高中物理 3.4 用传感器制作自控装置每课一练 粤教版选修3-2

【创新设计】-高中物理3.4用传感器制作自控装置每课一练粤教版选修3-2(时间：60分钟)知识点一发光二极管1.(双选)如图3-4-10所示为一个逻辑电平检测电路，A与被测点相接，则 ()．图3-4-10A．A为低电平，LED发光B．A为高电平，LED发光C．A为低电平，LED不发光D．A为高电平，LED不发光解析A为低电平时，Y为高电平，LED的电压小，不发光；A为高电平时，Y为低电平，LED的电压大，发光，故B、C正确．答案BC2．(单选)关于发光二极管，下列说法正确的是 ()．A．发光二极管能发光，不具有单向导电性B．发光二极管能直接把光能转化为电能C．发光二极管只要在两端加有正向电压，就可以发光D．发光二极管只有加正向电压时，才有可能发光解析发光二极管和普通二极管一样，都具有单向导电性，都是半导体材料制成的，只有当两端加正向电压时，才能处于导通状态，才可能发光，但不一定发光，要求达到一定的电压值；它能直接把电能转化为光能．答案D3.(双选)如图3-4-11所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，Rt为负温度系数热敏电阻，R为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境条件改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是()．图3-4-11A．温度不变，光照增强 B．温度升高，光照不变C．温度降低，光照增强 D．温度升高，光照减弱解析由题图可知，当光敏电阻阻值减小或热敏电阻阻值增大时，小灯泡L都会变暗，结合光敏电阻特性可知，A项正确，B项错误；若光敏电阻阻值减小的同时，热敏电阻的阻值增大，小灯泡L也会变暗，C项正确；若热敏电阻减小，光敏电阻增大，则小灯泡变亮，D项错误．答案AC知识点二自动控制电路的分析与设计4．(单选)某小型电磁继电器，其中L为含铁芯的线圈．P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求如图3-4-12所示．其工作方式是()．图3-4-12A．A与B接信号电压，C与D跟被控电路串联B．A与B接信号电压，C与D跟被控电路并联C．C与D接信号电压，A与B跟被控电路串联D．C与D接信号电压，A与B跟被控电路并联解析A、B接电磁继电器的线圈，所以A、B应接信号电压、线圈电流随信号电压变化使电磁继电器相吸或释放，从而使C、D接通或断开，进而起到控制作用．故正确答案为A.答案A5.(单选)演示位移传感器的工作原理如图3-4-13所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x.假设电压表是理想电压表，则下列说法正确的是 ()．图3-4-13A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化C．物体M不动时，电路中没有电流D．物体M不动时，电压表没有示数解析电压表不分流，故触头移动不会改变电路的总电阻，也就不会改变电路中的总电流，故A错误，电压表测量触头P与左侧电阻之间的电压，故示数随物体M的移动，亦即随触头的运动而变化．故B正确，C、D错误．答案B6．一路灯控制装置如图3-4-14所示，RG为光敏电阻，光照射RG时，RG变小．白天时，继电器J两端电压是较大还是较小？要使路灯比平时早一些时间亮起来，应如何调节R1?图3-4-14解析由题可知，按照逻辑分析法，引起电路状态变化的原因是照射光敏电阻RG的光的强弱．白天光照强，RG的阻值较小，R1两端的电压U1＝eq\f(ER1,RG＋R1)较大，即A点电势较高，则Y端为低电平，继电器两端电压较小，不工作，路灯不亮．而夜间的情形恰好相反．所以白天时，继电器J两端电压较小．若使路灯早一些亮时，首先要明确继电器的动作电压UJ一定，Y端电平一定，A端电平一定，则R1两端的电压U1一定，因U1＝eq\f(ER1,RG＋R1)＝eq\f(E,\f(RG,R1)＋1)，则可知要使路灯早些亮时，环境光线仍较强，RG较小，要保证U1一定，必须调节R1使其变小．答案较小调节R1使其变小7．已知光敏电阻随入射光的增强，其电阻值减小，请利用图3-4-15所示器材设计一个路灯自动控制电路．图3-4-15解析电路如图所示控制过程是：当有光照射时，光电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个触点断开，当无光照时，光电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作．答案见解析8.(单选)(北京海淀模拟)角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度，其结构如图3-4-16所示．当系统绕轴OO′转动时，元件A发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源．已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k，自然长度为l，电源的电动势为E，内阻不计．滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，系统静止时滑片P在B点，当系统以角速度A．电路中电流随角速度的增大而增大B．电路中电流随角速度的减小而减小C．弹簧的伸长量为x＝mωl/(k－mω2)D．输出电压U与ω的函数式为U＝Emω2/(k－mω2)图3解析根据闭合电路欧姆定律，电路中的电流由滑动变阻器总电阻决定，与滑片位置无关，因此选项A、B错误．设转动角速度为ω时，弹簧伸长量为x，则小球转动半径为l＋x，由牛顿第二定律得kx＝m(l＋x)ω2解得x＝eq\f(mlω2,k－mω2)，选项C错误．当滑片右移x时，输出电压为U，由串联电路电压分配关系得eq\f(U,E)＝eq\f(x,l)所以U＝eq\f(Ex,l)＝eq\f(Emω2,k－mω2)，选项D正确．答案D9．用煤气烧水时，如果水开了，不及时关掉煤气，时间长了，会发生火灾，请设计一报警器，水开时，能及时报警，提醒主人及时关掉煤气？答案如图所示，当t上升到一定温度，Rt变得较小．AB间电压变得较大，使蜂鸣器D工作报警．10．如图3-4-17所示，A是浮子，B是金属触头，C为住宅楼房顶上的蓄水池，M是带水泵的电动机，D是弹簧，E是衔铁，F是电磁铁，S1、S2分别为触点开关，S为开关，J为电池．请利用上述材料，设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置．图3-4-17(1)连接电路图；(2)简述其工作原理．(涉及的元件可用字母代替)答案