实验探究课十六 利用传感器制作简单的自动控制装置
原理与装置图 操作要求 注意事项
门窗防盗报警装置 光控开关 实验一：干簧管、继电器、发光二极管LED、蜂鸣器H、电源、导线若干、开关、电阻、小磁体。 实验二：发光二极管、三极管、可调电阻R1、限流电阻R2、光敏电阻、继电器、小灯泡L，二极管D，集成电路实验板、直流电源、导线若干、黑纸。 (一)门窗防盗报警装置 1．原理：闭合电路开关S，系统处于防盗状态。当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K，使继电器工作。继电器的动触点c与常开触点a接通，发光二极管LED发光，显示电路处于正常工作状态。当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电。继电器的动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。干簧管在电路中起传感器和控制开关的作用，继电器则相当于一个自动的双向开关。 2．实验操作 (1)连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常动作。 (2)确定各元件可以正常工作后，按照电路图连接电路。 (3)接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。 (二)光控开关 1．工作原理：当环境光比较强时，光敏电阻RG的阻值很小，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，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L不亮。当环境光比较弱时，光敏电阻RG的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，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而点亮小灯泡L。 2．实验操作 (1)按照电路图连接电路，检查无误后，接通电源。 (2)让光敏电阻RG受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。 (3)遮挡RG，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光。 (4)让光照加强，当光照强到某种程度时，会看到发光二极管LED或小灯泡L熄灭。 1．安装前，对实验器材进行测试，确保各元件性能良好后再进行安装。 2．光控开关实验中，二极管连入电路的极性不能反接。 3．如果实验现象不明显，可用手电筒加强光照，或用黑布遮盖光敏电阻，再进行观察。
教材原型实验
[典例1] 纯电动汽车的蓄电池的安全性，主要体现在对其温度的控制上，当电池温度过高时，必须立即启动制冷系统进行降温。如图甲是小明设计的模拟控温装置的示意图，电磁继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器RP串联接在电压为5 V的电源两端。当电磁铁线圈(电阻不计)中的电流I大于或等于 20 mA 时，衔铁被吸合，热敏电阻置于温度监测区域，其阻值Rt与温度t的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为200 Ω。则：
(1)图甲中应将b端与________(选填“a”或“c”)端相连。
(2)若设置电池温度为50 ℃时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为________ Ω。
(3)该电路可设置启动制冷系统的最高温度是________ ℃。
[听课记录]
[典例2] (2024·河北卷)某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器，以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表(0～20 V)、数字电流表(0～20 mA)、滑动变阻器R(最大阻值50 Ω，1.5 A)、白炽灯、可调电阻R1(0～50 kΩ)、发光二极管LED、光敏电阻RG、NPN型三极管VT、开关和若干导线等。
(1)判断发光二极管的极性
使用多用电表的“×10 k”电阻挡测量二极管的电阻。如图1所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中a位置(见图2)；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置(见图2)。由此判断M端为二极管的________(选填“正极”或“负极”)。
(2)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性
①采用图3中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线L1、L2和L3的另一端应分别连接滑动变阻器的________、________、________接线柱(以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”)。
