5.3用传感器制作自动控制装置 同步作业（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册
5.3用传感器制作自动控制装置 同步作业（解析版）
1．生活中的电子秤利用了传感器原理，电子秤称重时主要使用的是下列哪种传感器（　　）
A．超声波传感器 B．压力传感器 C．温度传感器 D．红外传感器
2．传感器已经广泛应用于我们的生活，为我们带来方便．下列可以用来控制电路通断的温度传感器元件有
A．双金属片 B．霍尔片 C．应变片 D．干簧管
3．电视机中有一个传感器，它能将遥控器发出的红外线信号转化为电信号．下列装置也利用了这种传感器的是
A．电话机的话筒 B．楼道里的声控开关
C．空调中的遥控接收器 D．冰箱中的温控器
4．在传感器的应用中，下列器件是应用光传感器的是（ ）
A．电饭锅 B．室内火灾报警器 C．测温仪 D．电子称
5．广州二中高中部有不少电子设备，其中没有应用了电磁感应原理的是（　　）
A．教职工洗手间的红外感应水龙头
B．图书馆书籍的电子感应标签
C．教工宿舍铁门的电子感应钥匙
D．教工宿舍使用的电磁炉
6．模块机器人具有三个部分，它们分别是传感器、控制器和执行器。如图所示是一个在有光照或温度升高时排气风扇都能起动的自动控制装置，则图中的电风扇是模块机器人中的（　　）
A．传感器 B．执行器 C．控制器 D．敏感元件
7．如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻为r．不称重物时，滑片P在A端；称重物时，在压力作用下使滑片P下滑，滑动变阻器接入电路的阻值发生变化，通过电流表的示数即可显示被称物体的重量值．在P滑动过程中，弹簧始终未超出弹性限度．则闭合开关S后，下列说法不正确的是（　　）
A．不称重物时电路中有电流
B．所称物体越重，电源两端电压越高
C．所称物体越重，滑动变阻器R两端电压越低
D．所称物体越重，电源的总功率越大
8．酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（　　）
A．U越大，表示c越大，c与U成正比
B．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比
C．U越大，表示c越小，c与U成反比
D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比
9．下列情况中，应用了温度传感器的是( )
A．夜间自动打开的路灯
B．商场里的自动玻璃门
C．电视遥控器
D．自动恒温冰箱
10．某温控电路的原理如图所示，是半导体热敏电阻，R是滑动变阻器，某种仪器要求在的环境中工作，当环境温度偏高或偏低时，控制器会自动启动降温或升温设备，下列说法中正确的是（ ）
A．环境温度降低，的阻值减小
B．环境温度升高，变大
C．滑片P向下移动时，变大
D．调节滑片P的位置能改变降温和升温设备启动时的临界温度
11．如图所示是自动调温式电熨斗的结构图下列说法不正确的是（　　）
A．常温时上下触点是接触的
B．双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲
C．原来温度控制在80℃即断开电源，现要求60℃断开电源，应使调温旋钮下移一些
D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些
12．关于应变式力传感器的说法正确的是(　　 )
A．应变式力传感器是由半导体材料制作的应变片来感知压力的变化
B．应变片的特点是拉伸时电阻变大，收缩时电阻变小
C．在应变片中通有变化的电流，那么电阻的变化就引起电阻两端电压的变化
D．当外力增大时，两个应变片两端的电压差值增大
13．下列说法正确的是(　　)
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大
14．关于传感器，下列说法正确的是（　　）
A．干簧管是一种能够感知电场的传感器
B．测温枪是一种把人体温度转换成电学量并通过显示屏显出温度的传感器
C．话筒不属于传感器
D．霍尔元件是一种可以把磁感应强度转换成电压的传感器
15．如图所示为一自动控制温度的电路，请说明其工作原理。（已知温度升高时热敏电阻阻值减小）
16．为了比赛的公平公正，学校短跑比赛设计安装了一款防抢跑装置，该装置安装在起跑线前，如图甲所示，丙图是其工作原理图：起跑发令枪发令前，开关S1、S2、S3都闭合，K与A端相连，绿灯亮；发令枪扳机和开关S2相连动，扣动扳机，枪响同时开关S2断开；当电流表示数小于或等于30mA时，在弹簧弹力作用下，K与A端相连，绿灯亮，无人抢跑；当电流表示数大于30mA时，衔铁被吸下，K与B端相连，红灯亮同时铃声响，有人抢跑。已知两电路电源电压均为6V，保持不变，压力传感器R的阻值随所受压力变化的图像如图乙所示，压板重力不计，电磁铁线圈电阻不计。
(1)起跑发令枪发令前，开关S1、S2、S3都闭合，压力传感器R压板上无人（压力F=0N）时，左端电路消耗的电功率为多少？
(2)比赛时，起跑发令枪发令前，抢跑同学踩在压板上的压力F为900N时，左端电路电流表读数为多少？
(3)比赛时，枪声响起后，若某同学踩在压板上的力为1500N时，要使得红灯不亮，电阻R0至少为多大？
参考答案
1．B
【详解】
ABCD．电子秤的工作原理是通过压力传感器测量重物对称产生压力，故B正确。
故选B。
2．A
【详解】
