5.4自制简单的控制电路——高二物理教科版（2019）选修二期末易错题集训（含解析）

5.4自制简单的控制电路——高二物理教科版（2019）选修二期末易错题集训
光控LED灯
1.实验的基本思想：
利用光敏电阻作为光控开关实现在天黑到一定程度时让路灯自动开启，而在天明时自动熄灭。
2.实验电路图：
3.工作原理：
当环境光比较强时，光敏电阻RG的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L不亮。 当环境光比较弱时，光敏电阻RG的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，产生较大的集电极电流， 点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L。
说明：（1）发光二极管
发光二极管和普通二极管一样具有单向导电性，而且在导电时还能发光，有红、绿、黄等多种颜色。它小巧、省电，因此许多家用电器上都用它作指示灯。
（2）三极管
三极管具有电流放大作用，在控制电路中常用作电子开关。三极管由三个电极组成，分别是发射极e、基极和集电极c，有NPN型和PNP型两种。三极管一个重要特性是，从基极输入一个较小的电流，就会在集电极获得较大的电流。此外，三极管还具有完成断路和接通的开关作用。
一、单选题
1.用某热敏电阻作为传感器制作的自动报警器原理如图所示，其中左侧为控制电路，右侧为工作电路，热敏电阻的阻值随温度升高而减小。在某次调试时，报警器达到报警温度后，无论如何调节滑动变阻器的滑片P都不能使小灯泡发光。排除了其他因素后，造成这一现象的原因可能是下列选项中的( )
A.控制电路中电源的内阻太小 B.工作电路中电源的内阻太小
C.继电器中的线圈匝数太少 D.继电器中弹簧劲度系数太小
2.关于传感器，下列说法正确的是( )
A.自动门上安装的是温度传感器
B.干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件
C.话筒内有传感器，该传感器是根据电磁感应原理工作的
D.交警使用的酒精测试仪是一种物理传感器，是靠吹气的压力来工作
3.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
二、实验题
4.一实验小组设计了如下自动控制电路，在夜晚有车辆经过时，前方路灯将被点亮；为相同规格的光敏电阻，其阻值与光照强度的关系如图乙所示，为调节范围0~100 kΩ的电阻箱，可视为理想二极管，为电磁继电器的线圈，当三极管b、e两极间电压达到0.6 V时，三极管被导通，从而使得由电源正极经电磁继电器、三极管c、e到达电源负极的回路被导通，电磁继电器吸附衔铁（未画出），从而使开关闭合，路灯被点亮。
（1）光敏电阻的阻值随光照强度的减弱而_______（填“减小”或“增大”）。
（2）为保证夜晚有车辆经过时，路灯会被点亮，电阻箱的阻值应分别设置为_______kΩ，_______kΩ。
（3）二极管的作用是______________。
5.酒精测试仪是交警用来检测机动车驾驶员是否酒后驾车的仪器，它的原理示意图如图所示。电源电压为6 V恒定，当电流表的示数为0.3 A时，表明该驾驶员没有酒驾，酒精气体传感器正常工作。为定值电阻，阻值为10 Ω。则：
（1）酒精气体传感器正常工作时的电阻的大小为________。
（2）酒精气体传感器正常工作一天（24 h），所消耗的电能为________。
答案以及解析
1.答案：C
解析：A.自动门上安装的是红外线传感器，A项错误；
B.干簧管能够感知磁场，相当于开关，B错误；
C.话筒内的传感器是根据电磁感应原理工作的，敏感元件是膜片，转换元件是线圈，C项正确；
D.交警使用的酒精测试仪主要目的是测量酒精度，它是酒精气体传感器，它的阻值随酒精浓度的变化而变化，不是利用压力工作的，故D错误。
故选C。
2.答案：C
解析：A.烟雾从外罩进入罩内，所以外罩不能密封，故A错误；
BCD.LED灯和光电三极管用一不透明的挡板隔开，没有险情时光电三极管不能收到LED灯发出的光，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照在三极管上，将光信号转换成电信号，电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，所以该传感器是用光传感器实现报警的，所以LED灯两端的电压波动无法使该装置报警，故BD错误，C正确。
故选C。
3.答案：D
解析：AD.传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，故A错误，D正确;B.水银温度计根据热胀冷缩来测量温度，不是传感器，故B错误;C.传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，故C错误;故选D。
4.答案：（1）增大
（2）90；3
（3）线圈提供自感电流释放的通路，防止断电产生的自感电动势损坏三极管
解析：（1）由题图乙可知，光敏电阻的阻值随光照强度的减弱而增大。
（2）由题图甲可知，和两端电压均达到0.6 V时，即越大，越小，三极管越容易被导通，开关越容易闭合，结合题图乙，夜晚有车辆经过时，光敏电阻阻值介于10 kΩ~27 kΩ之间，此时两个三极管均被导通，所以应该设置①。
（3）电磁继电器的线圈断电时会产生比较大的自感电动势，容易损坏三极管，所以需要二极管导通自感电流，以保护三极管。
5.答案：（1）10 Ω
（2）77760 J
解析：由题图可知，定值电阻与酒精气体传感器串联，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出酒精气体传感器正常工作时电路中的总电阻，利用串联电阻的特点求出酒精气体传感器正常工作时的电阻；根据求出酒精气体传感器正常工作一天（24 h）所消耗的电能。
（1）由可得，酒精气体传感器正常工作时电路中的总电阻，由于串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以酒精气体传感器正常工作时的电阻。
（2）酒精气体传感器正常工作一天（24 h）所消耗的电能。