5.3利用传感器制作简单的自动控制装置同步练习人教版（2019）高中物理选择性必修第二册（word版含答案）

5.3利用传感器制作简单的自动控制装置同步练习
一、单选题
1.在登录你的电子信箱的过程中，要有两个条件，一个用户名，一个是与用户名对应的密码，要完成这个事件（登录成功），它们体现的逻辑关系为（?
）
A.?“与”关系????????????????????B.?“或”关系????????????????????C.?“非”关系????????????????????D.?不存在逻辑关系
2.下面说法正确的是(　　)
A.?根据E＝
可知，电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量成反比???????????
B.?逻辑电路中，高电位状态用“1”表示，表示该点与电源正极相连，电压大于或等于1v
C.?对于同种材料的导体，在温度不变的情况下，横截面积一定，电阻与导体的长度成反比???????????
D.?静电屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽作用
3.为了保障行驶安全，一种新型双门电动公交车安装了双门控制装置：只要有一扇门没有关紧，汽车就不能启动．如果规定：车门关紧时为“1”，未关紧时为“0”；当输出信号为“1”时，汽车可以正常启动行驶，当输出信号为“0”时，汽车不能启动．能正确表示该控制装置工作原理的逻辑电路是（??
）
A.?与电路???????????????????????????????B.?或电路???????????????????????????????C.?非电路???????????????????????????????D.?与非电路
4.在如图所示的四个电路中能使小灯泡发光的是（??
）
A.?????????B.???????????C.?????????D.?
5.如图所示，R3是光敏电阻，当开关S闭合后在没有光照射时，
、
两点等电势，当用光照射电阻R3时()
A.?的电阻变小，?
点电势高于?
点电势?????????????B.?的电阻变小，?
点电势低于?
点电势
C.?的电阻变大，?
点电势高于
点电势??????????????D.?的电阻变大，?
点电势低于?
点电势
6.如图所示，将多用电表的选择开关置于欧姆档，再将电表的表笔与一光敏电阻的两端相连，此时表笔的指针恰在表的中央，若用黑纸把光敏电阻包住，电表指针将向(??????
)
A.?左偏??????????????????????????????????B.?右偏??????????????????????????????????C.?不偏??????????????????????????????????D.?不能确定
7.如图所示为三个门电路符号，A输入端全为“1”，B输入端全为“0”，下列说法正确的是
　　
A.?甲为“非”门，输出为“1”??????????????????????????????B.?乙为“或”门，输出为“0”
C.?乙为“与”门，输出为“0”??????????????????????????????D.?丙为“或”门，输出为“0”
8.如图所示的逻辑电路中能让小灯亮起来的是
　　
A.?????????????B.?????????????C.?????????????D.?
9.右面是某最简单逻辑电路的真值表，根据这个真值表可以判断此逻辑电路使用的门电路和表中的“X”的取值分别为
　　
?
输入
输出
A
B
A
0
0
0
0
1
X
1
0
1
1
1
1
A.?或门，
??????????????????B.?与门，
??????????????????C.?非门，
??????????????????D.?或门，
10.逻辑电路的信号有两种状态：一是高电位状态，用“1”表示；一是低电位状态，用“0”表示，关于这里的“1”和“0”，下列说法中正确的是（?
）
A.?“1”表示电压为1
V，“0”表示电压为0
V??????????
B.?“1”表示电压为大于或等于1
V，“0”表示电压一定为0
V
C.?“1”和“0”是逻辑关系的两种可能的取值，不表示具体的数字??????????
D.?“1”表示该点与电源正极相连，“0”表示该点与电源负极相连
11.一个门电路的两个输入端A、B与输出端Z的波形如图所示，则可知该门电路是
　　
A.?“或”门??????????????????????????B.?“与”门??????????????????????????C.?“非”门??????????????????????????D.?“或非”门
12.如图是一个三输入端复合门电路，当C端输入1，输出端Y输出1时，A、B的输入分别可能是（　　）
A.?0，0????????????????????????????????????B.?0，1????????????????????????????????????C.?1，0????????????????????????????????????D.?1，1
13.如图所示为用“与”门构成的简易报警器的示意电路。当报警器发出警报声时，开关S1、S2处于的状态为（?
