2025人教版高中物理选择性必修第二册强化练习题（有解析）--3 利用传感器制作简单的自动控制装置
文档属性
| 名称 | 2025人教版高中物理选择性必修第二册强化练习题（有解析）--3 利用传感器制作简单的自动控制装置 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 502.9KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-12-27 21:13:41 | ||
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文档简介
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2025人教版高中物理选择性必修第二册
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
题组二 光控开关
2.(多选题)(2023湖南长沙期中)如图甲所示为电磁继电器自动双向开关,当DE中通过的电流较小时,电磁铁磁性弱,B与A接线柱接通;当DE中通过的电流增大到一定数值时,B与C接线柱接通。图乙为应用电磁继电器和光敏电阻实现路灯自动开、关的电路图,虚线框内为电磁继电器接入电路时的符号(M、N两接线柱分别与电磁继电器中接线柱A或C连接)。R为光敏电阻(光敏电阻阻值随光照强度增大而减小),R1为可调电阻,R0为保护电阻。开关S闭合,在光线暗时对路灯L供电,光线亮时对路灯L断电并同时接通LED。下列说法中正确的是 ( )
A.为使电路正常工作,图甲中电磁继电器的C接线柱应与图乙中M接线柱连接
B.为节能环保,天色更暗时对路灯自动供电,可将R1的阻值调小
C.随着电池的使用,路灯在天色更(亮)时就会自动供电
D.当LED出现断路故障时,电磁继电器将不能正常工作
3.(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为此实验中的光敏电阻,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
4.(多选题)(2024浙江杭州期中)如图为电熨斗构造的示意图,其中温度敏感元件是双金属片,在温度升高时上层金属的膨胀系数大于下层金属的膨胀系数,可造成双金属片的形变,其形变达到一定程度后两触点便分开。通过调节调温旋钮,可使升降螺钉上下移动进而带动弹性铜片上下移动。则 ( )
A.常温下,电熨斗的上下触点是接触的
B.温度升高时,双金属片会向下弯曲
C.需要更高温度熨烫时,要调节升降螺钉下移
D.需要更高温度熨烫时,要调节升降螺钉上移
5.(2024福建漳州测试)某一热敏电阻的阻值R随温度变化的图线如图甲所示,现要利用该热敏电阻组装一个报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时,系统报警。提供的器材有:热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过Ic时就会报警,Ic约为10 mA,流过的电流超过20 mA时,报警器可能损坏),电阻箱(最大阻值为999.9 Ω),直流电源(输出电压为18 V,内阻不计),滑动变阻器(最大阻值为2 000 Ω),单刀双掷开关一个,导线若干。
(1)由甲图可知,热敏电阻的阻值随温度的升高而 (选填“增大”或“减小”)。
(2)按乙图所示的电路图组装电路,并按照下列步骤调节此报警系统。
①电路接通前,滑动变阻器的滑片应置于 (选填“a”或“b”)端附近;
②已知该热敏电阻在60 ℃时阻值为650.0 Ω,则根据实验要求,先将电阻箱调到一固定的阻值,这一阻值为 Ω;
③将开关向 (填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至报警器开始报警;
④保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用。
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,发电机是根据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由上往下看是沿逆时针方向的,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.BC 由题意可知,光线较暗时,光敏电阻的阻值较大,流过DE的电流较小,电磁铁磁性弱,此时A、B接通,此时路灯L接通,则电磁继电器的A接线柱应与图乙中M接线柱连接,故A错误;电磁铁的磁性与电流的大小有关,电流小到一定值,A、B接通,光线更暗时,光敏电阻的阻值更大,根据I=,可知要实现光线更暗时对路灯自动供电,可将R1的阻值调小,故B正确;随着电池的使用,电池电动势降低,内阻增大,则光敏电阻R更小时电路就会接通(破题关键),即路灯在天色更亮时就会自动供电,选项C正确;当LED出现断路故障时,不影响电磁继电器部分的电路,可以正常工作,故D错误。故选B、C。
3.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,电磁铁的磁性增强,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,电磁铁的磁性变弱,衔铁弹起,路灯熄灭。如图所示:
4.ABC 常温下,双金属片不弯曲,电熨斗的上下触点是接触的,A正确;当温度升高时,因双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属的膨胀系数,则金属片向膨胀系数小的一侧弯曲,即向下弯曲,触点断开(破题关键),B正确;需要更高温度熨烫时,要调节调温旋钮,使升降螺钉下移并使弹性铜片下移,当温度较高时,金属片弯曲程度较大触点才会断开,C正确,D错误。故选A、B、C。
5.答案 (1)减小 (2)①b ②650.0 ③c
解析 (1)由甲图可知,热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
(2)①为防止接通电源后流过报警器的电流超过20 mA,滑动变阻器的滑片应置于b端。
②本题采用的是等效替换法,先用电阻箱来代替热敏电阻(破题关键),所以电阻箱的阻值要调节到系统报警时热敏电阻的阻值,也就是在60 ℃时的阻值,为650.0 Ω。
