2025高考物理一轮总复习第13章交变电流电磁振荡和电磁波传感器实验16利用传感器制作简单的自动控制装置提能训练

这是一份2025高考物理一轮总复习第13章交变电流电磁振荡和电磁波传感器实验16利用传感器制作简单的自动控制装置提能训练，共6页。试卷主要包含了0 ℃变化到40，0 V时，便触发报警器报警等内容，欢迎下载使用。

A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH将变大
B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平
C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平
D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化
[解析] 将永磁体的磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，B增大，I恒定，由公式evB＝eq \f(eUH,d)知UH将变大，选项A正确；地球两极的磁场方向在竖直方向上，所以霍尔元件的工作面应保持水平，使B与工作面垂直，选项B正确；地球赤道上的磁场沿水平方向，只有霍尔元件的工作面在竖直方向且垂直于南北方向时，B才与工作面垂直，选项C错误；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，B垂直工作面分量的大小发生变化，UH将发生变化，选项D正确。
2. (2022·重庆卷)某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时，其阻值随温度的变化关系。实验电路如图所示，实验设定恒定电流为50.0 μA，主要实验器材有：恒压直流电源E、加热器、测温仪、热敏电阻RT、可变电阻R1、电流表A、电压表V。
(1)用加热器调节RT的温度后，为使电流表的示数仍为50.0 μA，须调节 可变电阻R1 (选填一种给定的实验器材)。当RT两端未连接电压表时，电流表示数为50.0 μA；连接电压表后，电流表示数显著增大，须将原电压表更换为内阻 远大于 (选填“远大于”“接近”或“远小于”)RT阻值的电压表。
(2)测得RT两端的电压随温度的变化如图所示，由图可得温度从35.0 ℃变化到40.0 ℃的过程中，RT的阻值随温度的平均变化率是 －1.2 kΩ·℃－1(保留2位有效数字)。
[解析] (1)由题知恒压直流电源E的电动势不变，而用加热器调节RT的温度后，导致整个回路的总电阻改变。而要确保电流表的示数仍为50.0 μA，则需控制整个回路的总电阻不变，故须调节可变电阻R1。
连接电压表后，电流表示数显著增大，则说明电压表与RT并联后R总减小，则根据并联电阻的关系有R总＝eq \f(RTRV,RT＋RV)＝eq \f(RT,\f(RT,RV)＋1)，则要保证R总不变，须将原电压表更换为内阻远大于RT阻值的电压表。
(2)实验设定恒定电流为50.0 μA，由题图可得温度为35.0 ℃时电压表的电压为1.6 V，则根据欧姆定律可知此时热敏电阻RT1＝32 kΩ；温度为40.0 ℃时电压表的电压为1.3 V，则根据欧姆定律可知此时热敏电阻RT2＝26 kΩ，则温度从35.0 ℃变化到40.0 ℃的过程中，RT的阻值随温度的平均变化率是k＝eq \f(ΔRT,Δt)＝－1.2 kΩ·℃－1，负号表示随着温度升高RT的阻值减小。
3．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RG在不同照度下的阻值如下表：
(1)根据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出光敏电阻的阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点： 光敏电阻的阻值随照度的增大而减小 。
(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RG(符号：，阻值见上表)；
直流电源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。
[解析] (1)光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图1所示；
特点：光敏电阻的阻值随照度的增大而减小。
(2)电路原理图如图2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。
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eq \f(R0,RF)－F曲线，其中RF、R0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电阻值RF。请按要求完成下列实验。
(1)设计一个可以测量处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，待测压力大小在0.4×102～0.8×102 N之间，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R0＝6 000 Ω
B．滑动变阻器R，最大阻值为200 Ω
C．电流表A，量程2.5 mA，内阻约30 Ω
D．电压表V，量程3 V，内阻约3 kΩ
E．直流电源E，电动势3 V，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1.33 mA，电压表的示数如图丙所示，则电压表的读数为 2.00 V。
(3)此时压敏电阻的阻值约为 1.5×103 Ω；结合图甲可知待测压力的大小F＝ 60 N。(计算结果均保留两位有效数字)
[解析] (1)根据题述对实验电路的要求，滑动变阻器应采用分压式接法，电流表应内接，原理图如图所示。
(2)根据电压表读数规则可知，电压表读数为2.00 V。
(3)由欧姆定律知，此时压敏电阻的阻值RF＝eq \f(U,I)－RA≈1.5×103 Ω，eq \f(R0,RF)＝4，由题图甲可知，对应的待测压力F＝60 N。
5．(2020·课标全国Ⅲ)已知一热敏电阻当温度从10 ℃升至60 ℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)、电压表(可视为理想电表)和毫安表(内阻约为100 Ω)。
(1)在下列虚线框中所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。
(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为 1.8 kΩ(保留2位有效数字)。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图a所示。
(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 kΩ。由图a求得，此时室温为 25.5 ℃(保留3位有效数字)。
(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图b所示。图中，E为直流电源(电动势为10 V，内阻可忽略)；当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时环境温度为50 ℃，则图中 R1 (填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为 1.2 kΩ(保留2位有效数字)。
[解析] (1)滑动变阻器采用分压式接法，电压表可视为理想电表，所以用电流表外接法。连线如图。
(2)由部分电路欧姆定律得R＝eq \f(U,I)＝eq \f(5.5,3×10－3) Ω≈1.8 kΩ。
(3)由图a可以直接读出该电阻的阻值为2.2 kΩ对应的温度为25.5 ℃。
(4)温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少。而温度高时要求输出电压升高，以触发报警，所以R1为热敏电阻。由图线可知，温度为50 ℃时，R1＝0.8 kΩ，由欧姆定律可得E＝I(R1＋R2)，U′＝IR2，代入数据解得R2＝1.2 kΩ。
6．纯电动汽车是一种采用蓄电池作为唯一动力源的汽车，电池的安全性主要体现在对其温度的控制上，当某组电池温度过高时，立即启动制冷系统进行降温，图甲是小明设计的模拟控温装置示意图，电磁继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器RP串联接在电压为6 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25 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。
(1)图甲中应将b端与 c 端相连；
(2)当开关S闭合时，电磁铁上端为 N 极；
(3)若设置电池温度为60 ℃时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为 170 Ω；
(4)该电路可设置启动制冷系统的最高温度是 90 ℃。
[解析] (1)由题意可知，当控制电路电流达到25 mA时衔铁被吸合，制冷系统工作，所以图甲中，应将b端与c端相连。
(2)由图甲可知，电流从通电螺线管的上端接线柱流入，下端流出，根据右手螺旋定则，可知螺线管的上端为N极。
(3)若设置电池温度为60 ℃启动制冷系统，由图乙可知，当温度为60 ℃时，Rt的阻值为70 Ω，此时控制电路的总电阻R＝eq \f(U,I)＝eq \f(6 V,25×10－3 A)＝240 Ω
由串联电路的电阻规律，滑动变阻器接入电路的电阻为RP＝R－Rt＝240 Ω－70 Ω＝170 Ω。
(4)当滑动变阻器的最大阻值为200 Ω时，热敏电阻的阻值Rt′＝R－RP′＝240 Ω－200 Ω＝40 Ω由图乙可知此时对应的温度为90 ℃，所以此时该电路可设置启动制冷系统的最高温度是90 ℃。
照度/lx
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
电阻/kΩ
75
40
28
23
20
18