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同步测试题

5.3利用传感器制作简单的自动控制装置课后练

1.如图所示，R3是光敏电阻，R是负温度系数的热敏电阻（温度升高电阻减小），R1、R2是两个定值电阻，电源的内电阻忽略不计。室温下开关S闭合后，在没有光照射时a、b两点等电势。则（  ）

A.当只用光照射电阻R3时，a点电势高于b点电势

B.当只用光照射电阻R3时，a点电势低于b点电势

C.当只对电阻R加热时，a点电势高于b点电势

D.a点电势一定等于b点电势，与光是否照射R3和是否加热R无关

2.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

3.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

4.有一种自动恒温的电烤箱，其温度控制电路如图所示，控制的核心是一密封智能开关，内部结构不明，它有四个接线柱．a、b之间接的是两个相同的加热电阻R与220V电源，c、d之间接有一个叫作“水银接点温度计”的温控组件，它比普通水银温度计多出了两个电极，温度升高时，水银膨胀，将两个电极接通；温度降低时，水银收缩，将两个电极断开．该智能开关会根据“水银接点温度计”的通断自动控制R的发热功率，稳定烤箱内的温度.用表示a、b两点间的电压，表示A、b两点间的电压，以下说法可能正确的是（　　）

A.当水银接点温度计接点接通时，，

B.当水银接点温度计接点接通时，，

C.当水银接点温度计接点断开时，，

D.当水银接点温度计接点断开时，，Uab=0

5.如图所示为某电容式话筒的原理示意图。Q为绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电。对着话筒说话时，M振动而N可视为不动。下列说法正确的是（　　）

A.该话筒的传感器是薄金属膜M

B.传感器的敏感元件是M、N组成的电容器

C.M、N间的电压始终等于电源电压

D.传感器将声波信号转换为电容器的电容

6.如图是煤气泄漏报警装置原理图，R1是对煤气敏感的半导体元件，其电阻随煤气浓度的升高而减小，R2是一可变电阻，在a、c间接12V的恒定电压，当煤气浓度升高到一定值时报警器发出警告，则（　　）

A.减小R2的阻值，b点的电势升高

B.当煤气的浓度升高时，b点的电势降低

C.适当减小a、c间的电压，可以提高报警器的灵敏度

D.调节R2的阻值能改变报警器启动时煤气浓度的临界值

7.如图甲所示为热敏电阻的图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为当线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合为继电器线圈供电电池的电动势，内阻可以不计图中的“电源”是恒温箱加热电源．

（1）图甲说明热敏电阻的阻值随着温度的升高______填“增大”“减小”或“不变”；

（2）应该把恒温箱内加热器接______端填“AB”或“CD”；

（3）如果要使恒温箱内的温度保持，滑动变阻器接入电路的电阻值为______

8.某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图11–1图所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控．继电器的电阻约为20Ω，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示

（1）提供的实验器材有：电源E1（3V，内阻不计）、电源E2（6V，内阻不计）、滑动变阻器R1（0~200Ω）、滑动变阻器R2（0~500Ω）、热敏电阻Rt，继电器、电阻箱（0~999.9Ω）、开关S、导线若干．

为使该装置实现对30~80℃之间任一温度的控制，电源E应选用______（选填“E1”或“E2”），滑动变阻器R应选用______（选填“R1”或“R2”）．

（2）实验发现电路不工作．某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图11–2图所示的选择开关旋至______（选填“A”、“B”、“C”或“D”）．

（3）合上开关S，用调节好的多用电表进行排查，在题11–1图中，若只有b、c间断路，则应发现表笔接入a、b时指针______（选填“偏转”或“不偏转”），接入a、c时指针______（选填“偏转”或“不偏转”）．

（4）排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50℃时被吸合，下列操作步骤正确顺序是_____．（填写各步骤前的序号）

①将热敏电阻接入电路

②观察到继电器的衔铁被吸合

③断开开关，将电阻箱从电路中移除

④合上开关，调节滑动变阻器的阻值

⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1Ω

9.传感器担负着信息采集的任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量（如温度、光、声等）转换成便于测量的量（电学量），例如热敏传感器。某热敏电阻RT阻值随温度变化的图线如图5甲所示，图乙是由该热敏电阻RT作为传感器制作的简单自动报警器线路图。问：

（1）为了使温度过高时报警器响铃，c应接在___________（选填“a”或“b”）处。

（2）若要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）如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器的滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路不能正常工作的原因可能是___________。

10.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，流过的电流超过时就会报警），电阻箱（最大阻值为999.9Ω），直流电源（输出电压为U，内阻不计），滑动变阻器（最大阻值为1000Ω），滑动变阻器（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，已知U约为18V，约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60℃时阻值为650.0Ω．

（1）在答题卡上完成待调节的报警系统原理电路图的连线_________．

（2）在电路中应选用滑动变阻器________（填“”或“”）．

（3）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______（填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是______．

