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.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的阻值调大
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.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.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大于下层金属,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。
(1)温度升高时,双金属片会向 (选填“上”或“下”)弯曲;
(2)需要更高温度熨烫时,要调节升降螺钉 (选填“上移”或“下移”)。
5.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.C 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错误;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.答案 (1)下 (2)下移
解析 (1)常温下,双金属片不弯曲,电熨斗的上下触点是接触的;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,则双金属片向膨胀系数小的一侧弯曲,即向下弯曲,两触点分开(破题关键)。(2)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,这样当温度较高,双金属片弯曲程度较大时,两触点才会分开。
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。
7(共8张PPT)
1.功能
门窗防盗报警装置具有自动提示报警的功能。在睡觉前连接好电路,启动防盗报警装置。当
门窗紧闭时,蜂鸣器不响,指示灯亮;当门窗被打开时,蜂鸣器发出声音警报,指示灯灭。
2.实验器材及电路图
干簧管SA、继电器(虚线框内)、发光二极管LED、蜂鸣器H、限流电阻R、电源、开关、导
线、小磁体M。
必备知识 清单破
3 利用传感器制作简单的自动控制装置
知识点 1 实验:门窗防盗报警装置
3.实验原理
闭合电路开关S,系统处于防盗状态。当门窗紧闭时,磁体M靠近干簧管SA,干簧管两个簧片
被磁化相吸而接通继电器线圈K,使继电器工作。继电器的动触点c与常开触点a接通,发光二
极管LED发光,显示电路处于正常工作状态。当门窗开启时,磁体离开干簧管,干簧管失磁断
开,继电器被断电。继电器的动触点c与常闭触点b接通,蜂鸣器H发声报警。
4.实验操作
(1)连接电路前,要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体直接靠近干簧管,观察簧片
能否正常动作。
(2)确定各元件可以正常工作后,按照电路图连接电路。
(3)接通电源后,将磁体靠近和离开干簧管,分别观察实验现象。
1.功能
光控路灯可以根据光照的变化自动开启或关闭。利用光敏电阻设计电路,在天色暗到一定程
度时让路灯自动开启,而在天明时自动熄灭。
2.实验器材及电路图
可调电阻R1、光敏电阻RG、三极管VT、发光二极管LED、限流电阻R2、继电器、二极
管D、小灯泡L、电源、开关、导线等。
知识点 2 实验:光控开关
3.实验原理
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。
4.实验操作
(1)按照电路图连接电路,检查无误后,接通电源。
(2)让光敏电阻RG受到白天较强的自然光照射,调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L刚好
不发光。
(3)遮挡RG,当光照减弱到某种程度时,就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光。
(4)让光照加强,当光照强到某种程度时,则发光二极管LED或小灯泡L熄灭。如果实验现象不
明显,可用手电筒加强光照,或遮盖光敏电阻,再进行观察。
知识辨析
1.电磁继电器利用了电磁感应原理,对吗
2.家用遥控系统使用的是什么传感器
一语破的
1.不对。电磁继电器利用了电流的磁效应。
2.红外线传感器。
