人教版 (2019)选择性必修 第二册3 利用传感器制作简单的自动控制装置精品课时训练

5.3利用传感器制作简单的自动控制装置  同步练习

一、单选题

1．（2022·浙江金华·高二期末）下列有关传感器的说法错误的是（　　）

A．光电门能够记录遮光条的挡光时间，应用的是位移传感器

B．电子秤利用的是压力传感器

C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦，应用的是温度传感器

D．走近自动门时，门会自动打开，应用的是红外传感器

【答案】A

【解析】A．光电门能够记录遮光条的挡光时间，应用的是光传感器，A错误，不符合题意；

B．电子秤是利用压力传感器来工作的，B正确，符合题意；

C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦，应用了温度传感器，C正确，不符合题意；

D．当你走近自动门时，门会自动打开，应用了红外传感器，D正确，不符合题意。故选A。

2．（2022·全国·高三课时练习）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

【答案】D

【解析】A．电磁继电器是利用电流的磁效应工作的，发电机是利用电磁感应原理制成的，选项A错误；

B．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；

C．根据安培定则可知，电磁铁工作时，上端为N极，选项C错误；

D．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。故选D。

3．（2022·全国·高三课时练习）如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图。门打开时，红外光敏电阻R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭时会遮蔽红外线源（红外线源没有画出）。经实际试验，灯的亮、灭情况的确能反映门的开、关状态。门打开时两灯的发光情况及R2两端电压UR2与门关闭时相比（　　）

A．红灯亮，UR2变大 B．绿灯亮，UR2变大

C．绿灯亮，UR2变小 D．红灯亮，UR2变小

【答案】D

【解析】当门打开时，R3受红外线照射，电阻减小，从而使并联电路电阻减小，总电阻减小，电路中总电流I增大，R2两端电压UR2＝U并＝E－I（R1＋r）

减小，R2中电流IR2＝

减小，所以R3中电流IR3＝I－IR2

增大，线圈产生的磁场增强，把衔铁吸下，红灯亮，故D正确。故选D。

4．（2021·全国·高二课时练习）关于发光二极管，下列说法正确的是（　　）

A．发光二极管能发光，不具有单向导电性

B．发光二极管能直接把光能转化为电能

C．发光二极管只要在两端加有正向电压，就可以发光

D．发光二极管只有加正向电压时，才有可能发光

【答案】D

【解析】发光二极管和普通二极管一样，都具有单向导电性，都是半导体材料制成的，只有当两端加正向电压时，才能处于导通状态，但不一定发光，要求达到一定的电压值，它能直接把电能转化为光能。故选D。

5．（2021·山东省泰安第四中学高二阶段练习）在如图所示的自动控制电路中，当开关S断开时，工作电路的情况是（　　）

A．灯亮，电动机转起来，电铃响 B．灯亮，电动机转起来，电铃不响

C．灯不亮，电动机不转，电铃响 D．灯亮，电动机不转，电铃响

【答案】B

【解析】由图可知这是用一个电磁继电器同时控制两个工作电路的自动控制装置，控制电路由电源、开关S和电磁铁组成，工作电路有两个，共用一个电源，开关S断开时，电磁铁中无电流没有磁性，弹簧把衔铁拉起，电灯和电动机组成的并联电路连通，电灯亮，电动机转动，电铃电路断开，电铃不响；开关S闭合时，电磁铁通电有磁性，吸下衔铁，使电铃电路连通，铃响，电灯和电动机电路断开，灯不亮，电动机不转。故选B。

6．（2020·全国·高二课时练习）如图所示为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是（　　）

A．温度升高至时，亮灯报警 B．温度升高至时，亮灯报警

C．温度升高至时，亮灯报警 D．温度升高至时，亮灯报警

【答案】D

【解析】当温度低于78℃时，线圈中没有电流，此时灯亮，但不报警；当温度升高到78℃时，线圈中有电流，电磁铁吸引衔铁，灯被接通，所以灯亮且报警。故选D。

7．（2022·全国·高三课时练习）图甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组成，门窗均可使用。乙图为其简化示意图，安装时，将磁条固定在门框上，主机安装在与其等高的门板边缘，门关上时，两者刚好靠在一起。当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声。下列有关说法正确的是（　　）

A．触发器内是一个开关，当主机与磁条靠近时，开关是断开的

B．触发器可以由铜制成

C．磁条的两极对调后，该报警器不能正常工作

D．本装置是利用电流的磁效应工作的

【答案】A

【解析】A．门关上时，磁条与主机刚好靠在一起，此时报警器不工作，说明电路是断开的；当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声，说明此时触发器内开关是闭合的，选项A正确；

B．触发器与磁条之间存在磁力的作用，所以触发器不可能是铜制成的，因为铜没有磁性，选项B错误；

C．无论磁条哪个磁极靠近触发器，都存在磁力作用，所以两极对调后，该报警器仍能正常工作，选项C错误；

D．本装置是利用磁体能够吸引磁性物体的特点工作的，选项D错误；故选A。

二、多选题

8．（2021·全国·高二专题练习）如图所示是某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，为光敏电阻，为定值电阻，A、B接监控装置，则（       ）

