同步课时精练（二十）5.3利用传感器制作自动控制装置（后附解析）

同步课时精练（二十）5.3利用传感器制作自动控制装置
（后附解析）
一、单选题
1．如图为学校教学楼的楼梯上过道灯的控制电路。在傍晚天黑时，用力拍掌，过道灯就亮了，而白天无论怎么用力拍掌，过道灯都不亮。由此可知，在白天用力拍掌时（　　）
A．光控开关自动闭合 声控开关自动闭合
B．光控开关自动断开 声控开关自动闭合
C．光控开关自动闭合 声控开关自动断开
D．光控开关自动断开 声控开关自动断开
2．下列器件，没有使用温度传感器来控制其电路工作的是（ ）
A．调温电熨斗 B．动圈式话筒
C．电饭锅 D．自动控温热水器
3．某位同学利用力敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘光滑重球，力敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。小车向右做直线运动的过程中，电流表的示数如图乙所示，下列判断正确的是（　　）
A．小车在时间内一定做匀速直线运动
B．小车在时间内做匀减速直线运动
C．小车在时间内做加速度减小的加速运动
D．小车在时间内一定做匀速直线运动
4．家禽养殖场里的自动孵化机由于运用了传感器，当环境温度发生变化时，孵化机内仍可保持比较恒定的温度。由此可以判断：自动孵化机运用了（　　）
A．压力传感器 B．温度传感器 C．气体传感器 D．光传感器
5．某温度敏感性材料在常温下不透光，而高温下会变得透明。这种材料配合以下哪种DIS传感器可以起到监测温度的效果（　　）
A．位移传感器 B．力传感器 C．光电门传感器 D．电流传感器
6．烟雾散射火灾报警器使用的是（ ）
A．光传感器 B．温度传感器 C．红外传感器 D．超声波传感器
7．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，滑片P滑到A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下使滑片P下滑，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大，这样把电流对应的重量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重量值，若滑动变阻器上A、B间距离为L，最大阻值等于电阻阻值R0，已知两只弹簧的总弹力与形变量成正比，其比例系数为k，所称重物的重量G与电流大小I的关系为
A．G＝2kL＋ B．G＝2kL－
C．G＝＋kL D．G＝kIL
二、多选题
8．传感器已经广泛应用于我们的生活，为我们带来了方便，下列可以用来控制电路通断的温度传感器元件有（ ）
A．双金属片 B．应变片 C．感温铁氧体 D．干簧管
9．有关传感器，下列说法正确的是（　　）
A．电子秤所使用的测力装置是光传感器
B．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
C．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
D．楼道里的灯只有天黑时出现声音才亮，说明它的控制电路中有光传感器和声传感
10．我们经常看见到电子秤，小的用来称量食品的重量，大的可以称量汽车的重量，它所使用的装置是力传感器，常用的一种力的传感器是由金属梁和应变片组成，关于这种传感器的说法，正确的是（　　）
A．应变片弯曲形变越大，应变片的阻值变化越大
B．应变片多用导体材料制成
C．应变片弯曲形变越大，应变片的阻值变化越小
D．应变片多用半导体材料制成
11．传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同。以下有关传感器的说法正确的是（ ）

A．办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，是光传感器的应用
B．非触摸式自动水龙头（自动感应水龙头）应用的传感器是生物传感器
C．空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内实现这一功能的传感器是温度传感器
D．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，能控制电路的通断
三、实验题
12．为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随看光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强，光越强照度越大，照度单位为):
(1)某光敏电阻R在不同照度下的阻值如下表：
照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻/kΩ 5.8 3.7 2.3 2.0 1.8
根据表中已知数据，在下图坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线，由图象可求出照度为时的电阻约为 kΩ.
