高中物理第三节 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学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．冬季容易爆发流行性疾病，在此期间，许多公共场合都使用一种非接触式的仪器快速测量体温，该仪器使用的传感器是(       )

A．压力传感器 B．红外线传感器

C．声音传感器 D．光传感器

2．在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件，某学习小组的同学在用多用电表研究热敏电阻特性的实验时，安装好如图所示装置，向杯内加入冷水，温度计的示数为20℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1，然后向杯内加入热水，温度计的示数为60℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是（　　）

A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量

B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量

C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡

D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡

3．人类发射的绕地球运转的航天器，所需要的电能主要由太阳能电池把太阳能转化为电能得到，因此要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用下列那种传感器来感知太阳的方位（　　）

A．温度传感器 B．力传感器

C．生物传感器 D．光传感器

4．宾馆房间的天花板上会安装一个报警器，当房间失火时，它能通过电路发出警报，这个报警器使用的传感器是

A．烟雾传感器

B．声音传感器

C．生物传感器

D．压力传感器

5．在探究超重和失重的规律时，某体重为G的同学站在压力传感器上完成一次下蹲动作。传感器和计算机相连，经计算机处理后得到的压力随时间t变化的图像可能是图中的（　　）

A． B．

C． D．

6．有一种测量物体重量的电子秤，其电路原理图如图中的虚线所示，主要由三部分构成：踏板、压力传感器R（实际上是一个阻值可随压力变化的电阻器）、显示体重的仪表G （实质上是电流表）。不计踏板的质量，已知电流表的量程为2A，内阻为1Ω，电源电动势为12V，内阻为1Ω，电阻R随压力F变化的函数式为R=30-0.01F（F和R的单位分别为N和Ω）。下列说法中正确的是（　　）

A．该秤能测量的最大体重是2500N

B．该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表 G刻度盘的0.375A处

C．电流表G的量程越大，则能测量的最大体重越小

D．该秤可以通过电路规律转换成关系进行刻度转换

7．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．物体的电阻变大

B．物体处于失重状态

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

8．机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是(　　)

A．该机器人“眼睛”利用了光传感器 B．该机器人“眼睛”利用了力传感器

C．该机器人“眼睛”利用了温度传感器 D．该机器人“眼睛”利用了声音传感器

9．下列器件，没有使用温度传感器来控制其电路工作的是（          ）

A．调温电熨斗 B．动圈式话筒

C．电饭锅 D．自动控温热水器

10．图是测试热敏电阻R的实验电路图，滑动变阻器已调节到某一适当的值．实验中观察到当温度升高时灯更亮．对实验现象分析正确的有（　　）

A．温度升高，电路中的电流减小                             

B．温度升高，电路中的电流不变

C．温度升高，热敏电阻的阻值增大                         

D．温度升高，热敏电阻的阻值减小

11．如图所示，甲为在温度为左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻、、，为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示，a、b端电压时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a、b端电压时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在（　　）

A． B． C． D．

12．某加热仪器的温控部分如图所示，开关S1为电源控制开关，RT为热敏电阻（阻值随温度的升高而减小），E为直流电源，通过调节滑动变阻器，它可以控制加热室温度保持在某一临界温度，试分析判断，以下说法正确的是（　　）

A．电磁继电器是利用电生磁原理来工作的

B．热敏电阻在电路中的作用是保护电路

C．交换直流电源的正负极，电路将失去温控功能

D．若想使得临界温度升高应将滑动变阻器划片左移

13．下列器件应用光传感器的是

A．话筒 B．火灾报警器 C．测温仪 D．电子秤

14．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是(　　)

A．光传感器

B．温度传感器

C．声传感器

D．压力传感器

15．指纹识别器在下列哪些方面可以得到广泛应用(　　)

