第2节 科学制作：简单的自动控制装置
一、实验目的
1.设计并制作光报警装置。
2.设计并制作温度报警装置。
3.了解制作的报警装置的工作原理。
二、实验器材
光敏电阻、热敏电阻、温度计、干电池、手电筒、蜂鸣器、开关、导线、变阻器。
三、实验原理
1.光报警装置：
如图所示，利用光敏电阻作控制元件，从而通过光照来实现自动控制，当光照强度发生变化时，电阻R发生变化，电路中的电流变化，当R的阻值变化到一定值时，蜂鸣器发生报警。
2.温度报警装置：如图所示，利用热敏电阻作控制元件，从而通过温度来实现自动控制，当温度发生变化时，电阻RT发生变化，电路中的电流变化，当RT的阻值变化到一定值时，蜂鸣器发生报警。
四、实验步骤
1.光报警装置的实验步骤
（1）按照电路图连接电路。
（2）闭合开关，调节滑动变阻器，使蜂鸣器在普通光照条件下恰好不发声，将此时滑动变阻器接入电路的阻值记为R滑。
（3）用黑纸遮住光敏电阻，注意蜂鸣器是否发声。
（4）用手电筒照射光敏电阻，注意蜂鸣器是否发声。
（5）将滑动变阻器的阻值略调大，重复步骤（3）（4）。
（6）重复步骤（2），将滑动变阻器的阻值略调小，再重复步骤（3）（4）。
2.温度报警装置的实验步骤
（1）按照电路图连接电路。
（2）闭合开关，调节滑动变阻器，使蜂鸣器在环境温度下恰好不发声，将此时滑动变阻器接入电路的阻值记为R滑。
（3）将热敏电阻浸入冷水中，注意蜂鸣器是否发声。
（4）将热敏电阻浸入热水中，注意蜂鸣器是否发声。
（5）将滑动变阻器的阻值略调大，重复步骤（3）（4）。
（6）重复步骤（2），将滑动变阻器的阻值略调小，再重复步骤（3）（4）。
五、实验现象
1.光报警装置蜂鸣器的发声情况如下表所示
滑动变阻器接入电路的阻值 用黑纸遮住光敏电阻 普通光照强度 用手电筒照射光敏电阻
小于R滑 不发声 发声 发声
等于R滑 不发声 恰好不发声 发声
大于R滑 不发声 发声 发声
2.温度报警装置蜂鸣器的发声情况如下表所示
滑动变阻器接入电路的阻值 将热敏电阻浸入冷水中 环境温度 将热敏电阻浸入热水中
小于R滑 不发声 发声 发声
等于R滑 不发声 恰好不发声 发声
大于R滑 不发声 发声 发声
六、实验结论
1.随着滑动变阻器接入电路的阻值增大，蜂鸣器报警时的光照变强。
2.随着滑动变阻器接入电路的阻值增大，蜂鸣器报警时的温度变高。
题型一 光敏电阻的应用
【典例1】 为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx）。某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表：
照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻/kΩ 75 40 28 23 20 18
（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：
。
（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）；
电源E（电动势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。
尝试解答
（多选）计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息。光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（ ）
A.当有光照射R1时，处理系统获得高电压
B.当有光照射R1时，处理系统获得低电压
C.信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D.信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
题型二 热敏电阻应用
【典例2】 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120 ℃时，系统报警。提供的器材有：
热敏电阻（该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在120 ℃时阻值为700.0 Ω）；报警器（内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警，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）；
电阻箱（最大阻值为999.9 Ω）；
直流电源（输出电压为U约为18 V，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，调节的报警系统原理电路图如图所示。
（1）电路中应选用滑动变阻器 （选填“R1”或“R2”）。
（2）按照下列步骤调节此报警系统：
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 （选填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是
。
②将开关向 （选填“c”或“d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至
。
（3）滑动变阻器滑片的位置 （选填“不变”“向左滑动”或“向右滑动”），将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。
