物理选择性必修 第二册5.3 用传感器制作自动控制装置一课一练
展开1.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
2.有很多商场使用自动门,当人靠近时门会自动打开,这种自动门使用的传感器是( )
A.红外线传感器B.压力传感器
C.速度传感器D.温度传感器
3.汽车轮胎气压自动报警装置的主要部件是压阻式压力传感器,某压阻式压力传感器的特点是压力F越大其电阻越小,现将该压力传感器R0接入如图所示电路中,开关S闭合,当压力传感器所受压力增大时,下列说法正确的是( )
A.R1的电功率增大B.电压表的示数增大
C.电流表的示数增大D.R2的电功率增大
4.下列哪一项不是现代传感器的应用( )
A.当你走近自动门时,门会自动打开
B.电梯的两门靠拢接触到人体时,门会自动打开而不会夹伤人
C.电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦
D.将自己的银行卡插进自动取款机里能取钱,而不必麻烦银行工作人员
5.小萌同学家楼道灯的控制电路中接入了光传感器.在天黑时,灯就亮;在天亮时,灯就熄灭.这样天黑时,不管是否有人经过楼道,灯都是亮着的,白白浪费了宝贵的电能.学了门电路和传感器后,小萌同学就试着改进楼道灯,以节约能源.她设想在楼道灯控制电路中接入另一个传感器,在天黑时,出现声音灯才开启,这样便可节约大量电能.你认为小萌应接入的传感器和两个传感器间采用的门电路分别是( )
A.温度传感器与门
B.声传感器与门
C.声传感器或门
D.力传感器或门
6.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=+kLD.G=kIL
7.关于传感器的理解,下列说法正确的是( )
A.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
B.霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电阻这个电学量
C.半导体热敏电阻常用作温度传感器,因为温度越高,它的电阻值越大
D.光电式感烟探测器是利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾进行探测,并及时发出报警信号
8.如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图:罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板.平时外罩光电三极管接收不到LED发出的光呈现高电阻状态,发生火灾时,下列说法正确的( )
A.进入罩内的烟雾遮挡了光线,使光电三极管电阻更大,检测电路检测出变化发出警报
B.发生火灾时,光电三极管温度升高,电阻变小,检测电路检测出变化发出警报
C.发生火灾时,进入罩内的烟雾对光有散射作用,部分光线照到光电三极管上,电阻变小,发出警报
D.发生火灾时,进入罩内的烟雾对光有折射作用,部分光线照到光电三极管上,电阻变小,发出警报
9.下列有关传感器的叙述中正确的是( )
A.自动门上安装了红外线传感器,红外线传感器就是温度传感器
B.干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件
C.与热敏电阻相比,金属热电阻的灵敏度差,测温范围小
D.压电晶体的敏感元件就是转换元件
10.下列有关传感器的说法中错误的是( )
A.霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的一种磁传感器
B.光电鼠标利用了光传感器
C.电子秤称量物体质量是利用了力传感器
D.2020年初新冠肺炎疫情防控阻击战中,枪式测温仪成了体温检测的“哨兵”,是利用了温度传感器
11.下列关于传感器的说法中正确的是( )
A.电子秤应用的是光传感器
B.电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制
C.干簧管是一种能够感知电场的传感器
D.霍尔元件能够把电学量转换为磁学量
12.模块机器人具有三个部分,它们分别是传感器、控制器和执行器。如图所示是一个在有光照或温度升高时排气风扇都能起动的自动控制装置,则图中的电风扇是模块机器人中的( )
A.传感器B.执行器C.控制器D.敏感元件
13.街道旁的路灯江海里的航标灯都要求夜晚亮白天关闭利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制,这是利用半导体的( )
A.压敏性B.光敏性C.热敏性D.三特性都利用了
14.如图是测量汽车质量的地磅示意图,汽车的质量可通过电流表的示数读出,下列说法正确的是( )
A.电流表的示数越大说明被测汽车质量越大
B.电流表的示数越大说明被测汽车质量越小
C.把图中的电流表换成电压表同样能测量汽车的质量
D.地磅的最大量程只由弹簧的劲度系数决定,与电路的有关参数无关
15.传感器是一种采集信息的重要器件,如图所示传感器是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路,当待测压力F作用于可动膜片电极上时,有以下说法:其中正确的是( )
①若F向上压膜片电极,电路中有从a到b的电流
②若F向上压膜片电极,电路中有从b到a的电流
③若F向上压膜片电极,电路中不会出现电流
④若电流表有示数,则说明压力F发生了变化
A.②④B.①④
C.③④D.①③
二、填空题(共4题)
16.分体式位移传感器是由发射器和______组成的,发射的是______脉冲信号。反射式位移传感器发射_______脉冲信号。力传感器使用前必须______,作用力必须与传感器内的______始终保持垂直。
17.传感器是一种把非电学量转换电学量的元件,常见的传感器有压力传感器、温度传感器、声音传感器和光敏电阻传感器.电饭锅中用到了 _______传感器,超市里的电子秤中用到了__________传感器.
