高中试卷答案网5.3利用传感器制作简单的自动控制装置
一、单项选择题
1、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
2、在输液时，药液有时会从针口处流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示，其中R为定值电阻，M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时(忽略电源内阻)( )
A．RM变大，且R越大，U增大越明显
B．RM变大，且R越小，U增大越明显
C．RM变小，且R越大，U增大越明显
D．RM变小，且R越小，U增大越明显
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( )
甲 乙
A.触发器内是一个开关,当磁条与主机靠近时,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、当前传感器被广泛应用于各种电器、电子产品之中,下述关于常用的几种家用电子器件所采用传感器的说法中不正确的是( )
A.电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了光电传感器
B.电子体温计中主要是采用了温度传感器
C.电脑所用的光电鼠标主要采用了声波传感器
D.电子秤中主要是采用了力电传感器
5、用遥控器调换电视机频道的过程,实际上就是传感器把光信号转换为电信号的过程,下列属于这类传感器的是( )
A.红外报警装置
B.走廊照明灯的声控开关
C.自动洗衣机中的压力传感装置
D.电饭煲中控制加热和保温的温控器
6、动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象。图1是动圈式话筒的原理图,图2是磁带录音机的录音、放音原理图,由图可知下列选项叙述错误的是( )
A.话筒工作时磁铁不动,线圈振动而产生感应电流
B.录音机放音时变化的磁场在静止的线圈里产生感应电流
C.录音机放音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
D.录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
7、用遥控器调换电视机频道的过程,实际上就是传感器把光信号转换为电信号的过程,下列属于这类传感器的是( )
A.红外报警装置
B.走廊照明灯的声控开关
C.自动洗衣机中的压力传感装置
D.电饭煲中控制加热和保温的温控器
8、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,可知灯的亮灭情况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与门关闭时相比的变化情况为( )
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
二、多项选择题
9、如图所示,全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的,当进行排水和脱水工序时,控制铁芯1的线圈通电,使铁芯2运动,从而牵引排水阀的阀门排除污水。以下说法中正确的是( )
A.若输入的控制电流由a流入,由b流出,则铁芯2中A端为N极,B端为S极
B.若输入的控制电流由a流入,由b流出,则铁芯2中A端为S极,B端为N极
C.若a、b处输入交变电流,铁芯2不能被吸入线圈中
D.若a、b处输入交变电流,铁芯2仍能被吸入线圈中
10、某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成。如果右侧线圈L2中产生感应电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关K而切断家庭电路。仅考虑L1在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有( )
A.家庭电路正常工作时,L2中的磁通量为零
B.家庭电路中使用的电器增多时,L2中的磁通量将增加
C.家庭电路中的电器发生短路时,开关K将被电磁铁吸起
D.地面上的人接触火线发生触电时,开关K将被电磁铁吸起
11、如图甲所示的电路中电源电动势E=8 V,电阻R与一个电流传感器相连,传感器可以将电路中的电流随时间变化的曲线显示在计算机屏幕上,先将S接2给电容器C充电,再将S接1,结果在计算机屏幕上得到如图乙所示的曲线,B为图线上的一点,将该曲线描绘在坐标纸上(坐标纸上的小方格图中未画出),电流坐标轴每小格表示0.1 mA,时间坐标轴每小格表示0.1 s,曲线与AOD所围成的面积约为80个小方格,则下列说法正确的是( )
A.充电电流由a极板穿过电容器内部流向b极板
B.B点的坐标乘积表示电容器放电过程中流过电流传感器的电荷量
C.电容器充电完毕时,所带电荷量约为8×10-4 C
D.电容器的电容约为10-4 F
12、计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息。光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是( )
A．当有激光照射R1时，信号处理系统获得低电压
B．当有激光照射R1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
