人教版 (2019)3 利用傳感器制作簡單的自動控制裝置鞏固練習(xí)-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

5.3利用傳感器制作簡單的自動控制裝置一、選擇題1.(單選)如圖所示是一位同學(xué)設(shè)計(jì)的防盜門報警器的簡化電路示意圖。門打開時,紅外光敏電阻R3受到紅外線照射,電阻減小;門關(guān)閉時會遮蔽紅外線源(紅外線源沒有畫出)。經(jīng)實(shí)際試驗(yàn),可知燈的亮滅情況能反映門的開關(guān)狀態(tài)。門打開時兩燈的發(fā)光情況及R2兩端電壓UR2與門關(guān)閉時相比(　　)A.紅燈亮,UR2變大B.綠燈亮,UR2變大C.綠燈亮,UR2變小D.紅燈亮,UR2變小【答案】D　【解析】當(dāng)門打開時,R3受紅外線照射,電阻減小,則總電阻減小,總電流I增大,R2兩端電壓UR2=E-I(R1+r)減小,R2中電流IR2=減小,所以R3中電流IR3=I-IR2增大,電磁繼電器產(chǎn)生的磁場增強(qiáng),把銜鐵吸下,紅燈亮,選項(xiàng)D正確。2.(單選)圖甲為一種家用門磁防盜報警器,由磁條和主機(jī)組成,門窗均可使用。乙圖為其簡化示意圖,安裝時,將磁條固定在門框上,主機(jī)安裝在與其等高的門板邊緣,門關(guān)上時,兩者剛好靠在一起。當(dāng)主機(jī)開關(guān)閉合時,若門被打開,磁條與主機(jī)分離,主機(jī)內(nèi)的觸發(fā)器就會工作,帶動報警器發(fā)出報警聲。下列有關(guān)說法正確的是(　　) A.觸發(fā)器內(nèi)是一個開關(guān),當(dāng)主機(jī)與磁條靠近時,開關(guān)是斷開的B.觸發(fā)器可以由銅制成C.磁條的兩極對調(diào)后,該報警器不能正常工作D.本裝置是利用電流的磁效應(yīng)工作的【答案】A　【解析】門關(guān)上時,磁條與主機(jī)剛好靠在一起,此時報警器不工作,說明電路是斷開的;當(dāng)主機(jī)開關(guān)閉合時,若門被打開,磁條與主機(jī)分離,主機(jī)內(nèi)的觸發(fā)器就會工作,帶動報警器發(fā)出報警聲,說明此時觸發(fā)器內(nèi)開關(guān)是閉合的,選項(xiàng)A正確。觸發(fā)器與磁條之間存在磁力的作用,所以觸發(fā)器不可能是銅制成的,因?yàn)殂~沒有磁性,選項(xiàng)B錯誤。無論磁條哪個磁極靠近觸發(fā)器,都存在磁力作用,所以兩極對調(diào)后,該報警器仍能正常工作,選項(xiàng)C錯誤。本裝置是利用磁體能夠吸引磁性物體的特點(diǎn)工作的,選項(xiàng)D錯誤。3．(單選)如圖所示為測定壓力的電容式傳感器，將平行板電容器、靈敏電流表(零刻度在中間)和電源串聯(lián)成閉合回路，當(dāng)壓力F作用于可動膜片電極上時，膜片發(fā)生形變，引起電容的變化，導(dǎo)致靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)，在對膜片開始施加壓力使膜片電極從圖中的虛線推到圖中實(shí)線位置并保持固定的過程中，靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)情況為(電流從電流表正接線柱流入時指針向右偏)(　　)A．向右偏到某一刻度后回到零刻度B．向左偏到某一刻度后回到零刻度C．向右偏到某一刻度后不動D．向左偏到某一刻度后不動【答案】　A【解析】　壓力F作用時，極板間距d變小，由C＝知，電容器電容C變大，又根據(jù)Q＝CU，極板帶電量變大，所以電容器應(yīng)充電，靈敏電流計(jì)中產(chǎn)生由正接線柱流入的電流，所以指針將右偏，極板保持固定后，充電結(jié)束，指針回到零刻度．4.（單選）壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減?。幸晃煌瑢W(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷小車運(yùn)動狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖甲所示．將壓敏電阻和一塊擋板固定在水平絕緣小車上，中間放置一個絕緣重球．