5.3 利用传感器制作简单的自动控制装置 同步练习—2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（word含答案）
文档属性
| 名称 | 5.3 利用传感器制作简单的自动控制装置 同步练习—2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（word含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 285.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-10-27 05:49:35 | ||
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文档简介
5.3 利用传感器制作简单的自动控制装置
1．关于干簧管，下列说法正确的是( )
A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用
B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的
C．干簧管接入电路中相当于开关的作用
D．干簧管是作为电控元件以实现自动控制的
2．如图所示，RT为半导体热敏电阻，其他电阻都是普通的电阻，当灯泡L的亮度变暗时，说明( )
A．环境温度变高 B．环境温度变低
C．环境温度不变 D．都有可能
3．(多选)当前传感器被广泛应用于各种电器、电子产品之中，下述关于常用的几种家用电子器件所采用传感器的说法中正确的是( )
A．电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了光电传感器
B．电子体温计中主要是采用了温度传感器
C．电脑所用的光电鼠标主要采用了声波传感器
D．电子秤中主要是采用了力电传感器
4．下列情况不可能是由于水位控制装置损坏引起的是( )
A．洗衣机不加水
B．洗衣机加水不能自动停止
C．洗衣机不排水
D．洗衣机不洗衣
5．(2020年北京西城区期末)下列器件是应用力传感器的是( )
A．鼠标器 B．火灾报警器
C．测温仪 D．电子秤
6．“嫦娥四号”卫星上装有8种24件探测仪器，其中可能有( )
A．味觉传感器 B．气体传感器
C．听觉传感器 D．视觉传感器
7．下列有关传感器的说法中错误的是( )
A．日本福岛大地震时用的生命探测仪利用了生物传感器
B．“嫦娥四号”卫星搭载的CCD立体相机获取月球数据利用了光传感器
C．电子秤称量物体质量是利用了力传感器
D．火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了温度传感器
8．(多选)(2020年大庆实验中学检测)如图所示为某商厦安装的光敏电阻自动计数器的示意图．其中A为光源，B为由电动机带动匀速运行的自动扶梯，R 为光敏电阻，R 为定值电阻．每当扶梯上有顾客经过挡住由A射向R 的光线时，计数器就计数一次．
下列说法正确的是( )
A．当有光照射R 时，信号处理系统获得低电压
B．当有光照射R 时，信号处理系统获得高电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
9．(多选)计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息，光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，其中R 为光敏电阻，R 为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是( )
A．当有光照射R 时，处理系统获得高电压
B．当有光照射R 时，处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
10. 如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈，P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是( )
A．A与B接信号电压，C与D跟被控电路串联
B．A与B接信号电压，C与D跟被控电路并联
C．C与D接信号电压，A与B跟被控电路串联
D．C与D接信号电压，A与B跟被控电路并联
11. 为了进一步有效防控火灾安全，我校在配电房安装一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是( )
A．两个传感器都是温度传感器
B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器
C．两个传感器可能分别是电容式传感器和温度传感器
D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作
12．(多选)(2020年宁波效实中学期中)如图所示，全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的，当进行排水和脱水工序时，控制铁芯1的线圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门排除污水．以下说法中正确的是( )
A．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为N极，B端为S极
B．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为S极，B端为N极
C．若a、b处输入交变电流，铁芯2不能被吸入线圈中
D．若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中
13．(多选)某仪器内部的电路如图所示，其中M是一个质量较大的金属块，左、右两端分别与金属丝制成的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，当金属块处于平衡状态时，两根弹簧均处于原长，此时甲、乙两灯均不亮．若将该仪器固定在一辆汽车上，则下列说法中正确的是( )
A．当汽车加速前进时，甲灯亮
