2024版高中同步新教材选择性必修第二册人教物理备课资源03-利用传感器制作简单的自动控制装置.docx

《2024版高中同步新教材选择性必修第二册人教物理备课资源03-利用传感器制作简单的自动控制装置.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2024版高中同步新教材选择性必修第二册人教物理备课资源03-利用传感器制作简单的自动控制装置.docx（26页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、2024版高中同步新教材选择性必修第二册人教物理备课资源第五章传感器3利用传感器制作简单的自动控制装置基础过关练题组一门窗防盗报警装置1.【经典题】如图所示是某保密室的防盗报警电路,当有人闯入保密室时会使开关S闭合。下列说法正确的是()A.电磁继电器与发电机工作原理相同B.电磁铁的磁性强弱只与电流大小有关C.电磁铁工作时,上端为S极D.当有人闯入保密室时,b灯亮2.图甲为一种家用门磁防盗报警器,由磁条和主机组成,门窗均可使用。乙图为其简化示意图,安装时,将磁条固定在门框上,主机安装在与其等高的门板边缘,门关上时,两者刚好靠在一起。当主机开关闭合时,若门被打开,磁条与主机分离,主机内的触发器就会

2、工作,带动报警器发出报警声。下列有关说法正确的是()甲乙A.触发器内是一个开关,当磁条与主机靠近时,开关是断开的B.触发器可以由铜制成C.磁条的两极对调后,该报警器不能正常工作D.本装置是利用电流的磁效应工作的题组二光控开关3.【经典题】【多选题】(2023江西抚州临川一中期中)如图是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的示意图。R是光敏电阻,R0是保护电阻,日光充足时,电磁继电器把衔铁吸下,G、H接入电路,太阳能电池板给蓄电池充电,光线不足时,衔铁被弹簧拉起,E、F接入电路,蓄电池给LED路灯供电,路灯亮起,下列关于该电路的说法中正确的是()A.该光敏电阻阻值随光照强度增大而增大B.增大

3、光敏电阻所在电路的电源电动势,会减少路灯的照明时间C.并联更多的LED路灯可延长每天路灯照明时间D.增大保护电阻R0的阻值可延长每天路灯照明时间4.(2023江西高三联考)光敏电阻广泛应用于光控电路中,物理探究小组设计了图甲所示的电路测量不同照度下的光敏电阻的阻值,照度单位为勒克斯(lx)。小组成员先将照射光敏电阻的光调至某一照度,将电阻箱阻值调到最大,然后闭合开关S1,再将开关S2与1连接,调节电阻箱的阻值如图乙所示时,通过电流表G的电流为I,最后将开关S2与2连接,当调节电阻箱的阻值如图丙所示时,电流表的示数恰好也为I。(1)图乙读数R1=,图丙读数R2=,此照度下光敏电阻阻值R0=。(2

4、)图丁是该小组描绘出的光敏电阻的阻值随照度变化的关系图像,由图丁可知(1)中的光照度为lx(保留2位有效数字)。(3)此光敏电阻的阻值随光照强度的减小而(填“增大”“不变”或“减小”)。(4)小组设计了如图戊所示的电路控制路灯,图戊中R0为此实验的光敏电阻,R1为滑动变阻器,电磁继电器的衔铁由软铁(容易磁化和消磁)制成,R2为电磁铁的线圈电阻,K为单刀双掷开关。若将K接a,当光照强度小到某一值时,衔铁就会被吸下,交流电路接通,当光照强度大到某一值时,衔铁就会被弹簧拉起,交流电路就会断开,路灯熄灭,请在图戊虚线框中用笔画线连接电路实现这一功能。题组三温控装置5.【经典题】(2023河南安阳一中开

5、学考试)如图所示,某同学在实验室找到热敏电阻(温度升高,阻值减小)、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干,想自己设计一个恒温箱,要求温度低于某一值时,电炉丝自动通电供热,超过某一温度时,又可以自动断电。(1)F应该与(填“B”或“C”)连接。(2)要使恒温箱的温度更高,滑动变阻器的滑片应向(填“左”或“右”)移动。6.在温度为10 左右的环境中工作的自动恒温箱简图如图甲所示,箱内电阻R1=20 k,R2=10 k,R3=40 k,Rt为热敏电阻,它的阻值随温度变化的图像如图乙所示。当a、b端电压Uab0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Uab