（4）若要将此系统改为光敏电阻控制的报警系统，要求当光敏电阻的光照达到或超过某一特定值时，系统报警，且光敏电阻在这一特定值时的电阻为650 Ω，则需将上述电路中的 换成光敏电阻，并将电阻箱的阻值调到 Ω，然后重复上述操作即可。
尝试解答
如图所示，图甲为热敏电阻的R-t图像，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100 Ω。当线圈的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势E＝9.0 V，内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。则：
（1）应该把恒温箱内的加热器接在 （选填“A、B端”或“C、D端”）。
（2）如果要使恒温箱内的温度保持在50 ℃，可变电阻R'的阻值应调节为 Ω。
1.某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表，他所选用的器材有：灵敏电流表（待改装），学生电源（电动势为E，内阻不计），滑动变阻器，单刀双掷开关，导线若干，导热性能良好的防水材料，标准温度计，PTC热敏电阻R1（PTC线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为Rt＝a＋kt，a＞0，k＞0）。
设计电路图如图所示，并按如下步骤进行操作。
（1）按电路图连接好实验器材。
（2）将滑动变阻器滑片P滑到 （选填“a”或“b”）端，单刀双掷开关S掷于 （选填“c”或“d”）端，调节滑片P使电流表 ，并在以后的操作中保持滑片P位置不动，设此时电路总电阻为R，断开电路。
（3）容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准温度计示数下降5 ℃，就将开关S置于d端，并记录此时的温度t和对应的电流表的示数I，然后断开开关。请根据温度表的设计原理和电路图，写出电流与温度的关系式I＝ （用题目中给定的符号）。
（4）根据对应温度记录的电流表示数，重新刻制电流表的表盘，改装成温度表。根据改装原理，此温度表表盘刻度线的特点是：低温刻度在 （选填“左”或“右”）侧，刻度线分布是否均匀？ （选填“是”或“否”）。
2.（1）热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图。由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能 （选填“增强”或“减弱”）；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更 （选填“敏感”或“不敏感”）。
（2）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。
（a）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、电键、导线若干。该同学做实验时，滑动变阻器选用的是 （选填“A”或“B”）；请在图乙的方框中画出该实验的电路图。
（b）将该小灯泡接入如丙图所示的电路中，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。
3.传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量（如温度、光、声等）转换成便于测量的量（通常是电学量）。例如，热敏传感器主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，其阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由热敏电阻Rt作为传感器制作的简单自动报警器的线路图，问：
（1）为了使温度过高时报警铃响，c应接在 （选填“a”或“b”）点。
（2）若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P向 移动（选填“左”或“右”）。
（3）如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的原因可能是
。
4.某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现有器材：直流恒流电源（在正常工作状态下输出的电流恒定）、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等。
（1）若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在如图所示的实物图上连线。
（2）实验的主要步骤：
①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值。
②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关， ， ，断开开关。
③重复第②步操作若干次，测得多组数据。
（3）实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得如图所示的R-t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R-t关系式：R＝ ＋ t（Ω）。（保留三位有效数字）