A．当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压升高

B．当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压降低

C．当仅增大的阻值时，可增大A、B之间的电压

D．当仅减小的阻值时，可增大A、B之间的电压

【答案】BC

【解析】AB．是光敏电阻，当有人通过而遮住光线时，的阻值变大，回路总电阻增大，回路中的电流I减小，A、B间的电压

所以U减小，故A错误，B正确；

CD．由闭合电路欧姆定律得，A、B间的电压

当仅增大的阻值时，回路总电阻增大，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大；同理当仅减小的阻值时，回路总电阻减小，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故C正确，D错误。故选BC。

9．（2022·江苏·高三专题练习）传感器是智能社会的基础元件。如图为电容式位移传感器的示意图，观测电容C的变化即可知道物体位移x的变化，表示该传感器的灵敏度。电容器极板和电介质板长度均为L，测量范围为，下列说法正确的是（       ）

A．电容器的电容变大，物体向方向运动

B．电容器的电容变大，物体向方向运动

C．电介质的介电常数越大，传感器灵敏度越高

D．电容器的板间电压越大，传感器灵敏度越高

【答案】AC

【解析】AB．根据电容决定式可知，电容器的电容变大，说明电容器极板间的电介质板长度增加，则物体沿方向运动，故A正确，B错误；

C．电介质的介电常数，越大，电介质板移动相同的位移，电容的变化量越大，传感器灵敏度越高，故C正确；

D．电容器的板间电压变化，电容不发生变化，则传感器灵敏度不变，故D错误。故选AC。

三、实验题

10．（2021·全国·高二课前预习）门窗防盗报警装置

（1）实验器材和装置

干簧管作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在。继电器（虚线框部分）作为执行装置。发光二极管LED作为电路正常工作提示，R为发光二极管的限流电阻，起保护作用。蜂鸣器H作为报警提醒。电路设计如图。

（2）电路工作原理

当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两簧片被磁化相吸，继电器接通而工作。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，动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。

（3）实验操作

①检查干簧管：用_____直接靠近干簧管，观察干簧管簧片能否正常动作。

②连接电路：连接电路前，要检查其他元件是否也能正常工作。

③接通电源后，将_____，分别观察实验现象。

【答案】     磁体     磁体靠近和离开干簧管

【解析】①[1]用磁体直接靠近干簧管，观察干簧管簧片能否正常动作。

③[2] 接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。

11．（2021·全国·高二课时练习）小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。图甲中控制电路电源输出的电压U1=3 V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻阻值为R0=30 Ω。当线圈中的电流大于等于50 mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响，图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。

（1）由图乙可知，当环境温度为40 ℃时，热敏电阻阻值为___________Ω。

（2）由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将___________，继电器电磁铁的磁性将___________。（均选填“增大”“减小”或“不变”）

（3）图甲中警铃的接线柱C应与接线柱___________相连，指示灯的接线柱D应与接线柱___________相连。（均选填“A”或“B”）

（4）图甲中线圈下端的磁极是___________极。（选填“N”或“S”）

（5）请计算说明，环境温度在___________范围内时，警铃报警。

【答案】     70     减小     增大     B     A     S     大于等于80 ℃

【解析】（1）[1]根据题图乙知，当环境温度为40 ℃时，热敏电阻的阻值为70 Ω。

（2）[2][3]由题图乙可知：当温度升高时，热敏电阻阻值将减小；热敏电阻阻值减小，根据串联电路特点，控制电路总阻值将减小，根据欧姆定律，电路中的电流将增大，则继电器电磁铁的磁性将增大。

（3）[4][5]由题中“当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响”，可知警铃的接线柱C应与接线柱B相连，指示灯的接线柱D应与接线柱A相连。

（4）[6]由安培定则可判断出线圈的下端是S极。

（5）[7]当线圈中的电流I≥50 mA=0.05 A时，继电器的衔铁将被吸合，警铃报警。

当线圈中的电流恰好等于0.05 A时，控制电路的总电阻

此时热敏电阻的阻值R=R总-R0=60 Ω-30 Ω=30 Ω

由题图乙可知，此时环境温度t=80 ℃，所以当环境温度t≥80 ℃时，警铃报警。

12．（2021·全国·高二课前预习）光控开关

（1）实验器材和装置

光敏电阻完成光信号向电信号的转变。晶体三极管将电流进行放大，同时具有完成断路和接通的开关作用。发光二极管LED模仿路灯。电路设计如图甲。

为了能够驱动更大功率的负载，需用继电器来启、闭另外的供电电路，如图乙所示。

（2） 电路工作原理

①光较强时，光敏电阻阻值小，三极管不导通，继电器断路，处于常开状态，小灯泡L不亮。

②光较弱时，光敏电阻阻值变大，三极管导通，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，点亮小灯泡L。

（3）实验操作

①连接电路，检查无误后，接通电源。

②用白光照射光敏电阻，调节______，使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。

③减弱光敏电阻的光照强度，当光减弱到某种程度时，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，发光二极管LED或小灯泡L_______。

【答案】     R1     熄灭