6、0时,电压鉴别器使S断开,停止加热,恒温箱内的温度恒定在。甲乙答案与分层梯度式解析第五章传感器3利用传感器制作简单的自动控制装置基础过关练1.D电磁继电器是利用电流的磁效应工作的,发电机是利用电磁感应原理制成的,选项A错误;电磁铁的磁性强弱和电流大小、线圈的匝数及有无铁芯有关,选项B错误;由题图可知电磁铁工作时线圈中电流的方向,根据安培定则可知,电磁铁工作时,上端为N极,选项C错误;当有人闯入保密室时会使开关S闭合,电磁铁有磁性,吸引衔铁向下移动,b灯所在电路接通,b灯亮,选项D正确。2.A门关上时,磁条与主机刚好靠在一起,此时报警器不工作,说明电路是断开的;当主机开关闭合时,若门被打开,磁条

7、与主机分离,主机内的触发器就会工作,带动报警器发出报警声,说明此时触发器内开关是闭合的,选项A正确。触发器与磁条之间存在磁力的作用,所以触发器不可能是铜制成的,因为铜没有磁性,选项B错误。无论磁条哪个磁极靠近触发器,都存在磁力作用,所以两极对调后,该报警器仍能正常工作,选项C错误。本装置是利用磁体能够吸引磁性物体的特点工作的,选项D错误。3.BD日光充足时,电磁继电器把衔铁吸下,可知是控制电路的电流增大,光敏电阻R的阻值减小,A错误;增大光敏电阻所在电路的电源电动势,控制电路电流增大,衔铁不易被拉起,会减少路灯照明时间,B正确;LED路灯的数量不影响控制电路,若考虑蓄电池的容量,则并联更多的L

8、ED路灯会更快地消耗电能,反而会减少路灯的照明时间,C错误;增大保护电阻R0的阻值,控制电路电流减小,会增大路灯照明时间,D正确。故选B、D。4.答案(1)2 3201 1201 200(2)1.0(3)增大(4)图见解析解析(1)根据题图可知R1=2 320 ,R2=1 120 ;开关S2与1连接和与2连接时电流表的示数都为I,两种情况下电路中电阻大小相等,所以R0=R1-R2=2 320 -1 120 =1 200 。(2)根据R0的阻值,结合图像可知(1)中的光照度为1.0 lx。(3)根据图线可知,此光敏电阻的阻值随光照强度的减小而增大。(4)将线圈与光敏电阻并联,然后与滑动变阻器以及

9、电源串联,这样就可以实现题中要求的功能。当光照强度减小时,光敏电阻的阻值增大,并联部分的分压变大,线圈中的电流增大,螺线管的磁性增强,将衔铁吸下,路灯接通;当光照强度增大时,光敏电阻阻值变小,并联部分分压变小,线圈中的电流减小,螺线管的磁性变弱,衔铁弹起,路灯熄灭。如图所示:5.答案(1)B(2)左解析(1)恒温箱内的温度低于标准温度时,热敏电阻阻值较大,电磁铁中的电流较小,电磁铁不吸引衔铁,此时电炉丝要能与交流电源组成一个闭合回路,F应与B连接,这样当衔铁被松开时电炉丝就会工作。(2)要使恒温箱温度更高,自动断电时热敏电阻的阻值会更小一些,故应使滑动变阻器接入电路的阻值大一些,滑片应向左滑动

10、。6.答案35解析根据图甲求出当Uab=0时热敏电阻的阻值,然后从图乙中找出所对应的温度。设电路路端电压为U,当Uab=0时,有UR1R1+R2=UR3R3+Rt,代入数据解得Rt=20 k,由图乙可知,当Rt=20 k时,t=35 。第五章传感器本章复习提升易混易错练易错点不了解传感器的应用1.【多选题】(2021山东泰安期中)下列有关传感器及其敏感元件的说法中正确的是()A.霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的一种磁传感器B.光电鼠标利用了力传感器C.电子秤称量物体质量利用了力传感器D.枪式测温仪利用了温度传感器2.【多选题】传感器在日常生活中有着广泛的应用,它的种类多种多样,性能也各不

