5.3用传感器制作自动控制装置同步练习（word版含答案）

5.3用传感器制作自动控制装置同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第二册
一、选择题（共15题）
1．很多汽车配备了自动大灯功能，在行驶过程中感应到外部环境光线较暗时大灯自动开启。此功能主要使用的传感器为（　　）
A．声音传感器 B．温度传感器 C．压力传感器 D．光传感器
2．以下家用电器中不是利用温度传感器的是（ ）
A．空调机 B．自动门 C．电冰箱 D．电饭煲
3．下列物品中应用了力传感器的是（　　）
A．电熨斗 B．电饭锅
C．电冰箱 D．电子台秤
4．如图所示，图甲表示某半导体热敏电阻R随温度t的变化情况。把该半导体电阻与电池、电流表串联起来，如图乙所示，用该半导体作测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，于是就得到一个最简单的热敏电阻温度计。则下列说法正确的是（　　）
A．电流表示数大说明温度较高
B．电流表示数小说明温度较高
C．电流表示数与温度成正比
D．所改装的温度表刻度是均匀的
5．传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是　　
A．火警报警器使用了压力传感器
B．冰箱控温系统使用了温度传感器
C．商场里的自动门使用了光传感器
D．夜间自动打开的路灯使用了温度传感器
6．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
7．电熨斗能自动控制温度，在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，图为电熨斗的结构图，电熨斗内部装有双金属片，双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属，若把熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，则如何调节调温旋钮（　　）
织物材料 尼龙 合成纤维 丝绸 羊毛 棉麻
熨烫温度 低高
A．向下 B．向上 C．保持原状 D．不能确定
8．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
9．下列应用了温度传感器的是 ( )
A．商场里的自动玻璃门 B．夜间自动打开的路灯
C．自动恒温冰箱 D．楼梯口的夜间有声音时就亮的灯
10．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
11．目前，传感器已经广泛应用于生产、生活、科学研究等各个领域，关于传感器的应用，下列说法中正确的是（　　）
A．自动洗衣机中的压力传感器、数字体重计所用的测力装置都应用了力传感器
B．走廊照明灯的声控开关、红外报警装置都是应用了声传感器
C．发光二极管是一种常用的光传感器，其作用是将光信号转换为电信号
D．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电阻这个电学量
12．下列有关传感器的说法正确的是 （ ）
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．楼梯口的电灯开关装的两种传感器是热敏电阻和光敏电阻
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
13．如图所示为热敏电阻和金属热电阻的电阻值随温度T变化的图线，下列说法正确的是(　　)
A．图线1是热敏电阻的R-T图线，它是用绝缘材料制成的
B．图线2是热敏电阻的R-T图线，它可以用半导体材料制成
C．图线1的材料化学稳定性好，测温范围大，灵敏度高
D．图线2的材料化学稳定性差，测温范围大，灵敏度低
14．自从2011年5月1日“酒驾新规”推行后，“醉驾入刑”深入人心．交通警察检测酒驾的最简单的方法就是用酒精测试仪．酒精测试仪的工作原理如图所示，其中P是半导体型酒精气体传感器，该传感器电阻r′与酒精气体的浓度C成反比，R0为定值电阻，下列关于电压表的示数（U）与酒精气体的浓度（C）之间关系的图像，其中正确的是(　 　)
B．
C． D．
15．下列有关传感器的说法中正确的是（　　）
A．火灾报警器利用了温度传感器
B．日光灯启动器是利用了光传感器
C．电子秤称量物体重力利用了力传感器
D．霍尔元件是能够把电压转换为磁感应强度的一种磁传感器
二、填空题（共4题）
16．如图所示为用热敏电阻及和电磁铁L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小。电源甲与电磁铁、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未両出）相连接。则当温度________(填“升高”“降低”）到某一数值时，衔铁P将会被吸下，工作时，应该把恒温箱内的加热器接在_________(“A、B端”“C、D端”）
17．在实验中，我们用过不少传感器，请写出三个传感器：______传感器，______传感器，______传感器。
18．有一种测量压力的电子秤，其原理图如图所示。E是内阻不计、电动势为6 V的电源。R0是一个阻值为300 Ω的限流电阻。G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器。R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示。C是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计，试分析：
压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 …
电阻 R/Ω 300 280 260 240 220 200 180 …