③先把电阻箱接入电路,即将开关向c端闭合,调节滑动变阻器连入电路中的电阻,调至报警器开始报警时,保持滑动变阻器连入电路中的阻值不变,将热敏电阻接入电路,即开关接d端,当热敏电阻的阻值是650.0 Ω时,也就是温度达到了60 ℃,报警器开始报警。报警系统即可正常使用。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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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
题组二 光控开关
2.(多选题)(2023湖南长沙期中)如图甲所示为电磁继电器自动双向开关,当DE中通过的电流较小时,电磁铁磁性弱,B与A接线柱接通;当DE中通过的电流增大到一定数值时,B与C接线柱接通。图乙为应用电磁继电器和光敏电阻实现路灯自动开、关的电路图,虚线框内为电磁继电器接入电路时的符号(M、N两接线柱分别与电磁继电器中接线柱A或C连接)。R为光敏电阻(光敏电阻阻值随光照强度增大而减小),R1为可调电阻,R0为保护电阻。开关S闭合,在光线暗时对路灯L供电,光线亮时对路灯L断电并同时接通LED。下列说法中正确的是 ( )
A.为使电路正常工作,图甲中电磁继电器的C接线柱应与图乙中M接线柱连接
B.为节能环保,天色更暗时对路灯自动供电,可将R1的阻值调小
C.随着电池的使用,路灯在天色更(亮)时就会自动供电
D.当LED出现断路故障时,电磁继电器将不能正常工作
3.(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为此实验中的光敏电阻,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
4.(多选题)(2024浙江杭州期中)如图为电熨斗构造的示意图,其中温度敏感元件是双金属片,在温度升高时上层金属的膨胀系数大于下层金属的膨胀系数,可造成双金属片的形变,其形变达到一定程度后两触点便分开。通过调节调温旋钮,可使升降螺钉上下移动进而带动弹性铜片上下移动。则 ( )
A.常温下,电熨斗的上下触点是接触的
B.温度升高时,双金属片会向下弯曲
C.需要更高温度熨烫时,要调节升降螺钉下移
D.需要更高温度熨烫时,要调节升降螺钉上移
5.(2024福建漳州测试)某一热敏电阻的阻值R随温度变化的图线如图甲所示,现要利用该热敏电阻组装一个报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时,系统报警。提供的器材有:热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过Ic时就会报警,Ic约为10 mA,流过的电流超过20 mA时,报警器可能损坏),电阻箱(最大阻值为999.9 Ω),直流电源(输出电压为18 V,内阻不计),滑动变阻器(最大阻值为2 000 Ω),单刀双掷开关一个,导线若干。
(1)由甲图可知,热敏电阻的阻值随温度的升高而 (选填“增大”或“减小”)。
(2)按乙图所示的电路图组装电路,并按照下列步骤调节此报警系统。
①电路接通前,滑动变阻器的滑片应置于 (选填“a”或“b”)端附近;
②已知该热敏电阻在60 ℃时阻值为650.0 Ω,则根据实验要求,先将电阻箱调到一固定的阻值,这一阻值为 Ω;
③将开关向 (填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至报警器开始报警;
④保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用。
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,发电机是根据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由上往下看是沿逆时针方向的,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.BC 由题意可知,光线较暗时,光敏电阻的阻值较大,流过DE的电流较小,电磁铁磁性弱,此时A、B接通,此时路灯L接通,则电磁继电器的A接线柱应与图乙中M接线柱连接,故A错误;电磁铁的磁性与电流的大小有关,电流小到一定值,A、B接通,光线更暗时,光敏电阻的阻值更大,根据I=,可知要实现光线更暗时对路灯自动供电,可将R1的阻值调小,故B正确;随着电池的使用,电池电动势降低,内阻增大,则光敏电阻R更小时电路就会接通(破题关键),即路灯在天色更亮时就会自动供电,选项C正确;当LED出现断路故障时,不影响电磁继电器部分的电路,可以正常工作,故D错误。故选B、C。
3.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,电磁铁的磁性增强,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,电磁铁的磁性变弱,衔铁弹起,路灯熄灭。如图所示:
4.ABC 常温下,双金属片不弯曲,电熨斗的上下触点是接触的,A正确;当温度升高时,因双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属的膨胀系数,则金属片向膨胀系数小的一侧弯曲,即向下弯曲,触点断开(破题关键),B正确;需要更高温度熨烫时,要调节调温旋钮,使升降螺钉下移并使弹性铜片下移,当温度较高时,金属片弯曲程度较大触点才会断开,C正确,D错误。故选A、B、C。
5.答案 (1)减小 (2)①b ②650.0 ③c
解析 (1)由甲图可知,热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
(2)①为防止接通电源后流过报警器的电流超过20 mA,滑动变阻器的滑片应置于b端。
②本题采用的是等效替换法,先用电阻箱来代替热敏电阻(破题关键),所以电阻箱的阻值要调节到系统报警时热敏电阻的阻值,也就是在60 ℃时的阻值,为650.0 Ω。
③先把电阻箱接入电路,即将开关向c端闭合,调节滑动变阻器连入电路中的电阻,调至报警器开始报警时,保持滑动变阻器连入电路中的阻值不变,将热敏电阻接入电路,即开关接d端,当热敏电阻的阻值是650.0 Ω时,也就是温度达到了60 ℃,报警器开始报警。报警系统即可正常使用。
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