课堂小练(19) 利用传感器制作简单的自动控制装置-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册人教版（2019）

课堂小练(十九)　利用传感器制作简单的自动控制装置 基本素养练 1.如图所示为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 解析　由电源极性及电流方向可知，电流表指针向右偏，A、B构成的电容器上的电荷量减小，据C=，电容C在减小，可推知正对面积S减小，即h正在减小，B项正确。 答案　B 2.某仪器内部电路如图所示，其中M是一个质量较大的金属块，左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a、b、c三块金属片间隙很小(b固定在金属块上)，当金属块处于平衡状态时，两根弹簧均处于原长状态，若将该仪器固定在一辆汽车上，下列说法中正确的是 (　　) A.当汽车加速前进时，甲灯亮 B.当汽车加速前进时，乙灯亮 C.当汽车刹车时，乙灯亮 D.当汽车刹车时，甲、乙两灯均不亮 解析　汽车向右加速时，M向左移动，b与a接触，乙灯亮；当汽车刹车时，M向右移动，b与c接触，甲灯亮，B项正确。 答案　B 3.光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用，其中就有用于街道路灯的自动控制开关，如图所示为模拟电路，其中A为光敏电阻，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯，请连成正确的电路，达到日出灯熄、日落灯亮的效果。 解析　电路连接如图所示。当天亮时，光线照射光敏电阻A，其阻值迅速减小，控制回路电流增大，电磁继电器B工作，吸下衔铁使触点断开，路灯熄灭。当夜晚降临，光线变暗，光敏电阻A的阻值增大，控制回路电流减小，弹簧将衔铁拉起，触点接通，路灯点亮。 答案　见解析图 4.纯电动汽车是一种采用蓄电池作为唯一动力源的汽车，电池的安全性主要体现在对其温度的控制上，当某组电池温度过高时，立即启动制冷系统进行降温，图甲是小明设计的模拟控温装置示意图，电磁继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器RP串联接在电压为6 V的电源两端。当电磁铁线圈(电阻不计)中的电流I大于或等于25 mA时，衔铁被吸合，热敏电阻置于温度监测区域，其阻值Rt与温度t的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为200 Ω。 甲 乙 (1)图甲中应将b端与　　　端相连。  (2)当开关S闭合时，电磁铁上端为　　　极。  (3)若设置电池温度为60 ℃时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为　　　　Ω。  (4)该电路可设置启动制冷系统的最高温度是　　　　℃。  解析　(1)由题意可知，当控制电路电流达到25 mA时衔铁被吸合，制冷系统工作，所以题图甲中，应将b端与c端相连。 (2)由题图甲可知，电流从通电螺线管的上端接线柱流入，下端流出，根据右手螺旋定则，可知螺线管的上端为N极。 (3)若设置电池温度为60 ℃启动制冷系统，由图乙可知，当温度为60 ℃时，Rt的阻值为70 Ω，此时控制电路的总电阻R===240 Ω，由串联电路的电阻规律，滑动变阻器接入的电阻为RP=R-Rt=240 Ω-70 Ω=170 Ω。 (4)当滑动变阻器的最大阻值为200 Ω时，热敏电阻的阻值Rt'=R-RP'=240 Ω-200 Ω=40 Ω，由题图乙可知此时对应的温度为85 ℃，所以此时该电路可设置启动制冷系统的最高温度是85 ℃。 答案　(1) c　(2)N　(3)170　(4) 85 5.为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)。某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表。 照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻(kΩ) 75 40 28 23 20 18 (1)根据表中数据，请在图甲中给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点:　　　　　　　　　　　　　　　　。  甲　 乙 (2)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统。请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。(不考虑控制开关对所设计电路的影响) 提供的器材如下: 光敏电阻RP(符号，阻值见上表)； 直流电源E(电动势3 V，内阻不计)； 定值电阻:R1=10 kΩ，R2=20 kΩ，R3=40 k