高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第二册5.3 用传感器制作自动控制装置课后作业题

5.3用传感器制作自动控制装置基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．传感器被广泛地应用在日常生活中，自动烘干机是公共场所的常用设备，将手靠近烘干机，烘干机可自动送出热风．这种设备中，使用的传感器是(　　)

A．红外线传感器 B．声控传感器

C．压力传感器 D．生物传感器

2．传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是（　　）

A．给货车称重的地磅使用了光传感器 B．酒店大厅的自动门使用了力传感器

C．空调的控温系统使用了温度传感器 D．夜间自动打开的路灯使用了红外线传感器

3．光传感器的作用是(　　)

A．利用光敏电阻将光信号转化为电信号

B．利用光敏电阻将电信号转化为光信号

C．利用光敏电阻将光信号与电信号互为转化

D．以上说法都不正确

4．机器人可以通过外部传感器来感知外部环境和外界事物，下列说法有误的是（　　）

A．温度传感器让其感知温度变化，此传感器是热敏电阻，阻值一定随温度升高而增大

B．光电传感器可以作为眼睛，此传感器若是光敏电阻，阻值一定随光亮度增加而减小

C．超声波传感器可以作为耳朵，让其听到常人听不到的声音

D．压力传感器可以使其有“手感”

5．传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器．如图所示，键盘上每一个键的下面都连一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器．当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号．这种计算机键盘使用的是（ ）

A．温度传感器 B．磁传感器 C．压力传感器 D．光传感器

6．图甲表示某压敏电阻的阻值随所受压力变化的情况。把这个压敏电阻与秤台、电池、电流表组合起来（图乙），用压敏电阻作为承重的载体，把电流表的刻度改为相应的质量刻度，就得到了一个简易电子秤。下列说法正确的是（　　）

A．对应的物体质量应标在电流较大的刻度上，且物体质量与电流是线性关系

B．对应的物体质量应标在电流较大的刻度上，且物体质量与电流是非线性关系

C．对应的物体质量应标在电流较大的刻度上，且物体质量与电流是非线性关系

D．对应的物体质量应标在电流较大的刻度上，且物体质量与电流是线性关系

7．小萌同学家楼道灯的控制电路中接入了光传感器．在天黑时，灯就亮；在天亮时，灯就熄灭．这样天黑时，不管是否有人经过楼道，灯都是亮着的，白白浪费了宝贵的电能．学了门电路和传感器后，小萌同学就试着改进楼道灯，以节约能源．她设想在楼道灯控制电路中接入另一个传感器，在天黑时，出现声音灯才开启，这样便可节约大量电能．你认为小萌应接入的传感器和两个传感器间采用的门电路分别是(    )

A．温度传感器与门

B．声传感器与门

C．声传感器或门

D．力传感器或门

8．如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计．不称物体时，滑片P滑到A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下使滑片P下滑，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大，这样把电流对应的重量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重量值，若滑动变阻器上A、B间距离为L，最大阻值等于电阻阻值R0，已知两只弹簧的总弹力与形变量成正比，其比例系数为k，所称重物的重量G与电流大小I的关系为

A．G＝2kL＋ B．G＝2kL－

C．G＝＋kL D．G＝kIL

9．小明为自己家的养牛场设计了一款补水提示器，其工作原理如图所示，水量减少时滑片上移。下列分析错误的是（　　）

A．如果选择电压表，水量增多时电表示数变大

B．如果选择电流表，水量减少时电表示数变小

C．与电压表相比，选择电流表设计电路更节能

D．如果选择电流表，R0可以在水太多时保护电路

10．如图所示为一种常见的电子台秤，质量为的秤盘置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比，当秤盘没有放入物体时，传感器输出电压为，将某物体放置于秤盘，传感器输出电压为U，则该物体的质量为（　　）

A． B．

C． D．

11．压敏电阻的阻值R随所受压力的增大而减小。某兴趣小组利用压敏电阻设计了判断电梯运行状态的装置，其电路如图甲所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体A，电梯静止时电压表示数为，在电梯由静止开始运行的过程中，电压表的示数变化情况如图乙所示。下列判断正确的是（　　）

A．电梯匀加速下降 B．电梯匀加速上升

C．电梯下降且加速度在变大 D．电梯上升且加速度在变小

12．图为苹果自动分拣装置，可以把质量大小不同的苹果，自动分拣开。该装置的托盘秤压在一个以O1为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器R1上。当大苹果通过托盘秤时，R1所受的压力较大因而电阻较小，R2两端获得较大电压，该电压激励放大电路并保持一段时间，使电磁铁吸动分拣开关的衔铁，打开下面通道，让大苹果进入下面通道；当小苹果通过托盘秤时，R2两端的电压不足以激励放大电路，分拣开关在弹簧向上弹力作用下处于水平状态，小苹果进入上面通道。托盘停在图示位置时，设进入下面通道的大苹果最小质量为M0，若提高分拣标准，要求进入下面通道的大苹果的最小质量M大于M0，下面操作可行的是（　　）

