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高中物理人教版 (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
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这是一份高中物理人教版 (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，文件包含人教版2019高中物理选择性必修第二册53《利用传感器制作简单的自动控制装置》分层练习原卷docx、人教版2019高中物理选择性必修第二册53《利用传感器制作简单的自动控制装置》分层练习解析卷docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共15页， 欢迎下载使用。
1. (2020·全国·单元测试)驱动中国网站在2018年6月19日发布消息，京东的智慧物流有20余台配送机器人上阵，开启了全球首次全场景常态化配送运营。该配送机器人能够识别红绿灯信号、规避道路障碍和来往车辆、主动礼让行人。机器人主动礼让行人，是利用了( )
A. 力传感器B. 光传感器C. 温度传感器D. 声传感器
2. (2020·全国·单元测试)许多饮水机可以保证出水温度恒定，采取的方法是( )
A. 水温低于设定温度时加热，达到设定温度时，停止加热
B. 设定程序，固定各次加温时间及加热时间间隔
C. 人工控制加温按钮
D. 持续加温
3.(2022·安徽省滁州市·期中考试)半导体型呼气酒精测试仪采用氧化锡半导体作为传感器。如图甲所示是该测试仪的原理图。图中R1为定值电阻，酒精气体传感器R2的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小。
(1)驾驶员呼出的酒精气体浓度越大，电压表的读数越________(填“大”或“小”)。
(2)如图乙所示为酒精气体传感器R2的电阻值随酒精气体浓度变化的关系曲线。则酒精气体浓度为0时R2的阻值为________Ω。若某司机呼气酒精浓度为120 mg/m3，此时此时R2的阻值为________Ω。
(3)现有一个电源，电动势为4.8 V，内阻为1 Ω；电压表V量程为5 V，内阻很大；定值电阻R1的阻值为60 Ω；导线若干。按图甲所示电路图把电压表改装成酒精浓度表，则酒精气体浓度为0的刻度线应刻在电压刻度线为________V处；酒精气体浓度为50 mg/m3应刻在电压刻度线为________V处。
6. (2023·湖南省·单元测试)某同学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30Ω。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__________(均选填“增大”、“减小”或“不变”)，当环境温度达到__________℃时，警铃报警；
(3)如果要使报警电路在更高的温度报警，下列方案可行的是__________
A.适当减小U1B.适当增大U1C.适当减小U2D.适当增大U2
7. (2022·辽宁省·期末考试)某研究性学习小组利用压敏电阻制作电子秤。已知压敏电阻在压力作用下发生微小形变，它的电阻也随之发生变化，其阻值R随压力 F变化的图象如图(a)所示，其中R0=15Ω，图象斜率k=1.4 Ω/N。小组同学按图(b)所示电路制作了一个简易电子秤(秤盘质量不计)，电路中电源电动势E=3.5 V，内阻r=10Ω，电流表量程为100mA，内阻未知，g取10 m/s2。实验步骤如下：
步骤a：秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏；
步骤b：秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器电阻接入电阻不变；读出此时毫安表示数I；
步骤c：换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值；
步骤d：将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。
(1)当电流表半偏时，压敏电阻大小为_______ (结果保留2位有效数字)
(2)若电流表示数为20mA，则待测重物质量为m=________kg；(结果保留2位有效数字)
(3)改装后的刻度盘，其零刻度线在电流表________(填“零刻度”或“满刻度”)处；
(4)若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤a操作，则测量结果________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
6. (2021·山东省烟台市·期中考试)温控电路常用于恒温箱、自动孵化器等，如图所示为一温控电路的工作原理图，主要由电磁继电器、热敏电阻、滑动变阻器、电源、电炉丝、开关组成，其中P为衔铁，K为金属触点，闭合开关S后，当温度低于T1时，电炉丝自动通电供热，当温度超过T2时，又可以自动断电。则下列说法中正确的是( )
