（新教材适用）高中物理第5章传感器3利用传感器制作简单的自动控制装置课后习题新人教版选择性

3.利用传感器制作简单的自动控制装置课后训练巩固提升一、基础巩固1.某市为了节约能源,合理适时地使用路灯,要求夜晚亮、白天熄,利用半导体的某种特性制成自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制。这是利用半导体的()A.力敏性 B.光敏性C.热敏性 D.三种特性都利用了答案:B解析:题目中半导体应能感知光照强度变化,并输出电信号,控制电路通断,所以利用了半导体的光敏性,故B正确。2.右图是一测定液面高低的传感器示意图,A为固定的导体芯,B为导体芯外面的一层绝缘物质,C为导电液体,把传感器接到图示电路中,已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同。如果发现指针正向右偏转,则导电液体的深度h变化为()A.h正在增大 B.h正在减小C.h不变 D.无法确定答案:B解析:由电源极性及电流方向可知,A、B、C构成的电容器上的电荷量减小,根据C=QU,电容C在减小,故正对面积S减小,即h3.对于常见的可燃气体浓度的检测,现在一般用催化燃烧检测器。它的原理如下:传感器的核心为一惠斯通电桥,其中一桥臂上有催化剂,当与可燃气体接触时,可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧,该桥臂的电阻发生明显变化,其余桥臂的电阻不变化,从而引起整个电路的输出发生变化,而该变化与可燃气体的浓度成比例,从而实现对可燃气体的检测。由此可推断有催化剂的桥臂上的电阻材料为()A.铜 B.合金C.半导体 D.绝缘体答案:C解析:可燃气体燃烧后电阻发生变化,是由于温度升高造成的,所以此电阻应为金属热电阻或热敏电阻,而能够随温度变化其电阻有较明显变化的材料只可能是选项中的半导体材料,故选C。4.(多选)下图是电容式声波传感器的示意图,该电路可将声音信号转化为电信号。该电路中右侧金属板b固定不动,左侧是能在声波驱动下沿水平方向左右往复运动的镀有金属层的振动膜a,a、b构成了一个平行板电容器,且通过导线与稳压电源正、负极相接,a随声源S振动而左右往复运动。下列有关分析正确的是()A.a左右往复运动过程中,a、b板构成的电容器的电容不变B.a左右往复运动过程中,b板所带的电荷量不断变化C.a左右往复运动过程中,a、b板之间的电场强度不断变化D.a左右往复运动过程中,灵敏电流计中始终有方向不变的电流答案:BC解析:由于平行板电容器两极板与电池两极始终连接,两板间的电压U保持不变,根据电场强度公式E=Ud、电容的决定式C=εrS4πkd,可判断出A错,C对;a、b板所带电荷量Q=CU,电容C变化导致5.(多选)某压力传感器输出的电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。一同学利用该传感器设计了判断升降机运动状态的装置,如图甲所示,将该传感器平放在升降机内,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.物体处于失重状态B.物体处于超重状态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答案:BD解析:升降机静止时电流表示数为I0,而此过程中电流表示数为2I0,由欧姆定律分析电阻的阻值变小,说明压力增大,则物体处于超重状态,故A错误,B正确。物体处于超重状态时,速度方向可能向下,也可能向上,则升降机可能向下做匀减速运动,也可能向上做匀加速运动,故C错误,D正确。6.大多楼道灯具有这样的功能: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。它的控制电路中接入了哪几种传感器?答案:接入了两种传感器:光传感器(通常用的是光敏电阻),声传感器(通常用的是微型驻极体话筒)。二、能力提升1.下图为用电源、电磁继电器、滑动变阻器、绿灯泡、小电铃、负温度系数半导体热敏电阻、开关、导线等组成的一个高温报警器电路图,要求正常情况绿灯亮,有险情时电铃报警。则图中的甲、乙、丙分别是()A.小电铃、半导体热敏电阻、绿灯泡B.半导体热敏电阻、小电铃、绿灯泡C.绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻D.