2024人教版高中物理选择性必修第二册同步练习题--5.3-利用传感器制作简单的自动控制装置（有解析）
文档属性
| 名称 | 2024人教版高中物理选择性必修第二册同步练习题--5.3-利用传感器制作简单的自动控制装置（有解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-10-17 17:29:53 | ||
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文档简介
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2024人教版高中物理选择性必修第二册同步
第五章 传感器
3 利用传感器制作简单的自动控制装置
基础过关练
题组一 门窗防盗报警装置
1.【经典题】如图所示是某保密室的防盗报警电路,当有人闯入保密室时会使开关S闭合。下列说法正确的是 ( )
A.电磁继电器与发电机工作原理相同
B.电磁铁的磁性强弱只与电流大小有关
C.电磁铁工作时,上端为S极
D.当有人闯入保密室时,b灯亮
2.图甲为一种家用门磁防盗报警器,由磁条和主机组成,门窗均可使用。乙图为其简化示意图,安装时,将磁条固定在门框上,主机安装在与其等高的门板边缘,门关上时,两者刚好靠在一起。当主机开关闭合时,若门被打开,磁条与主机分离,主机内的触发器就会工作,带动报警器发出报警声。下列有关说法正确的是 ( )
甲
乙
A.触发器内是一个开关,当磁条与主机靠近时,开关是断开的
B.触发器可以由铜制成
C.磁条的两极对调后,该报警器不能正常工作
D.本装置是利用电流的磁效应工作的
题组二 光控开关
3.【经典题】【多选题】(2023江西抚州临川一中期中)如图是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的示意图。R是光敏电阻,R0是保护电阻,日光充足时,电磁继电器把衔铁吸下,G、H接入电路,太阳能电池板给蓄电池充电,光线不足时,衔铁被弹簧拉起,E、F接入电路,蓄电池给LED路灯供电,路灯亮起,下列关于该电路的说法中正确的是 ( )
A.该光敏电阻阻值随光照强度增大而增大
B.增大光敏电阻所在电路的电源电动势,会减少路灯的照明时间
C.并联更多的LED路灯可延长每天路灯照明时间
D.增大保护电阻R0的阻值可延长每天路灯照明时间
4.(2023江西高三联考)光敏电阻广泛应用于光控电路中,物理探究小组设计了图甲所示的电路测量不同照度下的光敏电阻的阻值,照度单位为勒克斯(lx)。小组成员先将照射光敏电阻的光调至某一照度,将电阻箱阻值调到最大,然后闭合开关S1,再将开关S2与1连接,调节电阻箱的阻值如图乙所示时,通过电流表G的电流为I,最后将开关S2与2连接,当调节电阻箱的阻值如图丙所示时,电流表的示数恰好也为I。
(1)图乙读数R1= Ω,图丙读数R2= Ω,此照度下光敏电阻阻值R0= Ω。
(2)图丁是该小组描绘出的光敏电阻的阻值随照度变化的关系图像,由图丁可知(1)中的光照度为 lx(保留2位有效数字)。
(3)此光敏电阻的阻值随光照强度的减小而 (填“增大”“不变”或“减小”)。
(4)小组设计了如图戊所示的电路控制路灯,图戊中R0为此实验的光敏电阻,R1为滑动变阻器,电磁继电器的衔铁由软铁(容易磁化和消磁)制成,R2为电磁铁的线圈电阻,K为单刀双掷开关。若将K接a,当光照强度小到某一值时,衔铁就会被吸下,交流电路接通,当光照强度大到某一值时,衔铁就会被弹簧拉起,交流电路就会断开,路灯熄灭,请在图戊虚线框中用笔画线连接电路实现这一功能。
题组三 温控装置