常温下，双金属片不形变，当有温度时，由于膨胀系数不同，导致形变量不同，故A正确；霍尔片工作原理是，当有磁场时，电子受到洛伦兹力作用，导致电子偏转，从而改变电压，故B错误；应变片是压力传感器，故C错误；干簧管是一种磁控制的开关，故D错误．
3．C
【解析】
【分析】
用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．
【详解】
电话机的话筒是将声音转化为电信号，A错误；楼道中照明灯的声控开关将声信号转化为电信号，调机接收遥控信号的装置将光信号转化为电信号，C正确；冰箱中控制温度的温控器将温度转化为电信号．故D错误．
4．B
【详解】
A．电饭锅应用温度传感器，选项A错误；
B．室内火灾报警器应用光传感器，选项B正确；
C．测温仪应用温度传感器，选项C错误；
D．电子称应用压力传感器，选项D错误；
故选B。
5．A
【详解】
A．非触摸式自动水龙头利用的是红外线传感器，故A正确；
BCD．图书馆书籍的电子感应标签，教工宿舍铁门的电子感应钥匙，都是通过电磁感应完成信息传递；电磁炉，是利用涡流现象工作的，应用了电磁感应原理；故BCD错误。
故选A。
6．B
【详解】
模块机器人是一个在有光照或温度升高时排气风扇都能起动的自动控制装置，所以电风扇是模块机器人中的执行器。
故选B。
7．B
【解析】
【详解】
不称重时，P在A端，接入电路的电阻最大，电流最小，但不为零，故A正确； 所称物体越重，P越向下，接入的电阻越小，电流越大，根据U=E-Ir知路端电压越小，R0的电压U0=IR0越大，所以滑动变阻器分压越小； 总功率P总=EI，E不变，I增大，总功率增大，故B错误，CD正确；此题选择不正确的选项，故选B．
8．B
【详解】
传感器电阻r′的倒数与酒精浓度c是正比关系，即
电路中的电流为
电压表示数
可见电压与酒精浓度的关系不是正比关系，但随酒精浓度的增加而增加，选项B正确。
故选B。
9．D
【详解】
A．夜间自动打开的路灯是利用了光传感器，A错误；
B．商场里的自动玻璃门应用了红外线传感器，B错误；
C．电视机的遥控器是应用了红外线传感器，C错误；
D．自动恒温冰箱是利用了温度传感器，D正确；
10．D
【详解】
A．RM是半导体热敏电阻，环境温度降低时，RM的阻值增大，故A错误；
B．环境温度升高时，RM的阻值减小，根据串联电路中电压与电阻成正比，可以知道Uab变小，故B错误；
C．滑片P向下移动时，R增大，总电流减小，则Uab变小，故C错误；
D．调节滑片P时，可改变Uab，从而改变升温和降温设备启动时的临界温度，所以D选项是正确的。
故选D。
11．C
【详解】
AB．常温工作时，上下触点是接通的，当温度升高时，上层金属片形变大，双金属片向下弯曲；故AB不符题意；
C．切断电源，原来温度上升到80 ℃时断开电源，现在要求60 ℃时断开电源，弹性铜片与触点接触面积要减小，应逆时针调节调温旋钮，即应使调温旋钮上调一些，故C符合题意；
D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态时，温度要升高，则应使调温旋钮下移一些，故D不符题意；
故选C。
12．ABD
【解析】
A、应变片是由半导体材料制成的，故A正确；
B、当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小，故B正确；
C、传感器输出的是应变片上电压的差值，故C错误；
D、外力越大，输出的电压差值也越大，故D正确；
故选ABD．
13．BC
【详解】
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故A错误；
B．电熨斗温度自动控制装置能控制电源的通断，常温时，上、下触点应是接触的，当双金属片温度升高时，上下层形变不同，上层形变大，双金属片发生弯曲，使电路断开，所以电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断，故B正确；
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器，力传感器由金属梁和应变片组成，故C正确；
D．热敏电阻能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，属于热传感器，温度越高，电阻值越小，故D错误；
故选BC。
14．BD
【详解】
A．干簧管是一种能够感知磁场的传感器，故A错误；
B．测温枪是一种把人体温度转换成电学量并通过显示屏显示出温度的传感器，故B正确；
C．话筒是把声音转换成电流的传感器，故C错误；
D．霍尔元件是一种可以把磁感应强度转换成电压的传感器，故D正确。
故选BD正确。
15．见解析
【详解】
当开关P在弹簧拉力作用下拉到上面与a接触时，电热丝工作；随着温度升高，热敏电阻阻值减小，通过电磁铁的电流增大，电磁铁磁性增强到一定程度时把P吸到b，电热丝停止工作，指示灯亮。
16．(1)0.12W；(2)0.06A；(3)
【详解】
(1)当开关S1、S2、S3都闭合，压力传感器R压板上无人时，由图像知，压力传感器的电阻为R=300Ω，所以左端电路消耗的电功率为
(2)当有人抢跑时，对传感器的压力为900N，由图像知，此时压力传感器的电阻为：R′=100Ω，
所以左端电路电流表读数为
(3)有题意知，红灯不亮时的电路最小电流为
I最小=30mA=0.03A
此时的电路最大电阻为
由图像知，当传感器受到的压力是1500N时，此时的电阻为
Rmin=50Ω
所以保护电阻的阻值最小为
R0=R总-R最小=200Ω-50Ω=150Ω