11、相同。以下有关传感器的说法正确的是()A.图1中办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关,应用的是光传感器B.图2中非触摸式自动水龙头(自动感应水龙头)应用的传感器是生物传感器C.图3中空调机在室内温度达到设定的温度后,会自动停止工作,空调机内实现这一功能的传感器是温度传感器D.图4中电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器,能控制电路的通断思想方法练程序法方法概述程序法,顾名思义,就是按照程序推进分析的方法,该方法在很多物理问题的分析中都非常有效。【多选题】(2022山东烟台期中)温控电路常用于恒温箱、自动孵化器等,如图所示为一温控电路的工作原理图,主要由电磁继电器、

12、热敏电阻、滑动变阻器、电源、电炉丝、开关组成,其中P为衔铁,K为金属触点,闭合开关S后,当温度低于T1时,电炉丝自动通电供热,当温度超过T2时,又可以自动断电。则下列说法中正确的是()A.该热敏电阻的阻值随温度的升高而增大B.该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小C.要使T1升高,可将滑动变阻器的滑片向右移动D.要使T1升高,可将滑动变阻器的滑片向左移动答案与分层梯度式解析第五章传感器本章复习提升易混易错练1.AC霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的一种磁传感器,故A正确;光电鼠标利用了光传感器,故B错误;电子秤称量物体质量利用了力传感器,故C正确;枪式测温仪是根据人体辐射的红外线来测温的,没有

13、利用温度传感器,故D错误。2.ACD办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关,是由于人体会发出红外线,当传感器探测到人体发出的红外线后,门会自动打开,应用的是光传感器,故A正确;自动感应水龙头的传感器能根据接收的红外线探测到人手的靠近和远离,利用了光传感器,故B错误;空调机在室内温度达到设定的温度后,会自动停止工作,这是因为空调机内有温度传感器,故C正确;电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器,这种传感器的作用是控制电路的通断,原理是不同的金属热膨胀系数不同,故D正确。错解分析产生错误的原因是对各种不同的敏感元件的特性不熟悉。对于生活中常见的传感器应了解其工作原理,结

14、合所学知识做进一步分析。思想方法练BC温度超过T2时,电炉丝断开连接,说明控制电路中电流增大,电磁继电器把衔铁吸下,故该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,选项A错误,B正确;当滑动变阻器的滑片向右移动时,热敏电阻所在电路总电阻增大,总电流减小,需要更高的温度才能使控制电路中有足够大的电流,即T1升高,选项C正确;同理,当滑动变阻器的滑片向左移动时,T1降低,选项D错误。故选B、C。方法点津根据因果关系,从非电学量的变化入手,经过传感器转换为电阻,进一步引起电压、电流等电学量的变化,应用程序法有利于理清具体过程,分析具体问题。第五章传感器综合拔高练五年高考练考点1常见的传感器1.(2022北京,

15、13)某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示,电路中的R1和R2,其中一个是定值电阻,另一个是压力传感器(可等效为可变电阻)。水位越高,对压力传感器的压力越大,压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于U1时,控制开关自动开启低水位预警;当a、b两端的电压小于U2(U1、U2为定值)时,控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是()A.U1U2,A、B均错误。假设恰好开启水位预警,若此时定值电阻的阻值增大,则电路中电流会随之减小,从而导致a、b两端电压变小,若想恢复原本电压,则需增大传感器电阻,即降低水位,C正确,D错误。2.答案(1)短接减小(2)b大于R01-R02解析(