②图4为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而__________(选填“增大”或“减小”)。
(3)组装光强报警器电路并测试其功能
图5为利用光敏电阻、发光二极管、三极管(当b、e间电压达到一定程度后，三极管被导通)等元件设计的电路。组装好光强报警器后，在测试过程中发现，当照射到光敏电阻表面的光强达到报警值时，发光二极管并不发光，为使报警器正常工作，应________(选填“增大”或“减小”)可调电阻R1的阻值，直至发光二极管发光。
[听课记录]
拓展创新实验
[典例3] 利用霍尔效应制作的霍尔元件，被广泛应用于测量、自动控制等领域。某同学想设计一个研究霍尔电压与通过某霍尔元件电流关系的实验，查阅资料得知该霍尔元件(导电微粒带负电)的工作电流在0～500 mA之间，C、D间产生的霍尔电压在0～5 V之间。可供选择的器材如下：
A．电流表A1(量程0.6 A，内阻约为0.15 Ω)
B．电流表A2(量程20 mA，内阻约为40 Ω)
C．电压表V1(量程6.0 V，内阻约为20 kΩ)
D．电压表V2(量程15 V，内阻约为20 kΩ)
E．保护电阻
F．滑动变阻器(最大阻值为50 Ω，允许通过的最大电流为1.5 A)
G．电源、单刀单掷开关各一个，导线若干
实验时将该霍尔元件放在磁铁S极的正上方，要求多测量几组数据，且霍尔电压从零开始变化。
(1)为了完成实验，电流表应选用________(选填“A1”或“A2”)，电压表应选用________(选填“V1”或“V2”)。
(2)请结合(1)中所选的器材和实验要求将图甲中的实物图连线补充完整。
(3)该同学将记录的实验数据描绘在U-I坐标系中，如图乙所示，请将图像补充完整，结合所作图像可得，在误差允许的范围内，霍尔电压U与电流大小I的关系为________(选填“U＝kI”“U＝kI2”或“U＝k”)。
[听课记录]
(1)创新思路：通过霍尔元件和定值电阻控制电路，实现简易的霍尔效应传感器。
(2)根据电流方向判断粒子偏转方向，再根据粒子电性判断电势高低。
[典例4] (2025·湖北武汉高三阶段检测)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O1为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器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(0.15 kg)的大苹果经过托盘秤时，杠杆对R的压力为1 N。调节可调电阻R0，可改变R、R0两端的电压比，使质量等于分拣标准的大苹果通过托盘秤时，R0两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，此电压叫作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动状态。
(1)当大苹果通过托盘秤时，R所受的压力较大，电阻________(选填“较大”或“较小”)。
(2)自动分拣装置正常工作时，大苹果通过________(选填“通道A”或“通道B”)。
(3)若电源电动势为5 V，内阻不计，放大电路的激励电压为2 V：
①为使该装置达到上述分拣目的，R0的阻值等于________ kΩ。(结果保留2位有效数字)
②某同学想在托盘秤压在杠杆上的位置不变的情况下，利用一块电压表测出每个苹果的质量，电压表的示数随苹果质量的增大而增大，则电压表应该并联在电阻________(选填“R”“R0”或“电源”)两端。
③若要提高分拣标准到0.33 kg，仅将R0的阻值调为________ kΩ即可实现。(结果保留2位有效数字)(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)
[听课记录]
本实验创新之处在于利用压力传感器对电路的影响，通过电磁铁吸动分拣开关的衔铁完成自动控制，替代了光敏电阻或热敏电阻对电路的控制。
实验探究课十六 利用传感器制作简单的自动控制装置
实验类型全突破
类型1
典例1 解析：(1)由题意可知，当控制电路电流达到 20 mA 时衔铁被吸合，制冷系统工作，所以题图甲中，应将b端与c端相连。
(2) 若设置电池温度为50 ℃时启动制冷系统，由题图乙可知，当温度为50 ℃时，Rt的阻值为100 Ω，此时控制电路的总电阻R＝＝ Ω＝250 Ω
由串联电路的电阻规律可知，滑动变阻器接入的电阻为RP＝R－Rt＝250 Ω－100 Ω＝150 Ω。
(3)当滑动变阻器为最大阻值200 Ω时，热敏电阻的阻值R′t＝R－R′P＝250 Ω－200 Ω＝50 Ω
由题图乙可知此时对应的温度为74 ℃，所以该电路可设置启动制冷系统的最高温度是74 ℃。
答案：(1)c (2)150 (3)74
典例2 解析：(1)使用多用电表时，通过多用电表的电流流向遵循“红进黑出”，使用多用电表的电阻挡时，当黑表笔与M端接触、红表笔与N端接触时，若有电流，则二极管中电流方向为M→N，而由题图2可知此时多用电表指针位于a位置，即此时二极管电阻无穷大，由二极管的单向导电性可知，此时二极管所接电压为反向电压，则M端为二极管的负极。