B．当汽车加速前进时，乙灯亮
C．当汽车刹车时，甲灯亮
D．当汽车刹车时，乙灯亮
14．(多选)(2020年太原二十一中期中)某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．如果右侧线圈L2中产生感应电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K而切断家庭电路．仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有( )
A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零
B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量将增加
C．家庭电路中的电器发生短路时，开关K将被电磁铁吸起
D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起
15．(多选)目前有些居民区内楼道灯的控制使用的是一种延时开关．该延时开关的简化原理图如图所示．图中D是红色发光二极管(只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光)，R为限流电阻，K为按钮开关，虚线框内S表示延时开关电路．当按下K接通电路瞬间，延时开关触发，相当于S闭合．释放K后，延时开关S约在1 min后断开，电灯熄灭．根据上述信息和原理图，我们可推断( )
A．按钮开关K按下前，发光二极管是熄灭的
B．按钮开关K按下前，发光二极管是发光的
C．按钮开关K按下再释放后，电灯L发光持续时间约1 min
D．限流电阻的阻值R和灯丝电阻RL相比，应满足R RL
16．光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用，其中就可用于街道路灯的自动控制开关，如图所示为模拟电路，其中A为光敏电阻，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯，请连成正确的电路，达到日出灯熄、日落灯亮的效果．
17．(2020年安徽蒙城一中质检)如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的示意图，A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在小车上，C为小车的车轮．D为与C同轴相连的齿轮，车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示．若实验显示单位时间的脉冲数为n，累积脉冲数为N.试完成下列问题．
(1)要测出小车的速度和行程，还必须测量的物理数据有哪些？
(2)推导小车速度的表达式．
(3)推导小车行程的表达式．
18．如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个温控开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(103 ℃)时，会自动断开．S2是一个自动温控开关，当温度低于70 ℃时，会自动闭合；温度高于80 ℃时，会自动断开．红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯．分流电阻R1＝R2＝500 Ω，加热电阻丝R3＝50 Ω，两灯电阻不计．
(1)分析电饭煲的工作原理．
(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比．
(3)简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？
参考答案
1 C
2 B
3 ABD
4 C
5 D
6 D
7 D
8 BC
9 AD
10 A
11 B
12 AD
13 BC
14 AD
【解析】分析题意可知，火线和零线中电流等大反向，并行绕制时，线圈L1中产生的磁通量相互抵消，合磁通量为零，线圈L1、L2绕制同一铁芯上，即使用电器增多时，线圈L2中的磁通量同样为零，A正确，B错误；家庭电路中的电器发生短路时，根据闭合电路欧姆定律可知，火线和零线的电流同时增大，合磁通量为零，开关K不会被电磁铁吸起，C错误；地面上的人接触火线发生触电时，火线的电流变大，线圈L1中的磁通量不为零，线圈L2中的磁通量发生变化，产生感应电流，电磁铁将开关K吸起，D正确．
15 BCD
【解析】按钮开关K按下前，延时开关S为断开的，有电流经过发光二极管，故发光二极管是发光的， A错误， B正确．当按下按钮开关K后，延时开关S闭合，二极管和电阻R被短路，二极管不发光，由于延时开关S约1 min后断开，故电灯L能持续发光1 min, C正确．由于R为限流电阻，二极管只要有很小的电流通过就能发光，且为了保证K按下前电灯不发光，故应满足R RL, D正确．
16 见解析图
【解析】电路连接如图所示．当天亮时，光线照射光敏电阻A，其阻值迅速减小，控制回路电流增大，电磁继电器B工作，吸下衔铁使触点断开，路灯熄灭．当夜晚降临，光线变暗，光敏电阻A的阻值增大，控制回路电流减小，弹簧将衔铁拉起，触点接通，路灯点亮．
17解：(1)小车的速度等于车轮的周长与单位时间内车轮转动圈数的乘积．所以还要测量车轮的半径R和齿轮的齿数P.
(2)齿轮转一圈电子电路显示的脉冲数即为P.已知单位时间内的脉冲数为n，所以单位时间内齿轮转动圈数为.则有小车速度的表达式v＝.
(3)小车行程的表达式s＝.
18解：(1)电饭煲接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态．
加热到80 ℃时，S2自动断开，S1仍闭合．
水烧干后，温度升高到“居里点”103 ℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态．
由于散热，待温度降至70 ℃时，S2自动闭合，电饭煲重新加热．温度达到80 ℃时，S2又自动断开，再次处于保温状态，如此循环．
(2)加热时电饭煲消耗的电功率P1＝，
保温时电饭煲消耗的电功率P2＝，
两式中R并＝＝ Ω＝ Ω.
从而有＝＝＝.