5.某实验小组利用如图甲所示的电路探究在25～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有：置于温控室（图中虚线区域）中的热敏电阻RT，其标称值（25 ℃时的阻值）为900.0 Ω；电源E（6 V，内阻可忽略）；电压表V（量程150 mV）；定值电阻R0（阻值20.0 Ω），滑动变阻器R1（最大阻值为1 000 Ω）；电阻箱R2（阻值范围0～999.9 Ω）；单刀开关S1，单刀双掷开关S2。
实验时，先按图甲连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 ℃。将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 ℃。实验得到的R2-t的数据见下表。
t/℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
R2/Ω 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0
回答下列问题：
（1）在闭合S1前，图甲中R1的滑片应移动到 （选填“a”或“b”）端；
（2）在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2-t曲线；
（3）由图乙可得到RT在25～80 ℃范围内的温度特性。当t＝44.0 ℃时，可得RT＝ Ω；
（4）将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图丙所示，该读数为 Ω，则手心温度为 ℃。
第2节 科学制作：简单的自动控制装置
【必备技能·细培养】
【典例1】 见解析
解析：（1）光敏电阻的阻值随光照变化的曲线如图甲所示。
特点：光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小。
（2）电路原理图如图乙所示。
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。
素养训练
AD R1、R2和电源形成一个闭合电路，当激光照到光敏电阻时，R1阻值变小，总电流变大，R2两端电压变高，只有R2两端获得高电压时，处理系统才能进行信号处理，故A、D正确。
【典例2】 （1）R2 （2）①700.0 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 ②c 报警器开始报警 （3）不变 （4）热敏电阻 650
解析：（1）电压为18 V，而报警时的电流为10 mA；此时电阻约为R＝ Ω＝1 800 Ω； 而热敏电阻的阻值约为700 Ω，故滑动变阻器接入电阻约为1 100 Ω，故应选择R2。
（2）①因要求热敏电阻达到120 ℃时报警，此时电阻为700 Ω，故应将电阻箱调节至700 Ω，然后由最大调节滑动变阻器，直至报警器报警，故开始时滑片应在b端，目的是避免接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏；②将开关接到c端与电阻箱连接，调节滑动变阻器直至报警器开始报警即可，然后再接入热敏电阻，电路即可正常工作。
（3）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。
（4）需将上述电路中的热敏电阻换成光敏电阻，并将电阻箱的阻值调到650 Ω，然后重复上述操作即可。
素养训练
（1）A、B端 （2）260
解析：（1）当线圈中的电流较小时，继电器的衔铁在上方，恒温箱的加热器处于工作状态，恒温箱内温度升高，故恒温箱内的加热器应该接在A、B端。
（2）要使恒温箱内的温度保持在50 ℃，即50 ℃时线圈内的电流为I＝20 mA。由闭合电路欧姆定律得I＝，式中r为继电器的电阻，解得R＋R'＋r＝450 Ω。由题图甲可知，50 ℃时热敏电阻的阻值为90 Ω，所以R'＝450 Ω－R－r＝260 Ω。
【教学效果·勤检测】
1.（2）a c 满偏（或指针到最大电流刻度）
（3） （4）右 否
解析：（2）根据实验的原理可知，需要先选取合适的滑动变阻器的电阻值，结合滑动变阻器的使用的注意事项可知，开始时需要将滑动变阻器滑片P滑到 a端，以保证电流表的使用安全；然后将单刀双掷开关S掷于c端，调节滑片P使电流表满偏，设此时电路总电阻为R，断开电路。
（3）当温度为t时，热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为：R1＝a＋kt，根据闭合电路的欧姆定律可得I＝＝。
（4）由上式可知，温度越高，电流表中的电流值越小，所以低温刻度在表盘的右侧；由于电流与温度的关系不是线性函数，所以表盘的刻度是不均匀的。
2. （1）增强 敏感 （2）（a）A 见解析图 （b）0.75 1.67
解析：（1）题图中横轴表示温度，纵轴表示电阻，随着温度的增加，金属热电阻的阻值略增大，而热敏电阻的阻值显著减小，所以这种热敏电阻在温度上升时导电能力增强，相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的影响更敏感。
（2）（a）小灯泡电阻较小，电流传感器应采用外接法，描绘小灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选A，电路图如图所示。
