5.3利用传感器制作简单的自动控制装置 练习（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 5.3利用传感器制作简单的自动控制装置 练习（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 517.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-13 05:10:27 | ||
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文档简介
人教版（2019）选择性必修二 5.3 利用传感器制作简单的自动控制装置
一、单选题
1．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
2．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( )
A．温度传感器和光电传感器
B．光电传感器和声音传感器
C．声音传感器和热电传感器
D．温度传感器和热电传感器
3．如图是一个火警报警装置的逻辑电路图，Rt是热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是阻值较小的可调电阻，以下说法中正确的是（ ）
A．要使电铃平时不响，而发生火灾时由于高温响起，图中虚线内应接入“非门”元件
B．要使电铃平时不响，而发生火灾时由于高温响起，图中虚线内应接入“与门”元件
C．要使电铃平时不响，而发生火灾时由于高温响起，图中虚线内应接入“或门”元件
D．为提高电路的灵敏度，图中的电阻R应调的小一些
4．某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属基板，对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动，在P、Q间距增大过程中，
A．P、Q构成的电容器的电容增大
B．P上电荷量保持不变
C．M点的电势比N点的低
D．M点的电势比N点的高
5．许多楼道灯具有这样的功能，天黑时，出现声音就开启，而在白天时，即使有声音它也没有什么反应，它的控制电路中接入的两个传感器是（ ）
A．温度传感器和声传感器
B．温度传感器和力传感器
C．光传感器和力传感器
D．光传感器和声传感器
6．许多饮水机，可以保证出水温度恒定，采取的方法是( )
A．持续加温
B．设定程式，固定各次加温时间及加热时间间隔
C．水温低于设定温度时加热，达到设定温度时，停止加热
D．人工控制加温按钮
7．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，其中有两个传感器，下列说法正确的是（）
A．两个传感器都是光电传感器
B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器
C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器
D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作
8．如图所示的电路中，R1、R2、R3分别是热敏电阻、可变电阻、光敏电阻，热敏电阻随着温度的升高电阻减小，光敏电阻随着光照的增强电阻减小，L1、L2是两个相同的灯泡，闭合电键K后，两个灯泡均能正当发光，电源的电动势、内阻恒定，过一会儿，发现两个灯泡都变亮了，可能原因是
A．对R3的光照变强了
B．环境的温度变高厂
C．可变电阻R2的阻值变大了
D．可变电阻R2的阻值变小了
9．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
10．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
11．霍尔元件是一种应用霍尔效用的磁传感器，有一个沿y轴方向的磁场，磁感应强度（B0、k均为正的常数），将一传感器固定在霍尔元件上，沿y轴方向元件的厚度为d，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向如图中箭头所示）．当元件沿y轴方向移动时，a、b是垂直于z轴方向上元件的前后两侧面，在这两个侧面产生的电势差为U，则下列说法正确的是
A．若图中霍尔元件是电子导电，则后侧面电势高
B．若I不变，电势差U越大，则该处的磁感应强度B越小
C．若磁感应强度B不变，前后两侧面的电势差U越小，则电流I取值越大
D．k越大，传感器灵敏度越高
12．下列有关传感器的说法错误的是（ ）
A．光电门能够记录遮光条的挡光时间，应用的是位移传感器
B．电子秤利用的是压力传感器
C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦，应用的是温度传感器
D．走近自动门时，门会自动打开，应用的是红外传感器
二、填空题
13．如图所示是小明设计的一种自动测定水箱内水位的装置，R是一种滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从水位表指针所指的刻度就可知道水箱内水位的高低，从图中可知：水位表是由________改装而成．当水面上升时，滑片________（填向上移动或者向下移动），滑动变阻器连入电路电阻________，电流________，水量表示数________．
14．门窗防盗报警装置
（1）实验器材和装置
干簧管作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在。继电器（虚线框部分）作为执行装置。发光二极管LED作为电路正常工作提示，R为发光二极管的限流电阻，起保护作用。蜂鸣器H作为报警提醒。电路设计如图。
（2）电路工作原理
当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两簧片被磁化相吸，继电器接通而工作。当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电，动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。
（3）实验操作
①检查干簧管：用_____直接靠近干簧管，观察干簧管簧片能否正常动作。
②连接电路：连接电路前，要检查其他元件是否也能正常工作。
③接通电源后，将_____，分别观察实验现象。
15．气体传感器利用物质的化学反应将某种气体的浓度转换成电信号输出，如图所示，B为将可燃气体或有毒气体浓度转换为电信号的传感器，简称电子鼻.有如下器材：U=220V的电源、排风扇M、继电器G、控制电源A、控制开关S.请设计一个家用自动排烟电路，并在图中完成连线___________________ .
