傳感器（解析版）

目錄

「溫度傳感器」....................................................................1

「光電傳感器」....................................................................6

「力學傳感器」....................................................................9

「溫度傳感器」

I.某小組利用圖a所示的電路，研究硅二極管在恒定電流條件下的正向電壓U與溫度，的

關系，圖中0和?為理想電壓表；次為滑動變阻器，Ro為定值電阻（阻值1（）0C）；S為開

關，E為電源。實驗中二極管置于控溫爐內，控溫爐內的溫度，由溫度計（圖中未畫出）測

出。圖b是該小組在恒定電流為50.0jiA時得到的某硅二極管U”關系曲線。回答下列問

（1）實驗中，為保證流過二極管的電流為50.0RA,應調節滑動變阻器R,使電壓表8的

示數為5=mV；根據圖b可知，當控溫爐內的溫度/升高時，硅二極管正向電

阻_______（填“變大”或“變小”），電壓表。示數（填“增大”或“減小”），此時應將R

的滑片向（填“人”或"8’）端移動，以使。示數仍為U”

（2）由圖b可以看出U與，成線性關系。硅二極管可以作為測溫傳感器，該硅二極管的測

溫靈敏度為|爺|=Xi。、v/c（保留2位有效數字）。

【答案】（1）5.00,變小，增大，&（2）2.8

【解析】

（1）?＞。是理想電壓表，則Ro與硅二極管串聯，電流相等，Ro兩端電壓3=/Ro=

5O.OxlO-6xlOOV=5.00x1O_3V=5.00mV。

由U"圖象知，當控溫爐內溫度，升高時，U變小，又/=50.0卜出不變，故硅二極管正向

電阻變小；當控溫爐內溫度升高時，硅二極管電阻變小，反過來影響電路中電流，由閉合

電路歐姆定律知，電路中電流增大，。示數增大；要保持&示數不變，需增大滑動變阻器

的阻值，即將滑片向8端移動。

（2）由U"圖象的斜率可知：|笑|=°.片二黑0V/℃=2.8xl（）3v/c。

2.現要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統，要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60℃時，

系統報警。提供的器材有：熱敏電阻，報警器（內阻很小，流過的電流超過人時就會報

警），電阻箱（最大阻值為999.9Q）,直流電源（輸出電壓為U,內阻不計），滑動變阻器

心（最大阻值為1000C），滑動變阻器&（最大阻值為200。C）,單刀雙擲開關一個，導線若

干。

在室溫下對系統進行調節，已知U約為18V,4約為10mA：流過報警器的電流超過20

mA時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在60°C時阻值為650.0

（1）完成待調節的報警系統原理電路圖的連線。

電阻箱開關

d滑動變阻器

—--------f

—1

熱敏電阻

（2）電路中應選用滑動變阻器（填或

（3）按照下列步驟調啟此報警系統：

①電路接通前，需將電阻箱調到一固定的阻值，根據實驗要求，這一阻值為Q：

滑動變阻器的滑片應置于_______（填打”或7"）端附近，不能置于另一端的原因是

②將開關向（填"C"或"〃’）端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至

（4）保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關向另一端閉合，報警系統即可正常使用。

2

【答案】（1）連線如圖所示

熱敏電阻

（2）R2

（3）①650.0,b,接通電源后，流過報警器的電流會超過20mA,報警器可能損壞，

②c,報警器開始報警

【解析】

（1）見答案。

JJ1Q

（2）由>c1UX1UC=1800Q可知,此時熱敏電阻的阻值為650.（）Q,則滑動變阻器

的阻值為1I50Q,故滑動變阻器應選R?。

（3）①電阻箱的電阻值應調為熱敏電阻在60C時的阻值，即650.0Q。滑動變阻器的滑

片應置于〃端，使開關接通后回路中電流最小，以保護報警器，即防止因過載而損壞報警

器。

②應將開關向c端閉合，然后對系統進行調節，直至報警器開始報警。

3.由半導體材料制成的熱敏電阻阻值是溫度的函數。基于熱敏電阻對溫度敏感原理制作一

個火災報警系統，要求熱敏電阻溫度升高至50°C時，系統開始自動報警。所用器材有：

直流電源E（36V,內阻不計）；

電流表（量程250mA,內阻約0.1Q）；

電壓表（量程50V,內阻約1MQ）；

熱敏電阻RT;

