5.3用传感器制作自动控制装置 自主提升过关练（word版含答案）

5.3用传感器制作自动控制装置 自主提升过关练（含解析）
一、选择题
1．下列有关传感器的叙述中正确的是（　　）
A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器就是温度传感器
B．干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件
C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围小
D．压电晶体的敏感元件就是转换元件
2．传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等物理量，并把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的另一个物理量（通常是电压、电流等电学量），或转换为电路的通断。空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是（　　）
A．力传感器 B．温度传感器
C．光传感器 D．声传感器
3．下列设备在工作时，利用了温度传感器的是（　　）
A．称量货车载重量的电子秤
B．能自动开启和关闭的路灯
C．烟雾报警器
D．自动恒温箱
4．图甲表示某压敏电阻的阻值随所受压力变化的情况。把这个压敏电阻与秤台、电池、电流表组合起来（图乙），用压敏电阻作为承重的载体，把电流表的刻度改为相应的质量刻度，就得到了一个简易电子秤。下列说法正确的是（　　）
A．对应的物体质量应标在电流较大的刻度上，且物体质量与电流是线性关系
B．对应的物体质量应标在电流较大的刻度上，且物体质量与电流是非线性关系
C．对应的物体质量应标在电流较大的刻度上，且物体质量与电流是非线性关系
D．对应的物体质量应标在电流较大的刻度上，且物体质量与电流是线性关系
5．机器人可以通过外部传感器来感知外部环境和外界事物，下列说法有误的是（　　）
A．温度传感器让其感知温度变化，此传感器是热敏电阻，阻值一定随温度升高而增大
B．光电传感器可以作为眼睛，此传感器若是光敏电阻，阻值一定随光亮度增加而减小
C．超声波传感器可以作为耳朵，让其听到常人听不到的声音
D．压力传感器可以使其有“手感”
6．如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中。两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电荷量为＋q的小球。K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上恰好无示数。则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是（　　）
A．正在增加，
B．正在增加，
C．正在减弱，
D．正在减弱，
7．许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是（　　）
①温度传感器　②光传感器　③声音传感器　④力传感器
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
8．关于传感器，下列说法正确的是（　　）
A．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器
B．半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而减小
C．光电鼠标利用的是生物传感器
D．电子秤称量物体的质量时利用了干簧管
9．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
10．有一种测量物体重量的电子秤，其电路原理图如图中的虚线所示，主要由三部分构成：踏板、压力传感器R（实际上是一个阻值可随压力变化的电阻器）、显示体重的仪表G （实质上是电流表）。不计踏板的质量，已知电流表的量程为2A，内阻为1Ω，电源电动势为12V，内阻为1Ω，电阻R随压力F变化的函数式为R=30-0.01F（F和R的单位分别为N和Ω）。下列说法中正确的是（　　）
A．该秤能测量的最大体重是2500N
B．该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表 G刻度盘的0.375A处
C．电流表G的量程越大，则能测量的最大体重越小
D．该秤可以通过电路规律转换成关系进行刻度转换
11．在新冠肺炎疫情防控期间，测量体温成为重要的防疫措施之一。医学上常用的水银体温计可以在家庭中使用，红外测温枪在居民区、办公楼、商场等公共场所广泛应用。某同学查阅资料，获得以下信息：自然界中任何高于绝对零度的物体都在随时随地的向外辐射能量。单位时间内，物体表面单位面积上所发射的总辐射能叫辐射功率，辐射功率与该物体的温度有确定的关系，非接触式温度测量即是测量辐射功率的大小，并由此得到一个与该物体温度成一定关系的信号。红外测温枪是能够测量物体辐射功率大小并转化为物体温度的仪器。根据以上信息和学过的知识，他做出如下判断。其中正确的是（　　）
A．水银体温计可以用来测量沸水的温度
B．水银体温计离开人体后，水银迅速流回水银泡
C．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度
D．红外测温枪测量人体温度时，离人体越远，显示温度越低
