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
一、选择题（共15题）
1．电梯门不会夹伤人的手，是因为电梯门安装了什么传感器()
A．温度传感器
B．红外线传感器
C．压力传感器
D．生物传感器
2．下列有关传感器的说法中错误的是(　 　)
A．汶川大地震时用的生命探测仪利用了生物传感器
B．“嫦娥二号”卫星星载的立体相机获取月球数据利用了光传感器
C．电子秤称量物体质量是利用了力传感器
D．火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了温度传感器
3．数码相机的普及使传统胶片相机逐渐被淘汰。数码相机的主要部件是电荷耦合器（CCD），能将光学量转化为电学量。该部件可视为（　　）
A．力传感器 B．温度传感器 C．光传感器 D．霍尔元件
4．有一热敏电阻的电阻值在t1~t4的温度变化范围内，R t图像如图所示。现将该热敏电阻接在欧姆表的两表笔上，做成一个电阻温度计。为了便于读数，再把欧姆表上的电阻值转换成温度值。现在要使该温度计对温度的变化反应较为灵敏，那么该温度计测量哪段范围内的温度较为适宜（设在t1~t4温度范围内，欧姆表的倍率不变）（　　）
A．t1~t2 B．t2~t3 C．t3~t4 D．都可以
5．中国物联网校企联盟认为“传感器的存在和发展,让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官,让物体慢慢变得活了起来”.下列关于传感器的作用或应用不符合实际的是（ ）
A．热敏电阻是半导体材料制成,它是温度传感器的重要组成部分
B．干簧管是一种能感知磁场的敏感元件,在电路中是一个磁控开关
C．自动门和公共场所的非触摸式自动水龙头利用了紫外线传感器
D．家庭厨房里的可燃气体泄漏报警器是用气敏元件制成
6．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．冰箱控温系统使用了温度传感器 B．电容式话筒使用了温度传感器
C．日光灯启动器使用了光传感器 D．火警报警器使用了压力传感器
7．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
8．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
9．如图所示是一种测定竖直加速度的装置，A、B间的电压U恒定，R1为定值电阻，滑块左端与滑动变阻器R2的滑动头连接，下端与竖直轻弹簧连接。将该装置固定在竖直方向运动的电梯中，电梯静止时滑动头在变阻器的中间位置，理想电压表示数为1.5V。下列说法正确的是（　　）
A．电压表示数为1.2V时，电梯加速度方向向上
B．电压表示数为1.8V时，电梯一定向上加速
C．加速度增大时，电压表示数一定增大
D．将电压表的表盘改成表示加速度的表盘，刻度仍均匀
10．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
11．将一个力电传感器接到计算机上，可以测量快速变化的力．如图所示是用这种方法测得的一小滑块在半球形碗内在竖直平面内来回滑动时，对碗的压力大小随时间变化的曲线。由此曲线提供的信息，对下列叙述做出判断，其中正确的是（　　）
A．滑块在碗中滑动的周期是T＝0.6s
B．在0.8s末滑块的速度为零
C．从t=0.5s到t=0.8s的过程中，滑块的重力势能减小
D．滑块滑动过程中机械能守恒
12．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而增大。某同学利用压敏电阻设计了一个判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图1所示。将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电流表示数为2I0．电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别如图2中甲、乙、丙、丁所示，则下列判断中正确的是（　　）
A．甲图表示电梯可能做匀加速上升运动
B．乙图表示电梯可能做匀减速上升运动
C．丙图表示电梯可能做匀加速下降运动
D．丁图表示电梯可能做匀减速下降运动
13．传感器是一种采集信息的重要器件，图示是一种测得压力大小的电容式传感器示意图．当待测压 力 F 作用于可动膜片电极时，可以使膜片发生形变，引起电容的变化．将电容器、灵敏电流表 和电源串联成闭合回路，则（ ）
A．当 F 向上压膜片电极时，电容将减小
