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）

5.3 利用传感器制作简单的自动控制装置
一、单项选择题（共3小题）
1. 如图所示为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为 的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为 的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为 ，输出电压为 ，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为 ，输出电压为 ，则该同学的身高和质量分别为
A. ， B. ，
C. ， D. ，
2. 如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中 为含铁芯的线圈， 为可绕 点转动的铁片， 为弹簧， 为一对触头， 、 、 、 为四个接线柱，电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是
A. 与 接信号电压， 与 可跟被控电路串联
B. 与 接信号电压， 与 可跟被控电路并联
C. 与 接信号电压， 与 可跟被控电路串联
D. 与 接信号电压， 与 可跟被控电路并联
3. 如图所示的电路中，电源两端的电压恒定， 为小灯泡， 为光敏电阻， 为发光二极管（电流越大，发出的光越强），且 与 相距不变，下列说法正确的是
A. 当滑动触头 向左移动时， 消耗的功率增大
B. 当滑动触头 向左移动时， 消耗的功率减小
C. 当滑动触头 向右移动时， 消耗的功率可能不变
D. 无论怎样移动触头 ， 消耗的功率都不变
二、填空题（共1小题）
4. 目前有些居民区内楼道灯的控制，使用的是一种延时开关，该延时开关的简化原理如图所示。图中 是红色发光二极管（只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光）， 为限流电阻， 为按钮式开关，虚线框内 表示延时开关电路，当按下 接通电路瞬间，延时开关触发，相当于 闭合，这时释放 后，延时开关 约在 后断开，灯泡熄灭。根据上述信息和原理图，我们可推断：
按钮开关 按下前，发光二极管是 （填“发光的”或“熄灭的”），按钮开关 按下再释放后，灯泡 发光持续时间约 。这一过程中发光二极管是 （填“发光的”或“熄灭的”）。限流电阻 的阻值和灯丝电阻 相比，应满足 （填“远大于”或“远小于”） 的条件。
三、解答题（共3小题）
5. 如图甲所示为半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线，图乙为用此热敏电阻 和继电器设计的温控电路，设继电器的线圈电阻为 ，当继电器线圈中的电流 大于或等于 时，继电器的衔铁被吸合。左侧电源电动势为 ，内阻可不计，温度满足什么条件时，电路右侧的小灯泡会发光
6. 如图所示是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内照明灯的示意图，试说明其工作原理.
7. 传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将受到的物理量（如温度、光、声等）转换成便于测量的量（通常是电学量 。例如，热敏传感器主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，其阻值随温度变化的图线如图甲所示，乙图是由热敏电阻 作为传感器制作的简单自动报警器的线路图，问：
（1）为了使温度过高时报警铃响， 应接在 （选填“”或“”）点；
（2）若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片 向 移动（选填“左”或“右“）；
（3）如果在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片 都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的原因可能是 。
四、实验题（共1小题）
8. 某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图所示，继电器与热敏电阻 、 滑动变阻器 串联接在电源 两端，当继电器的电流超过 时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约 ，热敏电阻的阻值 与温度 的关系如下表所示。
（1）提供的实验器材有：电源 （，内阻不计）、电源 （，内阻不计）、滑动变阻器 （）、滑动变阻器 （）、热敏电阻 、继电器、电阻箱（）、开关 、导线若干。
为使该装置实现对 之间任一温度的控制，电源 应选用 （选填“”或“”），滑动变阻器 应选用 （填“”或“”）。
（2）欲使衔铁在热敏电阻为 时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是 。（填写各步骤前的序号）
①将热敏电阻接入电路
②观察到继电器的衔铁被吸合
③断开开关，将电阻箱从电路中移除
④合上开关，调节滑动变阻器的阻值
⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至
答案
1. D
【解析】设测量仪高度和人的身高分别为 和 ，根据题意，没有站人时有 ，站人时有 ，得 ；又由传感器输出的电压与作用在其上的压力成正比，则没有站人时 ，站人时 ，得 ，故D项正确。
2. A
【解析】由题图可知， 、 是继电器线圈的接线柱，所以 、 应接信号电压，线圈随信号电压变化而使继电器相吸或排斥，从而使 、 接通或断开，进而起到控制作用，所以选项A正确。
3. A
【解析】由于电源电压不变，所以当滑动触头 向左移动时， 所在支路中的电阻减小，电流增大， 发出的光增强，光敏电阻 的电阻减小，灯泡所在支路中的电流增大，灯泡消耗的功率增大。
4. 发光的；；熄灭的；远大于
【解析】由题图可得，按钮开关 按下前，发光二极管、限流电阻与灯泡串联，有很小电流通过发光二极管，因此发光二极管处于发光状态。当按钮开关 按下再释放后，由于接通电路瞬间延时开关触发，相当于 闭合，二极管被短路，所以处于熄灭状态。由于延时开关 约在 后断开，灯泡才熄灭，则知灯泡 发光持续时间约 ，只有当限流电阻 的阻值比灯丝电阻 大得多时，通过发光二极管的电流才很小，确保二极管不被烧坏。
5. 温度不小于 时，电路右侧的小灯泡会发光
【解析】热敏电阻与继电器串联，若使电流不小于 ，
则总电阻不大于 。
由于 ，则 不大于 。
由甲图可看出，当 时，温度 ，即温度不小于 。
6. 见解析
【解析】天较亮时，光敏电阻 阻值较小，斯密特触发器输入端 电势较低，则输出端 输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通.
天较暗时，光敏电阻 阻值增大，斯密特触发器输入端 电势升高，当升高到一定值，输出端 由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈 ，电磁继电器工作，接通工作电路，使照明灯自动开启.
天明后， 阻值减小，斯密特触发器输入端 电势逐渐降低，降到一定值，输出端 突然由低电平跳到高电平，则线圈A中不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，照明灯熄灭.
7. （1） a
【解析】由图甲可知当温度升高时 的阻值减小，通过继电器线圈的电流变大，对衔铁的引力变大，可与 点接触，欲使报警器报警， 应接在 点。
（2） 左
【解析】若使启动报警的温度提高些，则热敏电阻 的阻值减小得更大一些，所以应将滑动变阻器滑片 向左移动，增大滑动变阻器接入电路的阻值。
（3） 乙图中控制电路的电源电压太低或继电器线圈太少或弹簧劲度系数太大
【解析】在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片 都不能使报警器工作，可能是通过继电器线圈的电流太小，即控制电路的电源电压太低，对衔铁的引力较小，也可能是弹簧的劲度系数较大，磁力不能将衔铁吸引到和 接触的状态，还可能是继电器线圈匝数太少，对衔铁的引力较小。
8. （1） ；
【解析】因通过继电器的电流超过 时加热器停止加热，为使该装置实现对 之间任一温度的控制，要求电路在 之间的任一温度下的电流能通过调节达到 。当控制到 时，电路的最小阻值为 ，要使电流达到 ，则所需电源电动势至少为 ，故电源只能选用电动势为 的 。为使温度控制在 ，则在 电源下电路中的电流能达到 ，故此时滑动变阻器接入电路中的阻值为 ，故滑动变阻器应选用 。
（2） ⑤④②③①
【解析】欲使衔铁在 时被吸合，则要求温度达到 时电路中电流达到 ，而此时热敏电阻的阻值为 。为确定滑动变阻器应接入电路中的阻值，先将电阻箱调到 并替代热敏电阻接入电路，调节滑动变阻器使衔铁恰好被吸合，然后再保持滑动变阻器滑片位置不动，将热敏电阻再替换回电阻箱即可，故合理的顺序应为⑤④②③①。
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