報警器（內阻很小，流過的電流超過10MA時就會報警，超過301nA時就會損傷）；

滑動變阻器品（最大阻值4000C）；

電阻箱a（最大阻值99999Q）；

單刀單擲開關Si;

單刀雙擲開關S2;

導線若干。

（1）用圖a所示電路測量熱敏電阻的阻值。當溫度為27C時，電壓表讀數為30.0V,

3

電流表讀數為15.0mA；當溫度為50c時，調節使電壓表讀數仍為30.0V,電流表指

針位置如圖b所示。

溫度為50c時，熱敏電阻的阻值為C。從實驗原理上看，該方法測得的阻值比真

實值略微（填“偏大''或"偏小如果熱敏電阻阻值隨溫度升高而變大，則其為正溫

度系數熱敏電阻，反之為負溫度系數熱敏電阻。基于以上實驗數據可知，該熱敏電阻所為

（填“正”或"負”）溫度系數熱敏電阻。

（2）某同學搭建一套基于該熱敏電阻的火災報警系統，實物圖連線如圖c所示，其中有一

個器件的導線連接有誤，該器件為（填器件名稱）。正確連接后，先使用電阻箱4

進行調試，其阻值設置為_Q，滑動變阻器以阻值從最大逐漸減小，直至報警器開

始報警，此時滑動變阻器&連入電路的阻值為C。調試完畢后，再利用單刀雙擲

開關S2的選擇性開關功能，把熱敏電阻刈接入電路，可方便實現調試系統和工作系統的

【答案】（1）600,偏大，負；（2）R,600,3000

【解析】

（1）溫度為50℃時，由圖b可知，電流表示數為50inA,根據歐姆定律可得，熱敏電阻

的阻值酊=，=蕓哈/Q=600C；由于電流表內接，導致測量值比真實值略微偏大；根

>3UX1U

據歐姆定律可知，在溫度為270c時，熱敏電阻的阻值為2000C,說明該熱敏電阻為負溫

度系數熱敏電阻。

（2）由圖c可知，滑動變阻器Ri接入電路用了上邊兩個接線柱，無法起到變阻器的作

用；為了保證在50C時報警器剛好能夠報警，設置電任箱R3的阻值為600C；報警時的

4

F36

總電阻為/?總=午=3。=3600。，此時滑動變阻器連入電路的阻值為Ri=3600Q

/1心UX1；u

—6000=3000C,

4.某同學通過實驗制作一個簡易的溫控裝置，實驗原理電路圖如圖1所示，繼電器與熱敏

電阻尺、滑動變阻器R串聯接在電源E兩端，當繼電器的電流超過15mA時，銜鐵被吸

合，加熱器停止加熱，實現溫控。繼電器的電阻約20Q,熱敏電阻的阻值Ri與溫度，的關

系如下表所示。

30.040.050.060.070.080.0

199.5145.4108.181.862.949.1

——電源—

加熱器

I--------->AAAAA,---------

R,

繼電器

圖I

（1）提供的實驗器材有：電源￡i（3V,內阻不計）、電源E2（6V,內阻不計）、滑動變阻器

凡（0?200Q）、滑動變阻器&（0?500。）、熱敏電阻R、繼電器、電阻箱（0?999.9C）、開

關S、導線若干。

為使該裝置實現對30℃-80C之間任一溫度的控制，電源E應選用（選填“印、或

“心”），滑動變阻滯A應選用（選填“凡”或“以”）。

（2）實驗發現電路不工作。某同學為排查電路故障，用多用甩表測量各接點間的電壓，則

應將如圖2所示的選擇開關旋至（選填

圖2

（3）合上開關S,用調節好的多用電表進行排查。在圖1中，若只有〃、c間斷路，則應

發現表筆接入。、〃時指針（選填“偏轉”或“不偏轉，接入。時指針

（選填“偏轉”或“不偏轉”