A. 该热敏电阻的阻值随温度的升高而增大
B. 该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小
C. 要使T1升高，可将滑动变阻器滑片向右移动
D. 要使T1升高，可将滑动变阻器滑片向左移动
7. (2022·湖北省恩施土家族苗族自治州·单元测试)如图所示为某商厦安装的光敏电阻自动计数器的示意图。其中A为光源，B为由电动机带动匀速运行的自动扶梯，R1为光敏电阻，R2为定值电阻。每当扶梯上有顾客经过挡住由A射向R1的光线时，计数器就计数一次。下列说法正确的是 ( )
A. 当有光照射R 1时，信号处理系统获得低电压
B. 当有光照射R 1时，信号处理系统获得高电压
C. 信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D. 信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
8. (2021·江西省·月考试卷)实验室中有热敏电阻Rt、电炉丝、电磁继电器、电源E(3.6 V，内阻不计)、电阻箱R0(0～999.9 Ω)、开关K和导线若干，某同学设计了如图1所示的温控电路，当通过电磁继电器线圈的电流达到20 mA时，衔铁被吸合，电炉丝停止加热；当通过继电器线圈的电流降到18 mA时，衔铁与继电器分开，电炉丝通电加热，图2为热敏电阻Rt的阻值与温度t的关系
该同学主要实验过程如下，完成下列填空：
(1)用多用电表的欧姆“×1 Ω”档测继电器线圈的电阻时，主要步骤如下：
a.将选择开关旋至“×1 Ω”档，短接两表笔，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆档“0”刻度
b.调节多用电表的指针定位螺丝，使指针指在直流电流“0”刻度
c.将多用电表的选择开关旋至“OFF”
d.将两表笔直接连到图1中的1、4两点，读出欧姆表的示数即继电器线圈的电阻值
以上步骤中存在错误的一项是_____。改正后正确的步骤顺序为_____。(填步骤前的字母)
(2)已知继电器线圈的电阻为25.0 Ω.该同学将电阻箱的阻值调为75.0 Ω，则该温控器的温度控制范围在_____之间；若要提高控制的温度，则需要将电阻箱的阻值_____(选填“调大”或“调小”)
(3)正确设计电路后闭合K，发现电炉丝发热，Rt温度一直升高但继电器并不吸合。将多用电表选择开关旋至直流电压“×10 V”档，将表笔分别接到图1中1、2、3、4各点进行故障排查，现象如下表，则可知_____
A.开关K断路 B.电阻箱断路 C.热敏电阻Rt短路 D.电磁继电器线圈短路
9. (2023·重庆市市辖区·月考试卷)半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随压力变化而改变。现有A和B两个压力传感器：
(1)利用如图甲所示的电路测量传感器在不同压力下的阻值RN，其阻值约几十千欧，实验室提供以下器材：
电源电动势为3V
电流表A(量程250μA，内阻约为50Ω)
电压表V(量程3V，内阻约为20kΩ)
滑动变阻器R0(阻值0∼100Ω)
为了提高测量的准确性，开关S1应该接 (填“ ①”或“ ②”)，开关S2应该接
(填“ ③”或“ ④”)。
(2)实验测得A和B两个压力传感器的阻值RN随压力F变化的关系图像如图乙所示。利用压力传感器设计了自动报警分拣装置如图丙所示，图中RN为压力传感器，R为滑动变阻器，电源电动势为6V(内阻不计)。当蜂鸣器(可视为断路)两端的电压大于3V时，会发出警报。分拣时将质量不同的物体用传送带运送到压力传感器上，若要将质量超过0.40kg的货物实现报警分拣，则 (填“A”或“B”)压力传感器的灵敏度更高(灵敏度指电阻值随压力的变化率，g=10m/s2)。
(3)仍用图丙所示的自动报警分拣装置，某次分拣产品时选择B压力传感器，若R调为50kΩ，该分拣装置可以实现将质量超过 kg的物品进行分拣(结果保留两位有效数字)，若要分拣质量更大的物品，应该将R的滑片向 (填“上”或“下”)移动。
10. (2023·福建省厦门市·模拟题)酒驾严重危害交通安全，喝酒不开车已经成为准则。某款酒精检测仪如图甲所示，核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图乙所示。某同学想利用该酒精气体传感器设计一款酒精测量仪，除酒精气体传感器外，在实验室中找到了如下器材：
A.干电池组(电动势E=3.0V，内阻r=1.2Ω)
B.表头G(满偏电流6.0mA，内阻Rg=42Ω)
C.电阻箱R1(最大阻值9999.9Ω)
D.电阻箱R2(最大阻值9999.9Ω)
E.开关及导线若干
(1)该同学设计的测量电路如图丙所示，他首先将表头G量程扩大为90mA，则应将电阻箱R1的阻值调为 Ω;
(2)如图丁所示，该同学想将酒精气体浓度为零的位置标注在表头上2mA处，则应将电阻箱R2的阻值调为 Ω;
(3)完成步骤(2)后，某次在实验室中试测酒精浓度时，表头指针如图丁所示。已知酒精浓度在0.2∼0.8mg/mL之间属于饮酒驾驶;酒精含量达到或超过0.8mg/mL属于醉酒驾驶，则该次测试的酒精浓度属于 范围(选填“酒驾”或“醉驾”);
