第3节 利用传感器制作简单的自动控制装置-【创新教程】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册五维课堂课时作业（人教版2019）

世物理 选择性必修第二册 空 物 课 时 间 第3节 利用传感器制作简单的自动控制装置 纠错空间 理 作业 [基础达标] 学根据电流表的示数变化情况推断升 1.在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯 降机的运动状态，下列说法中正确的是 门不停地开与关，这是由于在电梯门上 装有的传感器是 ( ) A.光传感器 B.温度传感器 C.声传感器 D.压力传感器 2.办公大楼的大门能“看到”人的到来或 44444+444+44 压鼓电阻 离开而自动开或关，利用的传感器是 甲 A.0t1时间内，升降机一定匀速运动 B.0~t1时间内，升降机可能减速上升 C.t~t2时间内，升降机可能匀速上升 D.t1一t2时间内，升降机可能匀加速 方法总结 A.生物传感器 B.红外传感器 上升 C.温度传感器 D.压力传感器 5.如图所示，是一位同学设计的防盗门报 3.(多选)如图为握力器原理示意图，握力 警器的简化电路示意图.门打开时，红 44444 器把手上的连杆与弹簧一起上下移动， 外光敏电阻R,受到红外线照射，电阻 握力的大小可通过一定的换算关系由 减小：门关闭时会遮蔽红外线源（红外 电流表的示数获得.当人紧握握力器 线源没有画出).经实际试验，灯的亮灭 时，如果握力越大，下列判断正确的有 能反映门的开、关状态.门打开时两灯 的发光情况以及R两端电压Uk2与门 关闭时相比 绝缘把子 ao- 连杆 绿灯 220V 衔铁 A.电路中电阻越大 红灯 B.电路中电阻越小 电磁 继电器 C.电路中电流越小 D.电路中电流越大 4.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而 A.红灯亮，U变大 减小，在升降机中将重物放在压敏电阻 B.绿灯亮，U2变大 上，压敏电阻接在如图甲所示的电路 C.绿灯亮，U2变小 中，电流表示数变化如图乙所示，某同 D.红灯亮，UR变小 第五章传感器 课时作业 6.如图所示是温度自动报警器的工作原 (1)如图所示，E为直流电源，S为开关 理图，图中1是电磁铁，2是衔铁，3是 R为滑动变阻器，V为电压表，在图中 触点，4是水银温度计（水银导电）.则下 用笔画线代替导线连接成实验电路图. 纠错空间 列说法正确的是 受压而 输出 电源 电源 力电转换位酪然 V) (2)若将质量为m。的砝码放在力电转 A.温度高于警戒温度时，电铃不报警， 换传感器的受压面上，电压表的示数为 指示灯亮 U。:然后取下砝码，再将待测物体放在力 4444444+444+444 B温度低于警戒温度时，电铃报警，指 电转换传感器的受压面上，电压表的示数 示熄灭 为U,则待测物体的质量m= C.温度高于警戒温度时，指示灯亮，电 [能力提升] 铃报警 9.(多选)某磁敏电阻的阻值R随外加磁 D.温度低于警戒温度时，指示灯亮，电 场的磁感应强度B变化的图线如图甲 铃不报警 所示.学习小组使用该磁敏电阻设计了 方法总结 7.根据图中所提供的器材，请正确将A、 保护负载的电路如图乙所示，U为直流 B、C、D四个接线柱的接线接好，使其 电压，下列说法正确的有 成为一个以热敏电阻为传感器的简易 薇祓电 报警器（当温度过高时，电铃会响铃 报警). 广簧管继电器 A.增大电压U,负载电流不变 B.增大电压U,电路的总功率变大 熟敏电阻 干电池 C.抽去线圈铁芯，磁敏电阻的阻值变小 干电池 D.抽去线圈铁芯，负载两端电压变小 8.某兴趣小组为了研制一台“电子秤”，找 10.如图(a)所示是小球过桥时对不同类 到一个力电转换传感器，该传感器的输 型的桥面压力的实验.采用DIS方法 出电压正比于受压面的正压力，实验操 对模型进行测量，其结果如图(b)中电 作时，先调节传感器输入端的电压（要 脑屏幕所示. 求从零开始调节)，使力电转换传感器 在空载时的输出电压为零，而后在其受 压面上放一物体，即可测得与物体的质 数据采梨善 电幽屏蒂 量成正比的输出电压， ( b 47 世物理 选择性必修第二册 (1)图(a)中的传感器为 传 12.如图所示为检测某传感器的电路图. 感器： 传感器上标有“3V0.9W”的字样 间 (2)图(a)中甲、乙、丙分别为三种不同类型 (传感器可看作是一个纯电阻)，滑动 纠错空间 的桥面.