B．当 F 向上压膜片电极时，电容将增大
C．若电流表有示数，则压力 F 发生了变化
D．若电流表有示数，则压力 F 没有发生变化
14．下列对传感器的工作原理认识正确的是（　　）
A．传感器的结构是由敏感元件和处理电路组成
B．敏感元件的功能是把电学量转换成非电学量便于处理电路进行处理
C．半导体元件光敏电阻阻值随光照增强而变大，半导体热敏电阻阻值随温度升高而减小
D．干簧管属于磁敏元件，是由磁场控制的自动开关
15．普通电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻R随温度T变化的关系如图中实线①所示。另有一种用PTC材料作发热元件的电熨斗，PTC材料的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示。则（ ）
A．处于冷态的PTC电熨斗刚通电时比普通电熨斗升温快
B．处于冷态的PTC电熨斗刚通电时比普通电熨斗升温慢
C．PTC电熨斗通电一段时间，电熨斗温度最可能自动稳定在之间
D．普通电熨斗通电一段时间，电熨斗温度自动稳定在之间
二、填空题
16．金属热电阻是一种常见的温度传感器，常用的一种金属热电阻是用铂制成，温度升高时，其电阻会_______（选填“增大”或“减小”）．电饭锅中应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体，它的特点是：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但温度上升到约103℃时，就失去_______，这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”．
17．光敏电阻在自动化装置中有很多应用，街道路灯自动控制就是其应用之一，图示电路为其模拟电路，其中干电池的内阻可忽略不计，A处接电磁继电器，B为三极管（当时，间的电阻R可忽略不计，当时，R可视为无穷大），b点的电势由与的比值决定，、中有一个是定值电阻，另一个是光敏电阻，阻值随光照强度增强而减小，C为电磁继电器，D为路灯。为了达到日出路灯熄，日落路灯亮的效果，请回答下列问题：
(1)是___________（选填“光敏电阻”或“定值电阻”）；
(2)请用笔画线代替导线，将实物连接成正确的电路。( )
18．电饭煲的工作原理如图所示，可分为两部分，即控制部分：由S2、R1和黄灯组成．工作(加热)部分：由发热电阻R3、R2和红灯组成，S1是一个磁铁限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点(103 ℃)时，自动断开，且不能自动复位(闭合)，S2是一个双金属片自动开关，当温度达到70～80 ℃时，自动断开，低于70 ℃时，自动闭合，红灯、黄灯是指示灯，通过的电流必须较小，所以R1、R2起________作用，R3是发热电阻，由于煮饭前温度低于70 ℃，所以S2是________(填“断开的”或“闭合的”)．接通电源并按下S1后，黄灯灭而红灯亮，R3发热，当温度达到70～80 ℃时，S2断开，当温度达到103 ℃时饭熟，S1断开，当温度降到70 ℃以下时，S2闭合，电饭煲处于保温状态，由以上描述可知R2________R3(填“＜”“＝”或“＞”)，若用电饭煲烧水时，直到水被烧干S1才会断开，试解释此现象．
19．说明下列各种场合分别选用的传感器（用代码表示，可重复应用）
常用传感器的类型有：a.红外线（光）传感器 b.温度传感器 c. 声传感器 d. 压力传感器
（1）普通电冰箱中的自动温度控制电路是________．
（2）马路两侧的路灯控制电路是________．
（3）气垫导轨上用的光电门是________．
（4）楼梯灯控制电路是________．
（5）宾馆的自动门是________．
（6）话筒是________．
（7）非接触式体温计是________．
（8）遥控电视机的接收器是________．
三、综合题
20．有三个失去标记的元件，分别是定值电阻、热敏电阻和光敏电阻．为识别它们，可将这三个元件分别接入如图所示电路中的A、B两点间。用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数变化，这样就可将它们区分开来。请简述其中的原理。
21．如图（a）所示是电饭煲的结构示意图，其温度传感器的主要元件是感温铁氧体。感温铁氧体的特点是常温下具有铁磁性，能够被磁铁吸引，但温度上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不再被磁铁吸引。