16．智能化自动控制系统通常由______、______和______组成。使用模块电路进行楼道自动灯控制，要求白天灯不亮、夜晚有声响时灯才亮，则其输入端需要使用______传感器和______传感器。
17．在实际应用中有多种自动控温装置，以下是其中两种控温装置：图（a）为某自动恒温箱原理图，箱内的电阻R1=2kΩ，R2=1.5kΩ，R3=4kΩ，Rt为热敏电阻，其电阻随温度变化的图象如图（b）所示．当a、b两点电势Ua＜Ub时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Ua＞Ub时，电压鉴别器会使S断开，停止加热
（1）则恒温箱内的稳定温度为______℃；恒温箱内的电热丝加热时Rt的取值范围为_______．
（2）有一种由PTC元件做成的加热器，它产生的焦耳热功率PR随温度t变化的图象如图（c）所示．该加热器向周围散热的功率为PQ=k（t﹣t0），其中t为加热器的温度，t0为室温（本题中取20℃），k=0.1W/℃．
①当PR=PQ时加热器的温度即可保持稳定，则该加热器工作的稳定温度为________℃；
②某次工作中，该加热器从室温升高至稳定温度的过程中，下列温度变化过程用时最短的是_____
（A）20℃～24℃ （B）32℃～36℃ （C）48℃～52℃ （D）60℃～64℃
三、解答题
18．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。
19．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置采用的可能是下列哪种类型的传感器？简述你的理由。
A．温度传感器
B．压力传感器
C．生物传感器
D．红外线传感器
20．图是光控路灯开关电路图，请分析讨论后写出它的工作原理。
21．一块N型半导体薄片（称霍尔元件），其横截面为矩形，体积为b×c×d，如图所示．已知其单位体积内的电子数为n、电阻率为ρ、电子电荷量e，将此元件放在匀强磁场中，磁场方向沿z轴方向，并通有沿x轴方向的电流I．
(1)此元件的CC/两个侧面中，哪个面电势高？
(2)试证明在磁感应强度一定时，此元件的CC/ 两个侧面的电势差与其中的电流成正比；
(3)磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B的仪器．其测量方法为：将导体放在匀强磁场之中，用毫安表测量通以电流I，用毫伏表测量C、C/间的电压U， 就可测得B．若已知其霍尔系数，并测得U =0.6mV，I=3mA．试求该元件所在处的磁感应强度B的大小．
22．工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故，工厂中大都是利用光电控制设备来避免事故发生的。如图所示为光控继电器的示意图，它由电源、光电二极管（当有光照射时，二极管导通，没有光照时，二极管截止）、放大器、电磁继电器等几部分组成。这样，当工人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即带动开关，使机床停止工作，避免事故发生。请简述光控继电器的原理。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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．
2．B
【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和声音传感器．
故选B．
【点睛】
了解延时开关的使用原理，利用了光传感器、声音传感器及与门电路，天黑、声音同时出现它就开启，灯亮．
3．A
【详解】