5

（4）排除故障后，欲使銜鐵在熱敏電阻為50℃時被吸合，下列操作步蛛的正確順序是

o（填寫各步驟前的序號）

①將熱敏電阻接入電路

②觀察到繼電器的銜鐵被吸合

③斷開開關，將電阻箱從電路中移除

④合上開關，調節滑動變阻器的阻值

⑤斷開開關，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調至108.1C

【答案】（1）&，&，（2）C：（3）不偏轉，偏轉；（4）⑤④②③①

【解析】

（1）若實現對30℃溫度的控制繼電器和用的電壓U=0.015x（20+199.5）VM.29V,因此

符合要求的電源應選民。若實現對80℃溫度的控制，對全電路有￡=/（R#+R（+R）,即6

V=0.015Ax（20Q+49.1Q+R）,解得R=330.9Q。,因此滑動變阻器應選

（2）用多用電表測量直流電壓時，選擇開關應旋至C（直流電壓擋）。

（3）〃、8間電壓為0,指針不偏轉。接入〃、c,時，多用電表與電源等構成I可路，指針偏

轉。

（4）連接電路時，先用電阻箱代替熱敏電阻，調節滑動變阻器阻值，銜鐵被吸合時，調節

完畢，移除電阻箱換為熱敏電阻即可，正確的順序為⑤④②③①。

「光電傳感器」

5.某同學為定性探究光敏電阻阻值隨光照強度變化的關系，設計了如圖（a）所示的電路。所

用器材有：置于暗箱（圖中虛線區域）中的光敏電阻RG、小燈泡和刻度尺；阻值為R的定值

電阻；理想電壓表@）；電動勢為E、內阻為，?的電源：開關S；導線若干。

U/mV

3(。

250

05.010.015.020.025.030.04cm

(b)

實驗時，先按圖⑶連接好電路，然后改變喑箱中光源到光敏電阻的距離d,記錄電壓表的

6

示數U,獲得多組數據如下表。

J/cm8.5010.0012.0013.5015.0017.0018.5020.0022.0023.5025.00

U/mV271.0220.0180.0156.7144.9114.094.889.578.672.565.0

回答下列問題：

(1)光敏電阻阻值RG與電壓表示數U的關系式為RG=(用及八R、U表示)；

(2)在圖(b)的坐標紙上補齊數據表中所給的第二組數據點，并作出U—d的非線性曲線：

(3)依據實驗結果可推斷：光敏電阻的阻值隨著光照強度的減小而(填"增大’或

“減小”)；

(4)該同學注意到智能手機有自動調節屏幕亮度的功能，光照強度大時屏幕變亮，反之變

暗。他設想利用光敏電阻￥J特性，實現“有光照射光敏電阻時，小燈泡變亮；反之變暗”的

功能，設計了如圖⑹所示電路，則電路中(填或為光敏電阻，另一個為定

值電阻。

【答案】⑴郢一Rf(2)見解析圖：⑶增大；⑷&

【解析】

(1)由閉合電路歐姆定律得￡=卻?+R+RG)，得RG畤R-R」。

(2)作出第二組數據點，川平滑的曲線連起來。

(//mV

3(X)

250

2(X)

15()

1(X)

