块的长为，7,宽为b,高为c。生伏安法测得水泥块电阻为R,则电

阻率/=___________(用R、。、b、C表示)。

(4)测得不同压力F下的电阻R,算出对应的电阻率「，作出?-/图像如图3所示。

Z;

报警器

OF［与11

(5)基于以上结论，设计压力报警系统，电路如图4所示。报警器在两端电压大于或等『3V

时启动，飞为水泥块，&为滑动变阻器，当&的滑片处于某位置，飞上压力大于或等于8

时.报警器启动.报警器应并联在.，两端(填“凡〃或“凡”)。

(6)若电源E使用时间过长，电动势变小，凡上压力大于或等于K时，报警器启动，则K

”(填“大于""小于〃或"等于

【典例31(2021广东］某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律.根据实验需要已选用了规

格和显程合适的器材.

(1)先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势.选择适当倍率的欧姆挡，将两表笔,

调节欧姆调零旋钮，使指针指向右边“0Q”处.测量时观察到热敏电阻温度越高，相同倍率

下多用电表指针向右偏转角度越大，由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而.

（2）再按下图连接好电路进行测量.

①闭合开关S前，将滑动变阻器尺的滑片滑到端（选填或“力”）.

将温控室的温度设置为7,电阻箱Ro调为某一阻值品|•闭合开关S,调节滑动变阻器品，使

电压表和电流表的指针偏转到某一位置.记录此时电压表和电流表的示数、7和吊”•断开开关

S.

再将电压表与热敏电阻。端间的导线改接到。端，闭合开关S.反复调节Ro和R,使电压表

和电流表的示数与上述记录的示数相同记录此时电阻箱的阻值品2•断开开关S.

②实验中记录的阻值品出02（选填“大于”“小于”或“等于”）.此时热敏电阻阻值R「=.

（3）改变温控室的温度，测量不同温度时的热敏电阻阻值，可以得到热敏电阻阻值随温度

的变化规律.

【针对性训练】

1.（2025年包头二模）人们对室内空气质量和环境健康问题十分重视，己知国家室内甲醛

浓度标准是某探究小组准备利用一个刈•甲醛气体非常敏感的气敏电阻

反，制作一个甲醛检测仪，用于检测室内甲醛是否超标。正常情况下该气敏电阻阻值为

几百欧，当甲醛浓度升高时，其阻值可以增大到几千欧。供选择的器材如下：

A.蓄电池（电动势E=6V,内阻不计）

B.电流表（量程内阻RAI为

C.电流表（量程内阻凡、2约为3。）。

D.滑动变阻器8（最大阻值3Q）

E,滑动变阻器&（最大限值八”川

F.电阻箱心（最大阻值酸尊幽）

G.红色发光二极管

H.开关、导线若干

⑴该组同学设计了如图甲所示的电路图研究气敏电阻阻值随甲醛浓度变化的规律，为了

更方便测量气敏电阻的阻值，则图中滑动变阻器应选择（填“心”或。

⑵按图甲连接好电路，将电流表连接到恰当位置后，把气敏电阻放置于不同浓度甲醛中

测量其电阻的阻值，某次测量时读出两电流表、1、•”的示数分别为,、k则此次电阻

阻值&=（用题目所给字母表示）。最终得到如图乙所示图像。

⑶利用该气敏电阻，探究小组设计的甲醛检测仪的测试电路如图所示。当报警器两端的

电压大于2V时将报警，报警器对电路电阻的影响不计，实验要求当室内甲醛浓度超过标

准时，报警器报警。按电路图连接好电路，按照下列步骤调节甲醛检测仪，使其能正常使

①电路接通前需将电阻箱当调到某一恰当数值，这一恰当数值为_____O,将滑动变阻器

滑片置于右端：

②将开关向1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

器滑片位置不动，将开关向2端闭合，甲醛检测仪即可正常使用。

（4）某些环境对甲醛浓度标准有更高要求，按（3）调芋好甲醛检测仪后，为了使甲醛检

测仪能够在1]20-08mg/m3时就能报警，应将滑动变阻器的滑片向（填“左”或“右”）移

动。

242024山东青岛调研检测]液位报警器是一种用于监测、维护和测量液面位置的传感器，它

会将感知到的液位数据转换为电信号.某实验小组通过研究热敏电阻的特性制作了一个汽车

低油位报警装置，过程如下.