（1）饭熟后，水分被大米吸收，煲底的温度会有什么变化？试根据电饭煲的结构说明这时电饭煲会自动发生哪些动作；
（2）如果用电饭煲烧水，能否在水沸腾后自动断电？为什么？
（3）已知某型号的保温式自动电饭煲在220V电压下正常工作时，加热状态与保温状态交替运行，从通电开始，其工作电流随时间变化的关系如图（b）所示，求1h内该电饭煲消耗的电能。
22．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？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
电梯门上装有的传感器利用力学传感器（导体应变片技术）来测量物体对应变片的压力，从而达到电梯门碰到人手的时候，即有较小作用力时电梯门自动弹开的目的．因此C正确，ABD错误．故选C．
点睛：传感器在家用电器上有的有，有的没有，如：空调是环境温度传感器、冰箱是温度传感器、饮水机也是温度传感器，电饭煲也是，总的说能自动停、启的电器都有传感器或定时器．
2．D
【详解】
A．生命探测仪利用了生物传感器，A错误；
B．立体相机获取月球数据利用了光传感器，B错误；
C．电子秤称量物体质量是利用了力传感器，C错误；
D．火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了光传感器，D正确．
故选D。
3．C
【详解】
因为CCD能把光学量转化为电学量，因而是一种光传感器，故C正确，ABD错误。
故选C。
4．B
【详解】
在t2~t3温度范围内，随温度的变化电阻值变化得较快，即电阻值对温度的变化较为灵敏，B正确。
故选B。
5．C
【详解】
A、热敏电阻是由半导体材料制成的；它主要用于温度传感器中，是温度传感器的重要组成部分，故A正确；
B、干簧管是一种能感知磁场的敏感元件，在电路中是一个磁控开关，故B正确；
C、自动门和自动水龙门是利用光传感器，但不是紫外传感器，因为紫外线对人有较强的辐射作用，故C错误；
D、家庭厨房里的可燃气体泄漏报警器是用气敏元件制成，故D正确；
应用不符合实际的是故选C．
6．A
【详解】
本题考查了传感器的应用
电容式话筒使用了位移传感器；日光灯启动器使用了温度传感器；火警报警器使用了温度传感器理解传感器类型
7．B
【详解】
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。
8．A
【详解】
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，故A正确；
B．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中既有声音传感器，又有光传感器；但红外报警装置是应用了红外线传感器．故B错误；
C．发光二极管不是光传感器，故C错误；
D．霍尔元件能把磁感应強度这个磁学量转换成电压这个电学量，故D错误。
故选A。
9．D
【详解】
A．电压表示数为1.2V时，R2的滑动端与静止时相比向上移动了，则弹簧变长，电梯加速度方向向下，选项A错误；
B．电压表示数为1.8V时，R2的滑动端与静止时相比向下移动了，则弹簧变短，电梯加速度方向向上，电梯可能向上加速，也可能向下减速，选项B错误；
C．若电梯的加速度向下，且加速度增大时，R2的滑动端与静止时相比向上移动，电压表示数会减小，选项C错误；
D．根据开始时
kx0=mg
若加速度向上，则
即
即
而 x与R2电阻的变化 R2成正比，而
U=I R2
可知电压表读数的变化量与加速度成正比，则将电压表的表盘改成表示加速度的表盘，刻度仍均匀，选项D正确。
故选D。
10．D
【详解】
当温度升高时，电路中的热敏电阻的阻值减小，由闭合电路殴姆定律可知：电路中的电流增大，导致灯泡变亮．
故选D．
11．C
【详解】
A．在一个周期内滑块两次经过最低点，根据图象知周期T=1.2s，故A错误；
B．由图象可知在0.8s时，压力最大，所以此时滑块经过最低点，速度不为零，故B错误；
C．由图可知从t=0.5s到t=0.8s的过程中，压力从最小到最大，所以滑块从最高点运动到最低点，重力势能减小，故C正确；
D．根据牛顿第二定律知，在最低点
在最低点拉力减小，可知最低点速度减小，机械能减小，故D错误。
故选C。
12．D
【详解】
A．甲图中，电流从2I0逐渐变大，电阻变小，则压力逐渐变小，且小于重力，所以加速度向下逐渐变大，电梯可能变加速下降，也可能变减速上升；故A错误；
B．乙图中，电流从I0逐渐变大到2I0，电阻变小，则压力逐渐变小，且大于重力，所以加速度向上逐渐变小，电梯可能变加速上升，也可能变减速下降；故B错误；