A．其他条件不变的情况下，只将托盘秤压在杠杆上的位置向左移动一些

B．其他条件不变的情况下，只适当减小R2的阻值

C．其他条件不变的情况下，只改变放大电路中电磁铁部分导线绕行的方向

D．其他条件不变的情况下，只增大和传感器R1相连接电路中电源电动势

13．传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示传感器是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，有以下说法：其中正确的是（　　）

①若F向上压膜片电极，电路中有从a到b的电流

②若F向上压膜片电极，电路中有从b到a的电流

③若F向上压膜片电极，电路中不会出现电流

④若电流表有示数，则说明压力F发生了变化

A．②④ B．①④

C．③④ D．①③

14．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而增大。某同学利用压敏电阻设计了一个判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图1所示。将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电流表示数为2I0．电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别如图2中甲、乙、丙、丁所示，则下列判断中正确的是（　　）

A．甲图表示电梯可能做匀加速上升运动

B．乙图表示电梯可能做匀减速上升运动

C．丙图表示电梯可能做匀加速下降运动

D．丁图表示电梯可能做匀减速下降运动

15．如图所示为某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻、R2为定值电阻，A、B接监控装置，则下列说法正确的是

①当有人通过而遮蔽光线时，A、B间的电压增大

②当有人通过而遮蔽光线时，A、B间的电压减小

③当仅增大R2的阻值时，A、B间的电压增大

④当仅减小R2的阻值时，A、B间的电压增大

A．①③ B．①④ C．②③ D．②④

二、填空题（共4题）

16．电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为_______这个电学量。

17．在实际应用中有多种自动控温装置，以下是其中两种控温装置：图（a）为某自动恒温箱原理图，箱内的电阻R1=2kΩ，R2=1.5kΩ，R3=4kΩ，Rt为热敏电阻，其电阻随温度变化的图象如图（b）所示．当a、b两点电势Ua＜Ub时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Ua＞Ub时，电压鉴别器会使S断开，停止加热

​

（1）则恒温箱内的稳定温度为______℃；恒温箱内的电热丝加热时Rt的取值范围为_______．

（2）有一种由PTC元件做成的加热器，它产生的焦耳热功率PR随温度t变化的图象如图（c）所示．该加热器向周围散热的功率为PQ=k（t﹣t0），其中t为加热器的温度，t0为室温（本题中取20℃），k=0.1W/℃．

①当PR=PQ时加热器的温度即可保持稳定，则该加热器工作的稳定温度为________℃；

②某次工作中，该加热器从室温升高至稳定温度的过程中，下列温度变化过程用时最短的是_____

（A）20℃～24℃      （B）32℃～36℃    （C）48℃～52℃    （D）60℃～64℃

18．电动机的自动控制电路如图所示，其中为热敏电阻，为光敏电阻，当温度升高时，的阻值远小于；当光照射时，其阻值远小于，为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动，电路中的虚线框内应选____门逻辑电路；若要提高光照时电动机启动的灵敏度，可以___的阻值（填“增大”或“减小”）．

19．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(通常是电学量)，例如热传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，热敏电阻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．则

(1)为了使温度过高时报警器铃响，开关应接在________(选填“a”或“b”)．

(2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片P向________移动(选填“左”或“右”)．

三、综合题（共4题）

20．如图（a）所示是某种型号电子秤的结构示意图。

（1）这台电子秤的传感器是由哪些器件组成的？属于哪类传感器？

（2）在图（b）中画出这台电子秤的电路图．

（3）简述这台电子秤的工作原理．

21．物理实验中经常用光电门测量物体的速度，光电门传感器为门式结构，如图所示。A管发射红外线，B管接收红外线。A、B之间无挡光物体时，电路断开；有物体经过A、B之间时B管被挡光，电路接通。请简述怎么计算出物体的速度。

22．如图甲所示是一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定，电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据丙图所给器材设计一个路灯自动光控电路。要求有光照时路灯不亮，无光照时路灯工作。

23．将一动力传感器接到计算机上，我们可以测量快速变化的力，如图所示的就是用这种方法测得的一光滑小球在半球形碗内的竖直平面内来回运动时，对碗面的压力大小随时间变化的曲线（如图）。试求：

(1)此小球在碗内来回运动的周期为多少？

(2)此小球的质量为多少？（g＝10 m/s2）

参考答案

1．A

2．C

3．A

4．A

5．C

6．B

7．B

8．A

9．C

10．C

11．C

12．B

13．A

14．D

15．C

16．电阻

17．25    ＞3kΩ    70    B   

18．或，增大

19．a    左   

20．（1）传感器由弹簧、托盘、压敏电阻组成，属于压力传感器；（2） ；

（3）当有重物放入托盘中时，压敏电阻阻值随之改变，根据串联分压可知，电压表示数将发生变化，则可由电压表示数反应电子秤中物体的重力大小。

21．当光电门传感器A、B之间无挡光物体时，电路断开，当A、B之间有挡光物体时，电路接通，与光电门相连的计算机记录下挡光时间，再测量出挡光物体的宽度，结合运动学公式即可算出物体运动的平均速度，当很小时，计算出的平均速度可认为是瞬时速度。

22．

23．(1)0.8s；(2)0.1kg