5.3用传感器制作自动控制装置-课后练习（word 含答案）

5.3用传感器制作自动控制装置
一、选择题（共15题）
1．汽车轮胎气压自动报警装置的主要部件是压阻式压力传感器，某压阻式压力传感器的特点是压力F越大其电阻越小，现将该压力传感器R0接入如图所示电路中，开关S闭合，当压力传感器所受压力增大时，下列说法正确的是（　　）
A．R1的电功率增大 B．电压表的示数增大
C．电流表的示数增大 D．R2的电功率增大
2．现代生活离不开智能手机，手机中有很多特殊功能需要传感器来实现。例如当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，手机会自动关闭屏幕从而达到省电的目的，实现这一功能可能用到的传感器为（　　）
A．光传感器和位移传感器
B．磁传感器和温度传感器
C．磁传感器和声传感器
D．压力传感器和加速度传感器
3．在生活中，许多地方都应用了传感器，像路灯的自动控制就要用到（ ）
A．位移传感器
B．光传感器
C．温度传感器
D．压力传感器
4．现代生活离不开智能手机，手机有很多功能需要传感器来实现。例如当人将手机靠近耳朵接听电话时，手机会自动关闭屏幕从而达到防误触的目的，实现这一功能可能用到的传感器为（　　）
A．光传感器和位移传感器
B．磁传感器和温度传感器
C．磁传感器和声传感器
D．压力传感器和加速度传感器
5．下列应用了温度传感器的是(　　)
A．电视遥控器
B．话筒
C．电子秤
D．电饭煲
6．如图是测量汽车质量的地磅示意图，汽车的质量可通过电流表的示数读出，下列说法正确的是（　　）
A．电流表的示数越大说明被测汽车质量越大
B．电流表的示数越大说明被测汽车质量越小
C．把图中的电流表换成电压表同样能测量汽车的质量
D．地磅的最大量程只由弹簧的劲度系数决定，与电路的有关参数无关
7．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
8．下列关于传感器的结论中错误的是（　　）
A．热敏电阻可以作为温度传感器
B．电子秤使用应变片作为测力传感器
C．话筒是一种常见的红外线传感器
D．电熨斗内一般装有双金属片温度传感器
9．传感器被广泛地应用在日常生活中，自动烘干机是公共场所的常用设备，将手靠近烘干机，烘干机可自动送出热风．这种设备中，使用的传感器是(　　)
A．红外线传感器 B．声控传感器
C．压力传感器 D．生物传感器
10．光电式感烟探测器（简称烟感器）由光源、光电元件和电子开关组成．利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾进行探测，并及时发出报警信号．该报警器利用的传感器是（　　）
A．力传感器 B．声传感器
C．位移传感器 D．光传感器
11．利用“光控开关”和“声控开关”可以节约居民楼里楼道灯的用电，其中“光控开关”能在天黑时自动闭合，天亮时自动断开；“声控开关：能在有声音时自动闭合，无声音时自动断开．下列电路图中合理的是
A． B．
C． D．
12．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
13．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，可根据其特点制作如图甲所示的电子秤。现在电子称上轻放一个物块，电流表的示数如图乙所示，下列判断正确的是（　　）
A．0~t1时间内，物块还未与电子秤接触
B．t1~t2时间内，物块已经从电子秤上拿走
C．t2~t3时间内，物块开始从电子秤上拿走
D．若将该电子秤放在加速上升的电梯中测量该物块，则此时电流表的示数一定比I2大
14．某同学设计了一个在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，该同学用到的两个传感器可能是（ ）
A．力传感器 B．光电传感器
C．温度传感器 D．电容式传感器
15．有一种测量人体重的电子秤，其原理如图中虚线内所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表)．设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3 A，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，电阻R随压力变化的函数式为R＝30－0.02F(F和R的单位分别是N和Ω)．下列说法正确的是(　　)
A．该秤能测量的最大体重是1400 N
B．该秤能测量的最大体重是1300 N
C．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375 A处
D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.400 A处
二、填空题
16．当光照射到光敏电阻上时，光敏电阻的阻值________（填“变大”、“不变”或“变小”）．光敏电阻的电阻率随________增强而________，它是把________这个光学量转换为________这个电学量；热敏电阻是的电阻率随________升高而________，它是把________这个热学量转换为________这个电学量．
17．DIS数字化信息系统主要包括________、处理和显示三个部分。如图所示传感器的名称为________传感器。
18．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为按钮式开关，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，这时释放K后，延时开关S约在1 min后断开，灯泡熄灭．根据上述信息和原理图，我们可推断：