5.【经典题】(2023河南安阳一中开学考试)如图所示,某同学在实验室找到热敏电阻(温度升高,阻值减小)、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干,想自己设计一个恒温箱,要求温度低于某一值时,电炉丝自动通电供热,超过某一温度时,又可以自动断电。
(1)F应该与 (填“B”或“C”)连接。
(2)要使恒温箱的温度更高,滑动变阻器的滑片应向 (填“左”或“右”)移动。
6.在温度为10 ℃左右的环境中工作的自动恒温箱简图如图甲所示,箱内电阻R1=20 kΩ,R2=10 kΩ,R3=40 kΩ,Rt为热敏电阻,它的阻值随温度变化的图像如图乙所示。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,使箱内温度升高;当Uab≥0时,电压鉴别器使S断开,停止加热,恒温箱内的温度恒定在 ℃。
甲
乙
答案与分层梯度式解析
第五章 传感器
3 利用传感器制作简单的自动控制装置
基础过关练
1.D 电磁继电器是利用电流的磁效应工作的,发电机是利用电磁感应原理制成的,选项A错误;电磁铁的磁性强弱和电流大小、线圈的匝数及有无铁芯有关,选项B错误;由题图可知电磁铁工作时线圈中电流的方向,根据安培定则可知,电磁铁工作时,上端为N极,选项C错误;当有人闯入保密室时会使开关S闭合,电磁铁有磁性,吸引衔铁向下移动,b灯所在电路接通,b灯亮,选项D正确。
2.A 门关上时,磁条与主机刚好靠在一起,此时报警器不工作,说明电路是断开的;当主机开关闭合时,若门被打开,磁条与主机分离,主机内的触发器就会工作,带动报警器发出报警声,说明此时触发器内开关是闭合的,选项A正确。触发器与磁条之间存在磁力的作用,所以触发器不可能是铜制成的,因为铜没有磁性,选项B错误。无论磁条哪个磁极靠近触发器,都存在磁力作用,所以两极对调后,该报警器仍能正常工作,选项C错误。本装置是利用磁体能够吸引磁性物体的特点工作的,选项D错误。
3.BD 日光充足时,电磁继电器把衔铁吸下,可知是控制电路的电流增大,光敏电阻R的阻值减小,A错误;增大光敏电阻所在电路的电源电动势,控制电路电流增大,衔铁不易被拉起,会减少路灯照明时间,B正确;LED路灯的数量不影响控制电路,若考虑蓄电池的容量,则并联更多的LED路灯会更快地消耗电能,反而会减少路灯的照明时间,C错误;增大保护电阻R0的阻值,控制电路电流减小,会增大路灯照明时间,D正确。故选B、D。
4.答案 (1)2 320 1 120 1 200 (2)1.0 (3)增大
(4)图见解析
解析 (1)根据题图可知R1=2 320 Ω,R2=1 120 Ω;开关S2与1连接和与2连接时电流表的示数都为I,两种情况下电路中电阻大小相等,所以R0=R1-R2=2 320 Ω-1 120 Ω=1 200 Ω。
(2)根据R0的阻值,结合图像可知(1)中的光照度为1.0 lx。
(3)根据图线可知,此光敏电阻的阻值随光照强度的减小而增大。
(4)将线圈与光敏电阻并联,然后与滑动变阻器以及电源串联,这样就可以实现题中要求的功能。当光照强度减小时,光敏电阻的阻值增大,并联部分的分压变大,线圈中的电流增大,螺线管的磁性增强,将衔铁吸下,路灯接通;当光照强度增大时,光敏电阻阻值变小,并联部分分压变小,线圈中的电流减小,螺线管的磁性变弱,衔铁弹起,路灯熄灭。如图所示:
5.答案 (1)B (2)左
解析 (1)恒温箱内的温度低于标准温度时,热敏电阻阻值较大,电磁铁中的电流较小,电磁铁不吸引衔铁,此时电炉丝要能与交流电源组成一个闭合回路,F应与B连接,这样当衔铁被松开时电炉丝就会工作。
(2)要使恒温箱温度更高,自动断电时热敏电阻的阻值会更小一些,故应使滑动变阻器接入电路的阻值大一些,滑片应向左滑动。