（1）已知常温下某热敏电阻的阻值约为L4kC,若用图甲所示的多用电表测量该电阻的阻

值,需将选择开关旋转到欧姆挡（选填“X10”“XIO0”或“Xlk”）位置.

（2）设计图乙电路探究该热敏电阻的阻值凡随温度，变化的关系，开关闭合前，滑片尸应

位于滑动变阻器最端（选填“左”或“右”）,已知定值电阻Ro=1.5kQ,某次测量中电流

表Ai的示数为3.20mA,A2的示数为2.40mA,两电流表均可视为理想电表，则此时热敏电

阻的阻值凡=kC.

图丙

（3）该实验小组经过多次测量，绘出了凡一，图像如图丙所示，图丁是他们根据此热敏电阻

设计的汽车低油位报警器.其中电源的电动势E=6.6V,定值电阻R=1.5kQ,长为/=6（）cm

的热敏电阻下端紧靠油箱底部，不计报警器和电源内阻.已知流过报警器的电流/>3.0mA时

报警器开始报警，若测得报警器报警时油液（油液内热敏电阻）的温度为15℃,油液外热

敏电阻温度为50℃,由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为cm（结果保留I位小

数）.

（4）若保持油液的温度为15℃,油液外热敏电阻的温度为50C,随着油箱中液面逐渐降低,

按照（3）中测量方法，实验小组根据图丙将电流表上“电流”刻度改为“液面距油箱底部

的距离”刻度，改装后表盘上的刻度是（选填“均匀”或“非均匀”）的.

3.磁敏电阻是一种对磁敏感，具有磁阻效应的电阻元件.磁敏电阻在磁场中阻值发生变化的现

象称为磁阻效应.某同学利用伏安法测量一磁敏电阻的阻值（几千欧）随磁感应强度的变化

关系.所用器材：电源E,滑动变阻器R（最大阻值为20Q）,电压表（内阻约为3000C）,亳

安表（可视为理想电表），开关S及导线若干.

（1）在图甲所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图.

<Y>«/kii

图甲图乙

（2）实验时，将磁敏电阻置于待测磁场中，记录不同磁感应强度下电压表和亳安表的示数,

计算卜H相应的磁敏电阻阻值.若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为6.2V和2.8mA,则

此时磁敏电阻的阻值为kQ（保留两位有效数字）.

（3）实验中得到的该磁敏电阻阻值随磁感应强度8变化的曲线如图乙所示.某次测量中，

测得磁敏电阻的阻值为lO.OkC,此时磁感应强度为T（保留两位有效数字）.

（4）太阳风是指从太阳上层大气射出的超声速带电粒子流，当太阳风激烈

爆发时，可能会给地球带来无法预计的磁暴灾难.某同学利用实验中的磁敏

电阻制作了一种搭载在人造卫星上的探测磁感应强度的报警器，其电路的

•部分如图丙所示.图中£为直流电源（电动势为9.0V,内阻可忽略），当

图中的输出电压达到或超过39V时，便触发报警器（图中未画出）报警.若要求开始报警时

磁感应强度为10一竹，则图中（选填或"RJ）应使用磁敏电阻，另一固定

电阻的阻值应为kC（保留两位有效数字）；如果要提高此装置的灵敏度（即在磁感应强度更

小时就能触发报警），应该—（选填“增大”或“减小”）/?1.

4.材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用这种效应可以测量压力

大小.若图甲为某压敏电阻在室温下的电阻一压力特性曲线，其中R八Ro分别表示有、无压

力时压敏电阻的阻值.为了测量压力F,需先测量压敏电阻处于压力中的阻值外、.请按要求完

成下列实验.

压敏电阻

图乙

（1）设计一个可以测显史于压力中的该压敏电阻阻值的电路，在图乙的虚线框中画出实验

电路原理图（压敏电阻及所给压力已给出，待测压力大小约为0.4X102〜08X1（）2N,不考

虑压力对电路其他部分的影响），要求误差较小，提供的器材如下：

A.压敏电阻，无压力时阻值4）=60（）0C

B.滑动变阻器R最大阻值为200Q

C.电流表A,量程2.5mA,内阻约30c

D.电压表V,展程3V,内阻约3kC

E.直流电源E,电动势3V,内阻很小

F.开关S,导线若干

（2）正确接线后，将压敏电阻置于待测压力下，通过压敏电阻的电流是1.33mA,电压表的

示数如图丙所示，则电压表的读数为V.