13、压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置,如图甲所示,将压敏电阻平放在升降机内,受压面朝上,在上面放一物体m,升降机静止时电流表示数为I0。某过程中电流表的示数如图乙所示,则在此过程中( )
A.物体处于失重状态
B.物体处于超重状态
C.升降机一定向上做匀加速运动
D.升降机可能向下做匀减速运动
三、非选择题
14、光敏电阻在自动化装置中有很多应用,街道路灯自动控制就是其应用之一,图示电路为其模拟电路,其中干电池的内阻可忽略不计,A处接电磁继电器,B为三极管(当φe-φb≥0.2 V时,c、e间的电阻R可忽略不计,当φe-φb<0.2 V时,R可视为无穷大),b点的电势由R1与R2的比值决定,R1、R2中有一个是定值电阻,另一个是光敏电阻,阻值随光照强度增强而减小,C为电磁继电器,D为路灯。为了达到日出路灯熄,日落路灯亮的效果,请回答下列问题:
(1)R1是 (选填“光敏电阻”或“定值电阻”);
(2)请用笔画线代替导线,将实物连接成正确的电路。
15、某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25 ℃～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω；电源E(6 V，内阻可忽略)；电压表○ (量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～999.9 Ω)；单刀开关S1，单刀双掷开关S2。
实验时，先按图(a)连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 ℃。将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 ℃。实验得到的R2 t数据见下表。
t/℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
R2/Ω 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0
回答下列问题：
(1)在闭合S1前，图(a)中R1的滑片应移动到________(填“a”或“b”)端。
(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2 t曲线。
(3)由图(b)可得到RT在25 ℃～80 ℃范围内的温度特性。当t＝44.0 ℃时，可得RT＝________Ω。
(4)将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图(c)所示，该读数为________Ω，则手心温度为________℃。
16、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。
甲 乙
(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。
17、由半导体材料制成的热敏电阻阻值是温度的函数。基于热敏电阻对温度敏感原理制作一个火灾报警系统，要求热敏电阻温度升高至50 ℃时，系统开始自动报警。所用器材有：直流电源E(36 V，内阻不计)；电流表(量程250 mA，内阻约0.1 Ω)；电压表(量程50 V，内阻约1 MΩ)；热敏电阻RT；报警器(内阻很小，流过的电流超过10 mA时就会报警，超过30 mA时就会损伤)；滑动变阻器R1(最大阻值4 000 Ω)；电阻箱R2(最大阻值9 999.9 Ω)；单刀单掷开关S1；单刀双掷开关S2；导线若干。
(1)用图(a)所示电路测量热敏电阻R1的阻值，当温度为27 ℃时，电压表读数为30.0 V，电流表读数为15.0 mA；当温度为50 ℃时，调节R1，使电压表读数仍为30.0 V，电流表指针位置如图(b)所示。
温度为50 ℃时，热敏电阻的阻值为________Ω，从实验原理上看，该方法测得的阻值比真实值略微________(填“偏大”或“偏小”)。如果热敏电阻阻值随温度升高而变大，则其为正温度系数热敏电阻，反之为负温度系数热敏电阻。基于以上实验数据可知，该热敏电阻RT为________(填“正”或“负”)温度系数热敏电阻。
(2)某同学搭建一套基于该热敏电阻的火灾报警系统，实物图连线如图(c)所示，其中有一个器件的导线连接有误，该器件为________(填器件名称)。正确连接后，先使用电阻箱R2进行调试，其阻值设置为________Ω，滑动变阻器R1阻值从最大逐渐减小，直至报警器开始报警，此时滑动变阻器R1连入电路的阻值为________Ω。调试完毕后，再利用单刀双掷开关S2的选择性开关功能，把热敏电阻RT接入电路，可方便实现调试系统和工作系统的切换。
答案与解析
1、D
解析：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;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;由题图可知电磁铁工作时线圈中电流的方向,根据安培定则可知,电磁铁工作时,上端为N极,选项C错误;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。
2、C
解析：此装置电路中M与R并联后再与S串联。根据欧姆定律得回路中电流I＝，S两端的电压U＝IRS增大，则电流I增大，故R并减小，即并联支路的总电阻减小，RM必减小，故选项A、B错误。由于＝＋，即R并＝＝，当R远大于RM时，→0，则R并≈RM，此时可认为RM变化了多少，R并就变化了多少，且R越大，RM的变化对U的变化的影响就越明显，故选项C正确，D错误。
3、A