②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______．

（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．

参考答案

1.A

【详解】ABD．由于电源的内电阻忽略不计，R1、R2是两个定值电阻，所以b点的电势不发生变化。当只用光照射电阻R3时，其电阻变小，所分得的电压变小，所以a点的电势升高，a点电势高于b点电势，A正确，BD错误；

C．当只对电阻R加热时，由于其电阻减小，所以分得的电压减小，所以a点的电势降低，a点电势低于b点电势，故C错误。

故选A。

2.D

【详解】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.A

【详解】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。

4.B

【详解】由题意知，当温度升高使温度计接点接通时，电路应断开，停止加热，故电路中电流为零，Uab=220V，UAb=220V，选项A错误，选项B正确；当温度降低使温度计接点断开时，电路应接通，开始加热，由于两电阻相同且串联，故每个电阻两端的电压均为110V，Uab=0，UAb=110V，选项C、D错误.

故选B

【点睛】做此题时要明白水银接点温度计真正的工作原理：即温度升高，回路断开，温度降低，回路通，这样达到保温的作用

5.D

【详解】ABD．该话筒的传感器是M、N组成的电容器，传感器的敏感元件是薄金属膜M，传感器将声波信号转换为电容器的电容，AB错误，D正确；

C．话筒工作过程中，电容器的电容不断变化，电路中有充、放电电流，固定电阻R上的电压会发生变化，故M、N间的电压不始终等于电源电压，C错误。

故选D。

6.D

【详解】A．由电路图可知，R1与R2串联，b、c之间的电压等于可变电阻R2两端的电压，则有

Ubc=IR2=

则当减小R2的阻值时，b点的电势降低，A错误；

B．当煤气的浓度升高时，R1的阻值减小，根据电路知识可知b、c之间的电压升高，所以b点电势升高，B错误；

CD．Ubc即加在三极管基极b上的电压，它的大小决定了三极管是否导通，从而决定了报警器是否报警，所以要提高报警器的灵敏度，即煤气浓度更低、R1更大时，Ubc就能达到使三极管导通的临界值U0；由分压关系可知，可以采用的方法有：增大电源的电压（a、c之间的电压）、增大可变电阻R2的阻值，故C错误，D正确。

故选D。

7.（1）减小；（1）AB；（1）150

【详解】（1）由图甲可知热敏电阻的阻值随着温度的升高而减小；

（2）当温度较低的时候，热敏电阻的电阻较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁与AB部分连接，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以该把恒温箱内的加热器接在A、B端．

（3）当温度达到100℃时，加热电路就要断开，此时的继电器的衔铁要被吸合，即控制电路的电流要到达20mA=0.02A，根据闭合电路欧姆定律可得：，解得：R1=150Ω．

8.（1）E2，R2；（2）C；（3）不偏转，偏转；（4）⑤④②③①

【详解】（1）由表格数据知，当温度为30℃时，热敏电阻阻值为199.5Ω，继电器的阻值R0=20Ω，当电流为15mA时，E=I（Rt+R0）=3.3V，所以电源选E2，80℃时，热敏电阻阻值Rt=49.1Ω，则

E2=I（Rt+R0+R），此时变阻器阻值R=330.9Ω，所以变阻器选择R2；

（2）多用电表做电压表测量电压，旋钮旋至直流电压挡C处；

（3）若只有b、c间断路，表笔接入a、b时，整个回路断路，电表指针不偏转，接入a、c时电流流经电表，故指针偏转；

（4）50℃时，热敏电阻阻值为108.1Ω，所以应将电阻箱阻值调至108.1Ω，调节变阻器，使衔铁吸合，再将电阻箱换成热敏电阻，故顺序为⑤④②③①．

9.（1）a；（2）左；（3）电源提供的电压太小以至于电磁铁磁性太弱或弹簧劲度系数太大，电磁铁的吸引力小于弹力

【详解】（1）由题图甲可知，热敏电阻RT在温度升高时阻值变小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，把右侧衔铁吸引过来，与a接触，故c应接在a处。

（2）若要使启动报警的温度提高，则应使电路中电阻更大，滑动变阻器的滑片P向左移动。

（3）电源提供的电压太小以至于电磁铁磁性太弱或弹簧劲度系数太大，电磁铁的吸引力小于弹力。

10.（1）；（2）R2；（3）650.0，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，c，报警器开始报警

【详解】试题分析：（1）电路连线如图

（2）在室温下对系统进行调节，已知U约为18V，约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏，可知外电阻的取值范围大约是，报警器的电阻是650.0Ω，所以滑动变阻器的取值范围在250Ω到1150Ω之间，所以滑动变阻器应该选R2．

（3）①本题采用的是等效替换法，先用变阻箱来代替热敏电阻，所以变阻箱的阻值要调节到热敏电阻的临界电阻也就是在60℃时阻值为650.0Ω；为防止接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏，滑动变阻器的滑片应置于b端；②先把变阻箱的电阻接入电路，调节滑动变阻器的电阻，调至报警器开始报警时，保持滑动变阻器的阻值不变，接到热敏电阻上，当热敏电阻的阻值是650.0Ω时，也就是温度达到了60℃，报警器开始报警．