专题5.3 利用传感器制作简单的自动控制装置-2022-2023学年高二物理举一反三系列（人教版2019选择性必修第二册）（解析版）

3.0 cande 2025-05-09 5 4 1.73MB 23 页 3知币

专题 5.3 利用传感器制作简单的自动控制装置

【人教版】

【题型 1 光控电路】..........................................................................................................................

【题型 2 温控电路】..........................................................................................................................

【题型 3 温度报警电路】..................................................................................................................

【题型 4 拉力传感器应用】..............................................................................................................

【题型 5 压力传感器应用】..............................................................................................................

【题型 6 其他报警电路】..................................................................................................................

【题型 7 联系实际】..........................................................................................................................

【题型 8 继电器电路】......................................................................................................................

【题型 1 光控电路】

【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，请在如图甲所示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)如图乙所示，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：光敏电阻 RP(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。

[答案]　(1)图像如图(a)所示　由图可知阻值随照度变化的特点：光敏电阻的阻值随光照强

度的增大非线性减小

(2)电路如图(b)所示

【变式 1-1】某光敏电阻 RT没有受到光照射（或光较暗）时，阻值较大，有光照射时，阻

值较小。现利用该光敏电阻、低压电源和电磁继电器设计了自动控制电路，如图所示。下

列说法正确的是（　　）

A．该控制电路利用了电磁感应的原理

B．白天流过 R3的电流小于晚上流过 R3的电流

C．该电路能实现灯泡白天亮，晚上不亮的功能

D．若将低压电源正负极调换，则该控制电路无法完成自动控制功能

【答案】B

【解析】该控制电路利用了电流的磁效应，A 错误；白天干路电流较大，故内电阻及 R1的

电压较大，并联电路的电压较小，则 R3的电流较小，即白天流过 R3的电流小于晚上流过 R3

的电流，B 正确；白天流过 R3的电流较小，故流过线圈的电流较小，则白天电磁继电器不

工作，即该电路能实现灯泡白天不亮，晚上亮的功能，C 错误；若将低压电源正负极调换，

不改变电流磁效应磁力的作用效果，则该控制电路依然可以完成自动控制功能，D 错误。

【变式 1-2】光敏二极管在各种自动化装置中有很多应用，街道的路灯自动控制开关就是其

应用之一，图中所示为其模拟电路，其中 A为光敏二极管，B为电磁继电器，C为照明电路，

D为路灯，下列说法正确的是（　　）

A．路灯自动控制电路中的光敏二极管的阻值随光照增强而增大

B．当没有光照时（夜晚），光敏二极管所在回路中的电流很小

C．根据“日出路灯肯定熄”的常识，分析可知白天电磁铁与衔铁不吸引

D．如果换上灵敏度更高的光敏二极管，则相同的光照强度下，电磁铁的磁性更弱

【答案】B

【解析】光敏二极管有光敏电阻的特征，阻值随光照增强而减小，也具有一般二极管单向

导电性的特征，故 A错误；根据“日出路灯熄、日落路灯亮”的常识，结合路灯自动控制

电路中的特征，可知，没有光照时（夜晚），触点接通，照明电路的路灯变亮，电磁铁与

衔铁不吸引，电磁铁的磁性不强，所在回路中的电流很小，反之白天电磁铁与衔铁吸引，

触点断开，故 B正确、C错误；如果换上灵敏度更高的光敏二极管，白天在相同的光照强

度下，电磁铁的磁性更强，与衔铁的吸引力更大，故 D错误。故选 B。

【变式 1-3】图（a）是流水线上的产品输送及计数装置示意图，其中 S为光源，为定值

电阻，为光敏电阻（无光照射时阻值大，有光照射时阻值小），电源电压恒为。产

品随传送带匀速运动，当产品通过S与之间时，射向的光束会被挡住。合上电键K，

两端的电压随时间变化的关系如图（b）所示。则每分钟通过计数装置的产品个数为___

______个，有光照射和无光照射时的功率之比为_________。

【答案】%%%% 2011 20∶

【解析】由图（b）可知，每隔 3s 通过一个产品，因此每分钟通过产品数为 20 个

由图（b）可知，有光照时，光敏电阻两端电压为，

流过回路的电流

无光照时，光敏电阻两端电压为

流过回路的电流

根据

可知，有光照射和无光照射时的功率之比

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