）
A.?S1闭合，S2断开???????????????B.?S1断开，S2闭合???????????????C.?S1、S2都断开???????????????D.?S1、S2都闭合
14.如图，是为汽车发动机的冷却风扇设计的一个控制电路．当温度升高，热敏电阻的阻值变小．设计要求是：点火开关闭合且温度过高时，继电器通电，右侧磁性开关合上，冷却风扇M工作．则（??
）
A.?虚线框内接入的门电路是“或”门，要使冷却风扇容易起动，则应增大可变电阻R1
B.?虚线框内接入的门电路是“或”门，要使冷却风扇容易起动，则应减小可变电阻R1
C.?虚线框内接入的门电路是“与”门，要使冷却风扇容易起动，则应增大可变电阻R1
D.?虚线框内接入的门电路是“与”门，要使冷却风扇容易起动，则应减小可变电阻R1
15.监控系统控制电路如图所示，电键S闭合时，系统白天和晚上都工作，电键S断开时，系统仅晚上工作。在电路中虚框处分别接入光敏电阻（受光照时阻值减小）和定值电阻，则电路中（）
A.?C是“与门”，A是光敏电阻???????????????????????????????B.?C是“与门”，B是光敏电阻
C.?C是“或门”，A是光敏电阻???????????????????????????????D.?C是“或门”，B是光敏电阻
16.图是测试热敏电阻R的实验电路图，滑动变阻器已调节到某一适当的值．实验中观察到当温度升高时灯更亮．对实验现象分析正确的有（　　）
A.?温度升高，电路中的电流减小?????????????????????????????B.?温度升高，电路中的电流不变
C.?温度升高，热敏电阻的阻值增大?????????????????????????D.?温度升高，热敏电阻的阻值减小
二、综合题
17.如图是一个火警报警装置的逻辑电路图。Rt是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压电阻。
（1）要做到低温时电铃不响，着火时产生高温，电铃响起，在题图中虚线处应接入怎样的元件？
（2）为什么温度高时电铃会被接通？
（3）为了提高该电路的灵敏度，即将报警温度调得稍低些，R的阻值应大一些还是小一些？
18.如图所示为一简易火灾报警装置，其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声．已知27℃时，空气柱长度L1为20cm．此时水银柱上表面与导线下端的距离L2为10cm．管内水银柱的高度h为8cm，大气压强为75cmHG
．
?
（1）当温度达到多少℃时，报警器会报警？
（2）如果要使该装置在87℃时报警，则应该再往玻璃管内注入多少cm高的水银柱？
19.电流传感器可以像电流表一样测量电流，它的优点是反应非常快，可以捕捉到瞬间的电流变化，还可以与计算机相连，能在很短的时间内画出电流随时间的变化图象．
按图甲连接电路，提供8V直流电源，先使开关S与1相连，电源向电容器充电，这个过程可在瞬间完成，然后把开关S掷向2，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏上显示出电流随时间变化的I﹣﹣t曲线，如图乙．
（1）图中画出的竖直狭长矩形（图乙最左端），它面积的物理意义是：________；
（2）估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量是________C；
（3）根据以上数据估算，电容器的电容是________F
．
1.【答案】
A
【解析】因为要登录信箱，必须两个条件同时满足，所以它们体现的逻辑关系为“与”关系，选项A符合题意。
故答案为：A。
【分析】此题比较简单，属于常识性问题，两个条件同时满足才能得出结果的逻辑关系称为“与”关系。
2.【答案】
D
【解析】电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量与所受的电场力均无关，A不符合题意；逻辑电路的信号有两种状态：一是高电位状态，用“1”表示；另一种是低电位状态，用“0”表示；“1”和“0”是逻辑关系的两种可能的取值，不表示具体的数值．B不符合题意；对于同种材料的导体，在温度不变的情况下，横截面积一定，电阻与导体的长度成正比，C不符合题意；静电屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽作用，D符合题意；
故答案为：D.