(2)①由于要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始，则滑动变阻器应采用分压式接法，L1、L2的另一端应接A接线柱，L3另一端应接C(或D)接线柱。
②I U图像上某点与坐标原点连线的斜率的倒数表示光敏电阻的阻值，由题图4可知，光照增强时，光敏电阻的阻值减小，即光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而减小。
(3)三极管未导通时，RG与R1串联。随着光照增强，RG电阻减小，此时三极管仍未导通，说明R1分压小，故需要增大R1。
答案：(1)负极 (2)①A A C(或D) ②减小 (3)增大
类型2
典例3 解析：(1)根据题意可知，霍尔元件最大电流为0.5 A，最大电压为5 V，电流表应选A1，电压表应选V1。
(2)要求霍尔电压从零开始变化，则回路中的电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法；保护电阻应与霍尔元件串联，根据电流的方向、导电微粒电性和左手定则可知，D端的电势较低，电路图如图(a)所示，电路连线如图(b)所示。
(3)结合所描数据点，用平滑曲线连线，可以看出所作图线近似为过原点的直线，如图(c)所示，则在误差允许的范围内，霍尔电压U与电流大小I的关系为U＝kI。
答案：(1)A1 V1 (2)见解析图 (3)见解析图 U＝kI
典例4 解析：(1)由题图乙可知当大苹果通过托盘秤时，R所受的压力较大，电阻较小。
(2)大苹果通过托盘秤时，R0两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。
(3)①杠杆对R的压力为1 N，R阻值为 30 kΩ，为使该装置达到上述分拣目的，R0的阻值需满足＝，则R0＝20 kΩ。
②随着苹果质量增大，R阻值减小，分压减小，电源电动势不变，R0分压增大，为了满足电压表的示数随苹果质量的增大而增大，需要将电压表并联在R0两端。
③根据＝可知，分拣标准到0.33 kg时，压力为2.2 N，此时R的阻值为24 kΩ，根据①分析知R0的阻值应该调至16 kΩ。
答案：(1)较小 (2)通道B (3)20 R0 16
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第十二章 交变电流 电磁波 传感器
实验探究课十六 利用传感器制作简单的自动控制装置
原理与装置图
门窗防盗报警装置 光控开关
实验储备·一览清
原理与装置图
实验一：干簧管、继电器、发光二极管LED、蜂鸣器H、电源、导线若干、开关、电阻、小磁体。
实验二：发光二极管、三极管、可调电阻R1、限流电阻R2、光敏电阻、继电器、小灯泡L，二极管D，集成电路实验板、直流电源、导线若干、黑纸。
操作要求
(一)门窗防盗报警装置
1．原理：闭合电路开关S，系统处于防盗状态。当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K，使继电器工作。继电器的动触点c与常开触点a接通，发光二极管LED发光，显示电路处于正常工作状态。当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电。继电器的动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。干簧管在电路中起传感器和控制开关的作用，继电器则相当于一个自动的双向开关。
操作要求
2．实验操作
(1)连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常动作。
(2)确定各元件可以正常工作后，按照电路图连接电路。
(3)接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。
操作要求
(二)光控开关
1．工作原理：当环境光比较强时，光敏电阻RG的阻值很小，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，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L不亮。当环境光比较弱时，光敏电阻RG的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，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而点亮小灯泡L。
操作要求
2．实验操作
(1)按照电路图连接电路，检查无误后，接通电源。
(2)让光敏电阻RG受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。
(3)遮挡RG，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光。
(4)让光照加强，当光照强到某种程度时，会看到发光二极管LED或小灯泡L熄灭。
注意事项
1．安装前，对实验器材进行测试，确保各元件性能良好后再进行安装。