（b）由图甲可知，通过灯泡的电流是0.3 A时，灯泡两端电压是2.5 V，则灯泡功率P＝UI＝2.5×0.3 W＝0.75 W；电源电动势是3 V，过点（0.3 A，2.5 V）和纵轴上3 V的点作一直线，该直线是电源的U-I图像，如图所示，根据闭合电路欧姆定律有E＝U＋Ir，解得r＝1.67 Ω。
3.（1）a （2）左 （3）见解析
解析：（1）由图甲可知当温度升高时Rt的阻值减小，通过线圈的电流变大，对衔铁的引力变大，可与a点接触，欲使报警器报警，c应接在a点。
（2）若使启动报警的温度提高些，可使电路的相对电流减小一些，以使得热敏电阻Rt的阻值减小得更大一些，所以将滑动变阻器滑片P向左移动，增大滑动变阻器接入电路的阻值。
（3）在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，可能是通过线圈的电流太小或线圈匝数太少，对衔铁的引力较小，也可能是弹簧的弹力较大，线圈的磁力不能将衔铁吸引到和a接触的状态，还可能是乙图电源电压太低。
4.（1）图见解析 （2）②记录温度计数值 记录电压表数值 （3）100 0.390（0.386～0.394均可）
解析：（1）实物连线如图所示。
（2）改变温度后，热敏电阻阻值改变，电压表示数改变。
（3）从图线知R与t呈线性关系，且纵轴上截距（当t＝0 ℃时）R＝100 Ω；图线斜率k＝＝0.390，所以R＝100＋0.390t（Ω）。
5.（1）b （2）如图所示
（3）450 （4）620.0 33.0
解析：（1）题图甲的电路中滑动变阻器采用限流接法，在闭合S1前，R1应该调节到接入电路部分的阻值最大，使电路中电流最小，即题图甲中R1的滑片应移到b端。
（2）将t＝60 ℃和t＝70 ℃对应的两组数据画在坐标图上，然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R2-t曲线。
（3）根据题述实验过程可知，测量的R2的数据等于对应的热敏电阻RT的阻值。由画出的R2-t曲线可知，当t＝44.0 ℃时，对应的RT＝450 Ω。
（4）由画出的R2-t曲线可知，当RT＝620.0 Ω时，手心温度t＝33.0 ℃。
7 / 7(共58张PPT)
第2节 科学制作：简单的自动控制装置
目 录
01.
基础知识·准落实
02.
必备知识·快突破
03.
教学效果·勤检测
基础知识·准落实
梳理归纳 自主学习
01
一、实验目的
1. 设计并制作光报警装置。
2. 设计并制作温度报警装置。
3. 了解制作的报警装置的工作原理。
二、实验器材
光敏电阻、热敏电阻、温度计、干电池、手电筒、蜂鸣器、开关、
导线、变阻器。
三、实验原理
1. 光报警装置：如图所示，利用光敏电阻作控制元件，从而通过光照
来实现自动控制，当光照强度发生变化时，电阻R发生变化，电路
中的电流变化，当R的阻值变化到一定值时，蜂鸣器发生报警。
2. 温度报警装置：如图所示，利用热敏电阻作控制元件，从而通过温
度来实现自动控制，当温度发生变化时，电阻RT发生变化，电路中
的电流变化，当RT的阻值变化到一定值时，蜂鸣器发生报警。
四、实验步骤
1. 光报警装置的实验步骤
（1）按照电路图连接电路。
（2）闭合开关，调节滑动变阻器，使蜂鸣器在普通光照条件下恰
好不发声，将此时滑动变阻器接入电路的阻值记为R滑。
（3）用黑纸遮住光敏电阻，注意蜂鸣器是否发声。
（4）用手电筒照射光敏电阻，注意蜂鸣器是否发声。
（5）将滑动变阻器的阻值略调大，重复步骤（3）（4）。
（6）重复步骤（2），将滑动变阻器的阻值略调小，再重复步骤
（3）（4）。
2. 温度报警装置的实验步骤
（1）按照电路图连接电路。
（2）闭合开关，调节滑动变阻器，使蜂鸣器在环境温度下恰好不
发声，将此时滑动变阻器接入电路的阻值记为R滑。
（3）将热敏电阻浸入冷水中，注意蜂鸣器是否发声。
（4）将热敏电阻浸入热水中，注意蜂鸣器是否发声。
（5）将滑动变阻器的阻值略调大，重复步骤（3）（4）。
（6）重复步骤（2），将滑动变阻器的阻值略调小，再重复步骤
（3）（4）。
五、实验现象
1. 光报警装置蜂鸣器的发声情况如下表所示
滑动变阻器接入
电路的阻值 用黑纸遮住光敏
电阻 普通光照强度 用手电筒照射光
敏电阻
小于R滑 不发声 发声 发声
等于R滑 不发声 恰好不发声 发声
大于R滑 不发声 发声 发声
2. 温度报警装置蜂鸣器的发声情况如下表所示
滑动变阻器接入
电路的阻值 将热敏电阻浸入
冷水中 环境温度 将热敏电阻浸入
热水中
小于R滑 不发声 发声 发声
等于R滑 不发声 恰好不发声 发声
大于R滑 不发声 发声 发声
六、实验结论
1. 随着滑动变阻器接入电路的阻值增大，蜂鸣器报警时的光照变强。
2. 随着滑动变阻器接入电路的阻值增大，蜂鸣器报警时的温度变高。
02
必备技能·细培养
诱思导学 触类旁通
题型一 光敏电阻的应用
【典例1】 为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明
系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照
度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照
度单位为lx）。某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表：
照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻/kΩ 75 40 28 23 20 18