(3)如果不闭合开关S1，开始S2是闭合的，R1被短路，功率为P1；当温度上升到80 ℃时，S2自动断开，功率降为P2；温度降低到70 ℃，S2自动闭合……，温度只能在70～80 ℃之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭．
1．关于干簧管，下列说法正确的是( )
A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用
B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的
C．干簧管接入电路中相当于开关的作用
D．干簧管是作为电控元件以实现自动控制的
2．如图所示，RT为半导体热敏电阻，其他电阻都是普通的电阻，当灯泡L的亮度变暗时，说明( )
A．环境温度变高 B．环境温度变低
C．环境温度不变 D．都有可能
3．(多选)当前传感器被广泛应用于各种电器、电子产品之中，下述关于常用的几种家用电子器件所采用传感器的说法中正确的是( )
A．电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了光电传感器
B．电子体温计中主要是采用了温度传感器
C．电脑所用的光电鼠标主要采用了声波传感器
D．电子秤中主要是采用了力电传感器
4．下列情况不可能是由于水位控制装置损坏引起的是( )
A．洗衣机不加水
B．洗衣机加水不能自动停止
C．洗衣机不排水
D．洗衣机不洗衣
5．(2020年北京西城区期末)下列器件是应用力传感器的是( )
A．鼠标器 B．火灾报警器
C．测温仪 D．电子秤
6．“嫦娥四号”卫星上装有8种24件探测仪器，其中可能有( )
A．味觉传感器 B．气体传感器
C．听觉传感器 D．视觉传感器
7．下列有关传感器的说法中错误的是( )
A．日本福岛大地震时用的生命探测仪利用了生物传感器
B．“嫦娥四号”卫星搭载的CCD立体相机获取月球数据利用了光传感器
C．电子秤称量物体质量是利用了力传感器
D．火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了温度传感器
8．(多选)(2020年大庆实验中学检测)如图所示为某商厦安装的光敏电阻自动计数器的示意图．其中A为光源，B为由电动机带动匀速运行的自动扶梯，R 为光敏电阻，R 为定值电阻．每当扶梯上有顾客经过挡住由A射向R 的光线时，计数器就计数一次．
下列说法正确的是( )
A．当有光照射R 时，信号处理系统获得低电压
B．当有光照射R 时，信号处理系统获得高电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
9．(多选)计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息，光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，其中R 为光敏电阻，R 为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是( )
A．当有光照射R 时，处理系统获得高电压
B．当有光照射R 时，处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
10. 如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈，P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是( )
A．A与B接信号电压，C与D跟被控电路串联
B．A与B接信号电压，C与D跟被控电路并联
C．C与D接信号电压，A与B跟被控电路串联
D．C与D接信号电压，A与B跟被控电路并联
11. 为了进一步有效防控火灾安全，我校在配电房安装一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是( )
A．两个传感器都是温度传感器
B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器
C．两个传感器可能分别是电容式传感器和温度传感器
D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作
12．(多选)(2020年宁波效实中学期中)如图所示，全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的，当进行排水和脱水工序时，控制铁芯1的线圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门排除污水．以下说法中正确的是( )
A．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为N极，B端为S极
B．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为S极，B端为N极
C．若a、b处输入交变电流，铁芯2不能被吸入线圈中
D．若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中
13．(多选)某仪器内部的电路如图所示，其中M是一个质量较大的金属块，左、右两端分别与金属丝制成的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，当金属块处于平衡状态时，两根弹簧均处于原长，此时甲、乙两灯均不亮．若将该仪器固定在一辆汽车上，则下列说法中正确的是( )
A．当汽车加速前进时，甲灯亮
B．当汽车加速前进时，乙灯亮
C．当汽车刹车时，甲灯亮
D．当汽车刹车时，乙灯亮
14．(多选)(2020年太原二十一中期中)某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．如果右侧线圈L2中产生感应电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K而切断家庭电路．仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有( )