2．光控开关实验中，二极管连入电路的极性不能反接。
3．如果实验现象不明显，可用手电筒加强光照，或用黑布遮盖光敏电阻，再进行观察。
实验类型·全突破
类型1 教材原型实验
[典例1] 纯电动汽车的蓄电池的安全性，主要体现在对其温度的控制上，当电池温度过高时，必须立即启动制冷系统进行降温。如图甲是小明设计的模拟控温装置的示意图，电磁继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器RP串联接在电压为5 V的电源两端。当电磁铁线圈(电阻不计)中的电流I大于或等于 20 mA 时，衔铁被吸合，热敏电阻置于温度监测区域，其阻值Rt与温度t的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为200 Ω。则：
(1)图甲中应将b端与________(选填“a”或“c”)端相连。
(2)若设置电池温度为50 ℃时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为________ Ω。
(3)该电路可设置启动制冷系统的最高温度是________ ℃。
c
150
74
[解析] (1)由题意可知，当控制电路电流达到 20 mA 时衔铁被吸合，制冷系统工作，所以题图甲中，应将b端与c端相连。
(2) 若设置电池温度为50 ℃时启动制冷系统，由题图乙可知，当温度为50 ℃时，Rt的阻值为100 Ω，此时控制电路的总电阻R＝＝ Ω＝250 Ω
由串联电路的电阻规律可知，滑动变阻器接入的电阻为RP＝R－Rt＝250 Ω－100 Ω＝150 Ω。
(3)当滑动变阻器为最大阻值200 Ω时，热敏电阻的阻值R′t＝R－R′P＝250 Ω－200 Ω＝50 Ω
由题图乙可知此时对应的温度为74 ℃，所以该电路可设置启动制冷系统的最高温度是74 ℃。
[典例2] (2024·河北卷)某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器，以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表(0～20 V)、数字电流表(0～20 mA)、滑动变阻器R(最大阻值50 Ω，1.5 A)、白炽灯、可调电阻R1(0～50 kΩ)、发光二极管LED、光敏电阻RG、NPN型三极管VT、开关和若干导线等。
(1)判断发光二极管的极性
使用多用电表的“×10 k”电阻挡测量二极管的电阻。如图1所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中a位置(见图2)；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置(见图2)。由此判断M端为二极管的________(选填“正极”或“负极”)。
负极
(2)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性
①采用图3中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线L1、L2和L3的另一端应分别连接滑动变阻器的________、________、________接线柱(以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”)。
A
A
C(或D)
②图4为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而__________(选填“增大”或“减小”)。
减小
(3)组装光强报警器电路并测试其功能
图5为利用光敏电阻、发光二极管、三极管(当b、e间电压达到一定程度后，三极管被导通)等元件设计的电路。组装好光强报警器后，在测试过程中发现，当照射到光敏电阻表面的光强达到报警值时，发光二极管并不发光，为使报警器正常工作，
应________(选填“增大”或“减小”)可调电
阻R1的阻值，直至发光二极管发光。
增大
[解析] (1)使用多用电表时，通过多用电表的电流流向遵循“红进黑出”，使用多用电表的电阻挡时，当黑表笔与M端接触、红表笔与N端接触时，若有电流，则二极管中电流方向为M→N，而由题图2可知此时多用电表指针位于a位置，即此时二极管电阻无穷大，由二极管的单向导电性可知，此时二极管所接电压为反向电压，则M端为二极管的负极。
(2)①由于要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始，则滑动变阻器应采用分压式接法，L1、L2的另一端应接A接线柱，L3另一端应接C(或D)接线柱。
②I-U图像上某点与坐标原点连线的斜率的倒数表示光敏电阻的阻值，由题图4可知，光照增强时，光敏电阻的阻值减小，即光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而减小。
(3)三极管未导通时，RG与R1串联。随着光照增强，RG电阻减小，此时三极管仍未导通，说明R1分压小，故需要增大R1。
类型2 拓展创新实验
