人教版 (2019)选择性必修 第二册利用传感器制作简单的自动控制装置达标测试

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册利用传感器制作简单的自动控制装置达标测试，共10页。试卷主要包含了单选题，多选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1.一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图如图所示。闭合开关,门打开时,红外光敏电阻R3受到红外线照射,电阻减小;门关闭会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)。经实际试验,灯的亮、灭能反映门的开、关状态。与门关闭时相比,门打开时两灯的发光情况以及R2两端的电压U2的变化情况分别是( )
A.红灯亮,U2变大 B.绿灯亮,U2变大
C.绿灯亮,U2变小D.红灯亮,U2变小
2.下列情况不可能是由于水位控制装置损坏引起的是( )
A.洗衣机不加水
B.洗衣机加水不能自动停止
C.洗衣机不排水
D.洗衣机不洗衣
3.下列器件是应用力传感器的是( )
A.鼠标B.火灾报警器
C.测温仪D.电子秤
4.下列说法正确的是( )
A.电饭锅中的温度传感器的主要元件是氧化铁
B.氧化铁在常温下具有铁磁性,温度很高时失去铁磁性
C.用电饭锅烧水,水开时能自动断电
D.用电饭锅煮饭时,温控开关自动断电后不能自动复位
5.在如图所示的电路中,电源两端的电压恒定,L为小灯泡,R为光敏电阻,D为发光二极管(电流越大,发出的光越强),且R与D间距不变,下列说法正确的是( )
A.当滑片P向左移动时,L消耗的功率增大
B.当滑片P向左移动时,L消耗的功率减小
C.当滑片P向右移动时,L消耗的功率可能不变
D.无论怎样移动滑片P,L消耗的功率都不变
6.小明为了锻炼身体,利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,原理图如图所示。轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1间的摩擦不计),弹簧劲度系数为100 N/cm。定值电阻R0=5 Ω,ab是一根长为5 cm的均匀电阻丝,阻值R1=25 Ω,电源输出电压恒为U=3 V,理想电流表的量程为0~0.6 A。当拉环不受力时,滑片P处于a端。下列关于这个电路的说法错误的是( )
A.小明在电路中连入R0的目的是保护电路
B.当拉环不受力时,闭合开关后电流表的读数为0.1 A
C.当拉力为400 N时,电流表指针指在0.3 A处
D.当拉力为400 N时,电流表指针指在0.5 A处
7.如图是“温度自动报警器”的电路图，图中金属丝下端与95℃刻度线对齐，温度超过95℃，铃响表示报警。下列说法正确的是（ ）
A.图中的A是电磁铁，通电后电磁铁的上方是S极
B.控制电路电源的正、负极对调后不会影响自动报警器工作
C.该液体温度计使用水银的主要原因是水银的密度很大
D.如果要降低报警温度，需要将金属丝往上提
二、多选题
8.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
9.某仪器内部的电路如图所示,其中M是一个质量较大的金属块,左、右两端分别与金属丝制成的弹簧相连,并套在光滑水平细杆上,当金属块处于平衡状态时,两根弹簧均处于原长,此时甲、乙两灯均不亮。若将该仪器固定在一辆汽车上,则下列说法正确的是( )
A.当汽车加速前进时,甲灯亮
B.当汽车加速前进时,乙灯亮
C.当汽车刹车时,甲灯亮
D.当汽车刹车时,乙灯亮
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由相线和中性线并行绕成。右侧线圈L2中产生感应电流时,电流经放大器放大后,使电磁体吸起铁质开关S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S将被电磁体吸起
D.地面上的人接触相线发生触电时,开关S将被电磁体吸起
三、非选择题
