5.3利用传感器制作简单的自动控制装置 学科素养提升练（word版含答案）

5.3利用传感器制作简单的自动控制装置
学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．某学习小组的同学在用“多用电表研究热敏电阻特性”的实验中，安装好如图所示的装置.向杯内加入冷水，此时温度计的示数为20℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值.然后向杯内加入热水，当温度计的示数为60℃时，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是（）
A．多用电表应选用电流挡，温度升高时换用大量程测量
B．多用电表应选用电流挡，温度升高时换用小量程测量
C．多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡测量
D．多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡测量
2．如图所示为一种温度自动报警器的原理图，在水银温计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的（）
A．温度升高至74℃时，灯亮报警
B．温度升高至74℃时，灯亮报警
C．温度升高至78℃时，灯亮报警
D．温度升高至78℃时，灯亮报警
3．如图所示，会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图:罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时光电三极管接收不到LED发出的光,呈现高阻状态．发生火灾时，下列说法正确的是(　　)
A．进入罩内的烟雾遮挡住了光线，使光线三极管电阻更大,检测电路检测出变化发出警报
B．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报
C．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报
D．以上说法均不正确
4．在如图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为r，R1为金属电阻、R2为光敏电阻、R3为热敏电阻．设电流表A的读数为I，电压表V1的读数为U1，电压表V2的读数为U2，三个电阻中仅有一个电阻的阻值发生变化，则下面的分析正确的是（ ）
A．给R1升温，I变小，U1变小
B．用光照R2，I变小，U2变大
C．给R3降温，I变大，U1变大
D．给R1降温，I变小，U1变小
5．如图所示，Rt为金属热电阻，R1为光敏电阻，R2和均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是
A．金属热电阻温度升高，其他条件不变
B．金属热电阻温度降低，光照减弱，其他条件不变
C．光照增强，其他条件不变
D．光照增强，金属热电阻温度升高，其他条件不变
6．如图所示为某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻、R2为定值电阻，A、B接监控装置，则下列说法正确的是
①当有人通过而遮蔽光线时，A、B间的电压增大
②当有人通过而遮蔽光线时，A、B间的电压减小
③当仅增大R2的阻值时，A、B间的电压增大
④当仅减小R2的阻值时，A、B间的电压增大
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
7．如图所示，是温度自动报警器的工作原理图图中1是电磁铁、2是衔铁、3是触点、4是水银温度计(水银导电)．则下列说法正确的是
A．温度高于警戒温度时，电铃不报警、指示灯亮
B．温度低于警戒温度时，电铃报警、指示灯熄灭
C．温度高于警戒温度时，指示灯亮、电铃报警
D．温度低于警戒温度时，指示灯亮、电铃不响
8．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图所示，下列判断正确的是（　　）
A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动
B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动
C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动
D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动
9．在如图所示的自动控制电路中，当开关S断开时，工作电路的情况是（　　）
A．灯亮，电动机转起来，电铃响 B．灯亮，电动机转起来，电铃不响
C．灯不亮，电动机不转，电铃响 D．灯亮，电动机不转，电铃响
10．某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器，它们可能是( )
A．光敏电阻和驻极体话筒 B．金属热电阻和光敏电阻
C．热敏电阻和霍尔元件 D．热敏电阻和光敏电阻
11．传感器是一种采集信息的重要器件，图为测定压力的电容式传感器，将电容器、灵敏电电流表、电源连接．施加力的作用使电极发生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流计指针偏转．在对膜片开始施加恒定的压力到膜片稳定，灵敏电流表指针的偏转情况为（电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏）
A．向右偏到某一刻度后不动 B．向左偏到某一刻度后不动
C．向右偏到某一刻度后回到零刻度 D．向左偏到某一刻度后回到零刻度
12．如图所示，为定值电阻，L为小灯泡，为光敏电阻,其阻值随光照强度的增强而减小，当光照强度增强时（　　）
A．电压表的示数减小 B．中电流减小
C．小灯泡的功率减小 D．电路的路端电压增大
13．图为温度报警器电路示意图，下列关于对此电路的分析正确的是（）
A．当Rt的温度升高时，Rt减小，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声
B．当Rt的温度升高时，Rt减小，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声
C．当增大R1时，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声
D．当增大R1时，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声
14．光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，图中虚线表示激光，圆柱体表示随为光敏电阻，R1为定值电阻，R2此光电计数器的基本工作原理是（）
A．当光照射R1时，信号处理系统获得高电压
B．当光照射R1时，信号处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获一次高电压就计数一次
15．如图所示，用小灯泡模仿光控电路，A、Y之间为斯密特触发器，为光敏电阻，为可变电阻；J为继电器的线圈，为它的常开触点，下列说法正确的是（　　）
A．天色变暗时，A端输入高电平，继电器吸引，路灯点亮
B．要想在天色更暗时，路灯才会点亮，应把的阻值调大些
C．要想在天色更暗时路灯才会点亮，应把的阻值调小些
D．二极管的作用是继电器释放时提供自感电流的通路，防止损坏集成电路
二、解答题
16．如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计，不称物体时，滑动触头P在A端，滑动变阻器接入电路中的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下滑动触头下移，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大。这样把电流对应的质量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的质量，若滑动变阻器上A、B间长度为l，最大阻值为，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k。
（1）试导出所称重物重力G与电路中电流I的函数关系
（2）该装置达到最大量程时电流表示数是多少？
17．如图甲所示是一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定，电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据丙图所给器材设计一个路灯自动光控电路。要求有光照时路灯不亮，无光照时路灯工作。
参考答案
1．D
【详解】
测电阻应选用欧姆挡.当温度升高时，热敏电阻的阻值受温度变化的影响，多用电表的指针偏转角度增大，说明电阻的阻值变小，所以应换用倍率小的挡测量，选项D正确.