A．乘坐客车购票时

B．过公路收费处时

C．放学出校门口时

D．开银行保险柜时

二、填空题（共4题）

16．某科技小组设计了一种“车辆闯红灯违规记录仪”，在路面停止线前侧埋上压敏电阻，其阻值随压力的变化如图甲所示，和压敏电阻组合的仪器如图乙所示，仪器主要由控制电路和工作电路组成，控制电路中的光控开关接收到红光时会自动闭合，接收到绿光或黄光时会自动断开；控制电路中电源的电动势为9V，内阻为2Ω，继电器线圈电阻为8Ω，滑动变阻器连入电路的电阻为50Ω；当控制电路中的电流大于0.06A时，衔铁会被吸引，从而启动工作电路，电控照相机拍照记录违规车辆。

(1)当红灯亮时，若车辆越过停止线，电流表A的示数会变______（选填“大”或“小”）。

(2)质量超过______kg的车辆闯红灯时才会被拍照记录（重力加速度为10m/s2）。

(3)若要增大“车辆闯红灯违规记录仪”的灵敏度，即违规车辆的质量比第（2）问结果小，也会被拍照记录，则滑动变阻器的滑片应向______（选填“a”或“b”）端滑动。

17．智能化自动控制系统通常由______、______和______组成。使用模块电路进行楼道自动灯控制，要求白天灯不亮、夜晚有声响时灯才亮，则其输入端需要使用______传感器和______传感器。

18．传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示是一种测定压力的电容式传感器，A为固定电极，B为可动电极，组成一个电容大小可变的电容器。可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容。现将此电容式传感器与零刻度在中央的灵敏电流表和电源串联成闭合电路，已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转。当待测压力减小时，电容器的电容将__________（填“增大”或“减小”），电容器的电荷量将_______（填“增大”或“减小”），灵敏电流表的指针向____（填“左偏”或“右偏”）。

19．某同学要把电压表改装成可直接测量压力的仪表，设计的电路如图（a）所示。实验器材如下：待改装电压表（量程0~3V，可视为理想电压表），定值电阻R0，压敏电阻Rx，电源（4V，内阻不计），开关S，导线。选用的压敏电阻阻值Rx随压力F变化的规律如图（b）。

（1）实验中随着压力F的增大，电压表的示数_______。（选填“变大”“不变”或“变小”）

（2）为使改装后仪表的量程为0~160N，且压力160N对应电压表3V刻度，则定值电阻阻值R0＝_______，压力0N对应电压表_______V刻度。

三、综合题（共4题）

20．烟雾散射式火灾报警器为什么平时不报警，而有烟雾时能报警？

21．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，滑动触头P在A端，滑动变阻器接入电路中的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下滑动触头下移，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大。这样把电流对应的质量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的质量，若滑动变阻器上A、B间长度为l，最大阻值为，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k。

（1）试导出所称重物重力G与电路中电流I的函数关系

（2）该装置达到最大量程时电流表示数是多少？

22．温度传感器是对温度敏感的元件，它将感受到的温度信号转变成测量的量(一般是电学量)，从而直接反映出其变化．某种材料的R－t图线如下图甲所示．

(1)它能否作为温度传感器的感应元件？

(2)把这种材料制成的电阻和一个电热器串联，如图乙，可达到何种自动控制效果？

23．有一种测量重物的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)，显示体重大小的仪表A(实质是理想的电流表)组成．已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示．设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.5V ．请回答：

(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘     A处．

(2)如果放一重物在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为30mA, 该重物的重力是     N．

参考答案：

1．B

2．D

3．D

4．A

5．D

6．B

7．D

8．A

9．B

10．D

11．C

12．A

13．B

14．D

15．D

16．     大     500     b

17．     传感器     控制器     执行器     光     声

18．     减小     减小     左偏

19．     变大     240     1.5

20．

平时发光二极管LED发出的光被不透明的挡板挡住，光电三极管收不到LED发出的光。但有烟雾进入时，因烟雾对光的散射而致使部分光照射到光电三极管上，使其电阻变小，从而与传感器连接的电路检测出这种变化，发出警报。

21．（1）（2）

22．(1)能　(2)可达到使电热器保持一定温度的效果

23．（1）1.5×10－2

（2）1250