(4)使用较长时间后，干电池组电动势降低，内阻增大，则此时所测的酒精气体浓度与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
表笔位置
1、2
3、2
3、4
4、1
电表示数
3.60 V
3.60 V
0
0
1. (2020·全国·单元测试)驱动中国网站在2018年6月19日发布消息，京东的智慧物流有20余台配送机器人上阵，开启了全球首次全场景常态化配送运营。该配送机器人能够识别红绿灯信号、规避道路障碍和来往车辆、主动礼让行人。机器人主动礼让行人，是利用了( )
A. 力传感器B. 光传感器C. 温度传感器D. 声传感器
2. (2020·全国·单元测试)许多饮水机可以保证出水温度恒定，采取的方法是( )
A. 水温低于设定温度时加热，达到设定温度时，停止加热
B. 设定程序，固定各次加温时间及加热时间间隔
C. 人工控制加温按钮
D. 持续加温
3.(2022·安徽省滁州市·期中考试)半导体型呼气酒精测试仪采用氧化锡半导体作为传感器。如图甲所示是该测试仪的原理图。图中R1为定值电阻，酒精气体传感器R2的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小。
(1)驾驶员呼出的酒精气体浓度越大，电压表的读数越________(填“大”或“小”)。
(2)如图乙所示为酒精气体传感器R2的电阻值随酒精气体浓度变化的关系曲线。则酒精气体浓度为0时R2的阻值为________Ω。若某司机呼气酒精浓度为120 mg/m3，此时此时R2的阻值为________Ω。
(3)现有一个电源，电动势为4.8 V，内阻为1 Ω；电压表V量程为5 V，内阻很大；定值电阻R1的阻值为60 Ω；导线若干。按图甲所示电路图把电压表改装成酒精浓度表，则酒精气体浓度为0的刻度线应刻在电压刻度线为________V处；酒精气体浓度为50 mg/m3应刻在电压刻度线为________V处。
6. (2023·湖南省·单元测试)某同学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30Ω。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__________(均选填“增大”、“减小”或“不变”)，当环境温度达到__________℃时，警铃报警；
(3)如果要使报警电路在更高的温度报警，下列方案可行的是__________
A.适当减小U1B.适当增大U1C.适当减小U2D.适当增大U2
7. (2022·辽宁省·期末考试)某研究性学习小组利用压敏电阻制作电子秤。已知压敏电阻在压力作用下发生微小形变，它的电阻也随之发生变化，其阻值R随压力 F变化的图象如图(a)所示，其中R0=15Ω，图象斜率k=1.4 Ω/N。小组同学按图(b)所示电路制作了一个简易电子秤(秤盘质量不计)，电路中电源电动势E=3.5 V，内阻r=10Ω，电流表量程为100mA，内阻未知，g取10 m/s2。实验步骤如下：
步骤a：秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏；
步骤b：秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器电阻接入电阻不变；读出此时毫安表示数I；
步骤c：换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值；
步骤d：将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。
(1)当电流表半偏时，压敏电阻大小为_______ (结果保留2位有效数字)
(2)若电流表示数为20mA，则待测重物质量为m=________kg；(结果保留2位有效数字)
(3)改装后的刻度盘，其零刻度线在电流表________(填“零刻度”或“满刻度”)处；
(4)若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤a操作，则测量结果________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
6. (2021·山东省烟台市·期中考试)温控电路常用于恒温箱、自动孵化器等，如图所示为一温控电路的工作原理图，主要由电磁继电器、热敏电阻、滑动变阻器、电源、电炉丝、开关组成，其中P为衔铁，K为金属触点，闭合开关S后，当温度低于T1时，电炉丝自动通电供热，当温度超过T2时，又可以自动断电。则下列说法中正确的是( )
A. 该热敏电阻的阻值随温度的升高而增大
B. 该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小
C. 要使T1升高，可将滑动变阻器滑片向右移动
D. 要使T1升高，可将滑动变阻器滑片向左移动
7. (2022·湖北省恩施土家族苗族自治州·单元测试)如图所示为某商厦安装的光敏电阻自动计数器的示意图。其中A为光源，B为由电动机带动匀速运行的自动扶梯，R1为光敏电阻，R2为定值电阻。每当扶梯上有顾客经过挡住由A射向R1的光线时，计数器就计数一次。下列说法正确的是 ( )
