课时测评23 传感器的应用举例 自制简单的控制电路-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义配套练习（教科版）

课时测评23　传感器的应用举例　自制简单的控制电路 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－2题，每题6分，共12分) 1．(多选)小型电磁继电器的构造示意图如图所示，其中L为含铁芯的线圈，P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱。继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是(　　) A．A、B之间接控制电路，C、D之间接被控电路 B．A、B之间接被控电路，C、D之间接控制电路 C．流过L的电流减小时，C、D间电路断开 D．流过L的电流增大时，C、D间电路断开 答案：AC 解析：当A、B间导通时，通电螺线管吸引铁片P，此时C、D之间电路接通，所以A、B之间接控制电路，C、D间接被控电路，A正确，B错误；流过L的电流减小时，通电螺线管磁性减弱，对P的吸引力减弱，C、D间电路断开，流过L的电流增大时，C、D间电路接通，C正确，D错误。 2．如图为一温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，下列说法正确的是(　　) A．温度升高至74 ℃时，灯L1亮报警 B．温度升高至74 ℃时，灯L2亮报警 C．温度升高至78 ℃时，灯L1亮报警 D．温度升高至78 ℃时，灯L2亮报警 答案：D 解析：当温度低于78 ℃时，线圈中没有电流，此时仅灯L1亮，不报警；当温度升高到78 ℃时，线圈中有电流，磁体吸引衔铁，灯L2被接通，所以灯L2亮报警；温度升高至74 ℃时，线圈中没有电流，只有灯L1亮，不报警。 3．(8分)把如图所示的蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器、开关、电源连接制成光电报警装置。当有光照射报警装置且光照较强时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声。①光敏电阻：受光照射后，阻值会变小。②干簧管继电器：由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，当线圈中有一定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态。当线圈中没有电流或者电流很微弱时，簧片在弹力的作用下恢复到分离状态。请将下面的电路连接完整。 答案：见解析图 解析：如图所示，当有光照且光照较强时，光敏电阻的阻值较小，使得干簧管继电器线圈中有较大的电流，从而产生较强的磁场，使两个铁质簧片磁化闭合，最终使得蜂鸣器发声。 4．(10分)如图甲为某宾馆的房卡，只有把房卡插入槽中，房间内的灯和插座才会有电。 (1)房卡的作用相当于一个________(填电路元件名称)接在干路上。 (2)如图乙所示，当房客进门时，只要将带有磁铁的卡P插入盒子Q中，这时由于磁铁吸引簧片，开关B就接通，通过继电器J使整个房间的电器的总开关接通，房客便能使用室内各种用电器。当继电器工作时，cd相吸，ab便接通。请你将各接线端1、2、3、4、5、6、7、8、9、10适当地连接起来，构成正常的电门卡电路。 答案：(1)开关　(2)见解析图 解析：(1)房卡可以控制房间内的灯和插座，不插入插槽中，所有房间内的灯和插座都不工作，所以房卡相当于干路上的开关。 (2)将干簧管与电源E、线圈连成一个回路；将三个灯泡所在电路与交流电接成回路，即按8—7，4—5，6—9，1—3，2—10连接起来，构成正常的电门卡电路，如图所示。 5．(10分)(2024·梅河口市第五中学高二月考)电饭煲的工作原理如图所示，可分为两部分，即控制部分：由S1、S2、定值电阻R1和黄灯组成；工作(加热)部分：由发热电阻R3、定值电阻R2和红灯组成。S1是一个磁钢限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点(103 ℃)时，自动断开，且不能自动复位，S2是一个金属片自动开关，当温度达到70～80 ℃时，自动断开，低于70 ℃时，自动闭合，红灯、黄灯是指示灯，通过其电流必须较小，所以R1、R2起________作用。R3是发热电阻，接通电源并闭合S1后，黄灯熄而红灯亮，R3发热，当温度达到70～80 ℃时，S2断开，当温度达到103 ℃时饭熟，S1断开，当温度降到70 ℃以下时，S2闭合，电饭煲处于保温状态，由以上描述可知R2________(选填“<”、“＝”或“>”)R3，当用电饭煲烧水时，S1________(选填“会”或“不会”)自动断开。 答案：限流　>　不会 解析：通过红灯、黄灯的电流必须较小，可知R1、R2起限流作用；R3是发热电阻，要产生很大的热量，所以电流要大一点，而通过R2的电流要小一点，且并联电路电压相等，根据欧姆定律可知R2>R3；当用电饭煲烧水时，温度达不到居里点(103 ℃)，S1不会自动断开。 6．(10分)利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等。图甲为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的U­I关系图线。 (1)实验室提供的器材有：电流传感器、电压传感器、滑动变阻器A(阻值范围0～10 Ω)、滑动变阻器B(阻值范围0～100 Ω)、电动势为6 V的电源(不计内阻)、小灯泡、开关、导线若干。该同学做实验时，滑动变阻器选用的是________(选填“A”或“B”)；请在图乙的方框中画出该实验的电路图。 (2)将该小灯泡接入如丙图所示的电路中，已知电流传感器的示数为0.3 A，电源电动势为3 V。则此时小灯泡的电功率为________W，电源的内阻为________Ω。 答案：(1)A　见解析图　(2)0.75　1.67 解析：(1)为方便实验操作，滑动变阻器可以选A；小灯泡电阻较小，电流传感器应采用外接法。电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，电路图如图(a)所示。 (2)由题图甲可知，通过灯泡的电流是0.3 A时，灯泡两端的电压是2.5 V，则灯泡的功率P＝UI＝2.5 V×0.3 A＝0.75 W；电源电动势是3 V，过点(0.3 A，2.5 V)和纵轴上3 V的点作一直线，该直线是电源的U­I图像，如图(b)所示，根据闭合电路欧姆定律应有E＝U＋Ir，解得r≈1.67 Ω。 7．(10分)半导体型呼气酒精测试仪采用氧化锡半导体作为传感器。如图甲是该测试仪的原理图。图中R1为定值电阻，乙醇传感器R2的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小。 (1)驾驶员呼出的酒精气体浓度越大，电压表的读数越________(选填“大”或“小”)。 (2)如图乙为乙醇传感器R2的电阻值随酒精气体浓度变化的关系曲线。则酒精气体浓度为0时R2的阻值为________Ω。若某司机呼气酒精浓度为120 mg/m3，此时R2的阻值为________Ω。 (3)现有一个电源，电动势为4.8 V，内阻为1 Ω；电压表量程为5 V，内阻很大；定值电阻R1的阻值为60 Ω；导线若干。按图甲所示电路图把电压表改装成酒精浓度表，则酒精气体浓度为0的刻度线应刻在电压刻度线为________V处；酒精气体浓度为50 mg/m3应刻在电压刻度线为________V处。(结果均保留3位有效数字) 答案：(1)大　(2)60　24(22～26均可)　(3)2.38　2.85 解析：(1)酒精气体浓度越大，R2的阻值越小。根据闭合电路欧姆定律，当R2减小时，电路总电流增大，故电压表的读数变大。 (2)根据电阻值与酒精气体浓度的关系曲线，读出呼气酒精浓度为0时R2的阻值为60 Ω；呼气酒精浓度为120 mg/m3时，R2的阻值为24 Ω。 (3)酒精气体浓度为0时，R2＝60 Ω，U＝·R1≈2.38 V；酒精气体浓度为50 mg/m3时，R2′＝40 Ω，U′＝·R1≈2.85 V。 学生用书第138页 学科网（北京）股份有限公司 $