12．在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件，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时，安装好如图所示装置，向杯内加入冷水，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R1，然后向杯内加入热水，温度计的示数为60℃，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．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量
B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量
C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡
D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡
13．有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三个元件，将这三个元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后．用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是(　　)
A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这个元件一定是热敏电阻
B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这个元件一定是定值电阻
C．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这个元件一定是光敏电阻
D．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数不变化，这个元件一定是定值电阻
14．如图所示是电饭锅的结构图，如果感温磁体的“居里温度”为103℃，下列说法中正确的是（ ）
A．常温下感温磁体具有较强的磁性
B．当温度超过103℃时，感温磁体的磁性较强
C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会超过103℃，这时开关按钮会自动跳起
D．常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103℃，开关按钮就不会自动跳起
15．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，激光扫描光盘信息时，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右下图所示，其中R1为光敏电阻，R2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R1时，处理系统获得高电压
B．当有光照射R1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
二、解答题
16．图甲为某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1=20 kΩ，R2=10 kΩ，R3=40 kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示．当a、b端电压Uab<0时，电压鉴别器使开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，温度升高；当Uab>0时，电压鉴别器使开关S断开，停止加热，则恒温箱内的温度恒定在多少°C？
17．某中学生制作成功一个“遥控探测手”。阅读下面一则文字说明和电路图，请你指出“遥控探测手”的三个基本“机器人模块"是由文中的哪些装置构成的？（如控制器、传感器、执行器等主要模块）从电路中你能看出是哪种基本逻辑电路？为什么？
遥控探测手
未开发的处女地或者某个星球被视为人类的未来生存地，需要去检测空气、土壤、水的样本是否为优良元素。而那里充满危险，谁去更合适呢？机器人探测是当仁不让的。我这里制作的遥控探测手，具备探测的功能，能小发出光、声的可视的非语言信号。所用材料一般家里或市场上都可找到。主要有：胶木板、铅皮、单簧管、磁铁、微动开关、遥控玩具型的接受与发射装置。制作中有两点要注意：其一，调整遥控装置中的接受与发射频率，若调整失误，遥控车只进不退，或只会左转不会右转等令人哭笑不得的事就会发生；其二，探测手的电气原理要设计好，见示意图，其中J为单簧管，S为微动开关，Q是发光二极管。
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参考答案
1．D
【解析】
A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器是依靠物体发出的红外线来工作的，与温度传感器不同，A错误；
B．干簧管能够感知磁场，相当于开关，B错误；
C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围大，C错误；
D．压电晶体的敏感元件同时兼为转换元件，D正确。
故选D。
2．B
【解析】
空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是温度传感器，所以B正确；ACD错误；
故选B。
3．D
【解析】
A．称量货车载重量的电子秤利用的是压力传感器，故A错误；
B．能自动开启和关闭的路灯与光的强弱有关，利用的是光传感器，故B错误；
