5.3用传感器制作自动控制装置 同步练习（Word版含解析）

粤教版（2019）选择性必修二 5.3 用传感器制作自动控制装置
一、单选题
1．有的楼道照明灯具有这样的功能：天黑到一定程度时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应。在这种楼道照明灯的控制电路中，可能接入的传感器是（　　）
A．温度传感器和光传感器
B．光传感器和声音传感器
C．声音传感器和热传感器
D．热传感器和力传感器
2．如图是电熨斗的结构图，下列说法不正确的是（　　）
A．双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属
B．常温下，上下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离
C．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移
D．双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断
3．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
4．如图所示，额温枪因其具有快速、无接触测温的特点，广泛应用在各类新型冠状病毒防控场所．额温枪核心部件的传感器是（　　）
A．位移传感器 B．声音传感器 C．力传感器 D．红外温度传感器
5．下图中关于传感器的应用，说法正确的是（　　）
A．干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的
B．机器人“眼睛”利用了光传感器
C．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度
D．火灾报警器是通过感知温度触发报警的
6．下列关于传感器的说法中正确的是（ ）
A．电子秤应用的是光传感器
B．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制
C．自动调温的空调应用的是压力传感器
D．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量
7．广州二中高中部有不少电子设备，其中没有应用了电磁感应原理的是（　　）
A．教职工洗手间的红外感应水龙头
B．图书馆书籍的电子感应标签
C．教工宿舍铁门的电子感应钥匙
D．教工宿舍使用的电磁炉
8．如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图。门打开时，红外光敏电阻R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭时会遮蔽红外线源（红外线源没有画出）。经实际试验，灯的亮、灭情况的确能反映门的开、关状态。门打开时两灯的发光情况及R2两端电压UR2与门关闭时相比（　　）
A．红灯亮，UR2变大 B．绿灯亮，UR2变大
C．绿灯亮，UR2变小 D．红灯亮，UR2变小
9．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
10．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
11．下列有关传感器的说法中错误的是（　　）
A．霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的一种磁传感器
B．光电鼠标利用了光传感器
C．电子秤称量物体质量是利用了力传感器
D．2020年初新冠肺炎疫情防控阻击战中，枪式测温仪成了体温检测的“哨兵”，是利用了温度传感器
12．实际应用中，常用到一种双金属温度计，它是利用铜片与铁片铆合在一起的，双金属片的弯曲程度随温度的变化而变化，如图乙所示。已知图甲中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列叙述中不正确的是（　　）
A．该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属
B．该温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的
C．由图甲可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数
D．由图乙可知，其双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁
13．某加热仪器的温控部分如图所示，开关S1为电源控制开关，RT为热敏电阻（阻值随温度的升高而减小），E为直流电源，通过调节滑动变阻器，它可以控制加热室温度保持在某一临界温度，试分析判断，以下说法正确的是（　　）
A．电磁继电器是利用电生磁原理来工作的
B．热敏电阻在电路中的作用是保护电路
C．交换直流电源的正负极，电路将失去温控功能
D．若想使得临界温度升高应将滑动变阻器划片左移
14．如图所示，甲为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻、、 ，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两点间的电压时，电压鉴别器会令开关 S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a、b两点间的电压时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在（ ）
A．10℃ B．20℃ C．30℃ D．40℃