11.某同学通过实验制作了一个简易的温控装置,实验原理电路图如图甲所示,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15 mA时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控。继电器的电阻约20 Ω,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(3 V,内阻不计)、电源E2(6 V,内阻不计)、滑动变阻器R1(0~200 Ω)、滑动变阻器R2(0~500 Ω)、热敏电阻RT、继电器、电阻箱(0~999.9 Ω)、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”)。
甲
乙
(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,则应将如图乙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。在图甲中,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,下列操作步骤的正确顺序是 (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108.1 Ω
12.如图所示,图甲为热敏电阻的R-t图像,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,继电器的电阻为100 Ω。当线圈的电流大于或等于20 mA时,继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势E=9.0 V,内阻不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
(1)应该把恒温箱内的加热器接在 (选填“A、B端”或“C、D端”)。
(2)如果要使恒温箱内的温度保持在50 ℃,可变电阻R'的阻值应调节为 Ω。
13.下图是某种电饭煲的电路图,S1是一个温控开关,手动闭合后,当此开关温度达到居里点(103 ℃)时,会自动断开。S2是一个自动温控开关,当温度低于70 ℃时,会自动闭合;温度高于80 ℃时,会自动断开。红灯是加热时的指示灯,黄灯是保温时的指示灯。限流电阻R1=R2=500 Ω,加热电阻丝R3=50 Ω,两灯电阻不计。
(1)分析电饭煲的工作原理。
(2)计算加热和保温两种状态下,电饭煲消耗的电功率之比。
(3)简要回答,如果不闭合开关S1,能将饭煮熟吗?
标准答案
一、单选题
1.答案:D
2.答案:C
解析:洗衣机水位控制装置正常,才能正常加水,且加到合适的水位,若损坏可能导致一直不加水或一直不停地加水,所以选项A、B可能。而这两种情况都会导致洗衣机洗衣程序不工作,所以选项D可能。洗衣机排水不需要水位控制,选项C不可能。
3.答案:D
解析:鼠标中的传感器是红外线接收管,属于光传感器;火灾报警器中传感器是光电三极管,属于光传感器;测温仪用的是温度传感器;电子秤的敏感元件是应变片,是力传感器,选项D正确。
4.答案:D
解析:电饭锅的主要元件为感温铁氧体,它在103 ℃时失去铁磁性,选项A、B错误。用电饭锅烧水时,在标准大气压下,水温最高为100 ℃,电饭锅不会自动断电,若无人控制,则会直到水全部蒸发后才会断电,选项C错误。电饭锅开关自动断电后只能手动复位,选项D正确。
5.答案:A
解析:当P向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,通过二极管的电流增大,发光变强,光敏电阻阻值减小,灯泡中电流增大,L消耗的功率增大;同理可知P向右移动时,L消耗的功率减小。
6.答案:D
解析:若电路无电阻R0,且金属滑片P在b端时,电路短路会损坏电源,R0的存在使电路不会出现短路现象,选项A不符合题目要求;当拉环不受力时,滑片P在a端,由闭合电路欧姆定律可得I=UR0+R1=0.1 A,选项B不符合题目要求;拉力为400 N时,由F=kΔx得Δx=4 cm,对应的电阻RPa=20 Ω,R1接入电路的电阻RPb=5 Ω,由闭合电路欧姆定律可得I'=UR0+RPb=0.3 A,选项C不符合题目要求,D符合题目要求。
7.答案:B
解析:A．电磁铁的南北极由线圈的绕向和电流方向共同决定，电流由正极流向负极，根据电流流向可判断上端为N极，故A错误；
B．此控制电路只需使电磁铁通电以带动触点，调换电源的正负极仅改变电磁铁两端的极性，不影响其吸合功能，故B正确；
