教科版 (2019)选择性必修 第二册4 自制简单的控制电路课时练习

这是一份教科版 (2019)选择性必修 第二册4 自制简单的控制电路课时练习，共7页。试卷主要包含了0Ω)；，9Ω)；，0V，电阻箱的阻值为10Ω等内容，欢迎下载使用。

(多选)张华同学利用网课的课余时间，结合所学传感器、电路的有关知识，自己在家设置了一个火警报警装置，他设计的电路如图所示，R1为热敏电阻，温度升高时，R1急剧减小，当电铃两端电压低于某一定值时，报警电铃响起，则下列说法正确的是( )
A．若试验时发现当有火时装置不响，应把R2的滑片P向下移
B．若试验时发现当有火时装置不响，应把R2的滑片P向上移
C．增大电源电压，会使报警的临界温度降低
D．增大电源电压，会使报警的临界温度升高
2．热敏电阻阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是用热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警器原理图．
(1)由图甲可知，热敏电阻R1的阻值随着温度的升高而________(选填“增大”或“减小”)；
(2)闭合开关S1、S2，为了使温度过高时报警器铃响，开关c应接在________(选填“a”或“b”)处；
(3)保持开关S1、S2闭合，若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片P向________(选填“左”或“右”)移动．
3．现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过120℃时，系统报警．提供的器材有：
热敏电阻(该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在120℃时阻值为700.0Ω)；
报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警，Ic约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏)；
电阻箱(最大阻值为999.9Ω)；
直流电源(输出电压为U约为18V，内阻不计)；
滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω)；
滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω)；
单刀双掷开关一个，导线若干．
在室温下对系统进行调节，调节的报警系统原理电路图如图所示．
(1)电路中应选用滑动变阻器________(选填“R1”或“R2”).
(2)按照下列步骤调节此报警系统：
①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(选填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
②将开关向________(选填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________________．
(3)滑动变阻器滑片的位置________(选填“不变”“向左滑动”或“向右滑动”)，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用．
(4)若要将此系统改为光敏电阻控制的报警系统，要求当光敏电阻的光照达到或超过某一特定值时，系统报警，且光敏电阻在这一特定值时的电阻为650Ω，则需将上述电路中的________换成光敏电阻，并将电阻箱的阻值调到________Ω，然后重复上述操作即可．
4．为节能减排，保护环境，公共场所使用声、光控照明系统，声、光控开关需要同时满足光线较暗、有活动声音时才打开的工作要求(电源及电流表内阻不计)，其示意图如图甲所示．
(1)声控开关和光控开关的连接方式为________(填“串联”或“并联”).
(2)其中光控开关的结构如图乙所示，现用多用电表测量电磁继电器的等效电阻，将多用电表的选择开关置于“×1”挡，再将红，黑表笔________，调零后，测量的示数如图丁所示，则电磁继电器的等效电阻为________Ω.光敏电阻的阻值随照度(照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，单位为lx)的变化关系如图丙所示，由图丙可知随光照强度的增加，光敏电阻的阻值________．
(3)已知光控开关的电源电动势为3.0V，电阻箱的阻值为10Ω.若设计要求当流过电磁继电器的电流为0.05A时，光控开关闭合，则此时的照度约为________lx.为了节约用电，需要降低光照度值，应该把电阻箱的阻值调________．
5．某同学用光敏电阻和电磁继电器等器材设计自动光控照明电路．
(1)光强(E)是表示光强弱程度的物理量，单位为坎德拉(cd).如图(a)所示是光敏电阻阻值随光强变化的图线，由此可得到的结论是：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(2)如图(b)为电磁继电器的构造示意图，其中L为含有铁芯的线圈，P为可绕O点转动的衔铁，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．工作时，应将________(填“A、B”或“C、D”)接照明电路；
(3)请在图(c)中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接；
(4)已知电源电动势为3V，内阻很小，电磁铁线圈电阻R0＝20.0Ω，电流超过50mA时可吸合衔铁．如果要求光强达到2cd时，照明电路恰好接通，则图(c)中定值电阻R＝________Ω.
6．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．图甲中继电器的供电电压U1＝3V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0为40Ω.当线圈中的电流大于等于50mA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)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”).
(2)当环境温度升高时，热敏电阻阻值将________，继电器的磁性将________，当环境温度达到________℃时，警铃报警(均选填“增大”“减小”或“不变”).
(3)如果要使报警电路在更低的温度就报警，下列方案可行的是( )
A．适当减小U1B．适当增大U1
C．适当减小U2D．适当增大U2
7．城市街道的路灯用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制．光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为0；照射光较弱(如夜晚)时电阻接近于无穷大．利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，在夜晚打开．电磁开关的内部结构如图所示.1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接．当励磁线圈中电流大于50mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50mA时，3、4接通．励磁线圈中允许通过的最大电流为100mA.