(2)如下图所示是街通路灯自动控制模拟电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电．为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，请用笔画线代替导线，正确连接电路元件 ．
(3)图中电磁铁线圈的电阻为140Ω，直流电源的电动势E=6V，内阻为5Ω，已知当线圈中的电流大于或等于2mA时，继电器的衔铁被吸合．要求天色渐暗照度降低至时点亮路灯,应调节电阻箱的电阻为 Ω，为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地 (选填“增大”或“减小”)电阻箱的电阻.
13．图甲所示是大型机械厂里用来称重的电子吊秤，其中称重的关键元件是拉力传感器，其工作原理是：挂钩上挂上重物，拉力传感器中拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生形变，拉力敏感电阻丝的电阻也随着发生变化，再经过相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成将重物的重力变换为电信号的过程。
小明找到了一根拉力敏感电阻丝RL，其阻值随拉力变化的图象如图乙所示，小明设计了合适的电路图并按图制成了一个简易“吊秤”。实验室提供了如下器材：
电源E（电动势为15V，内阻约2Ω）；
灵敏毫安表（量程为10mA，内阻约50Ω）；
滑动变阻器R（最大阻值为10kΩ）；
RL接在A、B两接线柱之间，通过光滑绝缘小滑环可将重物吊起；
开关S和导线若干。
（1）请在图丙中帮助小明将设计的实验电路图补充完整 。
（2）小明根据设计好的电路图，连接好实验电路，完成下列操作：
a．滑环下不吊重物时，调节滑动变阻器，当电流表为某一合适示数时，读出电流表的示数I1；
b．滑环下吊上待测重物，测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ，保持滑动变阻器滑片位置不变，读出此时电流表的示数I2。
设RL F图象的斜率为k，待测重物的重力G的表达式为G＝ （用物理量的符号表示）。
（3）小明在实验的过程中不慎将灵敏毫安表烧坏，现手头只有量程为2mA、内阻（标称值）为200Ω的电流表，还有定值电阻R1（50Ω）、定值电阻R2（10Ω）可供选择，为了使实验顺利进行，小明决定改装电流表，将2mA的量程扩大至10mA，小明改装的方法是电流表应该和定值电阻 （选填“串联”或“并联”），且定值电阻应选择 （在空格内填写字母代号）。
（4）由于量程为2mA、内阻为200Ω的电流表内阻的真实值比标称值略大，导致改装后的电流表示数与真实示数相比 （选填“偏大”或“偏小”），应该使选择的定值电阻阻值适当 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
四、解答题
14．一般说来，物体在温度升高时膨胀，温度降低时收缩，这一现象称为热胀冷缩．在相同的条件下，气体的热胀冷缩最显著，液体次之，固体最不显著．固体、液体、气体的这种性质都可以被利用．有一些电冰箱中的自动温度控制装置，就是根据气体热胀冷缩的性质制成的．如图是它的结构示意图，其中金属盒是用薄的弹性钢片制作，表面有一些环状波纹，内部密封有一定量的气体．结合图片尝试分析它的控温原理．

15．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。
16．如图（a）所示是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图。S为激光源，为光敏电阻（有光照时阻值减小），为定值电阻，a、b之间接示波器。水平传送带匀速前进，产品通过时会挡住激光源发出的光线。示波器显示的电压随时间变化图像如图（b）所示。若计数器电路中的电源电压恒为，电源内阻忽略不计，定值电阻，求：
（1）无光照时光敏电阻的阻值。
（2）有光照时光敏电阻的阻值。
（3）每小时通过的产品个数。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