[典例3] 利用霍尔效应制作的霍尔元件，被广泛应用于测量、自动控制等领域。某同学想设计一个研究霍尔电压与通过某霍尔元件电流关系的实验，查阅资料得知该霍尔元件(导电微粒带负电)的工作电流在0～500 mA之间，C、D间产生的霍尔电压在0～5 V之间。可供选择的器材如下：
A．电流表A1(量程0.6 A，内阻约为0.15 Ω)
B．电流表A2(量程20 mA，内阻约为40 Ω)
C．电压表V1(量程6.0 V，内阻约为20 kΩ)
D．电压表V2(量程15 V，内阻约为20 kΩ)
E．保护电阻
F．滑动变阻器(最大阻值为50 Ω，允许通过的最大电流为1.5 A)
G．电源、单刀单掷开关各一个，导线若干
实验时将该霍尔元件放在磁铁S极的正上方，要求多测量几组数据，且霍尔电压从零开始变化。
(1)为了完成实验，电流表应选用________(选填“A1”或“A2”)，电压表应选用________(选填“V1”或“V2”)。
(2)请结合(1)中所选的器材和实验要求将图甲中的实物图连线补充完整。
A1
V1
见解析图
(3)该同学将记录的实验数据描绘在U-I坐标系中，如图乙所示，请将图像补充完整，结合所作图像可得，在误差允许的范围内，霍尔电压U与电流大小I的关系为________(选填“U＝kI”“U＝kI2”或“U＝k”)。
见解析图
U＝kI
[解析] (1)根据题意可知，霍尔元件最大电流为0.5 A，最大电压为5 V，电流表应选A1，电压表应选V1。
(2)要求霍尔电压从零开始变化，则回路中的电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法；保护电阻应与霍尔元件串联，根据电流的方向、导电微粒电性和左手定则可知，D端的电势较低，电路图如图(a)所示，电路连线如图(b)所示。
(3)结合所描数据点，用平滑曲线连线，可以看出所作图线近似为过原点的直线，如图(c)所示，则在误差允许的范围内，霍尔电压U与电流大小I的关系为U＝kI。
创新点解读 (1)创新思路：通过霍尔元件和定值电阻控制电路，实现简易的霍尔效应传感器。
(2)根据电流方向判断粒子偏转方向，再根据粒子电性判断电势高低。
[典例4] (2025·湖北武汉高三阶段检测)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O1为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器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(0.15 kg)的大苹果经过托盘秤时，杠杆对R的压力为1 N。调节可调电阻R0，可改变R、R0两端的电压比，使质量等于分拣标准的大苹果通过托盘秤时，R0两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，此电压叫作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动状态。
(1)当大苹果通过托盘秤时，R所受的压力较大，电阻________(选填“较大”或“较小”)。
(2)自动分拣装置正常工作时，大苹果通过________(选填“通道A”或“通道B”)。
较小
通道B
(3)若电源电动势为5 V，内阻不计，放大电路的激励电压为2 V：
①为使该装置达到上述分拣目的，R0的阻值等于________ kΩ。(结果保留2位有效数字)
②某同学想在托盘秤压在杠杆上的位置不变的情况下，利用一块电压表测出每个苹果的质量，电压表的示数随苹果质量的增大而增大，则电压表应该并联在电阻________(选填“R”“R0”或“电源”)两端。
20
R0
③若要提高分拣标准到0.33 kg，仅将R0的阻值调为________ kΩ即可实现。(结果保留2位有效数字)(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)
16
[解析] (1)由题图乙可知当大苹果通过托盘秤时，R所受的压力较大，电阻较小。
(2)大苹果通过托盘秤时，R0两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。
(3)①杠杆对R的压力为1 N，R阻值为30 kΩ，为使该装置达到上述分拣目的，R0的阻值需满足＝，则R0＝20 kΩ。
②随着苹果质量增大，R阻值减小，分压减小，电源电动势不变，R0分压增大，为了满足电压表的示数随苹果质量的增大而增大，需要将电压表并联在R0两端。
③根据＝可知，分拣标准到0.33 kg时，压力为2.2 N，此时R的阻值为24 kΩ，根据①分析知R0的阻值应该调至16 kΩ。
创新点解读 本实验创新之处在于利用压力传感器对电路的影响，通过电磁铁吸动分拣开关的衔铁完成自动控制，替代了光敏电阻或热敏电阻对电路的控制。
实验对点训练(十六)
1．光控路灯可以根据光照的变化自动开启或关闭，如图所示是利用光敏电阻和晶体三极管制作的光控开关的原理电路图。当天色逐渐变暗时，LED灯自动点亮，关于此时光控电路的判断，下列说法正确的是( )
A．光敏电阻RG的阻值逐渐变小
B．光敏电阻RG的电压变小
C．晶体三极管被断开
D．如果想要在更暗的时候LED灯被点亮，
应将R1调大一点
√