小車在水平面內(nèi)向右做直線運(yùn)動的過程中，電流表示數(shù)如圖乙所示，下列判斷正確的是(　　)甲　　　　　　　乙A．從t1到t2時間內(nèi)，小車做勻速直線運(yùn)動B．從t1到t2時間內(nèi)，小車做勻加速直線運(yùn)動C．從t2到t3時間內(nèi)，小車做勻速直線運(yùn)動D．從t2到t3時間內(nèi)，小車做勻加速直線運(yùn)動【答案】　D【解析】分析圖乙中電流隨時間的變化關(guān)系可以得出，在t1～t2時間段，電流增大，表明圖甲中壓敏電阻的阻值逐漸減小，即壓敏電阻受到的壓力逐漸增大，所以可判斷小車在向右做加速度均勻增大的加速運(yùn)動；在t2～t3時間段，電流在較大數(shù)值上保持恒定，說明電阻保持一個較小值，即受到的壓力保持恒定，說明小車在向右做勻加速直線運(yùn)動，故選項(xiàng)D正確．5.(多選)如圖所示，兩塊金屬板水平放置，與左側(cè)水平放置的線圈通過開關(guān)S用導(dǎo)線連接．壓力傳感器上表面絕緣，位于兩金屬板間，帶正電的小球靜置于壓力傳感器上，均勻變化的磁場沿線圈的軸向穿過線圈．S未接通時傳感器的示數(shù)為 1 N，S閉合后傳感器的示數(shù)變?yōu)?/span>2 N．則磁場的變化情況可能是(　　) A．向上均勻增大　　　　　 B．向上均勻減小C．向下均勻減小 D．向下均勻增大【答案】　AC【解析】　S閉合后，向上均勻增大或向下均勻減小磁場都能使上金屬板帶正電，下金屬板帶負(fù)電，帶正電的小球受豎直向下的電場力，傳感器示數(shù)變大．故選A、C.6．(多選)在制作光控電路實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)按圖所示電路將元件安裝完畢后，發(fā)現(xiàn)將裝置置入黑暗環(huán)境中接通電源時，燈泡不發(fā)光，原因可能是(　　)A．二極管兩極接反　　　　 B．R1與RG位置顛倒C．R1阻值太小 D．燈泡被斷路【答案】ABD【解析】由題可知若二極管接反，光線暗時，二極管上為負(fù)向電壓，無法導(dǎo)通，燈泡不亮，A項(xiàng)正確；若R1與RG位置顛倒，則光線較暗時，Y端為高電平，晶體管不導(dǎo)通，燈泡不發(fā)光，B項(xiàng)正確；若R1阻值太小，Y端一直為低電平，燈泡一直發(fā)光，C項(xiàng)錯誤；燈泡斷路時無法發(fā)光，D正確．7.(單選)如圖所示為一種溫度自動報警器的原理圖，在水銀溫度計(jì)的頂端封入一段金屬絲，以下說法正確的是(　　)A．溫度升高至74 ℃時，L1亮燈報警B．溫度升高至74 ℃時，L2亮燈報警C．溫度升高至78 ℃時，L1亮燈報警D．溫度升高至78 ℃時，L2亮燈報警【答案】:D【解析】:當(dāng)溫度低于78 ℃時，線圈中沒有電流，此時燈L1亮，但不報警，當(dāng)溫度升高到78 ℃時，線圈中有電流，磁鐵吸引銜鐵，燈L2被接通，所以燈L2亮且報警，溫度升高至74 ℃時，線圈中沒有電流，只是燈L1亮，不會報警．8．(單選）2007年法國科學(xué)家阿爾貝·費(fèi)爾和德國科學(xué)家彼得·格林貝格爾由于發(fā)現(xiàn)巨磁阻效應(yīng)(GMR)而榮獲了諾貝爾物理學(xué)獎．如圖所示是利用GMR設(shè)計(jì)的磁鐵礦探測儀原理示意圖，圖中GMR在外磁場作用下，電阻會大幅度減小．下列說法正確的是(　　)A．若存在磁鐵礦，則指示燈不亮；若將電阻R調(diào)大，該探測儀的靈敏度提高B．若存在磁鐵礦，則指示燈不亮；若將電阻R調(diào)小，該探測儀的靈敏度提高C．若存在磁鐵礦，則指示燈亮；若將電阻R調(diào)大，該探測儀的靈敏度提高D．若存在磁鐵礦，則指示燈亮；若將電阻R調(diào)小，該探測儀的靈敏度提高【答案】:C【解析】如果存在磁鐵礦，則巨磁阻(GMR)大幅度減小，流過巨磁阻(GMR)和R電路的電流大幅度增大，由UR＝IR知，R兩端電壓增大，因此，巨磁阻(GMR)兩端電壓減小，即A端電平升高，則非門電路輸出端Y電平降低，則指示燈兩端電壓升高，指示燈亮，如果將電阻R調(diào)大，則A端電平調(diào)得更高，Y端輸出的電平更低，則指示燈的電壓更大，指示燈更亮，該探測儀的靈敏度提高，故A、B、D錯，C正確．9.