6.答案 35
解析 根据图甲求出当Uab=0时热敏电阻的阻值,然后从图乙中找出所对应的温度。设电路路端电压为U,当Uab=0时,有=,代入数据解得Rt=20 kΩ,由图乙可知,当Rt=20 kΩ时,t=35 ℃。
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第五章 传感器
3 利用传感器制作简单的自动控制装置
基础过关练
题组一 门窗防盗报警装置
1.【经典题】如图所示是某保密室的防盗报警电路,当有人闯入保密室时会使开关S闭合。下列说法正确的是 ( )
A.电磁继电器与发电机工作原理相同
B.电磁铁的磁性强弱只与电流大小有关
C.电磁铁工作时,上端为S极
D.当有人闯入保密室时,b灯亮
2.图甲为一种家用门磁防盗报警器,由磁条和主机组成,门窗均可使用。乙图为其简化示意图,安装时,将磁条固定在门框上,主机安装在与其等高的门板边缘,门关上时,两者刚好靠在一起。当主机开关闭合时,若门被打开,磁条与主机分离,主机内的触发器就会工作,带动报警器发出报警声。下列有关说法正确的是 ( )
甲
乙
A.触发器内是一个开关,当磁条与主机靠近时,开关是断开的
B.触发器可以由铜制成
C.磁条的两极对调后,该报警器不能正常工作
D.本装置是利用电流的磁效应工作的
题组二 光控开关
3.【经典题】【多选题】(2023江西抚州临川一中期中)如图是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的示意图。R是光敏电阻,R0是保护电阻,日光充足时,电磁继电器把衔铁吸下,G、H接入电路,太阳能电池板给蓄电池充电,光线不足时,衔铁被弹簧拉起,E、F接入电路,蓄电池给LED路灯供电,路灯亮起,下列关于该电路的说法中正确的是 ( )
A.该光敏电阻阻值随光照强度增大而增大
B.增大光敏电阻所在电路的电源电动势,会减少路灯的照明时间
C.并联更多的LED路灯可延长每天路灯照明时间
D.增大保护电阻R0的阻值可延长每天路灯照明时间
4.(2023江西高三联考)光敏电阻广泛应用于光控电路中,物理探究小组设计了图甲所示的电路测量不同照度下的光敏电阻的阻值,照度单位为勒克斯(lx)。小组成员先将照射光敏电阻的光调至某一照度,将电阻箱阻值调到最大,然后闭合开关S1,再将开关S2与1连接,调节电阻箱的阻值如图乙所示时,通过电流表G的电流为I,最后将开关S2与2连接,当调节电阻箱的阻值如图丙所示时,电流表的示数恰好也为I。
(1)图乙读数R1= Ω,图丙读数R2= Ω,此照度下光敏电阻阻值R0= Ω。
(2)图丁是该小组描绘出的光敏电阻的阻值随照度变化的关系图像,由图丁可知(1)中的光照度为 lx(保留2位有效数字)。
(3)此光敏电阻的阻值随光照强度的减小而 (填“增大”“不变”或“减小”)。
(4)小组设计了如图戊所示的电路控制路灯,图戊中R0为此实验的光敏电阻,R1为滑动变阻器,电磁继电器的衔铁由软铁(容易磁化和消磁)制成,R2为电磁铁的线圈电阻,K为单刀双掷开关。若将K接a,当光照强度小到某一值时,衔铁就会被吸下,交流电路接通,当光照强度大到某一值时,衔铁就会被弹簧拉起,交流电路就会断开,路灯熄灭,请在图戊虚线框中用笔画线连接电路实现这一功能。
题组三 温控装置
5.【经典题】(2023河南安阳一中开学考试)如图所示,某同学在实验室找到热敏电阻(温度升高,阻值减小)、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干,想自己设计一个恒温箱,要求温度低于某一值时,电炉丝自动通电供热,超过某一温度时,又可以自动断电。
(1)F应该与 (填“B”或“C”)连接。