解析：由题意可知，白天有光照时，光控开关自动断开，此时，不论怎么用力拍掌，过道灯都不亮，夜晚无光照时，光控开关应自动闭合，用力拍掌时，过道灯亮了，说明有声音时，声控开关自动闭合。
故选B。
2．B
解析：电熨斗是利用双金属片制成的自动开关.双金属片是把长和宽都相同的铜片和铁片紧紧地铆在一起做成的.受热时,因为铜片膨胀得比铁片大,双金属片便向铁片那边弯曲.温度愈高,弯曲得愈显著.故A错误;动圈式话筒将声音这个非电学量转化为电流. 没有使用温度传感器来控制其电路.故B正确；电饭锅的工作原理:开始煮饭时,用手压下开关按钮,永磁体与感温磁体相吸,手松开后,按钮不再恢复到图示状态,则触点接通,电饭锅通电加热,水沸腾后,因为锅内保持 不变,故感温磁体仍与永磁体相吸,继续加热,直到饭熟后,水分被大米吸收,锅底温度升高,当温度升至“居里点”时,感温磁体失去铁磁性,在弹簧作用下,永磁体被弹开,触点分离,切断电源,从而停止加热.故C错误;自动控温热水器使用热敏电阻,将温度这个非电学量转化为电流,使用了温度传感器来控制其电路工作.故D错误.故选B
3．C
解析：A．在时间内电流不变，则压敏电阻的阻值不变，所受的压力不变，加速度不变，则小车不一定做匀速直线运动，选项A错误；
BC．在时间内，电流减小，则压敏电阻的电阻变大，所受的压力减小，则加速度减小，即小车做加速度减小的加速运动，选项B错误，C正确；
D．在时间内电流不变，与时间内比较电流变小了，则压敏电阻的阻值变大，所受的压力减小，加速度减小了，但是加速度仍不变，则小车不一定做匀速直线运动，选项D错误。
故选C。
4．B
解析：环境温度发生变化时，孵化机内仍可保持比较恒定的温度，可以判断：自动孵化机运用了温度传感器。
故选B。
5．C
解析：某温度敏感性材料在常温下不透光，而高温下会变得透明。将该材料置于光源和光电门传感器之间，当温度变化时，该材料的透光度不同，光电门传感器接收到的光强不同，光电门传感器将光信号转变为电信号，从而可以监测温度。
故选C。
6．A
解析：烟雾散射火灾报警器是烟雾进入报警器后，光被散射，照到报警器中的光传感器上，使电路接通，报警器工作，发出警报， 因此烟雾散射火灾报警器使用的是光传感器。
故选A。
7．A
解析：由于滑片P的移动,所以接入电路的电阻随重物的增加而减小,设所称重物的重力为G时,弹簧压缩x(AP=x),则电路中的总电阻为R0+R0,
由欧姆定律可得E=I(R0+R0),①
由胡克定律得G=kx②
由①②两式解得G=2kL-,故选项A正确.
8．AC
解析：AC.双金属片、感温铁氧体能够感受温度带来的物理性质的变化，故AC符合题意；
B.应变片是力传感器，故B不符合题意；
D.干簧管能把磁场的有无转化为电路的通断，故D不符合题意。
故选AC。
9．CD
解析：A．电子称中所使用的测力装置是压力传感器，A错误；
B．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，B错误；
C．光敏电阻能够把光照强弱变化转化为电阻大小的变化，C正确；
D．楼道里的灯只有天黑、出现声音时才亮，天黑说明电路中有光传感器，出现声音说明用到了声音传感器，即控制电路中接入了光传感器和声音传感器，D正确。
故选CD。
10．AD
【分析】电子秤的工作原理是：弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片（多由半导体制成），在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸、下表面压缩，上面应变片的电阻变大，下表面的电阻变小．力F越大，弯曲形变越大，应片的电阻变化就越大．如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压变大，下面应变片两端的电压变小．传感器把这两个电压的差值输出．力F越大，输出的电压差值也就越大．应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压电学这个电学量．据此可做判定．
解析：AC．力越大，应变片的弯曲程度就越大，应变片的阻值变化就越大；故A正确，C错误；
BD．为了能更好地将压力信号转化为电信号，应变片是由半导体材料制成的，故B错误，D正确；
故选AD．
11．ACD