ABC．发生火灾时由于高温，Rt热敏电阻阻值变小，X点的电位低，要使电铃报警，则图中虚线内应输出高电位，故虚线内应接入“非门”元件，故BC错误A正确；
D．要使报警器在更低温度时报警，就是温度稍低时，Rt热敏电阻阻值较大，但还要X点的电位低，即两端电压较高，则应该更大，因此R较大时，反应较灵敏，故D错误。
故选A。
4．D
【详解】
电容式话筒与电源串联，电压保持不变，在P、Q间距增大过程中，根据电容决定式得电容减小，又根据电容定义式得电容器所带电量减小，电容器的放电电流通过R的方向由M到N，所以M点的电势比N点的高，故ABC错，D正确。
故选D。
5．D
【详解】
依题意，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，故电路中有光传感器，即使天黑，没有声音灯也不亮，故用到了声音传感器，即控制电路中接入了光传感器和声传感器，故选D。
6．C
【详解】
饮水机温度控制系统以调节饮水机温度为目的，其输入参数主要是水温信号和设置的设定温度．输出信号主要是温度显示、声光报警和执行加热．工作时传感器将温度传给单片机，当水温低于设定温度时，单片机控制加热模块加热，当温度低于设定温度，继电器断开，加热停止．从而实现温度控制的目标．
故选C.
【点睛】
需要掌握常见的传感器的功能和用途．
7．B
【详解】
题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照和温度一个满足条件即可，A、C、D错，B对．
8．A
【详解】
A.若对R3的光照变强了，则 的阻值变小了，回路中的电流变大，则流过两个灯泡的电流也就变大，所以灯泡变亮．故A正确；
B. 环境的温度变高，则 电阻变小，由串反并同知L1变亮、L2变暗，故B错误；
C、可变电阻的阻值变大，由串反并同知，L1变亮、L2变暗，故C错
D、可变电阻的阻值变小，由串反并同知，L1变暗、L2变亮，故D错误；
综上所述本题答案是：A
9．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．
10．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。
11．D
【详解】
A．若霍尔元件中移动的是电子，根据左手定则，电子向后侧面移动，所以前侧面的电势高，故A错误；
BC．最终电子在电场力的作用下处于平衡状态，霍尔电压公式（K为霍尔系数），若I不变，电势差U越大，则该处的磁感应强度B越大，若磁感应强度B不变，前后两侧面表面的电势差U越小，则电流I取值越小，故BC错误；
D．根据磁感应强度知，k越大，B的变化越大，根据知，U随y的变化越大，即传感器灵敏度越高，D正确。
故选D。
12．A
【详解】
A．光电门能够记录遮光条的挡光时间，应用的是光传感器，A错误，不符合题意；
B．电子秤是利用压力传感器来工作的，B正确，符合题意；
C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦，应用了温度传感器，C正确，不符合题意；
D．当你走近自动门时，门会自动打开，应用了红外传感器，D正确，不符合题意。
故选A。
13． 电流表 向下移 变小 变大 变大
【详解】
[1]．从图中可知：水位表是由电流表改装而成．
[2][3][4][5]．当水面上升时，滑片向下移动，滑动变阻器连入电路电阻变小，电流变大，水量表示数变大．
14． 磁体 磁体靠近和离开干簧管
【详解】
①[1]用磁体直接靠近干簧管，观察干簧管簧片能否正常动作。
③[2] 接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。
15．
【详解】
电磁继电器起开关作用，所以低压控制电源、气体传感器、开关和电磁继电器应组成一个电路，另一个是由排风扇和高压电源组成的电路.如图所示.