【分析】电场强度是表示电场强弱的物理量，电场强度的大小由电场本身性质决定，电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量与所受的电场力均无关；逻辑电路的信号有两种状态：一是高电位状态，用“1”表示；另一种是低电位状态，用“0”表示；“1”和“0”是逻辑关系的两种可能的取值，不表示具体的数值；根据电阻定律可知，对于同种材料的导体，在温度不变的情况下，横截面积一定，电阻与导体的长度成正比；静电屏蔽是利用静电感应产生感应磁场与原磁场的合磁场为零，使内部不受外磁场的影响，静电屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽作用。
3.【答案】
A
【解析】解：因为输入“1，0”“0，1”“0，0”输出都为“0”，而输入“1，1”输出为“1”，知该逻辑门是与门．A符合题意，B、C、D不符合题意．
故答案为：A．
【分析】根据与非门电路的定义进行判断。
4.【答案】
C
【解析】解：A、A为非门，输入高电平，输出低电平，电灯不亮，故A错误．
B、B为与门，两个输入端都输入高电平，输出才为高电平，而图中一个输入端输入高电平，另一个输入端输入低电平，则输出为低电平，电灯不亮．故B错误．
C、C为或门，只要有一个输入端输入高电平，输出就为高电平，故图中灯会亮，故C正确．
D、D为或非门，只要有一个输入端输入高电平，输出就为低电平，图中电灯不亮．故D错误．
故选：C．
【分析】小灯泡发光说明小灯泡两端的电压是大的，即门电路的输出是高电压，根据门电路分析只有C图正确．
5.【答案】
A
【解析】光敏电阻随光强的增大而减小，故当用光照射电阻R3时，R3的电阻变小；此时R3两端的电压减小，则A点的电势升高，而b点电势不变，故A点电势高于b点电势；选项A正确；故选A．
【分析】光敏电阻为半导体，其阻值随温度的升高而降低；取电源的负极电势为零，a点的电势等于R4两端的电压，b点的电势等于R2两端的电压；由闭合电路的欧姆定律可知电路中电流的变化；由欧姆定律可得出各电阻两端的电压变化，故可判断ab两点电势的高低
6.【答案】
A
【解析】解:因光敏电阻的阻值随光强增大而减小，故若用黑纸把光敏电阻包住，则光敏电阻的阻值变大，所以欧姆表指针向做偏转，故选A。
【分析】考查了光敏电阻的特点。
7.【答案】
C
【解析】根据各种门电路的符号，知甲是“非”门，乙是“与”门，丙是“或”门
再根据各个门电路的特点，知甲输出为0，乙输出为0，丙输出为
，C符合题意．
故答案为：C
【分析】与门是两个高电平输出1，除此之外输出为0.
8.【答案】
B
【解析】A中门电路为与门电路，高电势与低电势经过与门电路之后输出为低电势，灯泡不会亮，A符合题意；C中门电路为与非门电路，高电势经过门电路之后为低电势，灯泡不亮，C不符合题意；D中门电路为或门电路，高电势与低电势经过或门之后输出高电势，但灯泡两端电势差为零，灯泡不亮，D不符合题意；同理判断B符合题意；
故答案为：B
【分析】B选项为或门，两个输入端一个为高电平、一个为低电平，输出为高电平，灯泡就会亮。
9.【答案】
A
【解析】从图中可知，只要有一个为1，输出就为1，所以为或门电路，x=1，A符合题意．
故答案为：A
【分析】通过三行的数据可以得知，这是或门，两个输入值有一个为高电平，输出即为高电平。
10.【答案】
C
【解析】逻辑电路的信号有两种状态，用“1”和“0”分别表示对应的“高电位”和“低电位”两种状态，因此C符合题意，A、B、D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】此题比较简单，属于常识性问题，考查对“1”和“0”两种逻辑关系的理解和认识，需引起注意。
11.【答案】
B
【解析】将A、B、C、D四个门电路分别代入，与门输入端全为“1”，输出端才为“1”，电路是“与”门电路，B符合题意．
故答案为：B
【分析】与门的特征是，当两个输入都为高电平时，输出才为低电平，除此之外输出都为低电平。
12.【答案】
D
【解析】该复合门电路是两个“与”门电路组成，与门的特点是，当所有条件都满足，事件才能发生，所以输出端Y输出1时，前面的输入都是1．D符合题意．
故答案为：D．
【分析】A、B两个输入端对应的是与门，两个高电平输入，输出一个高电平，然后又输入两个高电平，输出即为低电平。
13.【答案】
A