D [由光敏电阻的特性可知，光照逐渐变暗时，RG的电阻逐渐变大，所以光敏电阻RG的分压逐渐变大，当光敏电阻两端的电压即晶体三极管b极的电压增大到一定值时，晶体三极管被导通，A、B、C错误；想要在更暗的时候接通LED灯，即三极管恰好导通时光敏电阻对应的阻值更大，应将R1的电阻调大，D正确。]
2．(多选)如图所示是具有自动报警功能的防盗门，它利用干簧管作为传感器，继电器(虚线方框部分)作为执行装置。下列说法正确的是( )
A．当门紧闭时，磁体M处在干簧管SA附近，开关触点c、b接通
B．当门紧闭时，磁体M处在干簧管SA附近，开关触点c、a接通
C．当门被推开时，磁体M远离干簧管SA，继电器被断电，开关触点c、b接通
D．当门被推开时，磁体M远离干簧管SA，开关触点c、b接通，蜂鸣器H发声报警
√
√
√
BCD [当门紧闭时，磁体处在干簧管附近，干簧管两个簧片被磁化而接通，触点c、a接通，LED灯亮；当门被推开时，磁体远离干簧管，干簧管两簧片失去磁性而断开，继电器断电，触点c、b接通，LED灯不亮，蜂鸣器H发声报警，B、C、D正确，A错误。]
3．(2024·广东卷)某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统，制作光源跟踪演示装置，实现太阳能电池板方向的调整，使电池板正对光源。图甲是光照方向检测电路，所用器材有：电源E(电动势3 V)；电压表 和 (量程均有3 V和15 V，内阻均可视为无穷大)；滑动变阻器R；两个相同的光敏电阻RG1和RG2；开关S；手电筒；导线若干。图乙是实物图，图中电池板上垂直安装有半透明隔板，隔板两侧装有光敏电阻，电池板固定在电动机转轴上。控制单元与检测电路的连接未画出，控制单元对光照方向检测电路无影响。请完成下列实验操作和判断。
(1)电路连接。
图乙中已正确连接了部分电路，请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S和电压表 间的实物图连线。
(2)光敏电阻阻值与光照强度关系测试。
①将图甲中R的滑片置于________端。用手电筒的光斜照射到RG1和RG2，使RG1表面的光照强度比RG2表面的小。
见解析图
b
②闭合S，将R的滑片缓慢滑到某一位置。 的示数如图丙所示，读数U1为________ V，U2的示数为1.17 V。由此可知，表面光照强度较小的光敏电阻的阻值________(选填“较大”或“较小”)。
③断开S。
1.60
较大
(3)光源跟踪测试。
①将手电筒的光从电池板上方斜照射到RG1和RG2。②闭合S，并启动控制单元。控制单元检测并比较两光敏电阻的电压，控制电动机转动。此时两电压表的示数U1逆时针
U1＝U2
[解析] (1)滑动变阻器分压连接，电路连线如图。
(2)①将题图甲中的R的滑片置于b端。
②电压表量程为3 V，最小刻度为0.1 V，则U1的读数为1.60 V；由此可知表面光照强度较小的RG1两端电压较大，说明表面光照强度较小的光敏电阻阻值较大。
(3)由于两电压表的示数U14．(2025·河北9月联考)磁敏电阻是一种对磁敏感、具有磁阻效应的电阻元件。物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应。某实验小组利用伏安法测量一磁敏电阻RM的阻值(约几千欧)随磁感应强度的变化关系。所用器材如下：
电源E(电动势为6 V，内阻不计)，滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)，电压表(量程为0～3 V，内阻为 2 kΩ)，毫安表(量程为0～3 mA，内阻不计)和定值电阻R0(阻值为1 kΩ)，以及开关、导线若干。
(1)为了使磁敏电阻两端电压调节范围尽可能大，实验小组设计了电路图甲，请用笔画线代替导线在乙图中将实物连线补充完整。
(2)某次测量时电压表的示数如图丙所示，电压表的读数为________ V，电流表读数为0.5 mA，则此时磁敏电阻的阻值为___________。
见解析图
1.30
3.9×103 Ω
(3)实验中得到该磁敏电阻阻值RM随磁感应强度B变化的曲线如图丁所示，某同学利用该磁敏电阻制作了一种报警器，其电路的一部分如图戊所示。图中E为直流电源(电动势为6.0 V，内阻可忽略)，当图中的输出电压达到或超过2.0 V时，便触发报警器(图中未画出)报警。若要求磁感应强度增大为0.2 T时开始报警，则图中________(选填“R1”或“R2”)应使用磁敏电阻，另一定值电阻的阻值应为________ kΩ(保留3位有效数字)。
R2
2.80
[解析] (1)根据电路题图甲，在题图乙中补充实物连线图如图所示。
(2)电压表的最小刻度值为0.1 V，如题图丙所示，电压表的读数为
1.30 V，根据串联电路电压与电阻成正比的关系，磁敏电阻两端的电压为×(2 kΩ＋1 kΩ)＝1.95 V，电流表读数为0.5 mA，此时磁敏电阻的阻值RM＝ Ω＝3.9×103 Ω。
(3)根据闭合电路欧姆定律可得输出电压U＝，要求输出电压达到或超过2.0 V时开始报警，则R2应为磁敏电阻，由题图丁知磁感应强度增大为0.2 T时R2＝1.4 kΩ，此时磁敏电阻两端的电压U＝2.0 V，代入上式，解得另一定值电阻的阻值应为R1＝2.80 kΩ。
