物理选择性必修 第二册3 利用传感器制作简单的自动控制装置课时练习

这是一份物理选择性必修 第二册3 利用传感器制作简单的自动控制装置课时练习，共33页。试卷主要包含了实验门窗防盗报警装置，多选题，实验题等内容，欢迎下载使用。
考点一、实验门窗防盗报警装置
1．实验器材和装置
干簧管作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在．继电器(虚线框部分)作为执行装置．发光二极管LED作为电路正常工作提示，R为发光二极管的限流电阻，起保护作用．蜂鸣器H作为报警提醒．电路设计如图1.
图1
2．电路工作原理
当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两簧片被磁化相吸，继电器接通而工作．当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电，动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警．
3．实验操作
(1)检查干簧管．用磁体直接靠近干簧管，观察干簧管簧片能否正常动作．
(2)连接电路．连接电路前，要检查其他元件是否也能正常工作．
(3)接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象．
考点二：实验2 光控开关
1．实验器材和装置
光敏电阻完成光信号向电信号的转变．晶体三极管将电流进行放大，同时具有完成断路和接通的开关作用．发光二极管LED模仿路灯．电路设计如图2甲．
图2
为了能够驱动更大功率的负载，需用继电器来启、闭另外的供电电路，如图乙所示．
2．电路工作原理
(1)光较强时，光敏电阻阻值小，三极管不导通，继电器断路，处于常开状态，小灯泡L不亮．
(2)光较弱时，光敏电阻阻值变大，三极管导通，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合，点亮小灯泡L.
3．实验操作
(1)连接电路，检查无误后，接通电源．
(2)用白光照射光敏电阻，调节R1，使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光．
(3)减弱光敏电阻的光照强度，当光减弱到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L发光．
(4)让光照加强，当光增强到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L熄灭．
二：考点题型归纳
题型一：光控开关
1．（2018春·陕西延安·高二期中）许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应．它的控制电路中可能接入的传感器是( )
A．温度传感器和光电传感器B．光电传感器和声音传感器
C．声音传感器和热电传感器D．温度传感器和热电传感器
2．（2021·高二课时练习）夜间，居民楼的楼道里只是偶尔有人经过，“长明灯”会造成浪费.科研人员利用“光敏” 材料制成“光控开关”——天黑时自动闭合，天亮时自动断开；利用“声敏”材料制成“声控 开关”——当有人走动发出声音时自动闭合，无人走动时自动断开.若将这两种开关配合 使用，就可以使楼道里的灯变的“聪明”.这种“聪明”的电路是图中的（）
A．B．
C．D．
3．（2018春·宁夏石嘴山·高二石嘴山市第三中学期中）许多楼道灯具有这样的功能，天黑时，出现声音就开启，而在白天时，即使有声音它也没有什么反应，它的控制电路中接入的两个传感器是（ ）
A．温度传感器和声传感器B．温度传感器和力传感器
C．光传感器和力传感器D．光传感器和声传感器
题型二：温度报警器
4．（2022·全国·高二假期作业）如图所示为温度自动报警器的工作原理图，图中1是电磁铁、2是衔铁，5是水银温度计（水银导电）。常温下3触点处于断开状态4触点处于闭合状态，则下列说法正确的是（ ）
A．当温度低于警戒温度时电磁铁磁性增强，3触点闭合4触点断开
B．此装置为低温报警装置，温度低于警戒温度时，电铃报警
C．此装置为高温报警装置，温度高于警戒温度时，指示灯亮
D．要提高报警时的警戒温度应使导线AB短些
5．（2020·高二课时练习）如图所示是一种烟雾报警器的控制电路图，其简化原理是调节可变电阻使，当有烟雾时，开始触发工作，其中是光敏电阻，由此可知，要使开始工作，则应满足（ ）
A．B．C．D．无法判断
6．（2012·江西上饶·二模）如图是一个火警报警装置的逻辑电路图，Rt是热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是阻值较小的可调电阻，以下说法中正确的是（ ）
A．要使电铃平时不响，而发生火灾时由于高温响起，图中虚线内应接入“非门”元件
B．要使电铃平时不响，而发生火灾时由于高温响起，图中虚线内应接入“与门”元件
C．要使电铃平时不响，而发生火灾时由于高温响起，图中虚线内应接入“或门”元件
D．为提高电路的灵敏度，图中的电阻R应调的小一些
题型三：实验中的传感器问题
7．（2022秋·重庆万州·高三重庆市万州第二高级中学校考阶段练习）如图所示，图2为一个自动筛选鸡蛋大小的装置，可以筛选出两类大小不同的鸡蛋。当不同大小的鸡蛋传送到压力秤上时，压力秤作用在压力传感器电阻R1上，其电阻值随压力秤所受压力的变化图像如图2所示。R2是可调节电阻，其两端电压经放大电路放大后可以控制电磁铁是否吸动衔铁并保持一段时间。当电压超过某一数值时电磁铁可以吸动衔铁使弹簧下压，鸡蛋就进入B通道。已知电源电动势E=6V，内阻不计，R2调节为10Ω。
（1）由图1可知，压力传感器的电阻值R1随压力的增大而_______（填：“增大、减小”）。