C．液体温度计采用水银的主要原因是水银导电，密度并非选用水银的主要依据，故C错误；
D．若要降低报警温度，应使水银更早接触金属丝，需将金属丝适当下移而非上提，故D错误。
故选项B正确。
二、多选题
8.答案:AD
解析:控制电流由a→b,由安培定则,电磁体左端为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,选项A正确,B错误。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,选项C错误,D正确。
9.答案:BC
解析:当汽车加速前进时,金属块M向后偏离原位置,乙灯所在电路被接通,所以乙灯亮,选项A错误,B正确。当汽车刹车时,金属块M向前偏离原位置,甲灯所在电路被接通,所以甲灯亮,选项C正确,D错误。
10.答案:AD
解析:分析题意可知,相线和中性线中电流等大反向,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,选项A正确,B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,相线和中性线的电流同时增大,合磁通量为零,开关S不会被电磁体吸起,选项C错误。地面上的人接触相线发生触电时,相线的电流变大,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,电磁体将开关S吸起,选项D正确。
三、非选择题
11.答案:(1)E2 R2
(2)C
(3)不偏转 偏转
(4)⑤④②③①
解析:(1)当控制温度为30 ℃时,若选E1,滑动变阻器接入电路的电阻约为R=E1I-RT-R继=-19.5 Ω,故应选电动势大的电源E2;当控制温度为80 ℃时,滑动变阻器接入电路的电阻约为R=E2I-RT-R继=330.9 Ω,故滑动变阻器应选R2。
(2)因电路中有电源,排查电路故障应选用多用电表的直流电压挡,故选C。
(3)只有b、c间断路,表笔接入a、b间时,电表与电源之间形不成闭合电路,则电表指针不偏转;表笔接入a、c间时,能形成闭合电路,电表指针发生偏转。
(4)欲使衔铁在50 ℃被吸合,由题表中数据可知,此时热敏电阻的阻值为108.1 Ω,故步骤顺序应为⑤④②③①。
12.答案:(1)A、B端 (2)260
解析:(1)恒温箱内的加热器应接在A、B端。当线圈中的电流较小时,继电器的衔铁在上方,恒温箱的加热器处于工作状态,恒温箱内温度升高。随着恒温箱内温度升高,热敏电阻R的阻值变小,则线圈中的电流变大,当线圈的电流大于或等于20 mA时,继电器的衔铁被吸到下方来,则恒温箱加热器与电源断开,加热器停止工作,恒温箱内温度降低。随着恒温箱内温度降低,热敏电阻R的阻值变大,则线圈中的电流变小,当线圈的电流小于20 mA时,继电器的衔铁又被释放到上方,则恒温箱加热器又开始工作,这样就可以使恒温箱内保持在某一温度。
(2)要使恒温箱内的温度保持在50 ℃,即50 ℃时线圈内的电流为20 mA。由闭合电路欧姆定律得I=Er+R+R',r为继电器的电阻。由题图可知,50 ℃时热敏电阻的阻值为90 Ω,所以R'=EI-(r+R)=260 Ω。
13.解:(1)电饭煲接上电源,S2自动闭合,同时手动闭合S1,这时黄灯短路,红灯亮,电饭煲处于加热状态。
加热到80 ℃时,S2自动断开,S1仍闭合。
水烧干后,温度升高到居里点(103 ℃)时,开关S1自动断开,这时饭已煮熟,黄灯亮,电饭煲处于保温状态。
由于散热,待温度降至70 ℃时,S2自动闭合,电饭煲重新加热。温度达到80 ℃时,S2又自动断开,再次处于保温状态,如此循环。
(2)加热时电饭煲消耗的电功率P1=U2R并
保温时电饭煲消耗的电功率P2=U2R1+R并
两式中R并=R2R3R2+R3=500×50500+50 Ω=50011 Ω
从而有P1P2=R1+R并R并=500+5001150011=121。
(3)如果不闭合开关S1,开始通电后开关S2是闭合的,R1被短路,功率为P1;当温度上升到80 ℃时,S2自动断开,功率降为P2;温度降低到70 ℃,S2自动闭合……电饭煲的工作温度只能在70~80 ℃之间变化,不能把水烧开,不能煮熟饭。
t/℃
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
RT/Ω
199.5
145.4
108.1
81.8
62.9
49.1