5．气敏电阻在安全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Rq，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。为了研究其阻值随甲醛浓度变化的规律，供选用的器材如下：
A．电源E0(电动势6 V，内阻不计)；
B．滑动变阻器R；
C．导线若干及开关S；
D．电压表V(量程3 V，内阻1 kΩ)；
E．毫安表mA(量程50 mA，内阻100.0 Ω)。
(1)探究小组设计了如图(a)所示实验电路，其中毫安表用来测定________，量程为________。
电压
5 V
(2)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的示数，计算出气敏电阻对应阻值，得到如图(b)所示阻值随甲醛浓度变化的图像(Rq-η图像)。当气敏电阻阻值为Rq＝2.3 kΩ时，盒内甲醛浓度为_____________________。
5.8×10-8 kg·m-3
(3)已知国家室内甲醛浓度标准是η≤0.1 mg·m-3。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E＝5.0 V(内阻不计)，电路中D1、D2分别为红、绿发光二极管，红色发光二极管D1的启动(导通)电压为2.0 V，即发光二极管两端电压UD1≥ 2.0 V 时点亮，绿色发光
二极管D2的启动电压为3.0 V，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，则两电阻R1、R2中为定值电
阻的是______，其阻值为________。
R2
3.9 kΩ
[解析] (1)毫安表与气敏电阻并联，因此用来测定电压，其量程为U0＝IgRg＝50×10-3×100.0 V＝5 V。
(2)由题图(b)可读出，当气敏电阻阻值为Rq＝2.3 kΩ 时，甲醛浓度为5.8×10-8 kg·m-3。
(3)R1、R2串联分压，当甲醛浓度升高，气敏电阻的阻值Rq增大时，红色发光二极管D1两端电压应升高，所以R1为气敏电阻，R2为定值电阻，且＝为红色发光二极管D1处于点亮的临界状态，由题图(b)可知当η＝0.1 mg/m3＝1×10-7 kg/m3时，Rq＝2.6 kΩ，故R2＝Rq＝3.9 kΩ。
谢 谢 ！实验对点训练(十六)
1．光控路灯可以根据光照的变化自动开启或关闭，如图所示是利用光敏电阻和晶体三极管制作的光控开关的原理电路图。当天色逐渐变暗时，LED灯自动点亮，关于此时光控电路的判断，下列说法正确的是( )
A．光敏电阻RG的阻值逐渐变小
B．光敏电阻RG的电压变小
C．晶体三极管被断开
D．如果想要在更暗的时候LED灯被点亮，应将R1调大一点
2．(多选)如图所示是具有自动报警功能的防盗门，它利用干簧管作为传感器，继电器(虚线方框部分)作为执行装置。下列说法正确的是( )
A．当门紧闭时，磁体M处在干簧管SA附近，开关触点c、b接通
B．当门紧闭时，磁体M处在干簧管SA附近，开关触点c、a接通
C．当门被推开时，磁体M远离干簧管SA，继电器被断电，开关触点c、b接通
D．当门被推开时，磁体M远离干簧管SA，开关触点c、b接通，蜂鸣器H发声报警
3．(2024·广东卷)某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统，制作光源跟踪演示装置，实现太阳能电池板方向的调整，使电池板正对光源。图甲是光照方向检测电路，所用器材有：电源E(电动势3 V)；电压表和(量程均有3 V和15 V，内阻均可视为无穷大)；滑动变阻器R；两个相同的光敏电阻RG1和RG2；开关S；手电筒；导线若干。图乙是实物图，图中电池板上垂直安装有半透明隔板，隔板两侧装有光敏电阻，电池板固定在电动机转轴上。控制单元与检测电路的连接未画出，控制单元对光照方向检测电路无影响。请完成下列实验操作和判断。
(1)电路连接。
图乙中已正确连接了部分电路，请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S和电压表间的实物图连线。
(2)光敏电阻阻值与光照强度关系测试。
①将图甲中R的滑片置于________端。用手电筒的光斜照射到RG1和RG2，使RG1表面的光照强度比RG2表面的小。
②闭合S，将R的滑片缓慢滑到某一位置。的示数如图丙所示，读数U1为________ V，U2的示数为1.17 V。由此可知，表面光照强度较小的光敏电阻的阻值________(选填“较大”或“较小”)。
③断开S。
(3)光源跟踪测试。
①将手电筒的光从电池板上方斜照射到RG1和RG2。②闭合S，并启动控制单元。控制单元检测并比较两光敏电阻的电压，控制电动机转动。此时两电压表的示数U14．(2025·河北9月联考)磁敏电阻是一种对磁敏感、具有磁阻效应的电阻元件。物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应。某实验小组利用伏安法测量一磁敏电阻RM的阻值(约几千欧)随磁感应强度的变化关系。所用器材如下：