（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： 。
解析：光敏电阻的阻值随光照变化的曲线如图甲所示。
特点：光敏电阻的
阻值随光照强度的
增大非线性减小。
（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）；
电源E（电动势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：电路原理图如图乙所示。
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。
A. 当有光照射R1时，处理系统获得高电压
B. 当有光照射R1时，处理系统获得低电压
C. 信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D. 信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
（多选）计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信
号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回
来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息。
光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，其中R1为光敏电阻，R2为定
值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（ ）
解析： R1、R2和电源形成一个闭合电路，当激光照到光敏电阻时，R1阻值变小，总电流变大，R2两端电压变高，只有R2两端获得高电压时，处理系统才能进行信号处理，故A、D正确。
题型二 热敏电阻应用
【典例2】 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120 ℃时，系统报警。提供的器材有：
热敏电阻（该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在120 ℃时阻值
为700.0 Ω）；报警器（内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警，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）；
电阻箱（最大阻值为999.9 Ω）；
直流电源（输出电压为U约为18 V，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，调节的报警系统原理电路图如图所示。
（1）电路中应选用滑动变阻器 （选填“R1”或“R2”）。
解析：电压为18 V，而报警时的电流为10 mA；此时电
阻约为R＝ Ω＝1 800 Ω； 而热敏电阻的阻值约为700
Ω，故滑动变阻器接入电阻约为1 100 Ω，故应选择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
（选填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是
。
②将开关向 （选填“c”或“d”）端闭合，缓慢移动滑动
变阻器的滑片，直至 。
700.0
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
（2）按照下列步骤调节此报警系统：
解析：①因要求热敏电阻达到120 ℃时报警，此时电阻为700 Ω，故应将电阻箱调节至700 Ω，然后由最大调节滑动变阻器，直至报警器报警，故开始时滑片应在b端，目的是避免接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏；②将开关接到c端与电阻箱连接，调节滑动变阻器直至报警器开始报警即可，然后再接入热敏电阻，电路即可正常工作。
（3）滑动变阻器滑片的位置 （选填“不变”“向左滑动”
或“向右滑动”），将开关向另一端闭合，报警系统即可正常
使用。
解析：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。
不变
（4）若要将此系统改为光敏电阻控制的报警系统，要求当光敏电阻
的光照达到或超过某一特定值时，系统报警，且光敏电阻在这
一特定值时的电阻为650 Ω，则需将上述电路中的
换成光敏电阻，并将电阻箱的阻值调到 Ω，然后重复上
述操作即可。
热敏电阻
650
解析：需将上述电路中的热敏电阻换成光敏电阻，并将电阻箱的阻值调到650 Ω，然后重复上述操作即可。
如图所示，图甲为热敏电阻的R-t图像，图乙为用此热敏电阻R和继
电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100 Ω。当线
圈的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈
供电的电池的电动势E＝9.0 V，内阻可以不计。图中的“电源”是恒
温箱加热器的电源。则：
（1）应该把恒温箱内的加热器接在 （选填“A、B端”或
“C、D端”）。
