第十三章 实验19 利用传感器制作简单的自动控制装置（Word练习）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版 浙江专用）

实验19　利用传感器制作简单的自动控制装置 1.如图所示是一种烟雾报警器的控制电路图，其原理简化如下：调节可变电阻R1使U23＝0.当有烟雾时，开始触发工作，其中Rg是光敏电阻．由此可知，要使开始工作，则应满足(　　) A．φ2>φ3　　　　　 B．φ2<φ3 C．φ2＝φ3 D．无法判断 A　解析：规定电源负极的电势为零，则φ3＝保持不变．而φ2＝＝，当有烟雾时，光敏电阻Rg增大，φ2增大．所以当φ2>φ3时，控制电路开始工作． 2.把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器、开关、电源按如图所示电路连接，制成光电报警装置．当有光照射报警装置且光照较强时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声． ①光敏电阻：受光照射后，阻值会变小． ②干簧管继电器：由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，当线圈中有一定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态．当线圈中没有电流或者电流很微弱时，簧片在弹力的作用下恢复到分离状态．请将下面的电路连接完整． 答案：如图所示 解析：如答案图所示，当有光照且光照较强时，光敏电阻的阻值变小，使得干簧管继电器线圈中有较大的电流，从而产生磁场，导致两个铁质簧片闭合，最终使得蜂鸣器发声． 3．为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电阻控制，如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度变化而变化的曲线，照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为：勒克斯(lx). 甲 (1)如图乙所示，电源电动势为3 V，内阻不计，当控制开关两端电压上升至2 V时控制开关自动启动照明系统．要求当天色渐暗照度降至1.0(lx)时控制开关接通照明系统，则R1＝________kΩ. 乙 (2)某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值，设计了如图戊所示的电路进行测量，电源(E＝3 V，内阻未知)，电阻箱(0～99 999 Ω).实验时将电阻箱阻值置于最大，闭合S1，将S2与1相连，减小电阻箱阻值，使灵敏电流计的示数为I，图丙为实验时电阻箱的阻值，其读数为________ kΩ；然后将S2与2相连，调节电阻箱的阻值如图丁所示，此时电流表的示数恰好为I，则光敏电阻的阻值R0＝________ kΩ(结果保留3位有效数字). 答案：(1)10　(2)62.5　40.0 解析：(1)电阻R1和R0串联，＝＝，由题图甲可知，当照度1.0(lx)时，电阻R0＝20 kΩ，则R1＝10 kΩ. (2)由图可知，图丙的电阻为R2＝62.5 kΩ，图丁的电阻R2′＝22.5 kΩ，本题采用等效法测电阻，前后两次电路中的电流相等，则电路中的电阻相等，则有R2＝R0＋R2′，所以R0＝40 kΩ. 4．传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量).例如，热敏传感器主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，其阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由热敏电阻Rt作为传感器制作的简单自动报警器的线路图，问： (1)为了使温度过高时报警铃响，c应接在________(选填“a”或“b”)点． (2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P向________(选填“左”或“右”)移动． (3)如果在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的原因可能是_______________________ . 答案：(1)a　(2)左　(3)乙图中的电源电压太低或继电器线圈匝数太少或弹簧劲度系数太大(任选一条) 解析：(1)由图甲可知当温度升高时Rt的阻值减小，通过线圈的电流变大，电磁铁的磁场变强，对衔铁的引力变大，可与a点接触，欲使报警器报警，c应接在a点． (2)若使启动报警的温度提高些，可使电路的相对电流减小一些，以使得热敏电阻Rt的阻值减小得更大一些，所以将滑动变阻器滑片P向左移动，增大滑动变阻器接入电路的阻值． (3)在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，可能是通过线圈的电流太小，电磁铁的磁场弱，对衔铁的引力较小，也可能是弹簧的弹力较大，电磁铁对衔铁的引力不能将衔铁吸引到和a接触的状态，还可能是乙图电源电压太低或继电器线圈匝数太少． 5．实验室备有以下器材：电压传感器、电流传感器、滑动变阻器R1(阻值变化范围0～20 Ω)、滑动变阻器R2(阻值变化范围0～1 000 Ω)、电动势适当的电源、小灯泡(4 V，2 W)、开关、导线若干． (1)要完整地描绘小灯泡的U­I曲线，请在方框中画出实验电路图，并标出所用滑动变阻器的符号．