故选D
【点睛】
欧姆表表盘上的刻度是左大右小，而欧姆表的偏转是从左向右的，所以偏角变大，说明电阻变小了，此时应该换倍率较小的档位．
2．D
【详解】
由题干中图可知：金属丝下端所指的示数为78℃；当温度升高到78℃，水银温度计顶端封入的一段金属丝就和水银相接，接通电路，电磁铁有了磁性，把衔铁吸引下来，L2亮，报警．故选D．
【点睛】
要解答本题需掌握：①题干中该温度计的最小刻度值为2℃，直接根据液柱（或所指示）的位置即可读出该点处的温度值，读数时要从绝对值小的示数向绝对值大的示数读起；②电磁继电器由两部分构成：①低压控制电路，②工作电路；其实质是一个自动控制开关．
3．B
【详解】
挡板不透明，平时光电三极管接收不到LED发出的光，现高阻状态．发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，光电三极管电阻变小，检测电路检测出变化发出警报．该传感器是用光传感器实现报警的，故B项正确，ACD三项错误．
4．B
【详解】
AD、R1为金属电阻，给R1升温，R1变大，外电路总电阻增大，干路电流减小，电源的内电压减小，路端电压增大，则通过R2和R3这条支路的电流增大，则电流表的读数I变小，U1变大，相反，给R1降温，电流表的读数I变大，U1变小，故A、D错误．
B、R2为光敏电阻，用光照R2，R2减小，外电路总电阻减小，干路电流增大，电源的内电压增大，路端电压减小，则流表的读数I变小，通过R2和R3这条支路的电流增大，U2变大，故B正确．
C、R3为热敏电阻，给R3降温，R3增大，外电路总电阻增大，干路电流减小，电源的内电压减小，路端电压增大，则电流表的读数I变大，通过R2和R3这条支路的电流减小，U1变小，故C错误．
5．B
【详解】
试题分析：金属热电阻温度升高，则电路电阻增大，总电流减小，路端电压增大，即光敏电阻两端的电压增大，所以通过光敏电阻的电流增大，而总电流是减小的，所以通过的电流减小，故两端的电压减小，A错误；金属热电阻温度降低，光照强度减弱，如果外电路电阻减小，则干路电流增大，内电压增大，路端电压减小，所以光敏电阻两端的端电压减小，即通过的电流减小，而总电流增大，所以通过的电流增大，即电压表的示数增大，B正确；光照强度增大，则光敏电阻减小，总电阻减小，路端电压减小，即和热电阻两端的电压减小，通过的电流减小，电压减小，即电压表示数减小，C错误；光照增强，金属热电阻温度升高，一个电阻减小，一个电阻增大，若总电阻减小，则总电流增大，路端电压减小，而两端的电压增大，所以并联电路电压减小，所在支路的电阻增大，所以支路电流减小，电压表示数减小，一个电阻减小，一个电阻增大，若总电阻增大，则路端电压增大，总电流减小，而两端的电压减小，所以并联电路电压增大，所以光敏电阻两端的电压增大，通过光敏电阻的电流增大，而总电流是减小的，所以所在支路的的电流减小，电压表示数减小，故D错误；
考点：考查了电路动态分析
【名师点睛】在分析电路动态变化时，一般是根据局部电路变化（滑动变阻器，传感器电阻）推导整体电路总电阻、总电流的变化，然后根据闭合回路欧姆定律推导所需电阻的电压和电流的变化（或者电流表，电压表示数变化），也就是从局部→整体→局部
6．C
【详解】
由电路图可知，两电阻串联，监控装置与R2并联．当有人通过通道而遮蔽光线时，R1阻值变大，电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，根据U=IR可知，R2阻值不变时，其两端的电压变小，即A、B间电压降低，故①错误，②正确．当仅增大R2的阻值时，电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，电源的内阻和R1阻值不变时，内阻和R1两端的电压变小，则R2上的电压变大，即A、B间电压变大，故③正确．当仅减小R2的阻值时，电路中的总电阻变小，电路中的电流变大，电源的内阻和R1阻值不变时，内阻和R1两端的电压变大，即A、B间电压减小，故④错误．
A. ①③，不符合题意，选项A错误；
B. ①④，不符合题意，选项B错误；
C. ②③，符合题意，选项C正确；
D. ②④，不符合题意，选项D错误；
7．D
【详解】
AC、温度低于警戒温度时，水银柱下降，控制电路处于开路状态，电磁铁没有电流通过，电磁铁没有磁性，此时指示灯通过常闭触点与工作电路接通，通路状态指示灯亮，电路不报警．故A错误，C错误；