解析：A．办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开和关，是由于人体会发出红外线，当传感器探测到人体发出的红外线后，门会自动打开，是光传感器的应用，故A正确；
B．利用红外线的热效应可以制成多种开关，本题所涉及的水龙头和智能门就是这一应用的体现。是利用光红外线传感器而制成的，故B错误；
C．空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，这是因为空调机使用温度传感器。故C正确；
D．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断，故D正确。
故选ACD。
【点睛】红外线有很多作用，本题所涉及水龙头以及智能门都运用了红外线的热效应，空调机是运用了温度传感器，电熨斗是运用了温度传感器。
12． 2.8kΩ 图见解析 1055Ω 减小
解析：（1）根据图象直接读出对应的照度为0.6Ix时的电阻约为 2.8kΩ．
（2）根据光敏电阻的电阻值随光照强度的增大而减小，所以白天时光敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，电磁铁将被吸住；静触点与C接通；晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以静触点与B接通．所以要达到晚上灯亮，白天灯灭，则路灯应接在AB之间．电路图如图；
（3）天色渐暗照度降低至1.2Ix时点亮路灯，此时光敏电阻的电阻值是1.8kΩ，电路中的电流是2mA，．由于光变暗时，光敏电阻变大，分的电压变大，所以为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地减小电阻箱的电阻．
13． 并联 R1 偏小 增大
解析：(1)[1]如图所示
（2）[2]对待测重物受力分析，由平衡条件得
2Fcosθ=G
由题图乙得
F=，R0=103Ω
由闭合电路欧姆定律得
R0=-（R＋Rg＋r），RL=-（R＋Rg＋r）
故
RL－R0=－
联立解得
G=
（3）[3][4]将2mA的电流表的量程扩大至10mA，根据并联分流原理，电流表应该和定值电阻并联，由并联电路电压相等可知
IgRg=（I－Ig）R′
解得
R′=50Ω
故选择R1。
（4）[5]改装的电流表的分流电阻分得的电流偏大，改装后电流表示数比真实值偏小。
[6]根据改装电流表的原理，内阻真实值比标称值大，并联的分流电阻也应比50Ω大，故应适当增大分流电阻的阻值。
14．当电冰箱内的温度高于设定温度时，金属盒内的气体膨胀，使金属盒的两个侧面凸起来，透过连杆带动控制连杆，动触点向右移动，与两静触点接触，接通工作电路，压缩机工作，电冰箱内温度降低．
当温度降低至设定温度以下，金属盒内气体体积减小，金属盒的两个侧面凹进去，通过连杆带动控制连杆，动触点向左移动，导致动触点与静触点分离，切断工作电路，压缩机停止工作．如此反复，保持电冰箱内的温度不高于设定温度．
解析：电冰箱内的温度高于设定温度时，金属盒内的气体膨胀，使金属盒的两个侧面凸起来，透过连杆带动控制连杆，动触点向右移动，与两静触点接触，接通工作电路，压缩机工作，电冰箱内温度降低．
当温度降低至设定温度以下，金属盒内气体体积减小，金属盒的两个侧面凹进去，通过连杆带动控制连杆，动触点向左移动，导致动触点与静触点分离，切断工作电路，压缩机停止工作．
如此反复，保持电冰箱内的温度不高于设定温度．
【点睛】在温度变化时，材料都具有热胀冷缩的特点．在变化相同温度时，在相同的条件下，气体的热胀冷缩最显著，金属变化的程度小．根据物质热胀冷缩原理进行分析．
15．见解析
解析：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。
16．（1）；（2）；（3）
解析：（1）、两端的电压
结合题意可知，当无光照时光敏电阻的阻值较大，则较大，为，代入数据解得无光照时光敏电阻的阻值
（2）当有光照时光敏电阻的阻值较小，则较小，为，带入数据解得有光照时光敏电阻的阻值
（3）由图（b）可知周期为0.6s，则1小时内通过的产品个数
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页