对于凸形桥甲，其相对应的压力 变阻器R。上标有“102 图线应是图(b)电脑屏幕上的 1A”的字样，电流表的量程为0一0.6A, ++04++44+44++44 (填“ab”或“c”). 电压表的量程为0~3V. 11.利用负温度系数热敏电阻制作的热传 传感器， 感器，一般体积很小，可以用来测量很 A 小范围内的温度变化，不但反应快，而 且精确度高 (1)求传感器的电阻和额定电流. 4444444444 (1)如果将负温度系数热敏电阻与电 (2)为了确保电路各部分的安全，在 4444444+444+444 源、电流表和其他元件串联成一个电 A、B之间所加的电源电压最大值是 路，只使热敏电阻所处区域的温度降 多少？ 低，电路中电流将变 (填“大” (3)如果传感器的电阻变化超过12， 或“小”). 则该传感器就失去作用.实际检测时， (2)上述电路中，我们将电流表中的电 将一个恒压电源加在图中A、B之间， 流刻度换成相应的温度刻度，就能直 闭合开关S,通过调节R。来改变电路 方法总结 接显示出热敏电阻附近的温度.如果 中的电流和R。两端的电压.检测记录 刻度盘正中的温度为20℃（电流表表 如下 盘如图甲所示)，则25℃刻度应在 电压表示 电流表示 20℃刻度的 (填“左”或 数UV 数I/A “右”)侧. 第一次 1.48 0.16 有混度度的电流女 ④ 第二次 0.91 0.22 0.204 热做心阻K, 若不计检测电路对传感器电阻的影 甲 乙 (3)为了将该热敏电阻放置在某蔬菜 响，你认为这个传感器是否仍可使用？ 大棚内检测大棚内温度的变化.请用 此时A、B间所加的电压是多少？ 图乙中的器材（可增加元件）设计一个 电路 ·48·参考答案 课时作亚乡 O,则R≈R,此时认为Ru变化了多少，R就变 9.AB[电压表不分流，故金属滑杆移动不会改变电路的 R 总电阻，也就不会改变电路中的总电流，故A正确，电压 化了多少，所以R越大，R,的变化对U的变化影响就越 表测量金属滑杆P左侧电阻两端的电压，故电压表示数 明显，故选项C正确，D错误.] 随物体M的移动而变化，故B正确，C、D错误.] 5.BC[当光线照射R时，R,阻值减小，R减小，且电源 10.B[当R2处出现火情时，NTC热敏材料制成的传感 电压不定，由闭合电路政辉定称得1一忌电路中的电 器的电阻将减小，则此时电路中的总电阻减小，由闭合 流增大，R是定值电阻，U2=IR,R两端电压增大，信 电路欧姆定律可知：外电路电压将减小，U减小：电路 号处理系统获得高电压，所以选项A错误，B正确：根据 中的总电流增大，所以R上的电压增大，显示器两瑞 前面分析可知，每当有人经过时，即没有光照时，信号处 的电压将减小，电流I减小，B正确，] 理系统获得低电压，信号处理系统计敦一次，即信号处 1L.D[霍尔元件是能够把磁学量转换为电学量的传感 理系统每获得一次低电压就计数一次，所以速项C正 器，A错误：根据左手定则可知，带负电的电荷向C面 确，D错误.] 偏转，C面带负电，D面带正电，所以D面的电势高，B 6.BD[金属热电阻的阻值随温度升高而增大，有些半导 错误：在测定地球赤道处的地磁场的磁感应强度时，应 体材料的热敏电阻的阻值随温度升高而减小，所以A错 将元件的C,D而保持竖直，让磁场垂直通过元件的工 误，B正确：图线1对应的金属热电阻化学稳定性好，测 作面，C错误：运动电荷最终在电场力和洛伦蓝力的作 温范围大但灵敏度低，图线2对应的热敏电阻化学稳定 用下处于平衡状态，设霍尔元件的长、宣、高分别为a、 性差、测温范围小但灵敏度高，所以C错误，D正确.] 7.解析：(1)根据电路结构，当光敏电阻受光照射时，电阻 6d,时有)名-mB,电流的能观表达式为1=0S 减小，并联支路的电阻减小，电路总电阻减小，总电流增 gbd,所以U=B以，知果流过霍尔元件的电流大小不 大，R上的电压变大，因为ah之间的电压恒定，所以并 ngd 联支路的电压减小，电流表示数减小： 变，则元件C,D面的电势差与磁场的磁感应强度成正 (2)因为没有光照时，用电器可以正常工作，所以当有光 比，D正确.] 驱时，通过用电器的电流减小，用电器的实际功率会减 I2.解析：(1)由表格中数据可得，电阻随电压的增大而减 小，不能正常工作 小，而电压越大，用电器件温度越高，所以材料为半 答案：(1)光敏电阻阻值减小，电流表示数减小 导体 (2)用电器不能正常工作 (2)查表1=1.8A时，Z的电压为1.2V,则U=E。