课时作业(23)利用传感器制作简单的自动控制装置-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理选择性必修 第二册（人教版2019）

课时作业（二十三） 利用传感器制作简单的自动控制装置 答案精解P (建议用时：40分钟) [基础题组练] 3.一台臭氧发生器P的电阻为10k2,当供电电压等 1.图甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组 于24V时能正常工作，否则不产生臭氧.现要用这 成，门窗均可使用，乙图为其简化示意图，安装时， 种臭氧发生器制成自动消毒装置，要求它在有光照 将磁条固定在门框上，主机安装在与其等高的门板 时能产生臭氧，在黑暗时不产生臭氧，拟用一个光 边缘，门关上时，两者刚好靠在一起.当主机开关闭 敏电阻R,对它进行控制，R,的阻值在有光照时为 合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发 1002,黑暗时为10002，允许通过的最大电流为 器就会工作，带动报警器发出报警声.下列说法正 3mA:电源E的电压为36V,内阻不计：另有一个 确的是 滑动变阻器R2,阻值为0一1000，允许通过的最大 电流为0.4A:一个开关S和导线若干，臭氧发生器 报警器 P和光敏电阻R,的符号如图所示， 做条 P开关 R 做条 主机 设计一个满足上述要求的电路图，图中各元件要标 甲 7 上字母代号，其中滑动变阻器两固定接线柱端分别 A.触发器内有个开关，当主机与磁条靠近时，开关 标上字母A,B.(将电路图画在虚线框内) 是断开的 B.触发器可以由铜制成 C磁条的两极对调后，该报警路不能正常工作 D.本装置是利用电流的磁效应工作的 2.如图所示是电熨斗的结构图，下列说法错误的是 ( [能力提升练] 组饺钮 4.传感器是把非电学量（如速度、温度，压力等）的变 弹性鞋片 升降坏丝 笆缘支架 化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中 点 0 有着相当广泛的应用.有一种测量人的体重的电子 双全两引 电热悦 秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它 i 金用底板 主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发 A.双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属 生变化的可变电阻)和显示体重大小的仪表①（实 B常温下，上、下触点接触：温度过高时，双金属片 质是理想电流表)组成.压力传感器表面能承受的 发生弯曲使上、下触点分离 最大压强为1×10P,且已知压力传感器的电阻R C.需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降 与所受压力的关系如表所示.设踏板和压杆的质量 螺丝下移并推动弹性铜片下移 可忽略不计，接通电源后，压力传感器两端电压恒 D.双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断 为4.8V,g取10m/s.求： ·1514 10002):电阻箱R2(阻值范围0~999.92)：单刀 开关S,单刀双掷开关S. 压力F/N0250500750100012501500… 电阻R/2300270240210180150120… (1)该秤零点（即踏板空载时）的刻度线应标在电流 甲 表刻度盘 A处. 实验时，先按图甲连接好电路，再将温控室的温度( (2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘示数 升至80.0℃.将S与1端接通，闭合S,调节R 为20mA这个人的质量是 kg 5.电饭煲的工作原理如图所示，可分为两部分，即控 的滑片位置，使电压表读数为某一值U:保持R 制部分：由S、S、定值电阻R和黄灯组成：工作 的滑片位置不变，将R置于最大值，将S与2端 (加热)部分：由发热电阻R、定值电阻R和红灯 接通，调节R2,使电压表读数仍为U:断开S,记下 组成，S,是一个磁钢限温开关，手动闭合，当此开关 此时R,的读数.逐步降低温控室的温度1，得到相 的温度达到居里点(103℃)时，自动断开，且不能自 应温度下R:的阻值，直至温度降到25.0℃，实验 动复位，S:是一个金属片自动开关，当温度达到 得到的R2一1数据如表所示 70一80℃时，自动断开，低于70℃时，自动闭合，红 1/℃25.030.040.050.060.070.080.0 灯、黄灯是指示灯，通过其电流必须较小，所以R、 Rn900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0 R起 作用.R是发热电阻，接通电源并闭 回答下列问题： 合S,后，黄灯熄而红灯亮，R发热，当温度达到 (1)在闭合S前，图甲中R的滑片应移动到 70一80℃时，S断开，当温度达到103℃时饭熟， S,断开，当温度降到70℃以下时，S闭合，电饭煲 (选填“a”或“b”)端. 处于保温状态，由以上描述可知R R(选填 (2)在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点， “<”“=”或“>”)，当用电饭煲烧水时，S 并作出R2-t曲线。 (选填“会”或“不会”)自动断开 4发，/2 1000 R00 600 灯 220 400 中源 200 6.