68 实验(十六) 利用传感器制作简单的自动控制装置(Word练习)-【正禾一本通】2025年高考物理高三一轮总复习高效讲义

[实验(十六)]　利用传感器制作简单的自动控制装置 ________________________________________________________________________ (每题10分，建议用时：50分钟) 1．(10分)小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示(虚线框内的连接没有画出)。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。图甲中继电器的供电电源E1＝5 V，内阻不计，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0＝30 Ω。当线圈中的电流大于等于50 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。 (1)由图乙可知，当环境温度为80 ℃时，热敏电阻阻值为________ Ω；(2分) (2)由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，继电器的磁性将________(选填“增强”、“减弱”或“不变”)；(4分) (3)图甲中指示灯的接线柱D应与接线柱________相连(选填“A”或“B”)；(2分) (4)当环境温度大于等于________ ℃时，警铃报警。(2分) 解析：(1)由图乙可知，当环境温度为80 ℃时，热敏电阻阻值为30 Ω。 (2)由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小。热敏电阻阻值减小，则流过继电器的电流增大，磁性增强。 (3)由于继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮。所以图甲中指示灯的接线柱D应与接线柱A相连。 (4)当线圈中的电流大于等于50 mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。根据欧姆定律E1＝I(R0＋R)，得R＝70 Ω，此时温度为40 ℃，则环境温度大于等于40 ℃时，警铃报警。 答案：(1)30(29～31)　(2)减小　增强　(3)A　(4)40 2．(10分)如图甲所示为苹果自动分拣装置的示意图。该装置的托盘秤压在以O1为转动轴的杠杆上，杠杆左端压在压力传感器R上，R的阻值随压力变化的曲线如图乙所示。当质量等于分拣标准(0.15 kg)的苹果经过托盘秤时，杠杆对R的压力为2 N，调节可调电阻R0，使它两端电压恰好能使放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，此电压叫作放大电路的激励电压。放大电路中有保持电路，能够确保苹果在衔铁上运动时，电磁铁始终保持苹果在经过托盘秤时状态。 (1)当较大的苹果通过托盘秤时，R所受的压力较大，则电阻__________(选填“较大”或“较小”)。(2分) (2)自动分拣装置正常工作时，大于0.15 kg的苹果通过__________(选填“通道A”或“通道B”)。(2分) (3)若电源电动势为5 V，内阻不计，激励电压为2 V： ①为使该装置达到上述分拣目的，R0的阻值等于______ kΩ(结果保留两位有效数字)。(2分) ②某同学想利用一块电压表测出每个苹果的质量，电压表的示数随苹果质量的增大而增大，则电压表应该并联在电阻______(选填“R”“R0”或“电源”)两端。(2分) ③已知压力传感器受到的压力与苹果的质量成正比。若要将分拣标准提高到0.33 kg，仅将R0的阻值调为______ kΩ即可实现(结果保留两位有效数字)。(2分) 解析：(1)由图乙可知当大苹果通过托盘秤时，R所受的压力较大，电阻较小。 (2)大于0.15 kg的苹果通过托盘秤时，R0两端的电压达到放大电路的激励电压，使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)①杠杆对R的压力为2 N，R阻值为24 kΩ，为使该装置达到上述分拣目的，R0的阻值需满足＝，则R0＝16 kΩ。 ②随着苹果质量增大，R阻值减小，分压减小，电源电动势不变，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。 ③根据＝可知，分拣标准到0.33 kg时，压力为4.4 N，此时R的阻值为18 kΩ，根据①分析的阻值应该调至12 kΩ。 答案：(1)较小　(2)通道B　(3)①16　②R0　③12 3．(10分)传感器担负着信息采集的任务，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(电学量)，例如热敏传感器。某热敏电阻RT阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由该热敏电阻RT作为传感器制作的简单自动报警器线路图。 (1)为了使温度过高时报警器响铃，c应接在________(选填“a”或“b”)处。(3分) (2)若要使启动报警的温度降低些，应将滑动变阻器的滑片P向__________(选填“左”或“右”)移动。(3分) (3)如果在调试报警器报警温度时，发现将报警器放在预定的报警温度的环境时，报警器一直报警，无论如何调节滑动变阻器的滑片P，报警器都一直报警，可能的原因和解决的办法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。(4分) 解析：(1)由题图甲可知，热敏电阻RT在温度升高时阻值变小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，把右侧衔铁吸引过来，与a接触，故c应接在a处。 (2)若要使启动报警的温度降低些，热敏电阻的阻值增大，滑动变阻器的滑片P向右移动。 (3)在预定的报警温度的环境时该热敏电阻RT和滑动变阻器的总电阻之和过小，电流过大，可以换一个阻值大一点的滑动变阻器。 答案：(1)a　(2)右　(3)见解析 4．(10分)为节能减排，保护环境，一些公共场所使用了声、光控照明系统。声、光控开关需要同时满足光线较暗、有活动声音时才接通电路的工作要求，其示意图如图甲所示。 (1)声控开关和光控开关的连接方式为______(选填“串联”或“并联”)。(2分) (2)其中光控开关内部示意图如图乙所示，光敏电阻的阻值随照度(照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，单位为lx)的变化关系如图丙所示，由图丙可知随光照度的减弱，光敏电阻的阻值______(选填“增大”或“减小”)。(2分) (3)已知光控开关中的电源电动势为3.0 V，内阻不计，电阻箱的阻值调为8 Ω，电磁开关的电阻为2 Ω。设计要求当流过电磁开关的电流小于0.06 A，即照度低于______lx时(保留一位小数)，光控开关接通。 (4)为了节约用电，需要在更弱光照度时，光控开关才接通，应该把电阻箱的阻值调______(选填“大”或“小”)。(6分) 解析：(1)根据题意可知，声、光控开关需要同时满足光线较暗、有活动声音时才接通电路的工作要求，则声控开关和光控开关的连接方式为串联。 (2)由题图丙可知随光照度的减弱，光敏电阻的阻值增大。 (3)根据题意，由闭合回路欧姆定律有I＝，解得R光＝40 Ω，结合题图丙可知，照度低于0.4 lx时，光控开关接通。 (4)需要在更弱光照度时，即光敏电阻更大时开关才接通，则应该把电阻箱的阻值调小。 答案：(1)串联　(2)增大　(3)0.4　(4)小 5．(10分)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。 (1)光强(E)是表示光强弱程度的物理量，单位为坎德拉(cd)。图(a)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分) (2)图(b)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______(填“A、B”或“C、D”)接照明电路；(2分) (3)请在图(c)中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接；(3分) (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。如果要求光强达到2 cd时，照明电路恰好接通，则图(c)中定值电阻R＝____ Ω。(3分) 解析：(1)由图像可得到的结论是：随着光照强度的增加，光敏电阻的阻值迅速下降，进一步增大光照强度，电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓； (2)由电磁继电器的工作原理可知，电磁铁连接的是控制电路，衔铁连通的是工作电路，故工作时，应将“C、D”接照明电路； (3)光敏电阻、定值电阻、电源与线圈L组成控制电路，C、D与灯泡组成工作电路，电路图如图所示。 (4)由图(a)可知，2 cd对应的光敏电阻阻值R光敏＝18 Ω，由闭合电路欧姆定律可知I＝，代入数据解得R＝22 Ω。 答案：(1)随着光照强度的增加，光敏电阻的阻值迅速下降，进一步增大光照强度，电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓　(2)C、D　(3)见解析图　(4)22 学科网（北京）股份有限公司 $$