16.第16讲 传感器-2023-2024学年高二物理下学期同步培优练（教科版2019选择性必修第二册）

第16讲　 利用传感器制作简单的自动控制装置 16.1考点精析 考点一　用温度传感器设计控制电路 例1 热敏电阻有很多的应用领域，如家电、开关电源、新能源汽车等。某实验小组的同学为了研究某保温式自动电饭锅中用于监测温度的热敏电阻RT的特性设计了以下实验。 (1)首先利用多用电表粗略测量与电饭锅中型号相同的热敏电阻常温状态下的阻值，多用电表的旋钮置于“×100”的挡位时示数如图3甲所示，则该热敏电阻的阻值为________Ω。 (2)该实验小组的同学为了进一步探究热敏电阻的特性，设计了图乙所示的电路，电路中的电压表均可看成理想电压表，定值电阻的阻值为2 kΩ。 丙 图3 ①开关闭合前，滑动变阻器的滑动触头应置于最________(填“左”或“右”)端。 ②某次实验时，电压表V1、V2的示数分别为3.0 V、4.5 V，则热敏电阻的阻值应为______ kΩ。 (3)通过多次实验，得出热敏电阻的阻值随温度变化的规律图像如图丙所示，当热敏电阻的阻值为RT＝2 kΩ时，热敏电阻所处环境的温度约为________℃。 (4)该种保温式自动电饭锅，采用感温磁控元件(可视为用热敏电阻控制的电磁铁开关，通过的电流大于某一值时开关断开)控制电路闭合与断开，从而控制加热电路，锅内米饭温度低于60 ℃后，加热电路开始工作，则下列电路图可能是该电饭锅中加热电路的是________。 跟踪训练 1.某同学利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图4甲所示。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。图甲中给继电器供电的电源电压U1＝4 V，内阻不计，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0为30 Ω。当线圈中的电流大于等于40 mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。 甲 乙 图4 (1)图甲中警铃的接线柱C应与接线柱________相连，指示灯的接线柱D应与接线柱________相连(均选填“A”或“B”)。 (2)当环境温度升高时，继电器的磁性将________(选填“增大”“减小”或“不变”)，当环境温度达到________℃时，警铃报警。 (3)如果要使报警电路在更高的温度报警，下列方案可行的是________。 A.适当减小U1 B.适当增大U1 C.适当减小U2 D.适当增大U2 考点二　用光传感器设计控制电路 例2 为了节能环保，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R随光的照度I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)。 (1)某光敏电阻在不同照度下的阻值R如下表所示，根据表中的数据，请在图5甲的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并判断光敏电阻的阻值R与照度I是否成反比关系。 答：________(填“是”或“否”)。 照度I/1x 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 阻值R/ kΩ 5.8 3.7 2.7 2.3 2.0 1.8 甲 乙 图5 (2)图乙为街道路灯自动控制电路，利用直流电源E为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在________(填“AB”或“CD”)之间。 (3)已知线圈的电阻为140 Ω，直流电源E的电动势E＝36 V，内阻忽略不计。当线圈中的电流大于10 mA时，继电器的衔铁将被吸合，滑动变阻器R′的阻值应调为________Ω时，才能使天色渐暗照度低于1.0 lx时点亮路灯。 (4)使用一段时间后发现，路灯在天色更亮时就已点亮了，为了使路灯能按设计要求点亮和熄灭，变阻器R′的阻值应适当调________些(选填“大”或“小”)。 跟踪训练 2.某同学用光敏电阻和电磁继电器等器材设计自动光控照明电路。 图6 (1)光强(E)是表示光照强弱程度的物理量，单位为坎德拉(cd)。图6甲是光敏电阻阻值随光强变化的图线，由此可得到的结论是： 。 (2)图乙为电磁继电器的构造示意图，其中L为含有铁芯的线圈，P为可绕O点转动的衔铁，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱。工作时，应将________(选填“A、B”或“C、D”)接照明电路。 (3)请在图7中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。 (4)已知电源电动势为3 V，内阻很小，电磁铁线圈电阻R0＝20.0 Ω，电流超过50 mA时可吸合衔铁。如果要