BD、温度高于警戒温度时，水银柱上升，控制电路处于接通状态，电磁铁中有电流通过，电磁铁有磁性，此时电铃通过常闭触点与工作电路接通，电路报警，此时通路状态指示灯的电路中没有电流，灯不亮．故B错误，D正确．
8．D
【详解】
AB．在t1～t2内，I变大，阻值变小，压力变大，根据牛顿第二定律可知，小车做变加速运动，故AB错误；
CD．在t2～t3内，I不变，压力恒定，且电流比初始电流大，因此小车做匀加速直线运动，故C错误，D正确。
故选D。
9．B
【详解】
由图可知这是用一个电磁继电器同时控制两个工作电路的自动控制装置，控制电路由电源、开关S和电磁铁组成，工作电路有两个，共用一个电源，开关S断开时，电磁铁中无电流没有磁性，弹簧把衔铁拉起，电灯和电动机组成的并联电路连通，电灯亮，电动机转动，电铃电路断开，电铃不响；开关S闭合时，电磁铁通电有磁性，吸下衔铁，使电铃电路连通，铃响，电灯和电动机电路断开，灯不亮，电动机不转。
故选B。
10．A
【详解】
根据题意，天黑时，出现声音它就开启；而白天，即使有声音它也没有反应，故电路中有光传感器，即使天黑，没声音灯也不亮，故用到了声音传感器．即控制电路中接入了光传感器、声音传感器，话筒就是声音传感器，故A正确、BCD错误．
11．C
【详解】
当F向上压膜片电极时，板间距离减小，由电容的决定式得到，电容器的电容将增大，又根据电容的定义式，电容器两极的电压U不变，故Q将增大，即电容器充电，所以电流将从电流表正接线柱流入，电流计指针向右偏．当充电完毕后，电路中没有电流，电流计的指针回到零刻度．故C正确，ABD错误．
12．B
【详解】
A．当光度增强时，光敏电阻R3的阻值减小，故电路的总阻值減小，总电流增大，由
可知电压表的示数增大，A错误；
B．R2两端的电压
知R2两端的电压减小，故通过R2的电流减小，B正确；
C．由知IL增大，故小灯泡的功率增大，C错误；
D．电路的路端电压
总电流增大，故路端电压减小，D错误。
故选B。
13．BC
【详解】
AB.根据电路图知，当R1的温度升高时，R2减小，A端电势升高，经非门后，Y端电势降低，
蜂鸣器会发出报警，故A错误，B正确；
CD.当增大R1时，A端电势升高，经非门后，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声，
故C正确，D错误
14．BD
【详解】
AB. 当有光照射R1时，R1的电阻减小，则整个电路总电阻变小，电动势不变，则电流增大，则R2两端的电压增大，所以R1两端的电压减小，即信号处理系统获得低电压，故A不符合题意，B符合题意；
CD. 当无光照射R1时，R1的电阻增大，则整个电路总电阻变大，电动势不变，则电流减小，则R2两端的电压减小，所以R1两端的电压增大，即信号处理系统获得高电压，则信号处理系统每获得一次高电压就计数一次，所以C不符合题意，D符合题意．
15．ABD
【详解】
A．天色变暗时，光敏电阻阻值较大，则两端的电势差较大，所以A端的电势较高，继电器工作吸引常开触点，路灯点亮，故A正确；
BC．当A端电势较高时，路灯会亮，天色更暗时光敏电阻的阻值更大，则两端的电势差更大，A端的电势更高；要想在天色更暗时路灯才会点亮，必须使光敏电阻分担的电压降低，根据串联分压可知应把的阻值调大些，故B正确，C错误；
D．天色变亮时，A端输入低电平，继电器不工作释放常开触点，继电器的线圈会产生自感电动势，二极管与继电器的线圈串联构成闭合回路，防止损坏集成电路，故D正确。
故选ABD。
16．（1）（2）
【详解】
（1）设所称重物重力为G时弹簧的压缩量为x，由题意得
①
此时，滑动触头P距B端距离为，滑动变阻器有效电阻为，由闭合电路欧姆定律有
②
由①②式解得。
（2）该装置达到最大量程时，弹簧压缩量最大，A、B间电阻被短路。故此时电流表示数为。
17．
【详解】
由流过光敏电阻的电流和光强的关系曲线可以看出，当入射光增强时，流过光敏电阻的电流增大。根据题意设计一个路灯自动控制电路如图所示
控制过程：当有光照射时，流过光敏电阻的电流增大，并经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个常闭触点断开，当无光照时，电流减小，放大器输出电流也减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作。