16． 传感器 控制器 执行器 光 声
【详解】
[1][2][3][4][5]智能化自动控制系统通常由传感器、控制器和执行器组成。使用模块电路进行楼道自动灯控制，要求白天灯不亮、夜晚有声响时灯才亮，则其输入端需要使用光传感器和声传感器。
17． 25 ＞3kΩ 70 B
（1）由题意得：当 a、b端电压 Uab＜0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab＞0时，电压鉴别器使 S断开，停止加热，则当Uab=0时，恒温箱保持稳定，根据电阻和电压的关系可以求出Rt的值，根据乙图就可以知道温度．
（2）当发热功率与散热温度相等时，物体温度处于恒定，则由图可知其稳定温度．由图可知当温度高于稳定温度时发热功率的变化及发热功率与散热功率间的关系，由功率公式P=U2/R可知电阻的变化．
【详解】
由题意得：当Uab=0时，恒温箱保持稳定，根据串并联电路电压与电阻的关系可知：R1：R2=4：3 只有 R3：R4也为4：3的时候，Uab=0，此时电桥平衡．所以可知Rt电阻为3kΩ，从图乙可以看出，电阻为3kΩ时，温度为25摄氏度．所以答案为：25；＞3KΩ；
（2）①PQ=0.1（t-t0），PQ与温度t之间关系的图象如图；由图可知，当温度为70℃时，发热功率和散热功率相等，即此时物体的温度不再变化；
②当温度稍高于稳定温度时：加热器电阻增大，产生的焦耳热的功率小于散热的功率，温度将下降；当温度稍低于稳定温度时：加热器电阻减小，产生的焦耳热的功率大于散热的功率，温度将上升．因此答案为：70；B．
【点睛】
（1）本题主要考查了同学们识图能力以及分析问题和解决问题的能力，要能根据题目的意思得出当Uab=0时，恒温箱保持稳定．
（2）本题考查学生对图象的理解及应用，图象法为物理中常用方法，应学会熟练应用．在应用中重点掌握：（1）图象中坐标的含义；（2）图象的变化；（3）截矩的意义；（4）斜率的意义．
18．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。
19．B，见解析
【详解】
洗衣机工作时衣物温度没有明显变化（除非启动加热功能），所以不是温度传感器。洗衣机和，衣物里也没有利用到生物活性物质，所以不是生物传感器或红外线传感器。由于洗衣机在不同段式水位压力不同，故其中有多段式水位自动感应装置，可能采用了压力传感器。
20．见解析
【详解】
无光照时，光敏电阻RL的阻值很大（大于1 MΩ），因此三极管的基极电流Ib很小，集电极电流Ic也很小，继电器J不会动作，此时可利用继电器的常闭触点作为路灯的开关，使路灯点亮；天亮了有光照射时，RL的阻值变得很小（小于3kΩ），于是Ic也增大，从而使继电器工作，吸动衔铁，使常闭触点断开，路灯也就关闭了。
21．（1）电势较高，（2）由I=nebdv和得，所以侧面的电势差与其中的电流成正比，（3）0.02T
【详解】
（1）电子在洛伦兹力作用下向侧面C移动，故电势较高
（2）假设定向移动速度为v，
由，q=nebdvt 可得 I=nebdv
稳定时有：
可得·
由于B、n、e、d均为定值 ，所以侧面的电势差与其中的电流成正比
（3）由上可知
代入数据可得：B=0.02T
【点睛】
本题中左手定则判定电子的偏转方向，找到电势高的面，随着电荷的积累，两面间电压增大，最终稳定后电子在洛伦兹力和电场力的作用下处于平衡，根据平衡，结合电流的微观表达式，可得出两个侧面的电势差与其中的电流的关系．
22．当光照射光电二极管时，二极管导通，电路中通电流，经放大器放大后把M磁化，将衔铁吸住，使开关闭合，使机床工作；当将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，二极管截止，电路断开，没有电流，此时M失去磁性，对衔铁没有吸引力，衔铁在弹簧弹力的作用下离开M，开关断开，机床停止工作。
【详解】
当光照射光电二极管时，二极管导通，电路中通电流，经放大器放大后把M磁化，将衔铁吸住，使开关闭合，使机床工作；当将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，二极管截止，电路断开，没有电流，此时M失去磁性，对衔铁没有吸引力，衔铁在弹簧弹力的作用下离开M，开关断开，机床停止工作。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．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
2．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( )
A．温度传感器和光电传感器
B．光电传感器和声音传感器
C．声音传感器和热电传感器
D．温度传感器和热电传感器
3．如图是一个火警报警装置的逻辑电路图，Rt是热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是阻值较小的可调电阻，以下说法中正确的是（ ）
A．要使电铃平时不响，而发生火灾时由于高温响起，图中虚线内应接入“非门”元件
B．要使电铃平时不响，而发生火灾时由于高温响起，图中虚线内应接入“与门”元件
C．要使电铃平时不响，而发生火灾时由于高温响起，图中虚线内应接入“或门”元件