C．烟雾报警器，是当有火灾时，会产生烟雾进入火灾报警器，利用光的漫反射，从而触发开关报警，利用的是光传感器，故C错误；
D．自动恒温箱需要将温度信号转化为电信号，利用的是温度传感器，故D正确。
故选D。
4．B
【解析】
根据R-F关系可知
R= R0-kF
而
可知，物体质量与电流是非线性关系，且F越大，则I越大，即对应的物体质量应标在电流较大的刻度上。
故选B。
5．A
【解析】
A．温度传感器能够将温度转化为电学量，即感知温度变化，此传感器有热敏电阻、金属热电阻，金属热电阻阻值一定随温度升高而升高，热敏电阻阻值一定随温度升高而降低，故A错误，符合题意；
B．光电传感器可以作为眼睛，此传感器若是光敏电阻，阻值一定随光亮度增加而减小，故B正确，不符合题意；
C．超声波传感器是将声强转化为电学量，可以作为耳朵，让其听到常人听不到的声音，故C正确，不符合题意；
D．压力传感器可以将压力转化为电学量，可以使物体有“手感”，故D正确，不符合题意；
故选A。
6．B
【解析】
K闭合时传感器上恰好无示数，说明小球所受电场力和重力平衡，由于小球带正电，所以电容器上极板为负，由楞次定律，可知线圈中的磁场B正在增加。根据分析列出方程
解得
故选B。
7．B
【解析】
根据题意，天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，可知控制电路中接入了光传感器。即使天黑，没声音灯也不亮，可知电路中还接入了声音传感器
故选B。
8．B
【解析】
A．传感器是能将非电学量按一定规律转换成电学量的装置，故A项错误；
B．半导体热敏电阻在温度升高时，电阻会变小，B项正确；
C．光电鼠标利用的是光电传感器，C项错误；
D．干簧管是一种能够感知磁场的传感器，而电子秤称量物体质量是利用了压力传感器，D项错误。
故选B。
9．A
【解析】
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。
10．B
【解析】
A．电路中最大电流为2 A，由闭合电路欧姆定律
E＝I(r＋R＋rA)
可解得压力传感器R的最小值为4Ω，由电阻R随压力F变化的函数式为：R＝30－0.01F，可得压力最大值：
F＝2600 N
即该秤能测量的最大体重是2600 N，故A错误；
B．踏板空载时，F＝0，R＝30 Ω，由闭合电路欧姆定律
E＝I(r＋R＋rA)
可解得
I＝0.375 A
故B正确；
C．由E＝I(r＋R＋rA)和R＝30－0.01F，可得：
E＝I(r＋30－0.01F＋rA)
电流表G的量程I越大，则能测量的最大体重F越大，故C错误；
D．由E＝I(r＋30－0.01F＋rA)，可得：
F＝3200－
故D错误。
故选B。
11．D
【解析】
A．水银体温计量程不高于40℃，则不可以用来测量沸水的温度，选项A错误；
B．体温计存储水银的玻璃泡上方有一段缩口。测量体温时，水银膨胀通过该处上升，当体温计离开人体后，水银因温度降低而收缩，水银柱便在该处断开，使上面的水银柱不能退回玻璃泡中，选项B错误；
C．红外测温枪接收人体发射出来的红外线，从而测量人体温度，选项C错误；
D．红外测温枪测量人体温度时，离人体越远，接收到人体辐射出来的功率越少，显示温度越低，选项D正确。
故选D。
12．D
【解析】
AB．多用电表与热敏电阻构成的回路中未接入电源，故不能选用电流挡，A、B错误；
CD．当温度升高时多用电表指针偏转角度较大，说明热敏电阻的阻值变小了，应该换用欧姆挡倍率小的挡，C错误，D正确．
故选D。
13．AC
【解析】
一般定值电阻的阻值不会随光照强度或温度的变化而变化太大；对于热敏电阻来说，热敏电阻的阻值会随温度的升高而逐渐变小，它对温度的反应是十分灵敏的；对于光敏电阻来说，它的阻值随光照强度的变化而变化，当光照强度增强时光敏电阻的电阻值会随之而减小．本题是采用用黑纸包裹和放入热水中两个条件来改变电阻周围的环境的．不管放入热水中还是用黑纸包裹，一般电阻的阻值都不会发生太大变化；若电阻是光敏电阻，则当用黑纸包裹电阻时欧姆表的示数会有明显的改变；而当电阻是热敏电阻时，当把电阻放在热水中时，电阻值会发生明显的变化．所以本题答案是AC.
14．ACD
【解析】
常温下感温磁体的磁性较强，当按下开关按钮，永磁体与感温磁体相互吸引而接通电路，而感温磁体的居里温度是103℃，常压下只要锅内有水，锅内温度就不可能达到103℃，开关就不会自动断开；饭熟后，水分被吸收，锅底温度就会达到103℃，感温磁体磁性消失，在弹簧的作用下开关自动跳起．综上所述A、C、D三项正确．
15．AD
【解析】
当有光照射R1时，光敏电阻变小，回路电流变大，R2两端的电压升高；处理系统获得高电压，系统获得信息则计数一次。
故选AD。
16．箱内温度恒定在35 ℃
【解析】
由题意可知，Uab=0是一个电压的临界点，对应着开关S的动作，而开关的动作对应着温度的上升或下降．此时R1与 R3上的电压相等．设电路路端电压为U，有
解得
Rt=20 kΩ ．
由题图乙可知，当Rt=20 kΩ时，t=35 ℃．
点睛：本题利用温度传感器热敏电阻为传感器，将温度变化的信号转化为电信号，结合电子线路来控制加热电路，正确的电路分析、计算及看懂热敏电阻的电阻随温度变化的曲线，是解决这类习题的关键．
17．见解析
【解析】
微控制器是由接受和发射装置、音乐集成块和循环发光二极管集成块构成；传感器是由微动开关和单簧管（磁控开关）构成；执行器是由发光二极管和扬声器构成。从电路中可以看出是“或门”逻辑电路。当探测手碰到优良元素（含有磁铁）障碍物时，就会使微动开关和单簧管均闭合。同时发出光和声。但微动开关闭合时也会使二极管发光，单簧管遇磁铁时也会闭合，使扬声器发声。
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