50

05.010.015.020.025.030.0j/cm

F

(3)由題知，當d增大，光照強度減小，U減小，由&=萬氏一長一廠可得欠6增大。

(4)若凡為光敏電阻，因為光照強度變大，肥電阻減小，由“串反并同''可知燈泡變暗；

若此為光敏電阻，光照強度變大，色電阻減小，通過燈泡的電流增大，燈泡變亮，故R2

為光敏電阻。

6.某同學用光敏電阻和電磁繼電器等器材設計自動光控照明電路。

7

值時見電，

阻動A圖敏時：

轉m）光示

阻0=3作

電點5R（，工所

敏。過阻；加故圖

光繞將超電D增，如

、。

是可應流值的慢路路

，C

示為電定）度越電電

P時

所,中2強來作接

a，作（

Cc；照越工連

圈工）（，

圖.圖慢光得是

線。0路

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。）=），來：減接

d芯線作

c。R通越是值連

（鐵接工

接阻接得律阻S

拉有個，入

連電好小規的

德含四路接

的圈恰減的阻

坎為為化電器

路線路值電

為L。變制電

電鐵電阻敏

位中、度控用8

物磁明的光

單其C強是，

：。實電照阻，

，，、照的路

是B路成，，電度

關量圖光接電

論、電完小時敏強

開理意A，d隨連制

明很光照

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照阻2，光

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電”,達增增

T程得的對代V阻磁阻

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光度一

圖強此電為C“畫為敏，。值

求強進路

光由繼S或筆勢光知定

?,，”要照，

陽

陽電

避■:示磁動，可和

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表電簧電理明

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是為彈Ac源.原照

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一一

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R））））_）））

01光2銜34吸_答析解1的2將3

453（（（（_（（（

隨的可_【解【阻應

零線

（4）當外界光照強度達到2cd時，由圖a可知，光敏電阻的阻值刈=18.5C,照明電路

恰好接通開始工作，電磁鐵能吸合銜鐵的電流/=0.05A,由/=,得，控制電路總電阻：

F3V

/?.&=7=0^5A=60Q,根據串聯電路電阻規律可知，定值電阻的阻值為：R=R4-Ro-R\

=60Q-20.0。-18.5Q=21.50

7.一臺臭氧發生器尸的電阻為10kC,當供電電壓等于24V時能正常工作，否則不產生臭

氧。現要用這種臭氧發生器制成自動消毒裝置，要求它在有光照時能產生臭氧，在黑暗時

不產生臭氧，擬用一個光敏電阻品對它進行控制，尺的阻值在有光照時為100C，黑暗時

為1000C,允許通過的最大電流為3mA；電源E的電動勢為36V,內阻不計；另有一個

滑動變阻器&，阻值為。?100Q,允許通過的最大電流為0.4A：還有一個開關S和導線

若干。臭氧發生器P和光敏電阻R的符號如圖所示。

段

設計一個滿足上述要求的電路圖，圖中各元件要標上字母代號，其中滑動變阻器兩固定接

線柱端分別標上字母4、B（電路圖畫在虛線框內）。

【答案】如圖所示

【解析】

因滑動變阻器最大阻值1。0。遠小于臭氧發生器，的電阻10kQ,應該采用滑動變阻器的

分壓式接法，有光照時。能正常工作，無光照時P不工作。

「力學傳感器」

9

8.（多選）有一種測量人體里的電子秤，其原理如圖中虛線內所示，它主要由三部分構成：踏

板、壓力傳感器&是一個阻值可隨壓力大小而變化的電阻器）、顯示體重的儀表G（實質是

理想電流表）。設踏板的質量可忽略不計，已知理想電流表的量程為3A,電源電動勢為12

V,內阻為2C,電阻R隨壓力變化的數值關系為R=30—0.02"（”和A的單位分別是N和

Q）。下列說法正確的是（）

A.該秤能測量的最大體重是1400N

B.該秤能測量的最大體重是1300N

C.該秤零刻度線（即踏板空載時的刻度線）應標在電流表G刻度盤0.375A處

D.該秤零刻度線（即踏板空載時的刻度線）應標在電流表G刻度盤0.400A處

【答案】AC

【解析】

當電路中電流/=3A時，電子秤測量的體重最大，由閉合電路歐姆定律有/=帚F，解得

F

此時/?=7—r=2。，代入R=30—0.02/可得該秤能測量的最大體重是尸=1400N,故A

正確，B錯誤；踏板空載時E=0,代入R=30—0.02/得到此時電阻R=30。，由閉合電

路歐姆定律得/=清F-=。375A,所以該秤零刻度線（即踏板空載時的刻度線）應標在電流表

A-rr

G刻度盤0.375A處，故C正確，D錯誤。

9.（2022?廣西調研）為制作弓子吊秤，物理小組找到一根拉力敏感電阻絲，拉力敏感電阻絲

在拉力作用下發生微小形變（宏觀上可認為形狀不變），它的電阻也隨之發生變化，其限值R

隨拉力/變化的圖象如圖”所示，小組按圖b所示電路