D．为提高电路的灵敏度，图中的电阻R应调的小一些
4．某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属基板，对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动，在P、Q间距增大过程中，
A．P、Q构成的电容器的电容增大
B．P上电荷量保持不变
C．M点的电势比N点的低
D．M点的电势比N点的高
5．许多楼道灯具有这样的功能，天黑时，出现声音就开启，而在白天时，即使有声音它也没有什么反应，它的控制电路中接入的两个传感器是（ ）
A．温度传感器和声传感器
B．温度传感器和力传感器
C．光传感器和力传感器
D．光传感器和声传感器
6．许多饮水机，可以保证出水温度恒定，采取的方法是( )
A．持续加温
B．设定程式，固定各次加温时间及加热时间间隔
C．水温低于设定温度时加热，达到设定温度时，停止加热
D．人工控制加温按钮
7．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，其中有两个传感器，下列说法正确的是（）
A．两个传感器都是光电传感器
B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器
C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器
D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作
8．如图所示的电路中，R1、R2、R3分别是热敏电阻、可变电阻、光敏电阻，热敏电阻随着温度的升高电阻减小，光敏电阻随着光照的增强电阻减小，L1、L2是两个相同的灯泡，闭合电键K后，两个灯泡均能正当发光，电源的电动势、内阻恒定，过一会儿，发现两个灯泡都变亮了，可能原因是
A．对R3的光照变强了
B．环境的温度变高厂
C．可变电阻R2的阻值变大了
D．可变电阻R2的阻值变小了
9．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
10．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
11．霍尔元件是一种应用霍尔效用的磁传感器，有一个沿y轴方向的磁场，磁感应强度（B0、k均为正的常数），将一传感器固定在霍尔元件上，沿y轴方向元件的厚度为d，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向如图中箭头所示）．当元件沿y轴方向移动时，a、b是垂直于z轴方向上元件的前后两侧面，在这两个侧面产生的电势差为U，则下列说法正确的是
A．若图中霍尔元件是电子导电，则后侧面电势高
B．若I不变，电势差U越大，则该处的磁感应强度B越小
C．若磁感应强度B不变，前后两侧面的电势差U越小，则电流I取值越大
D．k越大，传感器灵敏度越高
12．下列有关传感器的说法错误的是（ ）
A．光电门能够记录遮光条的挡光时间，应用的是位移传感器
B．电子秤利用的是压力传感器
C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦，应用的是温度传感器
D．走近自动门时，门会自动打开，应用的是红外传感器
二、填空题
13．如图所示是小明设计的一种自动测定水箱内水位的装置，R是一种滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从水位表指针所指的刻度就可知道水箱内水位的高低，从图中可知：水位表是由________改装而成．当水面上升时，滑片________（填向上移动或者向下移动），滑动变阻器连入电路电阻________，电流________，水量表示数________．
14．门窗防盗报警装置
（1）实验器材和装置
干簧管作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在。继电器（虚线框部分）作为执行装置。发光二极管LED作为电路正常工作提示，R为发光二极管的限流电阻，起保护作用。蜂鸣器H作为报警提醒。电路设计如图。
（2）电路工作原理
当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两簧片被磁化相吸，继电器接通而工作。当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电，动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。
（3）实验操作
①检查干簧管：用_____直接靠近干簧管，观察干簧管簧片能否正常动作。
②连接电路：连接电路前，要检查其他元件是否也能正常工作。
③接通电源后，将_____，分别观察实验现象。
15．气体传感器利用物质的化学反应将某种气体的浓度转换成电信号输出，如图所示，B为将可燃气体或有毒气体浓度转换为电信号的传感器，简称电子鼻.有如下器材：U=220V的电源、排风扇M、继电器G、控制电源A、控制开关S.请设计一个家用自动排烟电路，并在图中完成连线___________________ .
