第3第3課時(shí)利用傳感器制作簡單的自動控制裝置第五章傳感器一、單選題：１.如圖，某學(xué)校創(chuàng)建綠色校園，甲為新裝的一批節(jié)能路燈，該路燈通過光控開關(guān)實(shí)現(xiàn)自動控制：電燈的亮度可自動隨周圍環(huán)境的亮度改變而改變。如圖乙為其內(nèi)部電路簡化原理圖，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，R1為光敏電阻（光照強(qiáng)度增大時(shí)，其電阻值減小）?，F(xiàn)增大光照強(qiáng)度，則下列判斷正確的是（）A．路端電壓不變 B．R0兩端電壓變大C．B燈變暗，A燈變亮 D．電源總功率不變２.如圖所示是溫度自動報(bào)警器的工作原理圖，圖中1是電磁鐵、2是銜鐵、3是觸點(diǎn)、4是水銀溫度計(jì)（水銀導(dǎo)電）。則下列說法正確的是（）A．溫度高于警戒溫度時(shí)，電鈴不報(bào)警、指示燈亮B．溫度低于警戒溫度時(shí)，電鈴報(bào)警、指示燈熄滅C．溫度高于警戒溫度時(shí)，指示燈亮、電鈴報(bào)警D．溫度低于警戒溫度時(shí)，指示燈亮、電鈴不響３．如圖是電熨斗的結(jié)構(gòu)圖，下列說法不正確的是（）A．雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)小于下層金屬B．常溫下，上下觸點(diǎn)接觸；溫度過高時(shí)，雙金屬片發(fā)生彎曲使上下觸點(diǎn)分離C．需要較高溫度熨燙時(shí)，要調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕，使升降螺絲下移并推動彈性銅片下移D．雙金屬片溫度傳感器的作用是控制電路的通斷４．如圖所示為某居住小區(qū)門口利用光敏電阻設(shè)計(jì)的行人監(jiān)控裝置，R1為光敏電阻、R2為定值電阻，A、B接監(jiān)控裝置，則下列說法正確的是（）①當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí)，A、B間的電壓增大②當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí)，A、B間的電壓減?、郛?dāng)僅增大R2的阻值時(shí)，A、B間的電壓增大④當(dāng)僅減小R2的阻值時(shí)，A、B間的電壓增大A．①③ B．①④ C．②③ D．②④5.如圖所示是一位同學(xué)設(shè)計(jì)的防盜門報(bào)警器的簡化電路示意圖。門打開時(shí)，紅外光敏電阻R3受到紅外線照射，電阻減?。婚T關(guān)閉時(shí)會遮蔽紅外線源(紅外線源沒有畫出)。經(jīng)實(shí)際試驗(yàn)，可知燈的亮滅情況能反映門的開關(guān)狀態(tài)。門打開時(shí)兩燈的發(fā)光情況及R2兩端電壓UR2與門關(guān)閉時(shí)相比()A．紅燈亮，UR2變大 B．綠燈亮，UR2變大C．綠燈亮，UR2變小 D．紅燈亮，UR2變小二．多選題：6.某一熱敏電阻的阻值隨溫度的變化關(guān)系如圖（a）所示，利用此熱敏電阻制作溫控報(bào)警器，其電路的一部分如圖（b）所示，E為直流電源（電動勢為9V，內(nèi)阻可忽略），當(dāng)輸出電壓達(dá)到或超過6.0V時(shí)，便觸發(fā)報(bào)警器（圖中未畫出）報(bào)警。若要求開始報(bào)警時(shí)環(huán)境溫度為50℃，則下列說法中正確的是（）R1應(yīng)使用熱敏電阻R2應(yīng)使用熱敏電阻R1為固定電阻，阻值為0.4kΩR2為固定電阻，阻值為1.6kΩ三、試驗(yàn)題：7.某同學(xué)用光敏電阻和電磁繼電器等器材設(shè)計(jì)自動光控照明電路。（1）光強(qiáng)（E）是表示光強(qiáng)弱程度的物理量，單位為坎德拉（cd）。如圖（a）所示是光敏電阻阻值隨光強(qiáng)變化的圖線，由此可得到的結(jié)論是____________________；（2）如圖（b）為電磁繼電器的構(gòu)造示意圖，其中L為含有鐵芯的線圈，P為可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動的銜鐵，K為彈簧，S為一對觸頭，A、B、C、D為四個(gè)接線柱。工作時(shí)，應(yīng)將__________（選填“A、B”或“C、D”）接照明電路；（3）請?jiān)趫D（c）中用筆畫線代替導(dǎo)線，完成電路的連接；（4）已知電源電動勢為3V，內(nèi)阻很小，電磁鐵線圈電阻R0＝20.0Ω，電流超過50mA時(shí)可吸合銜鐵。如果要求光強(qiáng)達(dá)到2cd時(shí)，照明電路恰好接通，則圖（c）中定值電阻R＝______Ω。8.用壓敏電阻可制成壓力傳感器，它受到的壓力越大，輸出的電壓就越大，用它可以對汽車稱重。經(jīng)實(shí)測，某壓力傳感器輸出電壓與力的關(guān)系式為U＝eq\f(5,6)×10－5F，將該壓力傳感器水平放置，并和電阻箱R′（最大電阻999.9Ω）及部分其他器材組成了如圖所示的電路，閉合開關(guān)S，當(dāng)線圈中的電流I≥20mA時(shí)，電磁繼電器的銜鐵被吸合。已知繼電器線圈的電阻為30Ω，繼電器控制電路的電壓由傳感器的輸出電壓U提供。（假設(shè)U不受繼電器電路影響）（1）當(dāng)壓力增加到一定程度時(shí)，電鈴報(bào)警，說明汽車超載，則圖中電鈴應(yīng)接在________（選填“A、B”或“C、D”）兩端。（2）為使車重G≥3.6×105N時(shí)啟動報(bào)警系統(tǒng)，則電阻箱R′的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)到________Ω。（3）通過調(diào)整電阻箱R′的阻值，可以調(diào)整報(bào)警車重，能使該裝置報(bào)警的最小車重為__________N。9.