解析：当线圈中的电流较小时，继电器的衔铁在上方，恒温箱的加热器处于工作状态，恒温箱内温度升高，故恒温箱内的加热器应该接在A、B端。
A、B端
（2）如果要使恒温箱内的温度保持在50 ℃，可变电阻R'的阻值应调
节为 Ω。
解析：要使恒温箱内的温度保持在50 ℃，即50 ℃时线圈内的电流为I＝20 mA。由闭合电路欧姆定律得I＝，式中r为继电器的电阻，解得R＋R'＋r＝450 Ω。由题图甲可知，50 ℃时热敏电阻的阻值为90 Ω，所以R'＝450 Ω－R－r＝260 Ω。
260
教学效果·勤检测
强化技能 查缺补漏
03
1. 某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表，他所选用的器材有：
灵敏电流表（待改装），学生电源（电动势为E，内阻不计），滑
动变阻器，单刀双掷开关，导线若干，导热性能良好的防水材料，
标准温度计，PTC热敏电阻R1（PTC线性热敏电阻的阻值与摄氏温
度t的关系为Rt＝a＋kt，a＞0，k＞0）。
设计电路图如图所示，并
按如下步骤进行操作。
（1）按电路图连接好实验器材。
（2）将滑动变阻器滑片P滑到 a （选填“a”或“b”）端，单
刀双掷开关S掷于 c （选填“c”或“d”）端，调节滑片
P使电流表 ，并在以后
的操作中保持滑片P位置不动，设此时电路总电阻为R，断开
电路。
a
c
满偏（或指针到最大电流刻度）
解析：根据实验的原理可知，需要先选取合适的滑动变阻器的电阻值，结合滑动变阻器的使用的注意事项可知，开始时需要将滑动变阻器滑片P滑到 a端，以保证电流表的使用安全；然后将单刀双掷开关S掷于c端，调节滑片P使电流表满偏，设此时电路总电阻为R，断开电路。
（3）容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准温度计示
数下降5 ℃，就将开关S置于d端，并记录此时的温度t和对应
的电流表的示数I，然后断开开关。请根据温度表的设计原理
和电路图，写出电流与温度的关系式I＝ （用题
目中给定的符号）。
解析：当温度为t时，热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关
系为：R1＝a＋kt，根据闭合电路的欧姆定律可得I＝＝
。
（4）根据对应温度记录的电流表示数，重新刻制电流表的表盘，
改装成温度表。根据改装原理，此温度表表盘刻度线的特点
是：低温刻度在 （选填“左”或“右”）侧，刻度线
分布是否均匀？ （选填“是”或“否”）。
右
否
解析：由上式可知，温度越高，电流表中的电流值越小，所以低温刻度在表盘的右侧；由于电流与温度的关系不是线性函数，所以表盘的刻度是不均匀的。
2. （1）热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。图为某种热敏
电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图。由图可知，这种
热敏电阻在温度上升时导电能 （选填“增强”或“减
弱”）；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更
（选填“敏感”或“不敏感”）。
增强
敏
感
解析：题图中横轴表示温度，纵轴表示电阻，随着温度的增加，金属热电阻的阻值略增大，而热敏电阻的阻值显著减小，所以这种热敏电阻在温度上升时导电能力增强，相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的影响更敏感。
（2）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。
（a）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、电
键、导线若干。该同学做实验时，滑动变阻器选用的
是 （选填“A”或“B”）；请在图乙的方框中画出该
实验的电路图。
A
答案： 见解析图
（b）将该小灯泡接入如丙图所示的电路中，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。
0.75
1.67
解析：（a）小灯泡电阻较小，电流传感器应采用外接法，描绘小灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选A，电路图如图所示。
（b）由图甲可知，通过灯泡的电流是0.3 A时，灯泡两端电压是2.5 V，则灯泡功率P＝UI＝2.5×0.3 W＝0.75 W；电源电动势是3 V，过点（0.3 A，2.5 V）和纵轴上3 V的点
作一直线，该直线是电源的U-I图像，如图所示，根据闭合电路欧姆定律有E＝U＋Ir，解得r＝1.67 Ω。
3. 传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传
感器能够将感受到的物理量（如温度、光、声等）转换成便于测量
的量（通常是电学量）。例如，热敏传感器主要是应用了半导体材
料制成的热敏电阻，其阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是
由热敏电阻Rt作为传感器制作的简单自动报警器的线路图，问：
解析：由图甲可知当温度升高时Rt的阻值减小，通过线圈的电流变大，对衔铁的引力变大，可与a点接触，欲使报警器报警，c应接在a点。
（1）为了使温度过高时报警铃响，c应接在 （选填“a”或
“b”）点。
a