16．智能化自动控制系统通常由______、______和______组成。使用模块电路进行楼道自动灯控制，要求白天灯不亮、夜晚有声响时灯才亮，则其输入端需要使用______传感器和______传感器。
17．在实际应用中有多种自动控温装置，以下是其中两种控温装置：图（a）为某自动恒温箱原理图，箱内的电阻R1=2kΩ，R2=1.5kΩ，R3=4kΩ，Rt为热敏电阻，其电阻随温度变化的图象如图（b）所示．当a、b两点电势Ua＜Ub时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Ua＞Ub时，电压鉴别器会使S断开，停止加热
（1）则恒温箱内的稳定温度为______℃；恒温箱内的电热丝加热时Rt的取值范围为_______．
（2）有一种由PTC元件做成的加热器，它产生的焦耳热功率PR随温度t变化的图象如图（c）所示．该加热器向周围散热的功率为PQ=k（t﹣t0），其中t为加热器的温度，t0为室温（本题中取20℃），k=0.1W/℃．
①当PR=PQ时加热器的温度即可保持稳定，则该加热器工作的稳定温度为________℃；
②某次工作中，该加热器从室温升高至稳定温度的过程中，下列温度变化过程用时最短的是_____
（A）20℃～24℃ （B）32℃～36℃ （C）48℃～52℃ （D）60℃～64℃
三、解答题
18．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。
19．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置采用的可能是下列哪种类型的传感器？简述你的理由。
A．温度传感器
B．压力传感器
C．生物传感器
D．红外线传感器
20．图是光控路灯开关电路图，请分析讨论后写出它的工作原理。
21．一块N型半导体薄片（称霍尔元件），其横截面为矩形，体积为b×c×d，如图所示．已知其单位体积内的电子数为n、电阻率为ρ、电子电荷量e，将此元件放在匀强磁场中，磁场方向沿z轴方向，并通有沿x轴方向的电流I．
(1)此元件的CC/两个侧面中，哪个面电势高？
(2)试证明在磁感应强度一定时，此元件的CC/ 两个侧面的电势差与其中的电流成正比；
(3)磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B的仪器．其测量方法为：将导体放在匀强磁场之中，用毫安表测量通以电流I，用毫伏表测量C、C/间的电压U， 就可测得B．若已知其霍尔系数，并测得U =0.6mV，I=3mA．试求该元件所在处的磁感应强度B的大小．
22．工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故，工厂中大都是利用光电控制设备来避免事故发生的。如图所示为光控继电器的示意图，它由电源、光电二极管（当有光照射时，二极管导通，没有光照时，二极管截止）、放大器、电磁继电器等几部分组成。这样，当工人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即带动开关，使机床停止工作，避免事故发生。请简述光控继电器的原理。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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．
2．B
【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和声音传感器．
故选B．
【点睛】
了解延时开关的使用原理，利用了光传感器、声音传感器及与门电路，天黑、声音同时出现它就开启，灯亮．
3．A
【详解】
ABC．发生火灾时由于高温，Rt热敏电阻阻值变小，X点的电位低，要使电铃报警，则图中虚线内应输出高电位，故虚线内应接入“非门”元件，故BC错误A正确；
D．要使报警器在更低温度时报警，就是温度稍低时，Rt热敏电阻阻值较大，但还要X点的电位低，即两端电压较高，则应该更大，因此R较大时，反应较灵敏，故D错误。
故选A。
4．D
【详解】
电容式话筒与电源串联，电压保持不变，在P、Q间距增大过程中，根据电容决定式得电容减小，又根据电容定义式得电容器所带电量减小，电容器的放电电流通过R的方向由M到N，所以M点的电势比N点的高，故ABC错，D正确。
故选D。
5．D
【详解】
依题意，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，故电路中有光传感器，即使天黑，没有声音灯也不亮，故用到了声音传感器，即控制电路中接入了光传感器和声传感器，故选D。
6．C
【详解】
饮水机温度控制系统以调节饮水机温度为目的，其输入参数主要是水温信号和设置的设定温度．输出信号主要是温度显示、声光报警和执行加热．工作时传感器将温度传给单片机，当水温低于设定温度时，单片机控制加热模块加热，当温度低于设定温度，继电器断开，加热停止．从而实现温度控制的目标．
故选C.