(單選）如圖甲為在溫度為10 ℃左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理圖,箱內(nèi)的電阻R1=20 kΩ、R2=10 kΩ、R3=40 kΩ,Rt為熱敏電阻,它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示,當(dāng)a、b端電壓Uab≤0時,電壓鑒別器會令開關(guān)S接通,恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱,使箱內(nèi)溫度升高;當(dāng)a、b端電壓Uab>0時,電壓鑒別器會令開關(guān)S斷開,停止加熱。則恒溫箱內(nèi)的溫度可保持在(　　) A.10 ℃ B.20 ℃ C.35 ℃ D.45 ℃ 【答案】:C【解析】:要確定a、b間的電勢差,可采用“等勢法”。分析圖甲電路可知:當(dāng) 時,a、b兩電勢相等,把R1=20 kΩ、R2=10 kΩ、R3=40 kΩ,代入上式可得Rt=20 kΩ。若溫度降低時,電阻Rt>20 kΩ,電壓鑒別器會令開關(guān)S接通,恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱,使箱內(nèi)溫度升高。由圖乙可知此時的溫度為35 ℃,C選項(xiàng)對。10.(單選）某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在用多用電表研究熱敏特性實(shí)驗(yàn)中，安裝好如圖所示裝置，向杯內(nèi)加入冷水，溫度計(jì)的示數(shù)為20 ℃，多用電表選擇適當(dāng)?shù)谋堵?，讀出熱敏電阻的阻值R1，然后向杯內(nèi)加入熱水，溫度計(jì)的示數(shù)為60 ℃，發(fā)現(xiàn)多用電表的指針偏轉(zhuǎn)角度較大，則下列說法正確的是(　　)A．應(yīng)選用電流擋，溫度升高時換用大量程測量B．應(yīng)選用電流擋，溫度升高時換用小量程測量C．應(yīng)選用歐姆擋，溫度升高時換用倍率大的擋D．應(yīng)選用歐姆擋，溫度升高時換用倍率小的擋【答案】D【解析】:多用電表只有選擇歐姆擋才能直接讀出熱敏電阻的阻值，當(dāng)向杯內(nèi)加入熱水，多用電表的指針偏轉(zhuǎn)角度較大，說明此時熱敏電阻的阻值較小，故換用倍率小的擋，D項(xiàng)正確．11.(單選)某電容式話筒的原理示意圖如圖所示，E為電源，R為電阻，薄片P和Q為兩金屬極板。對著話筒說話時，P振動而Q可視為不動．在P、Q間距增大過程中(　　) A．P、Q構(gòu)成的電容器的電容增大B．P上電荷量保持不變C．M點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)的低D．M點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)的高【答案】D【解析】　由C＝可知PQ間距離d增大時電容C減小，A項(xiàng)錯誤．電容減小將放電，電荷量減小，故B項(xiàng)錯誤．放電時電流從M點(diǎn)經(jīng)R到N點(diǎn)，說明M點(diǎn)電勢高于N點(diǎn)電勢，所以C項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確．12.(單選)在制作光控電路實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)按圖所示電路將元件安裝完畢后，發(fā)現(xiàn)將裝置置入黑暗環(huán)境中接通電源時，燈泡不發(fā)光，原因不可能是(　　) A．二極管兩極接反　 B．R1與RG位置顛倒C．R1阻值太小 D．燈泡被斷路【答案】C【解析】由題可知若二極管接反，光線暗時，二極管上為負(fù)向電壓，無法導(dǎo)通，燈泡不亮，A項(xiàng)可能；若R1與RG位置顛倒，則光線較暗時，Y端為高電平，二極管不導(dǎo)通，燈泡不發(fā)光，B項(xiàng)可能；若R1阻值太小，Y端一直為低電平，燈泡一直發(fā)光，C項(xiàng)不可能；燈泡斷路時無法發(fā)光，D可能．二、非選擇題13.目前有些居民區(qū)內(nèi)樓道燈的控制使用的是一種延時開關(guān),該延時開關(guān)的簡化原理如圖所示。圖中D是紅色發(fā)光二極管(只要有很小的電流通過,就能使其發(fā)出紅色亮光),R為限流電阻,K為按鈕式開關(guān),虛線框內(nèi)S表示延時開關(guān)電路,當(dāng)按下K接通電路瞬間,延時開關(guān)觸發(fā),相當(dāng)于S閉合,這時釋放K后,延時開關(guān)S約在1 min 后斷開,燈泡熄滅。