(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，在虚线框中画出电路原理图；
光敏电阻R1，符号为
灯泡L，额定功率40W，额定电压36V，符号为
保护电阻R2，符号为
电磁开关，符号为
蓄电池E，电压36V，内阻很小；开关S，导线若干．
Ｋ
(2)回答下列问题：
①如果励磁线圈的电阻为200Ω，励磁线圈允许加的最大电压为________V，保护电阻R2的阻值范围是________Ω；
②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通．为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明________________________________________________________________________
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专项2 自制简单的控制电路
1．答案：BD
解析：若试验时发现当有火时装置不响，说明此时电铃两端电压比较大，应增大滑动变阻器接入的阻值，从而减小电铃两端电压，故应把R2的滑片P向上移，B正确，A错误；增大电源电压，会使原来报警时电铃两端电压增大，需要使温度继续升高，减小热敏电阻R1，从而使电铃两端电压减小到报警时的电压，故增大电源电压，会使报警的临界温度升高，D正确，C错误．
2．答案：(1)减小 (2)a (3)左
解析：(1)由图甲可知，温度升高热敏电阻阻值减小；(2)左边控制电路电流变大，电磁铁磁性变强，开关接触a点，要使温度过高时报警器报警，则c应接在a处；(3)滑片P向左移，滑动变阻器接入电路的阻值变大，在温度更高时控制电路才能有足够大电流，使磁铁有足够大引力吸引开关，因此滑片向左移．
3．答案：(1)R2 (2)①700.0 b 接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏 ②c 报警器开始报警 (3)不变 (4)热敏电阻 650
解析：(1)电压为18V，而报警时的电流为10mA；此时电阻约为：R＝eq \f(18,10×10－3)Ω＝1800Ω；而热敏电阻的阻值约为650Ω，故滑动变阻器接入电阻约为1150Ω，故应选择R2.(2)①因要求热敏电阻达到120℃时报警，此时电阻为700Ω，故应将电阻箱调节至700Ω，然后由最大调节滑动变阻器，直至报警器报警，故开始时滑片应在b端，目的是避免接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏；②将开关接到c端与电阻箱连接，调节滑动变阻器直至报警器开始报警即可，然后再接入热敏电阻，电路即可正常工作．(3)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．(4)需将上述电路中的热敏电阻换成光敏电阻，并将电阻箱的阻值调到650Ω，然后重复上述操作即可．
4．答案：(1)串联 (2)短接 20(或20.0) 减小 (3)0.6 小
解析：(1)因要同时满足光线较暗、有活动声音时才打开的要求，所以光控和声控开关必须是串联关系．(2)多用电表测电阻的步骤是机械调零，选挡位，再欧姆调零，最后测量读数．所以选挡后应进行欧姆调零，即将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在表盘右侧零刻线上．欧姆表的读数可估读一位或不估读．电磁继电器的等效电阻为20×1＝20Ω.观察丙图可知，随光照强度的增加，光敏电阻的阻值减小．(3)由闭合电路欧姆定律有I＝eq \f(E,R电阻箱＋R光敏＋R继电器)，解得R光敏＝30Ω，由图丙可知此时照度为0.6(lx)；要降低光照度值，即要在低照度条件下才打开，光敏电阻阻值变大，要在继电器电流为0.05A时亮灯，由闭合电路欧姆定律可知，需调小电阻箱阻值．
5．答案：(1)随着光照强度的增加，光敏电阻的阻值迅速下降，进一步增大光照强度，电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓 (2)C、D (3)电路图见解析 (4)22Ω
解析：(1)由图像可得到的结论是：随着光照强度的增加，光敏电阻的阻值迅速下降，进一步增大光照强度，电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓；(2)由电磁继电器的工作原理可知，电磁铁连接的是控制电路，衔铁连通的是工作电路，故工作时，应将“C、D”接照明电路；(3)光敏电阻、定值电阻、电源与L组成控制电路，C、D与灯泡组成工作电路，电路图如图所示．
(4)由图(a)所示图线可知，2cd对应的光敏电阻阻值R光敏＝18Ω，由闭合电路欧姆定律可知，I＝eq \f(E,R光敏＋R＋R0)，代入数据解得R＝22Ω.
6．答案：(1)B A (2)减小 增大 100℃ (3)B
解析：(1)根据“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”，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．(2)当环境温度升高时，热敏电阻阻值减小，由欧姆定律知电路中电流增大，则继电器的磁性将增大．当线圈中的电流等于50mA时，继电器的衔铁刚好被吸合，则控制电路中电阻最大值为R总＝eq \f(U1,I)＝eq \f(3,0.05)Ω＝60Ω，此时热敏电阻阻值为R＝R总－R0＝60Ω－40Ω＝20Ω，由图乙知，此时环境温度为100℃，所以环境温度在t≥100℃时，警铃报警．(3)要使报警电路在更低的温度就报警，则线圈中的电流等于50mA时，热敏电阻R变大，由(2)知，热敏电阻R＝eq \f(U1,I)－R0，则可通过适当增大U1达到这个目的，故B正确，A、C、D错误．
7．答案：(1)电路图见解析 (2)①20 160～520 ②见解析
解析：(1)要使光敏电阻能够对电路进行控制，且有光照时灯泡熄灭，则光敏电阻应与1、2串联，灯泡与3、4串联，电路图如下图所示
(2)由题意知，最大电流为100mA，励磁线圈电阻为200Ω，则有Umax＝ImaxR＝100×10－3×200V＝20V.
允许通过励磁线圈的电流最大值为100mA，允许通过的电流最小值为50mA，则有R2min＝eq \f(E,Imax)－R＝160Ω，R2max＝eq \f(E,Imin)－R＝520Ω
则阻值范围应为160～520Ω.
把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通；不吸合时，3、4之间断开．