16、1)多用电表使用前,需进行欧姆调零,调零时需将红黑表笔短接;多用电表表盘最右侧为电阻零刻度线,故当指针向右侧偏转越大时,代表所测电阻越小。(2)对于滑动变阻器的限流式接法,为保护电路,闭合开关前要使其接入电路的阻值最大,故应将滑动变阻器R1的滑片滑到b端。两次操作中电压表和电流表的示数分别相等,根据欧姆定律,导线接C端时有U=I(R01+RA),导线接D端时有U=I(R02+RA+RT),则有R01+RA=R02+RA+RT,故R01大于R02,RT=R01-R02。3.答案(1)可变电阻R1远大于(2)-1.2解析(1)电源E的电动势不变,用加热器调节RT的温度后,整个回路的总电阻改变。要确

17、保电流表的示数仍为50.0 A,需控制整个回路的总电阻不变,故需要调节的器材是可变电阻R1。RT两端连接电压表后,电流表示数显著增大,说明电压表与RT并联后R总减小,由并联电阻的关系,R并=RTRVRT+RV=RTRTRV+1,要保证R总不变须将原电压表更换为内阻远大于RT阻值的电压表。(2)由题图可得温度为35.0 时RT两端电压为1.6 V,实验设定恒定电流为50.0 A,此时热敏电阻的阻值RT1=1.6V50106A=32 k;温度为40.0 时RT两端电压为1.3 V,此时热敏电阻的阻值RT2=1.3V50106A=26 k,所以温度从35.0 变化到40.0 的过程中,RT的阻值随温

18、度的平均变化率是k=RTt=26k32k40.035.0=-1.2 k-1,负号表示随着温度升高RT的阻值减小。三年模拟练1.C由题意可知,金属芯线和导电液体相当于电容器的两极。电容器的相对介电常数由材料决定,与液面高度无关,A错误;水面升高,电容器的两极板之间的正对面积增大,间距不变,B错误;若G中有从a到b的电流,说明电容器在充电,由Q=CU知,电容器的电容增大,因为C=rS4kd,所以两极板之间的正对面积增大,说明矿井出现渗水(h增加),C正确;当矿井水位不变时,G的示数为零,G的示数小不能说明矿井水位低,D错误。故选C。2.B光照增强,光敏电阻阻值减小,电路的总阻值减小,电路中总电流增

19、大,根据闭合电路欧姆定律可知,路端电压减小,R1两端电压增大,因此电磁铁和R3两端电压减小,流过该支路的电流减小,电磁铁的磁性减弱,选项A错误;光照增强,总电流增大,流过R3的电流减小,因此流过R2的电流增大,故白天流过R2的电流大于晚上流过R2的电流,选项B正确;光照增强,电磁铁的磁性减弱,因此灯泡电路断开,白天不亮,选项C错误;光照增强,回路中总电流增大,根据P=EI可知电源的总功率增大,因此白天功率较大,选项D错误。3.答案(1)左(2)9030(3)20解析(1)为保护用电器的安全,滑动变阻器的滑片应移到最左端。(2)实验中,用电阻箱代替热敏电阻,二者阻值相等时电流表示数相同。在乙图中

20、找到图线上纵坐标为90 的点对应的横坐标为30 。(3)在乙图中读出环境温度为80 时热敏电阻的阻值为30 ,根据闭合电路欧姆定律有I=Er+(R+R2)R1R1+R+R2,代入数据,解得R1=20 。4.答案(1)较小(2)通道B(3)20R016解析(1)当大苹果通过托盘秤时,R所受的压力较大,由题图乙可知电阻较小。(2)大苹果通过托盘秤时,R0两端的电压达到放大电路的激励电压,放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁,大苹果进入下面的通道B。(3)杠杆对R的压力为1 N,对照题图乙,可知R阻值为30 k,R0的阻值需满足RR0=(52)V2V,则R0=20 k;随着苹果质量增大,R阻值减小,分压减小,电源1的电动势不变,R0分压增大,为了满足电压表的示数随苹果质量的增大而增大,需要将电压表并联在R0两端。根据m1m2=F1F2可知分拣标准提高到0.33 kg时,压力为2.2 N,此时R的阻值为24 k,由RR0=(52)V2V,得R0=16 k,即R0的阻值应该调至16 k。