【解析】门电路为与门，输出端为高电位时，报警器工作，此时输入端均为高电位，S1需要闭合，
S2需要断开，A选项符合题意。
故答案为：A。
【分析】“与”关系指的是两个条件同时满足才能得出结果，S2闭合时将短路，不满足条件，所以S2必须断开，此题比较简单。
14.【答案】
C
【解析】解：设计要求是点火开关闭合且温度过高时，继电器才通电，即符合2个条件继电器才工作，这符合逻辑电路中与门的特点，可知虚线框内门电路为与门．
要使冷却扇容易工作，即温度不太高时就工作．只要将R1增大，使得热敏电阻相对变小，分的电压较小，则输入门电路的电压高，使冷却风扇容易起动，C正确，ABD错误．
故选：C．
【分析】或门的特点是只要有一个条件满足，事件就能发生，与门的特点是条件全部满足，事件才能发生，非门的特点是输入状态和输出状态完全相反，而设计要求是点火开关闭合且温度过高时，继电器通电，即符合2个条件继电器才工作，可知虚线框内门电路为与门．
15.【答案】
D
【解析】开关S闭合后，C门的一个输入端就是1，系统不管白天和晚上都工作，说明与另一个输入端的逻辑值无关，这说明C门是“载”门。开关S断开时，C门的一个输入端就是。，要让系统工作，另一个输入端必须是1，也就是高电压，所以刀是光敏电阻，故D正确。
【分析】本题考查简单逻辑电路，意在考查考生的理解能力。门电路在高中很简单，重要的记住三种重要门电路的特点，知道简要应用。
16.【答案】
D
【解析】当温度升高时，电路中的热敏电阻的阻值减小，由闭合电路殴姆定律可知：电路中的电流增大，导致灯泡变亮．
故选：D
【分析】热敏电阻在受热时阻值变化，由闭合电路殴姆定律可知电路中的电流变化情况，从而确定灯泡的亮暗程度．
17.【答案】
（1）解：温度较低时Rt的阻值很大，R比Rt小得多，因此P、X之间电压较大。要求此时电铃不发声，表明输出给电铃的电压应该较小，输入与输出相反，可见虚线处元件应是“非”门。
（2）解：当高温时Rt阻值减小，P、X之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出的是高电压，电铃响起。
（3）解：由前面分析可知，若R较大，由于它的分压作用，Rt两端的电压不太高，则外界温度不太高时，就能使P、X之间电压降到低电压输入，电铃就能发声。因此R较大，反应较灵敏。
【解析】【分析】此题比较简单，考查对“非”逻辑关系的理解和应用，“非”关系是条件和结果相反，需引起注意。
18.【答案】
（1）报警器报警，则气体柱的长度要增大到L1+L2
根据等压变化
代入数据得T2=450K，即t2=177℃
（2）设加入x水银柱，在87℃时会报警，
可得
解得x=8.14cm
【解析】（1）报警器报警，则气体柱的长度要增大到L1+L2
根据等压变化
代入数据得T2=450K
，
即t2=177℃（2）设加入x水银柱，在87℃时会报警，
可得
解得x=8.14cm
答：（1）当温度达到177℃时，报警器会报警；（2）如果要使该装置在87℃时报警，则应该再往玻璃管内注入8.14cm高的水银柱；
【分析】（1）温度升高，封闭气体体积增大，水银柱上升，当电路恰好接通时，报警器开始报警；此时空气柱长度L1+L2
，
以封闭空气柱为研究对象，根据等压变化规律求出温度．（2）加入水银柱后空气柱下降，但是玻璃管的总长度38cm不变，再由理想气体状态变化方程求得加入水银柱的长度．
19.【答案】
（1）在0.1S内电容器的放电量
（2）5.6×10﹣3
（3）7.0×10﹣4
【解析】（1）根据图象的含义，因Q=It
，
所以竖直狭长矩形的面积表示为：在0.1S内电容器的放电量；（2）根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电量为0.08×10﹣3C，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图象所包含的格子个数为70，
所以释放的电荷量是0.08×10﹣3C×70=5.6×10﹣3C；（3）根据电容器的电容
可知
；故答案为：在0.1S内电容器的放电量；5.6×10﹣3；7.0×10﹣4
．
【分析】（1）由图象的含义可知，横轴与纵轴的乘积即为电量，即可求解；（2）通过横轴与纵轴的数据，求出一个格子对应的电量，再结合图象所包含的面积，算出多少个格子，从而即可求解；（3）根据电容器的电容
可知，结合电量与电势差，即可求解．