15．如图所示，甲为在温度为左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻、、，为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示，a、b端电压时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a、b端电压时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在（　　）
A． B． C． D．
二、填空题
16．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。( )
17．光电管是根据__________原理制成的，它可用于把________信号转变为_________信号．
18．如图所示为一种温度自动报警器的原理图．在水银温度计的顶端封入一段金属丝，当温度达到______℃时，报警灯______发光．（填“L1”或“L2”）
三、解答题
19．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并输出，如图所示，B为将可燃气体或有毒气体(如CO、CH4、瓦斯、煤气等)浓度转换为电信号的传感器，俗称电子鼻．当有毒气体浓度大时，其电阻变小．根据如下材料：电源电压U＝220 V，M为排风扇，G为继电器，A为控制电源，S为控制开关，请设计一个家用自动排烟电路，并在图中完成连线图．
20．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300Ω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：
（1）利用表中的数据写出电阻R随压力F变化的函数式。
（2）如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，试通过寻求压力与电流表中电流的函数关系式，说明该测力显示器的刻度是否均匀？
压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 …
电阻R/Ω 300 280 260 240 220 200 180 …
21．温度传感器是对温度敏感的元件，它将感受到的温度信号转变成测量的量(一般是电学量)，从而直接反映出其变化．某种材料的R－t图线如下图甲所示．
(1)它能否作为温度传感器的感应元件？
(2)把这种材料制成的电阻和一个电热器串联，如图乙，可达到何种自动控制效果？
22．有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R（一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表（其实质是电流表），其中AO∶BO=5∶1，已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示：
压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 …
电阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 …
设踏板的杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端电压恒为4.68V，则：
（1）利用表中数据归纳出电阻R随压力F变化的函数关系式；
（2）该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘多少毫安处？
（3）如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为20mA，这个人的体重是多少？（取g=10N/kg）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
楼道照明灯工作原理：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。则可知，应接入光传感器和声音传感器。故B正确，ACD错误。
故选B。
2．A
【详解】
AB．由电路可知：温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离，因此双金属片上层金属的膨胀系数应大于下层金属，A错误，B正确；
C．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，双金属片虽发生弯曲也不使触点分离，应使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移，C正确；
D．利用双金属片热胀冷缩是控制电路的通断，D正确；
故选A。
3．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。
4．D
【详解】
额温枪核心部件的传感器是红外温度传感器。
故选D。
5．B
【详解】
A．干簧管是利用磁极间的相互作用来控制电路的通断，故A错误；
B．机器人“眼睛”利用了光传感器，故B正确；
C．红外测温枪是接受人体向外发射红外线的强弱，从而测量人体温度，故C错误；
D．火灾报警器是利用烟雾对光的反射工作的，故D错误。
故选B。
6．B
【详解】
A．电子秤所使用的测力装置是力传感器，A错误；
B．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制，B正确；
C．自动调温的空调应用的是温度传感器，C错误；
D．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，D错误。
故选B。
7．A
【详解】
A．非触摸式自动水龙头利用的是红外线传感器，故A正确；
BCD．图书馆书籍的电子感应标签，教工宿舍铁门的电子感应钥匙，都是通过电磁感应完成信息传递；电磁炉，是利用涡流现象工作的，应用了电磁感应原理；故BCD错误。
故选A。
8．D
【详解】
当门打开时，R3受红外线照射，电阻减小，从而使并联电路电阻减小，总电阻减小，电路中总电流I增大，R2两端电压