現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng)，要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過120℃時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。提供的器材有：熱敏電阻（該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，在120℃時(shí)阻值為700.0Ω）；報(bào)警器（內(nèi)阻很小，流過的電流超過Ic時(shí)就會報(bào)警，Ic約為10mA；流過報(bào)警器的電流超過20mA時(shí)，報(bào)警器可能損壞）；電阻箱（最大阻值為999.9Ω）；直流電源（輸出電壓U約為18V，內(nèi)阻不計(jì)）；滑動變阻器R1（最大阻值為1000Ω）；滑動變阻器R2（最大阻值為2000Ω）；單刀雙擲開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。在室溫下對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖如圖所示。（1）電路中應(yīng)選用滑動變阻器____________（選填“R1”或“R2”）。（2）按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng)：①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為________Ω；滑動變阻器的滑片應(yīng)置于______（選填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是____________________________________。②將開關(guān)向________（選填“c”或“d”）端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至____________________________。（3）滑動變阻器滑片的位置________（選填“不變”“向左滑動”或“向右滑動”），將開關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用。（4）若要將此系統(tǒng)改為光敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng)，要求當(dāng)光敏電阻的光照達(dá)到或超過某一特定值時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，且光敏電阻在這一特定值時(shí)的電阻為650Ω，則需將上述電路中的______________換成光敏電阻，并將電阻箱的阻值調(diào)到________Ω，然后重復(fù)上述操作即可。10.為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)，光控開關(guān)可用光敏電阻控制，如圖甲所示是某光敏電阻阻值隨光照強(qiáng)度變化曲線，照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大，照度單位為：勒克斯（lx）。（1）如圖乙所示，電源電動勢為3V，內(nèi)阻不計(jì)，當(dāng)控制開關(guān)兩端電壓上升至2V時(shí)控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)。要求當(dāng)天色漸暗照度降至1.0lx時(shí)控制開關(guān)接通照明系統(tǒng)，則R1＝________kΩ。（2）某同學(xué)為了測量光敏電阻在不同照度下的阻值，設(shè)計(jì)了如圖戊所示的電路進(jìn)行測量，電源（E＝3V，內(nèi)阻未知），電阻箱（0～99999Ω）。實(shí)驗(yàn)時(shí)將電阻箱阻值置于最大，閉合S1，將S2與1相連，減小電阻箱阻值，使靈敏電流計(jì)的示數(shù)為I，圖丙為實(shí)驗(yàn)時(shí)電阻箱的阻值，其讀數(shù)為__________kΩ；然后將S2與2相連，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值如圖丁所示，此時(shí)靈敏電流計(jì)的示數(shù)恰好為I，則光敏電阻的阻值R0＝__________kΩ（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。11.如圖甲所示是大型機(jī)械廠里用來稱重的電子吊秤，其中實(shí)現(xiàn)稱重的關(guān)鍵元件是拉力傳感器。其工作原理是：掛鉤上掛上重物，傳感器中拉力敏感電阻絲在拉力作用下發(fā)生形變，拉力敏感電阻絲的電阻也隨著發(fā)生變化，再經(jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號（電壓或電流），從而完成將所稱物體重量變換為電信號的過程。（1）簡述拉力敏感電阻絲的阻值隨拉力變化的原因_______________。（2）小明找到一根拉力敏感電阻絲RL，其阻值隨拉力變化的圖像如圖乙所示，再按圖丙所示電路制作了一個(gè)簡易“吊秤”。電路中電源電動勢E約15V，內(nèi)阻約2Ω；靈敏毫安表量程為10mA，內(nèi)阻約5Ω；R是電阻箱，最大阻值是9999Ω；RL接在A、B兩接線柱上，通過光滑絕緣滑環(huán)可將重物吊起，接通電路完成下列操作。a．滑環(huán)下不吊重物時(shí)，調(diào)節(jié)電阻箱，當(dāng)電流表為某一合適示數(shù)I時(shí)，讀出電阻箱的讀數(shù)R1；b．滑環(huán)下吊上待測重物，測出電阻絲與豎直方向的夾角為θ；c．調(diào)節(jié)電阻箱，使__________，讀出此時(shí)電阻箱的讀數(shù)R2；d．算得圖乙直線的斜率k和截距b；則待測重物的重力G的表達(dá)式為G＝__________（用以上測得的物理量表示），測得θ＝53°（sin53°＝0.8，cos53°＝0.6），R1、R2分別為1052Ω和1030Ω，結(jié)合乙圖信息，可得待測重物的重力G＝________N（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。