【点睛】
需要掌握常见的传感器的功能和用途．
7．B
【详解】
题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照和温度一个满足条件即可，A、C、D错，B对．
8．A
【详解】
A.若对R3的光照变强了，则 的阻值变小了，回路中的电流变大，则流过两个灯泡的电流也就变大，所以灯泡变亮．故A正确；
B. 环境的温度变高，则 电阻变小，由串反并同知L1变亮、L2变暗，故B错误；
C、可变电阻的阻值变大，由串反并同知，L1变亮、L2变暗，故C错
D、可变电阻的阻值变小，由串反并同知，L1变暗、L2变亮，故D错误；
综上所述本题答案是：A
9．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．
10．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。
11．D
【详解】
A．若霍尔元件中移动的是电子，根据左手定则，电子向后侧面移动，所以前侧面的电势高，故A错误；
BC．最终电子在电场力的作用下处于平衡状态，霍尔电压公式（K为霍尔系数），若I不变，电势差U越大，则该处的磁感应强度B越大，若磁感应强度B不变，前后两侧面表面的电势差U越小，则电流I取值越小，故BC错误；
D．根据磁感应强度知，k越大，B的变化越大，根据知，U随y的变化越大，即传感器灵敏度越高，D正确。
故选D。
12．A
【详解】
A．光电门能够记录遮光条的挡光时间，应用的是光传感器，A错误，不符合题意；
B．电子秤是利用压力传感器来工作的，B正确，符合题意；
C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦，应用了温度传感器，C正确，不符合题意；
D．当你走近自动门时，门会自动打开，应用了红外传感器，D正确，不符合题意。
故选A。
13． 电流表 向下移 变小 变大 变大
【详解】
[1]．从图中可知：水位表是由电流表改装而成．
[2][3][4][5]．当水面上升时，滑片向下移动，滑动变阻器连入电路电阻变小，电流变大，水量表示数变大．
14． 磁体 磁体靠近和离开干簧管
【详解】
①[1]用磁体直接靠近干簧管，观察干簧管簧片能否正常动作。
③[2] 接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。
15．
【详解】
电磁继电器起开关作用，所以低压控制电源、气体传感器、开关和电磁继电器应组成一个电路，另一个是由排风扇和高压电源组成的电路.如图所示.