- 8.解析：电路图如图所示， Uz=3V-1.2V=1.8V. 设CD=x,电压表示数为U, PR=1UR=1.8×1.8W=3.24W. P球平衡时，由平衡条件可得 答案：(1)半导体(2)3.24W an0=E= 水流方向 mg h ① 第3节利用传感器制作简单的自动控制装置 根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律可得 1.A 2.B[自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若用温度传感 器控制，人的体温与夏季气温接近，在夏季自动门可能 根据电阻定律可得R=PS ③ 做出错误的动作，自动门实际使用的是红外传感器，红 R,-PS ① 外线属于不可见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传 感器接收到人体发出的红外线后门会自动打开，] 由①②③④式可得U=Eh·tan0 L 3.BD[由题图可知，握力趣大，变阻器接入电路的电阻越 固为水流速度越大，日越大，所以U越大 小，外电路的总电阻越小，根据闭合电路欧姆定律可知， 答案：见解析 电路中电流越大.故B、D正确，A,C错误.] 69. 世伤理 选择性必修第二册 4.B[在0~七1时间内，电流恒定，表明压敏电阻的阻值恒 大，所以道过线图的电流增大，根据P一UⅡ可知电路的 定，则重物对压敏电阻的压力恒定，则升降机可能处于 总功率P变大，故A错误，B正确：抽去线圈铁芯，线圈 静止、匀追或匀变速运动状态，故A错误，B正确：山1一2 产生的磁感应强度减小，故磁敏电阻的阻值变小，则磁 时间内，电流在增加，表明压敦电阻的阻值在减小，则重 敏电阻两端的电压支小，而U不变，所以负栽两端电压 物对压敏电阻的压力在增大，故升降机不可能做匀速运 变大，故C正确，D错误.门 动或匀加速运动，C、D错误.] 10.解析：(1)该传感器把压力信号转化为电信号，属于压 5.D[门打开时，R减小，导致R减小和I增大，U,和 力传感器：(2)小球经过凸形桥甲的最高点时，对桥面 ,变大-E-U,十U)减小，l:-1是增 的压力小于其自身重力，其相对应的压力图线应是电 脑屏幕上的c 大，电磁继电器磁性增强，把衔铁吸下，红灯亮，绿灯灭， 答案：(1)压力(2) 选项A、B,C错误，选项D正确，门 1山.解析：（门）周为负温度系数热敏电阻温度降低时，电阻 6.D[温度高于警戒温度时，控制电路的电磁铁中有电流 增大，故电路中电流会变小 通过，电磁铁有磁性，此时电铃通过触点与工作电路接 (2)由(1)的分析知，温度越高，电流越大，25℃的刻度值应 通，电铃报警，此时指示灯的电路中没有电流，指示打熄 对应较大的电流，故在20℃刻度的右侧. 灭，故A、C错误：温度低于警成温度时，控制电路处于开 (3)电路如图所示 路状态，电磁铁中没有电流通过，没有磁性，此时指示灯 配有温度刻度的电流表 通过触，点与工作电路接通，指示灯亮，电给不报警，故B 错误，D正确.门 热敏电阳 7.如图所示 「簧管继电器 答案：(1)小(2)右 (3)见解析图 电铃 U-3 8 12.解析：1)传感器的电阻R,-户-.0=100 热敏电阻 开关 干电油 干电池 颜定电流1-是=82A=0.3Λ 3 8.解析：(1)要求力电转换传感器的输入电压可调，并且从 (2)最大电流1=1#=0.3A 零开始调节，所以滑动变阻器采用分压式接法，如图 电源电压最大值U=U告十Ua 所示。 U#为传感器的额定电压，U为R。=I0且时R。两端 受压面 输 输出 的电压，即Um=1#R。=0.3X10V=3V,此时刚好 +c 不超过电压表量程故U,=U#十U.=3V+3V= 力电转换传蟋器 6V. (3)实际检测时加在A、B间的电压记为U.传感器的实 际电阻为R,根据第一次实验记录数据有U=I,R': +U (2)由测量的原理可知.U。=km,g,U=mg,解得m一m· 根据第二次实验记录数据有U=1R特十U 答案：1)如解析图所示(2)m, U 代入数据解得R#=9.52.U=3V. 传感器的电阻变化为△R=R,一R'件=10-9.5= 9,BC[为保护负载，则磁敏电阻两端需要分压，增大电压 0,52<12,所以此传感器仍可使用. U,则磁敏电阻的阻值增大，根据甲图可知磁感应强度增 ·70·