按钮开关K按下前，发光二极管是________(填“发光的”或“熄灭的”)，按钮开关K按下再释放后，灯泡L发光持续时间约________ min.这一过程中发光二极管是________．限流电阻R的阻值和灯丝电阻RL相比，应满足R________RL的条件．
三、综合题
19．夜晚，楼梯上漆黑一片，但随着我们的脚步声响，楼梯灯亮了；我们登上一层楼，灯光照亮一层楼，而身后的灯则依次熄灭，这种楼梯灯好像能 “听到”我们的到来，能“看见”我们的离去，之所以能如此，是因为电路中安装了光声控延时开关，探究这种开关有什么转换器件。
20．某同学设计了一个加速度计，如图所示。较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用弹簧3拉着；R为滑动变阻器，4是滑动片，它与电阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比。这个装置就是一个加速度传感器。两个电池E的电压相同。按图连接电路后，电压表指针的零点位于表盘中央，当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转。将框架固定在运动的物体上，当物体具有图示方向的加速度a时，电压表的指针将向哪个方向偏转？简述你分析的过程。
21．一热敏电阻阻值随温度变化的图像如图甲所示．请用这一热敏电阻设计一控制电路．当温度高于某一值后红色指示灯亮，当温度低于这一值时绿色指示灯亮．
甲　　　　　　　　　　　　乙
给你的器材有：如图乙所示的继电器一个(a、b为常闭触点．c、d为常开触点)、热敏电阻一只、滑动变阻器一只、红绿色指示灯各一个、两个独立的电池组、开关两个、导线若干等．
22．加速度计是测定物体加速度的仪器。在现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船等制导系统的信息源。如图为应变式加速度计的示意图。当系统加速时，加速计中的敏感元件也处于加速状态。敏感元件由两弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件的下端可在滑动变阻器R上自由滑动，当系统加速运动时，敏感元件发生位移并转换为电信号输出。已知敏感元件的质量为m，两侧弹簧的劲度系数均为k，电源电动势为E，电源内阻不计，滑动变阻器的总电阻值为R，有效长度为l，静态时，输出电压为U0，试推导加速度a与输出电压U的关系式。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
A．据题意，压力增大时R0电阻减小，则外电路电阻减小，根据闭合电路欧姆定律，有
可知总电流I减小，R1的电功率为
可知R1的电功率增大，故A正确；
B．电压表测量的是并联电路的电压，根据公式，有
可知电压表的示数减小，故B错误；
C．电流表测量R2支路电流，根据公式，有
可知电流表的示数减小，故C错误；
D．R2的电功率为
则R2的电功率减小，故D错误。
故选A。
2．A
【详解】
A．当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，改变了位移，并且耳朵可能挡住了光线，所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器，则A正确；
BCD．当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，没有磁场的变化，也没有产生特别的压力，所以BCD错误；
故选A。
3．B
【详解】
灯要求夜晚亮、白天熄．则白天有光，黑夜没有光，则是由光导致电路的电流变化，所以电路中光传感器导致电阻变化，实现动控制，因此是利用半导体的光敏性，即为光电传感器，故B正确，ACD错误．故选B.
点睛：热敏电阻是当温度变化时，导致电阻的阻值发生变化；而光敏电阻则是当有光时，其电阻的阻值发生变化．当它们起作用时，其电阻的阻值都是变小，而金属电阻则是变大．
4．A
【详解】
当人将手机靠近耳朵接听电话时，改变了位移，并且耳朵会挡住光线，所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器。
故选A。
5．D
【详解】
A、电视机的遥控器是应用了红外线传感器，A错误；B、电容式话筒使用了位移传感器，故B错误；C、电子称使用的压力传感器．故C错误；D、电饭锅的工作原理：开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，则触点接通，电饭锅通电加热，水沸腾后，由于锅内保持100℃不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103℃”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热．故D正确；故选D．
6．A
【详解】
AB．汽车质量越大，弹簧受到的压力就越大，P点越向下，连入电路的电阻就越小，所以电流表的示数就越大，A正确，B错误；
C．如果换成电压表，因为电压表的内阻较大，所以滑动变阻器的阻值发生变化时，电压表的示数变化范围较小，故不能准确地测量，C错误；
D．因为通过滑动变阻器的阻值变化，将力信号转换成了电信号，故与电源电动势、电表量程等参数有关，D错误。
故选A。
7．C