某实验小组利用如图甲所示的电路探究在25~ ( 20.040.060.080.0100.0t/℃ 80℃范围内某热敏电阻的温度特性.所用器材有： 乙 内 置于温控室（图中虚线区域）中的热敏电阻R,其 (3)由图乙可得到Rr在25一80℃范用内的温度特 标称值(25℃时的阻值)为900.02：电源E(6V, 性.当t=44.0℃时，可得Rr= n 内阻可忽略)：电压表)（量程为150mV):定值电 (4)将R握于手心，手心温度下R的相应读数如图 阻R(阻值为20.0Ω)，滑动变阻器R(最大阻值为 丙所示，该读数为 2,则手心温度为℃. ·152·开关的作用,选项A正确;楼道里的灯只有天黑时出现声音 是由铜制成的,因为钢没有磁性,选项B错误:无论磁条哪个 才亮说明在它的控制电路中既有光传感器又有声传感器,选 磁极靠近触发器,都存在磁力作用,所以两极对调后,该报警 项B错误;光敏电阻是用电阻率与光照强度有关的材料制成 器仍能正常工作,选项C错误;本装置是利用磁体能够吸引 的,当其被光照射时,电阻将发生变化,选项C正确:用半导 磁性物体的特性工作的,选项D错误. 体材料制作的热敏电阻,在温度升高时,导电能力增强,即电 2.A 由题图电路可知,温度过高时,双金属片发生弯曲 阻减小,选项D正确. 使上、下触点分离,因此双金属片上层金属的膨胀系数应大 2.A 解当人将手机靠近耳朵接听电话时,改变了位移,并 于下层金属,选项A错误,B正确;需要较高温度慰烫时,要 且耳朵会挡住光线,所以可能用到的传感器为光传感器和位 调节调温旋纽,双金属片虽发生弯曲也不使触点分离,应使 移传感器,选项A正确,B、C、D错误 升降蝶丝下移并推动弹性铜片下移,选项C正确;利用双金 3.A 解由题意知,导线芯和导电液体构成电容器的两极, 属片热胀冷缩的特性控制电路的通断,选项D正确. 类似于平行板电容器的两极,当液面高度发生变化时,相当 3.解为了能控制臭氧发生器,应该用滑动变阻器的分压式 于两极板正对面积发生变化,会引起电容的变化,与平行板 接法,有光照时P能正常工作,无光照时P不工作,电路图 电容器类比可得,导电液体深度万增大时,导电芯和导电液 如图所示. A正确. 4.B 自动感应水龙头应用的是光电传感器,选项B正确. 5.A 解振动膜前后振动,使振动膜上的金属层与金属板间 的距离发生变化,从而将声音信号转化为电信号,选项A 见解析 正确. 4.解(1)由题表知,当踏板空载时,压力传感器的电阻R一 6.C 翻由题意可知,该电阻为热敏电阻,热敏电阻由半导 3002. 体材料制成,选项C正确,A、B、D错误. 7.AC 热敏电阻的阻值随温度的变化而变化,定值电阻 和光敏电阻的阻值不随温度发生变化,选项A正确,B错误; (2)当电流I'-20mA-2×10}A时,压力传感器的电阻 光敏电阻的阻值随光照的变化而变化,而定值电阻和热敏电 210-0=2402. 阻的阻值不随光照的变化而变化,选项C正确,D错误. 由表可知,这个人受到的重力为500N,此人质量为50kg. 8.BD 金属热电阻的阻值随温度升高而增大,半导体材 (1)1.6X10-* (2)50 料的热敏电阻的阻值随温度升高而减小,其变化规律均不成 5.解通过红灯、黄灯的电流必须较小,根据欧姆定律可知 比例,选项A错误,B正确;图线1对应的材料化学稳定性好 但灵敏度低,图线2对应的材料化学稳定性差但灵敏度高 R、R。起限流作用;R。是发热电阻,要产生很大的热量,所 以电流要大一点,而通过R。的电流要小一点,且并联电路电 选项C错误,D正确. 9.BD 应变片多用半导体材料制成,选项A错误;当应变 压相等,根据欧姆定律可知R。 R。;当用电饭烧水时,温 度达不到居里点(103C),S不会自动断开. 片拉伸时,其电阻变大,选项B正确;传感器输出的是上、下 限流 >不会 两应变片上的电压差值,并且随着外力的增大,输出的电压 6.解(1)由题图甲的电路知滑动变阻器采用限流式接法,在 差值越大,选项C错误,D正确. 闭合S前,R,应该调节到接入电路部分的电阻值最大,使 10.解(1)由表中数据可归纳得出R-300-0.6F(O) 电路中电流最小,即图甲中R:的滑片应移到端. (2)依题意可知,电子秤空载时压力传感器受到的压力为 (2)将t-60C和7-70C对应的两组数据画在坐标图上,然 零,电阻R-300O. 电路中的电流为I一K 后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R。一t图像. (3)根据题述实验过程可知,测量的R。数据等于对应的热敏 所以该释零刻度线应标在电流表刻度盘的15.6mA处 电阻R-的电阻值.由画出的R。-1图像可知,当/-44.0C (3)当电流表刻度盘的读数为I.一20mA时,压力传感器的 时,对应的R.-450O. (4)由题图丙可得R--620.02,由画出的R-1图像可知 电阻R一 手心温度t-33.0C. F-110N.再由F。·AO-G·BO.可得G-550N.故人 智(1)(2)如图所示 R/0 1000 g 答案(1)R-300-0.6F(2) (2)15.6mA (3)55kg 课时作业(二十三) 600 1.A 解析门关上时,磁条与触发器刚好靠在一起,此时报警 400 器不工作,说明电路是断开的;当主机开关闭合时,若门被打 200 开,磁条与主机分离,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 0m 20.0 40.0 60.080.0100.0/ (③)450 确;触发器与磁条之间存在磁力的作用,所以触发器不可能 (4)620.0 33.0 ·200·