C．丙图中，电流从2I0逐渐变小，电阻变大，则压力逐渐变大，且大于重力，所以加速度向上逐渐变大，电梯可能变加速上升，也可能变减速下降；故C错误；
D．丁图中，电流恒为I0，压力大于重力，故电梯处于超重状态，可能匀加速上升，也可能匀减速下降，故D正确；
故选D。
13．BC
【详解】
根据电容的决定式：，可知当待测压力增大时，电容器极板间距离减小，电容增大，电容两端电势差不变，根据Q=CU可知，电容器的电荷量将增加，电流表将会有示数，所以若电流表有示数，则压力 F 发生了变化，故BC正确，AD错误．
14．AD
【详解】
A．传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，一般由敏感元件和处理电路组成，选项A正确；
B．敏感元件的功能是把非电学量转换成电学量便于处理电路进行处理，选项B错误；
C．半导体元件光敏电阻阻值随光照增强而变小，正温度系数半导体热敏电阻阻值随温度升高而增大，选项C错误；
D．干簧管属于磁敏元件，是由磁场控制的自动开关，选项D正确。
故选AD。
15．AC
【详解】
AB．由题图可知冷态时PTC材料电阻较小，由
得，其发热功率较大，所以升温更快，A正确，B错误；
C．从题图中看出，PTC材料温度较低时，电阻较小，热功率较大，所以发热快于散热，温度升高，温度升高后电阻值迅速增大，相应发热功率减小，当发热功率小于散热功率时，电阻温度降低，电阻值减小，发热功率会相应增大，温度会稳定在题图中之间，C正确；
D．合金丝电阻几乎不随温度变化，所以当发热功率等于散热功率时，温度应该是某一固定温度，从题图中不能得出是在哪个范围，D错误。
故选AC。
16． 增大 磁性
【详解】
金属丝的电阻率随着温度的升高而增大，所以金属热电阻随着温度升高时，其电阻会增大；
铁氧体在温度上升到约103℃时，就失去磁性．
17． 光敏电阻
【详解】
(1)由于光敏电阻阻值随着光照强度的增大而减小，为使路灯正常工作，在白天时电磁继电器的触点断开，电磁铁通电，，变小或变大，而白天时光敏电阻阻值变小，所以是光敏电阻；
(2)根据题述分析可知，A处与继电器相连，路灯与火线、零线相连接，开关应接在火线上，画导线时要避免交叉电路图如图所示
18． 限流 闭合的 >
【详解】
R1、R2起的作用是限流，防止指示灯(氖泡)因电流过大而烧毁，S2是自动控制温度开关，当温度低于70℃时自动闭合，当温度达到70～80℃时又自动断开，使电饭煲处于保温状态，由于R3的功率较大，因此R2＞R3；由于开关S1必须当温度达到103℃时才自动断开，而水的沸点只有100℃，因此用电饭煲烧水时，直到水被烧干后S1才会断开．
19． b a a a. c a c a a
【详解】
（1）普通电冰箱中的自动温度控制电路是温度传感器；
（2）马路两侧的路灯控制电路是红外线（光）传感器；
（3）气垫导轨上用的光电门是红外线（光）传感器；
（4）楼梯灯控制电路是红外线（光）传感器，声传感器；
（5）宾馆的自动门是红外线（光）传感器；
（6）话筒是声传感器；
（7）非接触式体温计是红外线（光）传感器；
（8）遥控电视机的接收器是红外线（光）传感器。
20．见详解
【详解】
当用墨纸包住元件时，光线被挡住，光敏电阻阻值变化，其它两个电阻阻值不变，所以欧姆表示数变化较大的是光敏电阻，欧姆表示数不变化的是定值电阻和热敏电阻；当把元件放入热水中时，温度升高，热敏电阻阻值变化，其它两个电阻阻值不变，所以欧姆表的示数变化较大的是热敏电阻，欧姆表示数不变化的是定值电阻和光敏电阻。
21．(1)锅底温度升高，感温铁氧体失去磁性，弹簧弹开，自动断电；(2)如果用电饭锅烧水，在水沸腾后自动不会断电．因为水沸腾是温度为100℃，小于居里温度，感温铁氧体不失去磁性；(3)2.904×106J
【详解】
(1)锅底温度升高，感温铁氧体失去磁性，弹簧弹开，自动断电。
(2)如果用电饭锅烧水，在水沸腾后自动不会断电．因为水沸腾是温度为100℃，小于居里温度，感温铁氧体不失去磁性.
(3)1小时内电饭锅的加热时间共为40分钟，保温时间共为20分钟．
加热时
U=220V
I1=5A
t1=40min
则生热为
Q1=UI1t1
解得
Q1＝2.64×106J
保温时
U=200V
I2=1A
t2=20min
则生热为
Q2=UI2t2
解得
Q2＝2.64×105J
1小时内该电饭锅产生的热量为
Q=Q1+Q2=2.904×106J
22．（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。
答案第1页，共2页