（3）此时压敏电阻的阻值为Q：结合图甲可知待测压力的大小尸=N.（计算结果

均保留两位有效数字）

5.（2024.湖南常德高三月考）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R,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50〜250Q。供选择的实验器材如下：

A.电源氏电动势为3V,内阻不计

B.电流表Ai：量程为3mA,内阻门=10。

C.电流表A2：量程为3（）mA,内阻相约为1C

D.电阻箱R：阻值范围。〜9999.9Q

E.定值电阻Ro：Ro=50Q

F.开关S、导线若干

图8

(1)为了较准确地测量电阻R，某同学设计了图8甲的实验电路图，根据所设计

的电路图，设电流表幽、&的示数分别为小/2,电阻箱的电阻为后，则R的

测量值为R=o

(2)该同学根据实验测量结果，作出压敏电阻R随所加外力尸的R—尸图像，如

图乙所示，则由此图像可知，随压力厂的增大，压敏电阻凡的阳值_______(填

“增大”“减小”或“不变”)。

⑶该同学将这种压敏电阻R与一个量程为3V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E=4V,内阻不计，为了使改装后的压力表

的量程为0〜100N,压力为100N时对应电压表3V的刻度，则定值电阻R应

取/?=C,电压表2V刻度对应压力表N的刻度。

6.(2025年山西模拟)某同学用如图甲所示电路探测某压敏电阻凡的特性，同

时测电源的电动势E和内阻r,量程为3V的电压表内阻很大，定值电阻Ro=lC,

用多用电表粗测电源的电动势大约为3V,不加压力时压敏电阻的阻值约24欧,

电阻箱上(0〜99.99C)。

⑴闭合S,单刀双掷开关打到1,记录压力/下电玉表的读数U,再将K打至I]2,

调整电阻箱上的阻值，使电压表的读数又为刚才的数值，则此压力为广时，R\

与R2阻值关系是凡Ri(选填“大于”“等于”或“小于。

(2)改变压力，重复以上步骤，测得多组八R、U的值，得到如图乙和图丙为图

线，说明这个压敏电阻的电阻随压力的增大而（选填“减小”或"增大、’）;

由.R图可知电源电动势为V,电源内阻为Q（计算结果保留到

小数点后两位）。

（3）考虑电压表的内阻影响，电源电动势的测量值比真实值_____（选填“偏大”“偏

小”或“相等”），内阻的测量值比真实值______（选填“偏大偏小”或“相等”）。

7.（9分）（2024年5月重庆六校联考）磁力锁主要由电磁铁和衔铁组成。某小组用如图甲所

示的装置研究电磁铁的工作电压与衔铁所受磁力大小的关系，弹性梁一端连接有衔铁，在外

力作用下可以上下运动，另一端固定于墙壁，电磁铁位于衔铁正下方，2为理想电压表。

（1）为增大电磁铁产生的磁感应强度，变阻器的滑片户应向端移动（选填%”或“，）。

⑵已知电磁铁线圈的直流电阻为3（）Q,滑动变阻器的最大阻值为17（）Q,电源上的电动势

为12.0V,滑动变阻器能提供的最大分压为11.9V,则电源七的内阻为。（保留2

位有效数字）。

（3）同学们将阻值会因形状变化而发生改变的金属应变片体粘贴在弹性梁的上表面，然后将

金属应变片R、定值电阻R2和理想电压表V2连接成如图乙所示的电路。线圈通电吸引衔铁

下移时，应变片变长，尺的阻值将,电压表V2的读数将。（填“增大”“减

小”或“不变”）

（4）在线圈通电吸合衔铁后，用外力/使电磁铁和衔铁刚好分开，测得外力产与线圈两端电

压U的关系如图内所示，若要求该锁能抵抗1200N的外力，则工作电压至少为Vo

8.（9分（2024广东名校联盟4月二轮复习联考））李华司学查阅资料：某金属在