（2）从B通道通过的是_______鸡蛋（填：“大、小”）。
（3）由两个图可知，若R2两端的电压超过3V时，电磁铁可以吸动衔铁向下，则选择的大鸡蛋对压力秤的压力要大于_______N。（保留到小数点后两位）
（4）要想选择出更大的鸡蛋，需要把电阻R2的阻值调______（填：“大、小”）。
8．（2022·全国·高二假期作业）初中物理学习了电磁继电器，某同学学习了高中物理的传感器后，用电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关、导线等仪器设计了一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，温度过高时电铃报警。电路如图所示，图中仪器还不完整。请完成以下问题：
（1）图中的甲还需要放入的元件是________；
A．随温度升高电阻阻值增大的热敏电阻
B．随温度升高电阻阻值减小的热敏电阻
（2）电路正确连接之后，该同学调试过程发现报警时温度比预期偏高了一点点。为了安全起见，要求在温度更低一点时就开始报警，则需要调节滑动变阻器的滑片往________（选填“左”或“右”）移动一点。
9．（2022·高三课时练习）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50 mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50 mA时，3、4接通。励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA。
（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40 W，额定电压36 V，符号为
保护电阻R2，符号为
电磁开关，符号为
蓄电池E，电压36 V，内阻很小；开关S，导线若干。
（2）回答下列问题：
①如果励磁线圈的电阻为200 Ω，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____。
三：课堂过关精练
一、单选题
10．（2023·高二课时练习）酒精测试仪利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化．在如图所示的电路中，R和为定值电阻，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，因此，显示仪表读数的指针与酒精气体浓度有了对应关系．如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（ ）
A．U越大，表示越大、c越大，c与U成正比
B．U越小，表示越小、c越大，但是c与U成正比
C．U越小，表示c越小，c与U成反比
D．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比
11．（2022春·广东湛江·高二期末）传感器在日常生活中有广泛的应用，超市里的电子秤使用的是（ ）
A．超声波传感器B．压力传感器
C．温度传感器D．红外线传感器
12．（2022秋·河南信阳·高二期末）关于传感器，下列说法正确的是（ ）
A．自动门上安装的是温度传感器
B．干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件
C．话筒内有传感器，该传感器是根据电磁感应原理工作的
D．交警使用的酒精测试仪是一种物理传感器，是靠吹气的压力来工作
13．（2022·高二课时练习）如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。发生火灾时，下列说法正确的是（ ）
A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报
B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报
C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报
D．以上说法均不正确
14．（2022·高二课时练习）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
15．（2022·高二课时练习）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，灯的亮、灭情况的确能反映门的开、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（ ）
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
16．（2022·高二课时练习）利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图甲所示，将固定有霍尔元件的物体置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中，建立如图乙所示的空间坐标系。保持沿x方向通过霍尔元件的电流I不变，当物体沿z轴方向移动时，由于不同位置处磁感应强度B不同，霍尔元件将在y轴方向的上、下表面间产生不同的霍尔电压UH。当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，UH为0，将该点作为位移的零点。在小范围内，磁感应强度B的大小和坐标z成正比，这样就可以把电压表改装成测量物体微小位移的仪表。下列说法中正确的是（ ）
A．该仪表只能测量位移的大小，无法确定位移的方向
B．该仪表的刻度线是均匀的
C．若霍尔元件中导电的载流子为电子，则当Δz