16． 传感器 控制器 执行器 光 声
【详解】
[1][2][3][4][5]智能化自动控制系统通常由传感器、控制器和执行器组成。使用模块电路进行楼道自动灯控制，要求白天灯不亮、夜晚有声响时灯才亮，则其输入端需要使用光传感器和声传感器。
17． 25 ＞3kΩ 70 B
（1）由题意得：当 a、b端电压 Uab＜0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab＞0时，电压鉴别器使 S断开，停止加热，则当Uab=0时，恒温箱保持稳定，根据电阻和电压的关系可以求出Rt的值，根据乙图就可以知道温度．
（2）当发热功率与散热温度相等时，物体温度处于恒定，则由图可知其稳定温度．由图可知当温度高于稳定温度时发热功率的变化及发热功率与散热功率间的关系，由功率公式P=U2/R可知电阻的变化．
【详解】
由题意得：当Uab=0时，恒温箱保持稳定，根据串并联电路电压与电阻的关系可知：R1：R2=4：3 只有 R3：R4也为4：3的时候，Uab=0，此时电桥平衡．所以可知Rt电阻为3kΩ，从图乙可以看出，电阻为3kΩ时，温度为25摄氏度．所以答案为：25；＞3KΩ；
（2）①PQ=0.1（t-t0），PQ与温度t之间关系的图象如图；由图可知，当温度为70℃时，发热功率和散热功率相等，即此时物体的温度不再变化；
②当温度稍高于稳定温度时：加热器电阻增大，产生的焦耳热的功率小于散热的功率，温度将下降；当温度稍低于稳定温度时：加热器电阻减小，产生的焦耳热的功率大于散热的功率，温度将上升．因此答案为：70；B．
【点睛】
（1）本题主要考查了同学们识图能力以及分析问题和解决问题的能力，要能根据题目的意思得出当Uab=0时，恒温箱保持稳定．
（2）本题考查学生对图象的理解及应用，图象法为物理中常用方法，应学会熟练应用．在应用中重点掌握：（1）图象中坐标的含义；（2）图象的变化；（3）截矩的意义；（4）斜率的意义．
18．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。
19．B，见解析
【详解】
洗衣机工作时衣物温度没有明显变化（除非启动加热功能），所以不是温度传感器。洗衣机和，衣物里也没有利用到生物活性物质，所以不是生物传感器或红外线传感器。由于洗衣机在不同段式水位压力不同，故其中有多段式水位自动感应装置，可能采用了压力传感器。
20．见解析
【详解】
无光照时，光敏电阻RL的阻值很大（大于1 MΩ），因此三极管的基极电流Ib很小，集电极电流Ic也很小，继电器J不会动作，此时可利用继电器的常闭触点作为路灯的开关，使路灯点亮；天亮了有光照射时，RL的阻值变得很小（小于3kΩ），于是Ic也增大，从而使继电器工作，吸动衔铁，使常闭触点断开，路灯也就关闭了。
21．（1）电势较高，（2）由I=nebdv和得，所以侧面的电势差与其中的电流成正比，（3）0.02T
【详解】
（1）电子在洛伦兹力作用下向侧面C移动，故电势较高
（2）假设定向移动速度为v，
由，q=nebdvt 可得 I=nebdv
稳定时有：
可得·
由于B、n、e、d均为定值 ，所以侧面的电势差与其中的电流成正比
（3）由上可知
代入数据可得：B=0.02T
【点睛】
本题中左手定则判定电子的偏转方向，找到电势高的面，随着电荷的积累，两面间电压增大，最终稳定后电子在洛伦兹力和电场力的作用下处于平衡，根据平衡，结合电流的微观表达式，可得出两个侧面的电势差与其中的电流的关系．
22．当光照射光电二极管时，二极管导通，电路中通电流，经放大器放大后把M磁化，将衔铁吸住，使开关闭合，使机床工作；当将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，二极管截止，电路断开，没有电流，此时M失去磁性，对衔铁没有吸引力，衔铁在弹簧弹力的作用下离开M，开关断开，机床停止工作。
【详解】
当光照射光电二极管时，二极管导通，电路中通电流，经放大器放大后把M磁化，将衔铁吸住，使开关闭合，使机床工作；当将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，二极管截止，电路断开，没有电流，此时M失去磁性，对衔铁没有吸引力，衔铁在弹簧弹力的作用下离开M，开关断开，机床停止工作。
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