根據(jù)上述信息和原理圖,我們可推斷:按鈕式開關(guān)K按下前,發(fā)光二極管是　　　　(填“發(fā)光的”或“熄滅的”);將按鈕式開關(guān)K按下再釋放后,燈泡L發(fā)光持續(xù)時間約　　　　min,這一過程中發(fā)光二極管是　　　　(填“發(fā)光的”或“熄滅的”)。限流電阻R的阻值和燈絲電阻RL相比,應(yīng)滿足R　　　　RL的條件。【答案】　發(fā)光的　1　熄滅的　?【解析】：開關(guān)K按下前，S為斷開，有電流經(jīng)過發(fā)光二極管，故發(fā)光二極管是發(fā)光的．當(dāng)按下開關(guān)K后，延時開關(guān)S閉合，二極管和R被短路，二極管不發(fā)光，由于延時開關(guān)S約1 min后斷開，故電燈L能持續(xù)發(fā)光1 min，由于R為限流電阻，且二極管只要有很小的電流通過就能發(fā)光，故應(yīng)滿足R?RL.14.　某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)制作一個簡易的溫控裝置,實(shí)驗(yàn)原理電路圖如圖所示,繼電器與熱敏電阻Rt、滑動變阻器R串聯(lián)接在電源E兩端,當(dāng)繼電器的電流超過15 mA時,銜鐵被吸合,加熱器停止加熱,實(shí)現(xiàn)溫控。繼電器的電阻約20 Ω,熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關(guān)系如下表所示。t/℃30.040.050.060.070.080.0Rt/Ω199.5145.4108.181.862.949.1 (1)提供的實(shí)驗(yàn)器材有:電源E1(3 V,內(nèi)阻不計(jì))、電源E2(6 V,內(nèi)阻不計(jì))、滑動變阻器R1(0~200 Ω)、滑動變阻器R2(0~500 Ω)、熱敏電阻Rt、繼電器、電阻箱(0~999.9 Ω)、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。為使該裝置實(shí)現(xiàn)對30~80 ℃之間任一溫度的控制,電源E應(yīng)選用　　　　(選填“E1”或“E2”),滑動變阻器R應(yīng)選用　　　　(選填“R1”或“R2”)。 (2)欲使銜鐵在熱敏電阻為50 ℃時被吸合,下列操作步驟的正確順序是　　　　。(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(guān),將電阻箱從電路中移除④合上開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值⑤斷開開關(guān),用電阻箱替換熱敏電阻,將阻值調(diào)至108.1 Ω【答案】　(1)E2　R2　(2)⑤④②③①【解析】　(1)因通過繼電器的電流超過15 mA時加熱器停止加熱,為使該裝置實(shí)現(xiàn)對30~80 ℃之間任一溫度的控制,要求電路在30~80 ℃之間的任一溫度下的電流能通過調(diào)節(jié)達(dá)到15 mA。當(dāng)控制到30 ℃時,電路的最小阻值為Rmin=199.5 Ω+20 Ω=219.5 Ω,要使電流達(dá)到15 mA,則所需電源電動勢至少為Emin=IRmin=3.29 V,故電源只能選用電動勢為6 V的E2。為使溫度控制在80 ℃,則在6 V電源下電路中的電流能達(dá)到15 mA,故此時滑動變阻器接入電路中的阻值為R=-(Rt+R繼)= Ω-49.1 Ω-20 Ω=330.9 Ω,故滑動變阻器應(yīng)選用R2。(2)欲使銜鐵在50 ℃時被吸合,則要求溫度達(dá)到50 ℃時電路中電流達(dá)到15 mA,而此時熱敏電阻的阻值為108.1 Ω。為確定滑動變阻器應(yīng)接入電路中的阻值,先將電阻箱調(diào)到108.1 Ω并替代熱敏電阻接入電路,調(diào)節(jié)滑動變阻器使銜鐵恰好被吸合,然后再保持滑動變阻器滑片位置不動,將熱敏電阻再替換回電阻箱即可,故合理的順序應(yīng)為⑤④②③①。

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