半导体热敏电阻、绿灯泡、小电铃答案:B解析:控制电路含有电磁继电器,因此甲的回路为控制电路,甲是半导体热敏电阻;负温度系数热敏电阻的特点是温度高,电阻小,电流大,继电器工作,触头被吸下,乙被接通应报警,即乙是小电铃;平常时,温度低,热敏电阻电阻大,电流小,触头未被吸下,丙导通,丙应是绿灯泡,即B正确。2.(多选)某同学设计了一个探究电容器所带电荷量与电容器两极间电压关系的实验,实验电路如图甲所示,其中P为电流传感器,V为电阻很大的电压表。实验时,先将开关S1闭合,单刀双掷开关S2掷向a,调节滑动变阻器的滑片到某位置使电容器C充电,当电路达到稳定后记录理想电压表的示数。再迅速将开关S2掷向b,使电容器放电。电流传感器P将电容器充、放电过程中的电流数据传送给计算机,在计算机上可显示出电流i随时间t变化的图像如图乙所示。然后改变滑动变阻器滑片的位置,重复上述步骤,记录多组电流随时间变化的图像和电压表的示数。对于这个实验过程和由图像及数据所得出的结果,下列说法正确的是()甲乙A.流过电流传感器P的充电电流和放电电流方向相同B.图乙中的第①段(充电阶段)电流曲线与横轴所围图形的面积表示电容器充电结束时所带的电荷量C.电容器充电结束时所带电荷量随电容器充电结束时两极间电压变化的关系图像应为一条过原点的倾斜直线D.电容器充电结束时所带电荷量与滑动变阻器滑片的位置无关答案:BC解析:流过电流传感器P的充电电流和放电电流方向相反,选项A错误;题图乙中的第①段(充电阶段)电流曲线与横轴所围图形的面积表示电容器充电结束时所带的电荷量,选项B正确;由C=QU3.(2020江苏盐城检测)目前有些居民区内楼道灯的控制,使用的是一种延时开关。该延时开关的简化原理图如图所示,图中D是红色发光二极管(只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光),R为限流电阻,K为按钮式开关,虚线框内S表示延时开关电路。当K按下接通电路瞬间,延时开关触发,相当于S闭合。这时释放K后,延时开关S约在1分钟后断开,电灯熄灭。根据上述信息和电路原理图,我们可推断:按钮开关K按下前,发光二极管是(选填“发光的”或“熄灭的”)。按钮开关K按下再释放后,电灯L发光持续时间约分钟,这一过程中发光二极管是(选填“发光的”或“熄灭的”)。限流电阻R的阻值和灯丝电阻RL相比,应满足RRL的条件。

答案:发光的1熄灭的≫解析:开关K按下前,二极管、灯泡、电阻R、电源组成串联电路,所以二极管是发光的。按钮开关K按下再释放后,由于延时开关的作用,灯L发光时间为1分钟,此时二极管被短路,所以二极管是熄灭的。只有当限流电阻R的阻值比灯丝电阻RL大得多时,通过发光二极管的电流才很小,确保二极管不烧坏。4.图甲为热敏电阻的Rt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100Ω。当线圈的电流大于或等于20mA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=9.0V,内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。则:甲乙(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50℃,可变电阻R'的阻值应调节为Ω。

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。当温度较低时,热敏电阻R阻值较大,线圈中的电流较小,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。(2)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,当线圈中的电流大于或等于20mA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20mA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。要使恒温箱内的温度保持50℃,即50℃时线圈内的电流为20mA。由闭合电路欧姆定律得I=Er+R+R',r为继电器的电阻。由题图甲可知,505.一热敏电阻在温度为80℃时阻值很大,当温度达到100℃时阻值就很小,今用一电阻丝给水加热,并配以热敏电阻以保持