【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．
8．C
【详解】
A．金属热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻随温度变化来测量温度的一种温度敏感元件，A正确；
B．电子秤所使用的测力装置是力转换成电信号来显示大小，属于力传感器，B正确；
C．动圈式话筒是通电导体在磁场中受力，变化的电流通过线圈，产生变化的磁场，从而让扬声器的膜片振动，产生声音，C错误；
D．电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制，D正确。
故选C。
9．A
【详解】
当洗手后把手放在热风烘干机的下方，热烘烘的气体就会吹出来，这种设备中，使用的传感器是红外线传感器。
故选项A。
10．D
【详解】
光电式感烟探测器是利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾进行探测，并及时发出报警信号，所以是光电传感器，故ABC错误；D正确．
故选D。
11．D
【详解】
A、当声控开关闭合时，电灯被短路，电灯不亮．不符合题意．
B、光控开关和声控开关是并联的，光暗到一定程度或有声音时都能使电灯发光．不符合题意．
C、当光控开关闭合时，电灯被短路，电灯不亮．不符合题意．
D、光控开关、声控开关和电灯是串联的，光控开关、声控开关同时闭合时电路形成通路，电灯发光．符合题意．
故选D．
12．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；
13．AD
【详解】
ABC．物体放在电子秤上时，对压敏电阻的压力逐渐变大，则电阻减小，电流会变大，最后处于稳定状态，由图像可知，0~t1时间内，物块还未与电子秤接触；t1~t2时间内，物块处在放在电子秤上的过程；t2~t3时间内，物块已经放在了电子秤上了，故选项A正确，BC错误；
D．若将该电子秤放在加速上升的电梯中测量该物块，则物块对电子秤的压力将大于物块的重力，压力越大，电阻越小，电流越大，即此时电流表的示数一定比I2大，选项D正确。
故选AD。
14．BC
【详解】
试题分析：由于该自动控制装置会受光照和温度影响，故应该有光电传感器和温度传感器，故选BC．
15．AC
【详解】
AB．当电路中电流I=3A时，电子秤测量的体重最大.由欧姆定律得到，代入R=30-0.02F得到F=1400N；故A正确，B错误.
CD．踏板空载时F=0，代入R=30-0.02F得到电阻R=30Ω，由欧姆定律得，所以该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表G刻度盘0.375A处；故C正确，D错误；
故选AC.
16． 变小 光照 减小 光照强弱 电阻 温度 减小 温度 电阻
【详解】
当光照射到光敏电阻上时，光敏电阻的阻值变小．
光敏电阻的电阻率随光照增强而减小，它是把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量；
热敏电阻是的电阻率随温度升高而减小，它是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．
17． 数字处理 力
【详解】
DIS数字化信息系统主要包括数字处理、处理和显示三个部分；该传感器的名称是力的传感器。
18． 发光的 1 熄灭的
【详解】
如图所示，按钮开关K 按下前，发光二极管、限流电阻与灯泡串联，有小电流通过发光二极管，因此发光二极管处于发光状态．
当按钮开关K 按下再释放后，由于通电路瞬间延时开关触发，相当于S闭合，二极管被短路，所以处于熄灭状态；由于延时开关S约在1分钟后断开，电灯才熄灭，则知电灯L 发光持续时间约1min．
只有当限流电阻R的阻值比灯丝电阻RL大得多时，通过发光二极管的电流才很小，确保二极管不烧坏．
19．光敏感元件、声敏感元件
【详解】
根据光声控开关的内部构造．光声控延时开关中安装有光敏感元件，用于感知外界光线的强弱．还安装有声敏感元件用于感知外界声响．当白天外界光线较强时，光声控制延时开关总处于断开状态，灯不亮；当夜晚光线较弱且有声响时光声控延时开关处于导通状态，灯亮，延时一段时间后，开关断开，灯熄灭。
20．左侧
【详解】
当滑片P在滑动变阻器中央时，P、Q两点电势相等，电压表指针指中央零点，电压表示数决定于中点到滑片位置的电阻两端的电压，当物体具有图示方向的加速度a时，根据牛顿第二定律可知，滑块将向左移，带动变阻器的滑片4移向中点左方，电阻中点到滑片位置的电流方向向左，故P点电势低于电阻中点处电势，即P点电势低于Q点，则指针应向零点左侧偏转。
21．
【详解】
设计的控制电路如图所示．
由题图中甲可以看出热敏电阻的阻值随温度升高而减小，是负温度系数的热敏电阻．当温度低于某一值时，热敏电阻的阻值较大，流过电磁铁的电流较小，a、b为常闭触点，连接上绿灯，绿色指示灯亮．当温度高于这一值时，热敏电阻的阻值较小，流过电磁铁的电流较大，c、d被闭合，连接上红灯，红色指示灯亮，滑动变阻器作限流式连接，通过调节滑动变阻器满足热敏电阻对某一温度的控制．
22．
【详解】
设静态时滑动变阻器的滑片距左端为x，则敏感元件的输出电压为
设系统向右加速时,滑片左移Δx，敏感元件两侧的弹簧形变量都为Δx，且方向相同，则敏感元件的动力学方程为
此时敏感元件的输出电压为
综合可得
向右加速运动时
设系统向左加速时,滑片右移Δx，敏感元件两侧的弹簧形变量都为Δx，且方向相同，则敏感元件的动力学方程为
此时敏感元件的输出电压为
综合可得
向右加速运动时
综合可得
若U>U0，系统的加速度方向水平向左；
若U