A. 当有光照射R 1时，信号处理系统获得低电压
B. 当有光照射R 1时，信号处理系统获得高电压
C. 信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D. 信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
8. (2021·江西省·月考试卷)实验室中有热敏电阻Rt、电炉丝、电磁继电器、电源E(3.6 V，内阻不计)、电阻箱R0(0～999.9 Ω)、开关K和导线若干，某同学设计了如图1所示的温控电路，当通过电磁继电器线圈的电流达到20 mA时，衔铁被吸合，电炉丝停止加热；当通过继电器线圈的电流降到18 mA时，衔铁与继电器分开，电炉丝通电加热，图2为热敏电阻Rt的阻值与温度t的关系
该同学主要实验过程如下，完成下列填空：
(1)用多用电表的欧姆“×1 Ω”档测继电器线圈的电阻时，主要步骤如下：
a.将选择开关旋至“×1 Ω”档，短接两表笔，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆档“0”刻度
b.调节多用电表的指针定位螺丝，使指针指在直流电流“0”刻度
c.将多用电表的选择开关旋至“OFF”
d.将两表笔直接连到图1中的1、4两点，读出欧姆表的示数即继电器线圈的电阻值
以上步骤中存在错误的一项是_____。改正后正确的步骤顺序为_____。(填步骤前的字母)
(2)已知继电器线圈的电阻为25.0 Ω.该同学将电阻箱的阻值调为75.0 Ω，则该温控器的温度控制范围在_____之间；若要提高控制的温度，则需要将电阻箱的阻值_____(选填“调大”或“调小”)
(3)正确设计电路后闭合K，发现电炉丝发热，Rt温度一直升高但继电器并不吸合。将多用电表选择开关旋至直流电压“×10 V”档，将表笔分别接到图1中1、2、3、4各点进行故障排查，现象如下表，则可知_____
A.开关K断路 B.电阻箱断路 C.热敏电阻Rt短路 D.电磁继电器线圈短路
9. (2023·重庆市市辖区·月考试卷)半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随压力变化而改变。现有A和B两个压力传感器：
(1)利用如图甲所示的电路测量传感器在不同压力下的阻值RN，其阻值约几十千欧，实验室提供以下器材：
电源电动势为3V
电流表A(量程250μA，内阻约为50Ω)
电压表V(量程3V，内阻约为20kΩ)
滑动变阻器R0(阻值0∼100Ω)
为了提高测量的准确性，开关S1应该接 (填“ ①”或“ ②”)，开关S2应该接
(填“ ③”或“ ④”)。
(2)实验测得A和B两个压力传感器的阻值RN随压力F变化的关系图像如图乙所示。利用压力传感器设计了自动报警分拣装置如图丙所示，图中RN为压力传感器，R为滑动变阻器，电源电动势为6V(内阻不计)。当蜂鸣器(可视为断路)两端的电压大于3V时，会发出警报。分拣时将质量不同的物体用传送带运送到压力传感器上，若要将质量超过0.40kg的货物实现报警分拣，则 (填“A”或“B”)压力传感器的灵敏度更高(灵敏度指电阻值随压力的变化率，g=10m/s2)。
(3)仍用图丙所示的自动报警分拣装置，某次分拣产品时选择B压力传感器，若R调为50kΩ，该分拣装置可以实现将质量超过 kg的物品进行分拣(结果保留两位有效数字)，若要分拣质量更大的物品，应该将R的滑片向 (填“上”或“下”)移动。
10. (2023·福建省厦门市·模拟题)酒驾严重危害交通安全，喝酒不开车已经成为准则。某款酒精检测仪如图甲所示，核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图乙所示。某同学想利用该酒精气体传感器设计一款酒精测量仪，除酒精气体传感器外，在实验室中找到了如下器材：
A.干电池组(电动势E=3.0V，内阻r=1.2Ω)
B.表头G(满偏电流6.0mA，内阻Rg=42Ω)
C.电阻箱R1(最大阻值9999.9Ω)
D.电阻箱R2(最大阻值9999.9Ω)
E.开关及导线若干
(1)该同学设计的测量电路如图丙所示，他首先将表头G量程扩大为90mA，则应将电阻箱R1的阻值调为 Ω;
(2)如图丁所示，该同学想将酒精气体浓度为零的位置标注在表头上2mA处，则应将电阻箱R2的阻值调为 Ω;
(3)完成步骤(2)后，某次在实验室中试测酒精浓度时，表头指针如图丁所示。已知酒精浓度在0.2∼0.8mg/mL之间属于饮酒驾驶;酒精含量达到或超过0.8mg/mL属于醉酒驾驶，则该次测试的酒精浓度属于 范围(选填“酒驾”或“醉驾”);
(4)使用较长时间后，干电池组电动势降低，内阻增大，则此时所测的酒精气体浓度与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
表笔位置
1、2
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3、4
4、1
电表示数
3.60 V
3.60 V
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