（2）若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P
向 移动（选填“左”或“右”）。
解析：若使启动报警的温度提高些，可使电路的相对电流减小一些，以使得热敏电阻Rt的阻值减小得更大一些，所以将滑动变阻器滑片P向左移动，增大滑动变阻器接入电路的阻值。
左
（3）如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动
变阻器滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电
路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的
原因可能是 。
答案：见解析
解析：在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，可能是通过线圈的电流太小或线圈匝数太少，对衔铁的引力较小，也可能是弹簧的弹力较大，线圈的磁力不能将衔铁吸引到和a接触的状态，还可能是乙图电源电压太低。
4. 某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现有器材：直流恒流电
源（在正常工作状态下输出的电流恒定）、电压表、待测热敏电
阻、保温容器、温度计、开关和导线等。
（1）若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你
在如图所示的实物图上连线。
答案：图见解析
解析：实物连线如图所示。
（2）实验的主要步骤：
①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，
调节并记录电源输出的电流值。
②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开
关， ， ，断开
开关。
③重复第②步操作若干次，测得多组数据。
记录温度计数值
记录电压表数值
解析：改变温度后，热敏电阻阻值改变，电压表示数改变。
（3）实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得
如图所示的R-t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R-t关
系式：R＝ ＋ t
（Ω）。（保留三位有效数字）
100
0.390（0.386～0.394均可）
解析：从图线知R与t呈线性关系，且纵轴上截距（当t＝0 ℃时）R＝100 Ω；图线斜率k＝＝0.390，所以R＝100＋0.390t（Ω）。
5. 某实验小组利用如图甲所示的电路探究在25～80 ℃范围内某热敏
电阻的温度特性。所用器材有：置于温控室（图中虚线区域）中的
热敏电阻RT，其标称值（25 ℃时的阻值）为900.0 Ω；电源E（6
V，内阻可忽略）；电压表V（量程150 mV）；定值电阻R0（阻值
20.0 Ω），滑动变阻器R1（最大阻值为1 000 Ω）；电阻箱R2（阻
值范围0～999.9 Ω）；单刀开关S1，单刀双掷开关S2。
实验时，先按图甲连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 ℃。
将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某
一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接
通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数。
逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降
到25.0 ℃。实验得到的R2-t的数据见下表。
t/℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
R2/Ω 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0
回答下列问题：
（1）在闭合S1前，图甲中R1的滑片应移动到 （选填“a”或
“b”）端；
解析：题图甲的电路中滑动变阻器采用限流接法，在闭合S1前，R1应该调节到接入电路部分的阻值最大，使电路中电流最小，即题图甲中R1的滑片应移到b端。
b
（2）在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2-t
曲线；
答案：如图所示
解析：将t＝60 ℃和t＝70 ℃对应的两组数据画在坐标图上，然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R2-t曲线。
（3）由图乙可得到RT在25～80 ℃范围内的温度特性。当t＝44.0
℃时，可得RT＝ Ω；
450
解析：根据题述实验过程可知，测量的R2的数据等于对应的热敏电阻RT的阻值。由画出的R2-t曲线可知，当t＝44.0 ℃时，对应的RT＝450 Ω。
（4）将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图丙所示，该读
数为 Ω，则手心温度为 ℃。
620.0
33.0
解析：由画出的R2-t曲线可知，当RT＝620.0 Ω时，手心温度t＝33.0 ℃。
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