18.有一种角速度计可以测量航天器转动的角速度,其结构如图所示,角速度计固定在待测装置上,组件A可在光滑杆上滑动,静止时,电压表的示数刚好为零.当系统绕竖直轴OO’转动时,组件A在光滑杆上产生位移,电压表的示数发生变化,成为航天器制导系统的信息源,已知A的质量为m,弹簧的劲度系数为k,自然长度为,电源的电动势为E,内阻不计,滑动变阻器B的总长度为l,当系统以角速度转动时,电压表的示数U与的函数关系为_____
19.如图甲是苹果自动分拣装置的示意图。该装置把大小不同的苹果按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在一个以为转动轴的杠杆上,杠杆末端压在半导体薄膜压力传感器上。的阻值和压力F的关系如图乙所示,越大越灵敏。先调节托盘称压杠杆上的位置,使质量等于分拣标准的大苹果经过托盘秤时,处在最灵敏的压力区间;再调节可调电阻,使两端的电压恰好能使放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁。电磁铁具有延时功能,恰好能够确保大苹果在衔铁上运动时电磁铁始终保持吸动状态,让大苹果进入下面通道。
(1)说出一种能实现电磁铁延时释放吸动衔铁的方法______________________;
(2)下列选项正确的是____________。
A.观察图甲装置图和图乙的压力—电阻的图像,可以估测出重量大于的苹果都会进入下方通道
B.已经调试好的装置,如果增大传感电路中电源的电动势,分拣出的大苹果质量标准会变小
C.设备处于良好运行状态,如果增大大苹果的质量标准为原来的二倍,则单纯调节使它的阻值适当减小即可
(3)放大电路内没有电源,对外可以简化为三个电极,工作时电流分别从极b和极c流入,极e流出,从极b输入一个较小的电流,就能在极c获得较大的电流,用公式表示为,其中正常工作时是个常数。把这样的放大电路对应接到本装置中,①接极____________,②接极____________,③接极____________,④接极____________。(均填“b”“c”或“e”)
三、综合题(共4题)
20.如图甲所示是一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路,电源电压恒定,电流表内阻不计,开关闭合后,调节滑动变阻器滑片,使小灯泡发光逐渐增强,测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示,试根据丙图所给器材设计一个路灯自动光控电路。要求有光照时路灯不亮,无光照时路灯工作。
21.许多会议室和宾馆房间的天花板上都装有火灾报警器。有一种火灾报警器是利用烟雾对光的散射来工作的。如图所示,带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管(也是一种晶体管,有三个电极,当光照强弱变化时,电极间的电阻随之变化)和不透明的挡板。平时,光电三极管接收不到LED发出的光,呈现高电阻状态。烟雾进入罩内后对光有散射作用,使部分光线照射到光电三极管上,其电阻变小,与传感器连接的电路检测出这种变化,就会发出警报。
你能说说类似这种光电式传感器还能在哪些场合应用吗?
22.双金属温度传感器是将两种具有不同热膨胀系数的金属贴合在一起制成的。当它温度升高时,两种金属伸长不一样而发生弯曲变形,使触点接通或断开。日光灯启动器里就有一个双金属温度传感器(如图)。取一个报废的日光灯启动器,去掉外壳,在充有氖气的玻璃泡内,有一个U形的双金属片,其旁边有一根直立的金属丝,两者构成一对触点。常温下两触点是分离的,温度升高时,双金属片因形变而与金属丝接触。敲碎氖泡的玻璃,调节两触点之间的距离,使温度升高到60℃时两触点恰好接通。请你利用这个双金属温度传感器,设计一个电热水器自动加热的控制方案。当水温低于60℃时自动通电加热,高于60℃时自动断电。
23.传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件,在自动控制中有着相当广泛的应用.有一种测量人的体重的电子秤,其测量部分的原理图如图中的虚线框所示,它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)和显示体重大小的仪表A(实质是理想电流表)组成.压力传感器表面能承受的最大压强为1×107Pa,且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如表所示.设踏板和压杆的质量可以忽略不计,接通电源后,压力传感器两端的电压恒为4.8V,取g=10m/s2.请作答:
(1)该秤零点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘何处?