(2)要使恒温箱的温度更高,滑动变阻器的滑片应向 (填“左”或“右”)移动。
6.在温度为10 ℃左右的环境中工作的自动恒温箱简图如图甲所示,箱内电阻R1=20 kΩ,R2=10 kΩ,R3=40 kΩ,Rt为热敏电阻,它的阻值随温度变化的图像如图乙所示。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,使箱内温度升高;当Uab≥0时,电压鉴别器使S断开,停止加热,恒温箱内的温度恒定在 ℃。
甲
乙
答案与分层梯度式解析
第五章 传感器
3 利用传感器制作简单的自动控制装置
基础过关练
1.D 电磁继电器是利用电流的磁效应工作的,发电机是利用电磁感应原理制成的,选项A错误;电磁铁的磁性强弱和电流大小、线圈的匝数及有无铁芯有关,选项B错误;由题图可知电磁铁工作时线圈中电流的方向,根据安培定则可知,电磁铁工作时,上端为N极,选项C错误;当有人闯入保密室时会使开关S闭合,电磁铁有磁性,吸引衔铁向下移动,b灯所在电路接通,b灯亮,选项D正确。
2.A 门关上时,磁条与主机刚好靠在一起,此时报警器不工作,说明电路是断开的;当主机开关闭合时,若门被打开,磁条与主机分离,主机内的触发器就会工作,带动报警器发出报警声,说明此时触发器内开关是闭合的,选项A正确。触发器与磁条之间存在磁力的作用,所以触发器不可能是铜制成的,因为铜没有磁性,选项B错误。无论磁条哪个磁极靠近触发器,都存在磁力作用,所以两极对调后,该报警器仍能正常工作,选项C错误。本装置是利用磁体能够吸引磁性物体的特点工作的,选项D错误。
3.BD 日光充足时,电磁继电器把衔铁吸下,可知是控制电路的电流增大,光敏电阻R的阻值减小,A错误;增大光敏电阻所在电路的电源电动势,控制电路电流增大,衔铁不易被拉起,会减少路灯照明时间,B正确;LED路灯的数量不影响控制电路,若考虑蓄电池的容量,则并联更多的LED路灯会更快地消耗电能,反而会减少路灯的照明时间,C错误;增大保护电阻R0的阻值,控制电路电流减小,会增大路灯照明时间,D正确。故选B、D。
4.答案 (1)2 320 1 120 1 200 (2)1.0 (3)增大
(4)图见解析
解析 (1)根据题图可知R1=2 320 Ω,R2=1 120 Ω;开关S2与1连接和与2连接时电流表的示数都为I,两种情况下电路中电阻大小相等,所以R0=R1-R2=2 320 Ω-1 120 Ω=1 200 Ω。
(2)根据R0的阻值,结合图像可知(1)中的光照度为1.0 lx。
(3)根据图线可知,此光敏电阻的阻值随光照强度的减小而增大。
(4)将线圈与光敏电阻并联,然后与滑动变阻器以及电源串联,这样就可以实现题中要求的功能。当光照强度减小时,光敏电阻的阻值增大,并联部分的分压变大,线圈中的电流增大,螺线管的磁性增强,将衔铁吸下,路灯接通;当光照强度增大时,光敏电阻阻值变小,并联部分分压变小,线圈中的电流减小,螺线管的磁性变弱,衔铁弹起,路灯熄灭。如图所示:
5.答案 (1)B (2)左
解析 (1)恒温箱内的温度低于标准温度时,热敏电阻阻值较大,电磁铁中的电流较小,电磁铁不吸引衔铁,此时电炉丝要能与交流电源组成一个闭合回路,F应与B连接,这样当衔铁被松开时电炉丝就会工作。
(2)要使恒温箱温度更高,自动断电时热敏电阻的阻值会更小一些,故应使滑动变阻器接入电路的阻值大一些,滑片应向左滑动。
6.答案 35
解析 根据图甲求出当Uab=0时热敏电阻的阻值,然后从图乙中找出所对应的温度。设电路路端电压为U,当Uab=0时,有=,代入数据解得Rt=20 kΩ,由图乙可知,当Rt=20 kΩ时,t=35 ℃。
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