电源E(电动势为6 V，内阻不计)，滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)，电压表(量程为0～3 V，内阻为 2 kΩ)，毫安表(量程为0～3 mA，内阻不计)和定值电阻R0(阻值为1 kΩ)，以及开关、导线若干。
(1)为了使磁敏电阻两端电压调节范围尽可能大，实验小组设计了电路图甲，请用笔画线代替导线在乙图中将实物连线补充完整。
(2)某次测量时电压表的示数如图丙所示，电压表的读数为________ V，电流表读数为0.5 mA，则此时磁敏电阻的阻值为________。
(3)实验中得到该磁敏电阻阻值RM随磁感应强度B变化的曲线如图丁所示，某同学利用该磁敏电阻制作了一种报警器，其电路的一部分如图戊所示。图中E为直流电源(电动势为6.0 V，内阻可忽略)，当图中的输出电压达到或超过2.0 V时，便触发报警器(图中未画出)报警。若要求磁感应强度增大为0.2 T时开始报警，则图中________(选填“R1”或“R2”)应使用磁敏电阻，另一定值电阻的阻值应为________ kΩ(保留3位有效数字)。
5．气敏电阻在安全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Rq，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。为了研究其阻值随甲醛浓度变化的规律，供选用的器材如下：
A．电源E0(电动势6 V，内阻不计)；
B．滑动变阻器R；
C．导线若干及开关S；
D．电压表V(量程3 V，内阻1 kΩ)；
E．毫安表mA(量程50 mA，内阻100.0 Ω)。
(1)探究小组设计了如图(a)所示实验电路，其中毫安表用来测定________，量程为________。
(2)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的示数，计算出气敏电阻对应阻值，得到如图(b)所示阻值随甲醛浓度变化的图像(Rq-η图像)。当气敏电阻阻值为Rq＝2.3 kΩ时，盒内甲醛浓度为________。
(3)已知国家室内甲醛浓度标准是η≤0.1 mg·m-3。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E＝5.0 V(内阻不计)，电路中D1、D2分别为红、绿发光二极管，红色发光二极管D1的启动(导通)电压为2.0 V，即发光二极管两端电压UD1≥ 2.0 V 时点亮，绿色发光二极管D2的启动电压为3.0 V，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，则两电阻R1、R2中为定值电阻的是______，其阻值为________。
实验对点训练(十六)
1．D [由光敏电阻的特性可知，光照逐渐变暗时，RG的电阻逐渐变大，所以光敏电阻RG的分压逐渐变大，当光敏电阻两端的电压即晶体三极管b极的电压增大到一定值时，晶体三极管被导通，A、B、C错误；想要在更暗的时候接通LED灯，即三极管恰好导通时光敏电阻对应的阻值更大，应将R1的电阻调大，D正确。]
2．BCD [当门紧闭时，磁体处在干簧管附近，干簧管两个簧片被磁化而接通，触点c、a接通，LED灯亮；当门被推开时，磁体远离干簧管，干簧管两簧片失去磁性而断开，继电器断电，触点c、b接通，LED灯不亮，蜂鸣器H发声报警，B、C、D正确，A错误。]
3．解析：(1)滑动变阻器分压连接，电路连线如图。
(2)①将题图甲中的R的滑片置于b端。
②电压表量程为3 V，最小刻度为0.1 V，则U1的读数为1.60 V；由此可知表面光照强度较小的RG1两端电压较大，说明表面光照强度较小的光敏电阻阻值较大。
(3)由于两电压表的示数U1答案：(1)见解析图 (2)①b ②1.60 较大 (3)逆时针 U1＝U2
4．解析：(1)根据电路题图甲，在题图乙中补充实物连线图如图所示。
(2)电压表的最小刻度值为0.1 V，如题图丙所示，电压表的读数为1.30 V，根据串联电路电压与电阻成正比的关系，磁敏电阻两端的电压为×(2 kΩ＋1 kΩ)＝1.95 V，电流表读数为0.5 mA，此时磁敏电阻的阻值RM＝ Ω＝3.9×103 Ω。
(3)根据闭合电路欧姆定律可得输出电压U＝，要求输出电压达到或超过2.0 V时开始报警，则R2应为磁敏电阻，由题图丁知磁感应强度增大为0.2 T时R2＝1.4 kΩ，此时磁敏电阻两端的电压U＝2.0 V，代入上式，解得另一定值电阻的阻值应为R1＝2.80 kΩ。
答案：(1)见解析图 (2)1.30 3.9×103 Ω (3)R2 2.80
5．解析：(1)毫安表与气敏电阻并联，因此用来测定电压，其量程为U0＝IgRg＝50×10-3×100.0 V＝5 V。
(2)由题图(b)可读出，当气敏电阻阻值为Rq＝2.3 kΩ 时，甲醛浓度为5.8×10-8 kg·m-3。
(3)R1、R2串联分压，当甲醛浓度升高，气敏电阻的阻值Rq增大时，红色发光二极管D1两端电压应升高，所以R1为气敏电阻，R2为定值电阻，且＝为红色发光二极管D1处于点亮的临界状态，由题图(b)可知当η＝0.1 mg/m3＝1×10-7 kg/m3时，Rq＝2.6 kΩ，故R2＝Rq＝3.9 kΩ。
答案：(1)电压 5 V (2)5.8×10-8 kg·m-3 (3)R2 3.9 kΩ
5 / 5