（3）針對小明的設(shè)計(jì)方案，為了提高測量重量的精度，你認(rèn)為下列措施可行的是__________。A．將毫安表換成量程不同，內(nèi)阻更小的毫安表B．將毫安表換成量程為10μA的微安表C．將電阻箱換成精度更高的電阻箱D．適當(dāng)增大A、B接線柱之間的距離12.把蜂鳴器、光敏電阻、干簧管繼電器、開關(guān)、電源按如圖所示電路連接，制成光電報(bào)警裝置。當(dāng)有光照射報(bào)警裝置且光照較強(qiáng)時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲，當(dāng)沒有光照或者光照很弱時(shí)，蜂鳴器不發(fā)聲。①光敏電阻：受光照射后，阻值會變小。②干簧管繼電器：由干簧管和繞在干簧管外的線圈組成，當(dāng)線圈中有一定的電流時(shí)，線圈產(chǎn)生的磁場使密封在干簧管內(nèi)的兩個(gè)鐵質(zhì)簧片磁化，兩個(gè)簧片在磁力作用下由原來的分離狀態(tài)變成閉合狀態(tài)。當(dāng)線圈中沒有電流或者電流很微弱時(shí)，簧片在彈力的作用下恢復(fù)到分離狀態(tài)。請將下面的電路連接完整。13.傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù)，在自動控制中發(fā)揮著重要作用，傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(通常是電學(xué)量)，例如熱敏傳感器，主要是應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻。某熱敏電阻RT阻值隨溫度變化的圖像如圖甲所示，圖乙是由該熱敏電阻RT作為傳感器制作的簡單自動報(bào)警器線路圖。問：(1)為了使溫度過高時(shí)報(bào)警器鈴響，c應(yīng)接在__________(填“a”或“b”)處；(2)若要使啟動報(bào)警的溫度提高些，應(yīng)將滑動變阻器的滑片P向________移動(填“左”或“右”)；(3)如果在調(diào)試報(bào)警器達(dá)到最低報(bào)警溫度時(shí)，無論如何調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P都不能使報(bào)警器工作，且電路連接完好，各電路元件都能處于工作狀態(tài)，則造成工作電路不能正常工作的原因可能______________________________________________________________________________________。14.如圖甲所示是一測量硫化鎘光敏電阻特性的實(shí)驗(yàn)電路，電源電壓恒定，電流表內(nèi)阻不計(jì)，開關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使小燈泡發(fā)光逐漸增強(qiáng)，測得流過電阻的電流和光強(qiáng)的關(guān)系曲線如圖乙所示，試根據(jù)丙圖所給器材設(shè)計(jì)一個(gè)路燈自動光控電路。要求有光照時(shí)路燈不亮，無光照時(shí)路燈工作。15.為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)。光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度變化而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)，照度越大，照度單位為lx)。某光敏電阻RG在不同照度下的阻值如下表所示。照度/lx0.20.40.60.81．01．2電阻/kΩ754028232018(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，請?jiān)诮o定的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點(diǎn)；(2)如圖所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2V時(shí)，控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)。請利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡單電路，給1、2兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗照度降低至1．0lx時(shí)啟動照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖。(不考慮控制開關(guān)對所設(shè)計(jì)電路的影響)提供的器材如下：光敏電阻RG(符號，阻值見表)；直流電源E(電動勢3V，內(nèi)阻不計(jì))；定值電阻R1＝10kΩ，R2＝20kΩ，R3＝40kΩ(限選其中之一并在圖中標(biāo)出)；開關(guān)S及導(dǎo)線若干。16.設(shè)計(jì)一個(gè)自動防盜報(bào)警電路，要求：晚間房門被打開，細(xì)導(dǎo)線EF被扯斷，電鈴發(fā)聲自動報(bào)警。把如圖所示的電路元件連成電路。17.目前有些居民區(qū)樓道燈的控制使用的是一種延時(shí)開關(guān)，該延時(shí)開關(guān)的簡化原理如圖所示。圖中D是紅色發(fā)光二極管(只要有很小的電流通過，就能使其發(fā)出紅色亮光)，R為限流電阻，K為按鈕式開關(guān)，虛線框內(nèi)S表示延時(shí)開關(guān)電路，當(dāng)按下K接通電路瞬間，延時(shí)開關(guān)觸發(fā)，相當(dāng)于S閉合，這時(shí)釋放K后，延時(shí)開關(guān)S約在1min后斷開，燈泡熄滅。根據(jù)上述信息和原理圖，我們可推斷：按鈕式開關(guān)K按下前，發(fā)光二極管是________(填“發(fā)光的”或