UR2＝U并＝E－I（R1＋r）
减小，R2中电流
IR2＝
减小，所以R3中电流
IR3＝I－IR2
增大，线圈产生的磁场增强，把衔铁吸下，红灯亮，故D正确。
故选D。
9．D
【详解】
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。
10．B
【详解】
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。
11．D
【详解】
A．霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的一种磁传感器，故A正确，不符合题意；
B．光电鼠标利用了光传感器，故B正确，不符合题意；
C．电子秤称量物体质量是利用了力传感器，故C正确，不符合题意；
D．枪式测温仪是根据人体辐射的红外线来测温的，没有利用温度传感器，故D错误，符合题意。
故选D。
12．D
【详解】
AB．由题意可知，该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属，双金属片的弯曲程度随温度变化而变化，故该温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的，AB正确，不符合题意；
C．如题图甲所示，加热时双金属片的弯曲程度增大，即进一步向上弯曲，说明双金属片下层金属的热膨胀系数较大，即铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数，C正确，不符合题意；
D．如题图乙所示，温度计示数沿顺时针方向增大，说明当温度升高时，温度计指针按顺时针方向转动，则其双金属片的弯曲程度在增大，故可知双金属片的内层一定是铁，外层一定是铜，D错误，符合题意。
故选D。
13．A
【详解】
AC．电磁继电器利用电生磁原理，电磁铁对P吸引松开来工作，与电流的流向无关，故A正确，C错误；
B．工作过程:闭合S1，当温度低于设计值时，热敏电阻阻值大，通过电磁继电器的电流减小不能使它工作，S2接通，电炉丝加热当温度达到临界值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流；S2断开，电炉丝断电，停止供热，分析可得，故B错误；
D．若想使得临界温度升高，则滑动变阻器的电阻越大电流越小继电器中的电磁铁磁性越弱，当临界温度越高，热敏电阻越小，电流增大到某一值，才会吸引P松开，停止加热，所以滑动变阻器滑片右移，故D错误。
故选A。
14．C
【详解】
通过审题可知是电压的临界点，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。由电路分析可知，在、、给定的条件下，热敏电阻的阻值决定了的正负。设电源负极的电势为零，则a点电势
，
b点电势
，
其中U为路端电压，令，即，则可得
，
代入数据解得，由图乙得对应的温度为30℃，故选项C正确，ABD错误
故选C。
15．C
【详解】
通过审题可知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，由电路分析可知，在R1、R2、R3给定的条件下，热敏电阻Rt的阻值决定了Uab的正负，设电源负极的电势为零，则
，
其中U为电源的路端电压，令φa=φb，即
Uab=0
则可得
代入数据得
Rt=20kΩ
查表得对应的温度为35℃
故选C。
16． 光敏电阻
【详解】
(1)[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)[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
17． 光电效应 光 电
【详解】
[1][2][3]光电管是根据光电效应原理制成的，它可用于把光信号转变为电信号的装置。
18． 80 L2
【详解】
试题分析：由装置图可知，当温度达到80℃时，左边电路接通，螺线管有了磁性而吸引衔铁，于是L2所在的电路被接通，报警灯L2发光．
考点：传感器
19．
电子鼻主要由气敏传感器阵列、信号预处理和模式识别三部分组成．某种气味呈现在一种活性材料的传感器面前，传感器将化学输入转换成电信号，由多个传感器对一种气味的响应便构成了传感器阵列对该气味的响应，即可求解．
【详解】
由题意可知，当可燃气体或有毒气体时，则B转换成电信号，从而使E被吸引下来，导致灯泡被点亮．因此构成两部分电路，如图所示；
20．（1）R=-0.4F+300；（2），压力和电流不成一次函数关系，故该测力显示器的刻度是不均匀的
【详解】
（1）根据表里数据可知，R的阻值随压力F的大小线性减小，设它们的关系式为R=kF+b，把F=50N，R=280Ω和F=100N，R=260Ω代入得
280=50k+b
260=100 k +b
联立方程，解得
k =-0.4，b=300
所以它们的关系式为
R=-0.4F+300
（2）根据闭合电路欧姆定律，可得
把R=-0.4F+300，E=6V，R0=300Ω代入上式，化简得
所以压力和电流不成一次函数关系，故该测力显示器的刻度是不均匀的
21．(1)能　(2)可达到使电热器保持一定温度的效果
【详解】
温度升高或降低导致R阻值发生变化，使电路中电流发生变化，导致电热器上的电压发生改变，因此达到使电热器保持一定温度的效果．
22．（1）；（2）15.6mA；（3）55kg
【详解】
（1）由表中数据可归纳得出
（2）依题意可知，电子秤空载时压力传感器受到的压力为零，电阻R1=300Ω，电路中的电流为
所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15.6mA处。
（3）当电流表刻度盘的读数为I2=20mA时，压力传感器的电阻
由
解得
再由
可得
故人的体重为
答案第1页，共2页
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