(1)利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式R=___________ Ω；
(2)若电容器的耐压值为5 V，该电子秤的最大称量值为___________N；
(3)如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，则该测力显示器的刻度___________。（选填“均匀”或“不均匀”）
19．一颗米粒大小的黑色脑袋，拖着两根发丝粗细、长约五六厘米的小辫子——这个状如蝌蚪的小家伙就是中国科学院新疆理化技术研究所军工部生产的热敏电阻。它已经六度随着神舟宇宙飞船上天，遨游了浩瀚的太空。热敏电阻是一种测量和控制温度的敏感元件。从1965年接受我国航天部门任务、为我国第一颗人造卫星“东方红一号”研制配套热敏电阻以来，新疆理化所一直在为我国航天高新技术工程和国防现代化武器装备研制配套热敏电阻器，是国内惟一研究开发NTC热敏电阻器的科研单位。用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的。某同学将RT和两个适当的固定电阻R1、R2连成图甲虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围。为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下RL的阻值，测量电路如图甲所示，图中的电压表内阻很大，RL的测量结果如下表所示。
温度t（℃） 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0
阻值RL（Ω） 54.3 51.5 48.3 44.7 41.4 37.9 34.7
回答下列问题：
（1）根据图甲所示的电路，在图乙所示的实物图上连线_______。
（2）在图丙坐标纸上作RL—t关系图线_______，则RL—t图像为一条_______（选填“直线”或曲线”）。
（3）在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图丁所示，电流表的示数为_______mA，电压表的示数为_______V。此时等效电阻RL的阻值为_______Ω（结果保留3位有效数字）；热敏电阻所处环境的温度约为_______℃（结果保留3位有效数字）。
三、综合题（共4题）
20．有一种测量重物的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)，显示体重大小的仪表A(实质是理想的电流表)组成．已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示．设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.5V ．请回答：
压力F/N 0 250 500 750 1000 1250 1500 ……
电阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 ……
(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘 A处．
(2)如果放一重物在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为30mA, 该重物的重力是 N．
21．光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用．街道路灯自动控制就是应用之一，如图所示电路为模拟电路，其中A为一光敏电阻，B为电磁继电器，C为电流放大器，D为路灯．请连成正确的电路，达到日出路灯熄、日落路灯亮的效果．
22．双金属温度传感器是将两种具有不同热膨胀系数的金属贴合在一起制成的。当它温度升高时，两种金属伸长不一样而发生弯曲变形，使触点接通或断开。日光灯启动器里就有一个双金属温度传感器（如图）。取一个报废的日光灯启动器，去掉外壳，在充有氖气的玻璃泡内，有一个U形的双金属片，其旁边有一根直立的金属丝，两者构成一对触点。常温下两触点是分离的，温度升高时，双金属片因形变而与金属丝接触。敲碎氖泡的玻璃，调节两触点之间的距离，使温度升高到60℃时两触点恰好接通。请你利用这个双金属温度传感器，设计一个电热水器自动加热的控制方案。当水温低于60℃时自动通电加热，高于60℃时自动断电。
23．将一动力传感器接到计算机上，我们可以测量快速变化的力，如图所示的就是用这种方法测得的一光滑小球在半球形碗内的竖直平面内来回运动时，对碗面的压力大小随时间变化的曲线（如图）。试求：
(1)此小球在碗内来回运动的周期为多少？
(2)此小球的质量为多少？（g＝10 m/s2）
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．B
3．D
4．A
5．B
6．D
7．B
8．D
9．C
10．B
11．A
12．C
13．B
14．C
15．C
16． 升高 A、B端
17． 运动 力 压强
18． 不均匀
19． 直线 115 5.00 43.5 64.0（62.0℃~66.0℃均正确）
20．（1）1.5×10－2
（2）1250
21．
22．
控制电路如图所示
A为调节后的U形的双金属片，一端固定在金属杆上，另一端固定与金属丝b构成一对触点。将它密封在玻璃罩B内，成为温度传感器，浸入电热水器C的水中。J为电磁继电器的线圈，a为该继电器的常闭触点，R为大功率电热元件。闭合开关S，若水的温度低于60℃，双金属片A与触点b分离，继电器触点a闭合，电热元件通电发热。当水温升高到60℃时双金属片A因温度升高而与触点b接触，则触点a断开，加热电路断开，就停止对水的加热了。水温下降到60℃以下时，A与b又断开，触点a闭合，加热电路闭合再度给水加热。
23．(1)0.8s；(2)0.1kg
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