A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零
B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量将增加
C．家庭电路中的电器发生短路时，开关K将被电磁铁吸起
D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起
15．(多选)目前有些居民区内楼道灯的控制使用的是一种延时开关．该延时开关的简化原理图如图所示．图中D是红色发光二极管(只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光)，R为限流电阻，K为按钮开关，虚线框内S表示延时开关电路．当按下K接通电路瞬间，延时开关触发，相当于S闭合．释放K后，延时开关S约在1 min后断开，电灯熄灭．根据上述信息和原理图，我们可推断( )
A．按钮开关K按下前，发光二极管是熄灭的
B．按钮开关K按下前，发光二极管是发光的
C．按钮开关K按下再释放后，电灯L发光持续时间约1 min
D．限流电阻的阻值R和灯丝电阻RL相比，应满足R RL
16．光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用，其中就可用于街道路灯的自动控制开关，如图所示为模拟电路，其中A为光敏电阻，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯，请连成正确的电路，达到日出灯熄、日落灯亮的效果．
17．(2020年安徽蒙城一中质检)如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的示意图，A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在小车上，C为小车的车轮．D为与C同轴相连的齿轮，车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示．若实验显示单位时间的脉冲数为n，累积脉冲数为N.试完成下列问题．
(1)要测出小车的速度和行程，还必须测量的物理数据有哪些？
(2)推导小车速度的表达式．
(3)推导小车行程的表达式．
18．如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个温控开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(103 ℃)时，会自动断开．S2是一个自动温控开关，当温度低于70 ℃时，会自动闭合；温度高于80 ℃时，会自动断开．红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯．分流电阻R1＝R2＝500 Ω，加热电阻丝R3＝50 Ω，两灯电阻不计．
(1)分析电饭煲的工作原理．
(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比．
(3)简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？
参考答案
1 C
2 B
3 ABD
4 C
5 D
6 D
7 D
8 BC
9 AD
10 A
11 B
12 AD
13 BC
14 AD
【解析】分析题意可知，火线和零线中电流等大反向，并行绕制时，线圈L1中产生的磁通量相互抵消，合磁通量为零，线圈L1、L2绕制同一铁芯上，即使用电器增多时，线圈L2中的磁通量同样为零，A正确，B错误；家庭电路中的电器发生短路时，根据闭合电路欧姆定律可知，火线和零线的电流同时增大，合磁通量为零，开关K不会被电磁铁吸起，C错误；地面上的人接触火线发生触电时，火线的电流变大，线圈L1中的磁通量不为零，线圈L2中的磁通量发生变化，产生感应电流，电磁铁将开关K吸起，D正确．
15 BCD
【解析】按钮开关K按下前，延时开关S为断开的，有电流经过发光二极管，故发光二极管是发光的， A错误， B正确．当按下按钮开关K后，延时开关S闭合，二极管和电阻R被短路，二极管不发光，由于延时开关S约1 min后断开，故电灯L能持续发光1 min, C正确．由于R为限流电阻，二极管只要有很小的电流通过就能发光，且为了保证K按下前电灯不发光，故应满足R RL, D正确．
16 见解析图
【解析】电路连接如图所示．当天亮时，光线照射光敏电阻A，其阻值迅速减小，控制回路电流增大，电磁继电器B工作，吸下衔铁使触点断开，路灯熄灭．当夜晚降临，光线变暗，光敏电阻A的阻值增大，控制回路电流减小，弹簧将衔铁拉起，触点接通，路灯点亮．
17解：(1)小车的速度等于车轮的周长与单位时间内车轮转动圈数的乘积．所以还要测量车轮的半径R和齿轮的齿数P.
(2)齿轮转一圈电子电路显示的脉冲数即为P.已知单位时间内的脉冲数为n，所以单位时间内齿轮转动圈数为.则有小车速度的表达式v＝.
(3)小车行程的表达式s＝.
18解：(1)电饭煲接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态．
加热到80 ℃时，S2自动断开，S1仍闭合．
水烧干后，温度升高到“居里点”103 ℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态．
由于散热，待温度降至70 ℃时，S2自动闭合，电饭煲重新加热．温度达到80 ℃时，S2又自动断开，再次处于保温状态，如此循环．
(2)加热时电饭煲消耗的电功率P1＝，
保温时电饭煲消耗的电功率P2＝，
两式中R并＝＝ Ω＝ Ω.
从而有＝＝＝.
(3)如果不闭合开关S1，开始S2是闭合的，R1被短路，功率为P1；当温度上升到80 ℃时，S2自动断开，功率降为P2；温度降低到70 ℃，S2自动闭合……，温度只能在70～80 ℃之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭．