第第頁2024年高考物理第一輪復習講義（有解析）：第十二章實驗十三利用傳感器制作簡單的自動控制裝置1．甲、乙兩同學查閱資料獲得一熱敏電阻阻值R隨溫度t變化的曲線如圖(a)所示，甲、乙兩同學想利用該熱敏電阻隨溫度的變化規律測量所在學校春季室外溫度(溫度大約在14～22℃)，除了開關S、導線之外還有下列器材可供選用：

電壓表V1(量程0～15V，內阻約為15kΩ);

電壓表V2(量程0～3V，內阻約為5kΩ)；

電流表A1(量程0～150μA，內阻約為100Ω)；

電流表A2(量程0～10mA，內阻為500Ω)；

滑動變阻器RP(阻值范圍0～20Ω，額定電流1A)；

電源E(電動勢3．0V，內阻不計)。

(1)為了科學合理地測量該熱敏電阻RT的阻值，得出甲、乙兩同學所在學校在實驗進行過程中的室外溫度，甲、乙兩同學設計了如圖(b)所示的電路原理圖。電壓表應該選用________(選填“V1”或“V2”)，電流表應該選用________(選填“A1”或“A2”)。

(2)根據該熱敏電阻RT的阻值隨溫度變化的特點，組裝一個由該熱敏電阻RT控制的報警系統，電路原理圖如圖(c)所示，要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60℃時，報警系統開始報警，其中電阻箱最大阻值為9999．9Ω，直流電源電動勢為3V，內阻不計，滑動變阻器最大阻值為2．0kΩ。電路接通前，滑動變阻器的滑片應置于________(選填“a”或“b”)端附近，再將電阻箱調到一固定的阻值，根據實驗要求，這一阻值應為________；將開關撥向________(選填“1”或“2”)端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至報警系統開始報警，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。

解析：(1)電源電動勢E＝3．0V，因此電壓表選擇V2，甲、乙兩同學所在學校春季室外溫度大約在14～22℃，根據題圖(a)可知，熱敏電阻的阻值在2．6×104～3．6×104Ω，則回路中最大電流I＝A≈115μA，電流表選用A1。

(2)為防止接通電源后，流過報警器的電流過大，使報警器損壞，滑動變阻器的滑片應置于b端；本題采用的是等效替代法，先用電阻箱來代替熱敏電阻，所以電阻箱的阻值要調節到熱敏電阻的臨界阻值，也就是在60℃時的阻值6．0kΩ；將開關撥向2端，先把電阻箱的電阻接入電路，調節滑動變阻器的電阻，調至報警器開始報警時，保持滑動變阻器的阻值不變，接到熱敏電阻上，當熱敏電阻的阻值是6．0kΩ時，也就是溫度達到60℃時，報警器開始報警。

答案：(1)V2A1(2)b6．0kΩ2

2．測量血壓的壓力傳感器在工作時的示意圖如圖甲所示。測量血壓時將薄金屬片P放在手臂的血管上，薄金屬片P上固定四個電阻R1、R2、R3、R4(如圖乙所示，且四個電阻通電時的電流方向都是縱向的)，圖丙是金屬片P的側視圖。四個電阻與電源、電流計、可變電阻連接成圖丁電路。

(1)開始時，薄金屬片P上都的O點未施加任何壓力，要使電流計無讀數，則四個電阻的阻值應滿足的關系是________。

(2)當給O點施加一個壓力F后薄金屬片P發生形變，四個電阻也隨之發生形變，形變后四個電阻的阻值如何變化？R1________、R2________、R3________、R4________。(選填“增大”“減小”或“不變”)

(3)電阻變化后，電路中的A、B兩點的電勢φA________(選填“大于”“小于”或“等于”)φB。

(4)簡述血壓計測血壓的原理：_________________________________________。

(5)圖丁電路中，若電橋已經平衡，現將電源和電流計互換位置，則電橋________(選填“仍然平衡”或“不能平衡”)。

解析：(1)當滿足＝時，A、B兩點電勢相等，電流計無示數。

(2)電阻R1和R4會被縱向拉伸，根據電阻定律電阻增大；電阻R2、R3會被橫向拉伸，電阻減小。

(3)由于電阻R1、R4增大，R2、R3減小，則A點電勢降低，B點電勢升高，φA<φB。

(4)脈搏跳動時，對薄金屬片P的壓力發生變化，電流計的示數發生變化。

(5)電源與電流計位置互換后等效電路相同，電橋仍然平衡。

答案：(1)＝(2)增大減小減小增大(3)小于

(4)電流計的示數隨壓力的變化而變化(5)仍然平衡

3．溫度傳感器的核心部分是一個熱敏電阻。某課外活動小組的同學在學習了伏安法測電阻之后，利用所學知識來測量由某種金屬制成的熱敏電阻的阻值。可供選擇的實驗器材如下：

A．直流電源，電動勢E＝6V，內阻不計；

B．毫安表A1，量程為600mA，內阻約為0．5Ω；

C．毫安表A2，量程為10mA，內阻RA＝100Ω；

D．定值電阻R0＝400Ω；

E．滑動變阻器R＝5Ω；

F．被測熱敏電阻RT，開關、導線若干。

(1)實驗要求能夠在0～5V范圍內，比較準確地對熱敏電阻的阻值RT進行測量，請在圖甲的方框中設計實驗電路。

(2)某次測量中，閉合開關S，記下毫安表A1的示數I1和毫安表A2的示數I2，則計算熱敏電阻阻值的表達式為RT＝________(用題給的物理量符號表示)。

(3)該小組的同學利用圖甲電路，按照正確的實驗操作步驟，作出的I2-I1圖像如圖乙所示，該小組的同學通過查閱資料得知該熱敏電阻的阻值隨溫度的變化關系如圖丙所示。將該熱敏電阻接入如圖丁所示電路，電路中電源電壓恒為9V，內阻不計，理想電流表示數為0．7A，定值電阻R1＝30Ω，則由以上信息可求出定值電阻R2的阻值為________Ω，此時該金屬熱敏電阻的溫度為________℃。

解析：(1)毫安表A2，量程為10mA，內阻RA＝100Ω，可以將它與定值電阻R0串聯，改裝成Ug＝Ig(RA＋R0)＝0．01×500V＝5V的電壓表，為了減少系統誤差，電流表A1外接。要求能夠在0～5V范圍內進行調節，所以滑動變阻器采用分壓式接法，如圖所示。

(2)某次測量中，閉合開關S，記下毫安表A1的示數I1和毫安表A2的示數I2，則通過熱敏電阻的電流

I＝I1－I2

熱敏電阻兩端電壓U＝I2(RA＋R0)

則計算熱敏電阻阻值的表達式為

RT＝＝。

(3)理想電流表示數為0.7A，相當于I1′＝0.7A，則通過熱敏電阻的電流為

IT′＝0.7A－