解析：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。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。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。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。
4、C
解析：C项中电脑所用的光电鼠标主要采用了光电传感器。
5、A
解析：红外报警是将光信号转换为电信号的过程,故A选项正确;B选项是将声音信号转换为电信号的过程;C选项是利用压力来传递信息的过程;D选项则是通过温度来控制的过程。
6、C
解析：话筒的工作原理是声波迫使金属线圈在磁场中振动产生感应电流,A正确。录音时,话筒产生的感应电流经放大电路放大后在录音机磁头缝隙处产生变化的磁场,D正确。磁带在放音时通过变化的磁场使放音磁头产生感应电流,经放大电路后再送到扬声器中,B正确,C错误。
7、A
解析：红外报警是将光信号转换为电信号的过程,故A选项正确;B选项是将声音信号转换为电信号的过程;C选项是利用压力来传递信息的过程;D选项则是通过温度来控制的过程。
8、D
解析：当门打开时,R3受红外线照射,电阻减小,则电路中总电阻减小,总电流I增大,R2两端电压UR2=E-I(R1+r)减小,R2中电流IR2=减小,所以R3中电流IR3=I-IR2增大,电磁继电器产生的磁场增强,把衔铁吸下,红灯亮,选项D正确。
9、AD
解析：控制电流由a→b,由安培定则,电磁铁左端为N极,右端为S极,铁芯2被磁化,A端为N极,B端为S极,因而被吸入线圈中;若a、b处输入交变电流,铁芯1磁性不断变化,铁芯2磁性也随之变化,仍能被吸入线圈中,故A、D正确。
10、AD
解析：分析题意可知,火线和零线中电流等大反向,并行绕制时,线圈L1中产生的磁通量相互抵消,合磁通量为零,线圈L1、L2绕制同一铁芯上,即使用电器增多时,线圈L2中的磁通量同样为零,A选项正确,B选项错误;家庭电路中的电器发生短路时,根据闭合电路欧姆定律可知,火线和零线的电流同时增大,合磁通量为零,开关K不会被电磁铁吸起,C选项错误;地面上的人接触火线发生触电时,火线的电流变大,线圈L1中的磁通量不为零,线圈L2中的磁通量发生变化,产生感应电流,电磁铁将开关K吸起,D选项正确。
11、CD
解析：充电电流由电源正极流向a极板,而不是由a极板穿过电容器内部流向b极板,选项A错误;图像与坐标轴所围成的面积表示电容器放电过程中流过电流传感器的电荷量,所以B点的坐标乘积小于电容器放电过程中流过电流传感器的电荷量,选项B错误;根据图像的含义,因Q=It,所以曲线与AOD所围方格的面积表示电容器放出的电荷量,也等于充电的总电荷量,Q=0.1×10-3×0.1×80C=8×10-4C,选项C正确;C选项D正确。
12、BD
解析：由题意知，当激光照射R1时，R1阻值减小，R总减小，由欧姆定律得：I＝，且电源电压不变，所以电路中的电流增大，因为R2是定值电阻，U2＝IR2，故R2两端电压增大，信号处理系统获得高电压，其原理是每获得一次高电压就计数一次，A、C错误，B、D正确。
13、BD
解析：由乙图知电流强度变为原来的两倍,而加在压敏电阻两端的电压不变,说明压敏电阻的阻值减小,即物体对压敏电阻的压力增大,物体所受支持力大于重力,升降机匀加速上升或匀减速下降,处于超重状态,故选B、D。
14、答案：(1)光敏电阻
(2)见解析
解析：(1)为使路灯正常工作,在白天时电磁继电器的触点要断开,电磁铁通电,φe-φb≥0.2 V,应让R1变小或R2变大,光敏电阻阻值随着光照强度的增大而减小,白天时光敏电阻阻值变小,所以R1是光敏电阻。(2)如图所示。
15、解析：(1)闭合开关S1前，应让滑片移动到b端，使滑动变阻器连入电路的阻值最大。
(2)把t＝60 ℃和t＝70 ℃对应的两组数据在坐标纸上画点，然后用平滑的曲线画出R2 t曲线，使尽可能多的点位于曲线上，如图所示。
(3)由图像可知t＝44.0 ℃时，电阻的阻值约为450 Ω。
(4)由题图(c)可得电阻箱阻值为620.0 Ω，由图像可得温度约为33.0 ℃。
答案：(1)b
(2)图见解析
(3)450
(4)620.0 33.0
16、 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)温度升高,左边控制电路电流变大,电磁铁磁性变强,衔铁接触a端,要使温度过高时报警器报警,则c应接在a处;(3)启动报警的温度提高些,则此时R1的阻值变小,而设定的使电磁铁吸引衔铁的电流是不变的,即电路中总电阻不变,则滑动变阻器的滑片P应向左移动。
17、解析：(1)由图(b)可知，电流表的示数为50 mA，则此时热敏电阻的阻值为RT＝＝ Ω＝600 Ω，该方法所测电流值为真实电流值，所测电压值为热敏电阻和电流表两端的总电压，故根据R＝，可知此时所测电阻值偏大；在相同电压下，温度越高，通过电流越大，说明热敏电阻的阻值随温度的升高而降低，故RT为负温度系数热敏电阻。
(2)滑动变阻器R1的导线连接有误，两根导线都连接在上端，无法起到改变接入电阻阻值的作用，应一上一下连接；先使用电阻箱R2进行调试，其阻值应设置为50 ℃时RT的电阻值，即600 Ω；此时要求刚好在50 ℃时自动报警，则通过电路的电流为10 mA，报警器和电流表的电阻很小，可忽略不计，可得此时滑动变阻器的阻值为R1＝－RT＝3 000Ω。
答案：(1)600 偏大 负
(2)滑动变阻器R1 600 3000
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