(2)如果某人站在该秤踏板上,电流表刻度盘的示数为20mA,则这个人的质量是多少?
压力
0
250
500
750
1000
1250
1500
…
电阻
300
270
240
210
180
150
120
…
参考答案:
1.B
2.A
3.A
4.D
5.B
6.A
7.D
8.C
9.D
10.D
11.B
12.B
13.B
14.A
15.A
16. 接收器 红外线 超声波 调零 接收器
17. 温度 压力
18. ;
19. 在电磁铁的铁芯上用导线缠绕一个两端接通的多匝线圈 B b e c e
20.
21.
(1)工业烟尘浊度监测:烟道里的烟尘浊度是用通过光在烟道里传输过程中的变化大小来检测的,如果烟道浊度增加,光源发出的光被烟尘颗粒的吸收和折射增加,使照射到光电三极管上的光线减少,其电阻变大,与传感器连接的电路检测出这种变化,因而光检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化。
(2)条形码扫描笔:当扫描笔头在条形码上移动时,若遇到黑色线条,发光二极管的光线将被黑线吸收,光电三极管接收不到反射光,呈高阻抗,处于截止状态,当遇到白色间隔时,发光二极管所发出的光线,被反射到光电三极管的基极,光敏三极管产生光电流而导通,整个条形码被扫描过之后,光电三极管将条形码变形一个个电脉冲信号,该信号经放大、整形后便形成脉冲列,再经计算机处理,完成对条形码信息的识别。
(3)工业产品计数器或者银行点钞机:当产品陆续通过光源和光电传感器之间的时候,就会不断的遮挡相应的光源到光电传感器相应的光路,光电三极管的电阻就会发生变化,对于相应的光电脉冲电路就会产生电脉冲信号,当通过的产品遮光一次的时候,光电传感器电路就会生产一个脉冲,以此类推,最后输出脉冲数就是产品数,相应的计数会通过显示电路显示出来。
(4)测量机器转速:在电动机的旋转轴上涂上黑白两种颜色,转动时,反射光与不反射光交替出现,光电传感器相应地间断接收光的反射信号,并输出间断的电信号,再经放大器及整形电路放大整形输出方波信号,最后由电子数字显示器输出电机的转速。
22.
控制电路如图所示
A为调节后的U形的双金属片,一端固定在金属杆上,另一端固定与金属丝b构成一对触点。将它密封在玻璃罩B内,成为温度传感器,浸入电热水器C的水中。J为电磁继电器的线圈,a为该继电器的常闭触点,R为大功率电热元件。闭合开关S,若水的温度低于60℃,双金属片A与触点b分离,继电器触点a闭合,电热元件通电发热。当水温升高到60℃时双金属片A因温度升高而与触点b接触,则触点a断开,加热电路断开,就停止对水的加热了。水温下降到60℃以下时,A与b又断开,触点a闭合,加热电路闭合再度给水加热。
23.(1)应标在电流表刻度盘1.6×10-2A处(2)50kg
高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第二册5.3 用传感器制作自动控制装置课后作业题: 这是一份高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第二册5.3 用传感器制作自动控制装置课后作业题,共12页。试卷主要包含了选择题,填空题,综合题等内容,欢迎下载使用。
沪科版 (2019)选择性必修 第二册5.3 用传感器制作自动控制装置随堂练习题: 这是一份沪科版 (2019)选择性必修 第二册5.3 用传感器制作自动控制装置随堂练习题,共9页。试卷主要包含了选择题,填空题,综合题等内容,欢迎下载使用。
物理选择性必修 第二册5.3 用传感器制作自动控制装置课时训练: 这是一份物理选择性必修 第二册5.3 用传感器制作自动控制装置课时训练,共8页。试卷主要包含了选择题,填空题,综合题等内容,欢迎下载使用。