第5章 3 利用传感器制作简单的自动控制装置（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第二册（人教版 江苏北京专用）

第五章　传感器 3　利用传感器制作简单的自动控制装置 基础过关练 题组一　门窗防盗报警装置 1.(2025北京阶段测试)在“利用传感器制作简单的自动控制装置”实验中,图1是简单的门窗磁控防盗报警装置示意图。门的上沿嵌入一小块永磁体M,门框内与M相对的位置嵌入干簧管SA,并将干簧管接入报警电路。 (1)如图2所示,干簧管SA作为传感器,用于感知磁体磁场是否存在,继电器(虚线方框部分)作为执行装置,发光二极管LED作为电路正常工作提示,蜂鸣器H作为报警提醒。电路中P点应接直流电源的　　　　(填“正极”或“负极”)。  (2)连接好电路,闭合开关S接通电源,观察并记录实验现象。使磁体靠近或离开干簧管,应看到的现象是　　　　　　　　　　　　。  　 题组二　光控开关 2.(2025广东广州期末)如图所示,用光敏电阻R和继电器组成一个简单照明自动控制电路,能够实现“日出路灯熄,日落路灯亮”,光线越强光敏电阻R的阻值越小。下列说法正确的是(　　) A.光线越弱,电路中的电流越小,继电器越容易吸引衔铁 B.为了使路灯在更暗的光线下才亮灯,可以减小滑动变阻器接入电路的阻值 C.为节约能源,减少亮灯时间,可以减小继电器中线圈的匝数 D.只有电路中产生变化的电流,继电器才能产生磁场吸引衔铁 3.(2025湖北阶段测试)为了节能和环保,一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统。光敏电阻是阻值随光的照度变化而发生变化的元件(物理学中用照度描述光的强弱,光越强照度越大,照度的单位为lx)。某光敏电阻R1在不同照度下的阻值变化如下表: 照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻/ kΩ 7.5 4.0 2.8 2.3 2.0 1.8 (1)表中数据说明光敏电阻的阻值随着光照的增强而　　　　(填“增大”或“减小”)。  (2)某种路灯自动控制装置,就是采用上述类型的光敏电阻作为传感器,再借助电磁开关,实现控制路灯自动在白天关闭,黑夜打开。某种电磁开关的内部结构如图甲所示,其中,1、2两接线柱连接励磁线圈(励磁线圈电阻忽略不计),3、4两接线柱相当于路灯的开关,分别与弹簧片和触点连接。当励磁线圈中的电流大于或等于1 mA时,电磁铁吸合铁片,弹簧片和触点分离,3、4断开;当励磁线圈中的电流小于1 mA时,3、4接通。现在把直流电源E(电动势3 V,内阻忽略不计)、励磁线圈限流保护电阻R0(调节到1 kΩ)、光敏电阻R1通过导线、开关依次连接到1、2两接线柱,与励磁线圈组成电路,如图乙所示,闭合开关S,则在天色渐暗时,照度低于　　　　lx时路灯将会点亮。  　 (3)为了更加节能和环保,设计让天色更暗时,路灯点亮,应该把励磁线圈限流保护电阻R0适当调　　　　(选填“大”或“小”)。  题组三　温控装置 4.(2025北京门头沟一模)如图为电熨斗构造的示意图,其中双金属片是温度敏感元件,其右端固定在绝缘支架上。在温度升高时上层金属的膨胀大于下层金属,使双金属片在竖直方向发生弯曲,从而使上、下触点的接触面分离。熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度,熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度。下列说法正确的是(　　) A.当温度过高时双金属片会向上弯曲 B.常温下,电熨斗的上、下触点应当是分离的 C.将双金属片换成单金属片,电熨斗仍能正常工作 D.熨烫完丝绸衣物后再熨烫棉麻衣物,应将调温旋钮下移 5.(2025四川广安期末)如图所示,图甲为热敏电阻的阻值R随温度t的变化关系曲线,图乙为用此热敏电阻和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路。当线圈中的电流大于或等于某一电流时,继电器的衔铁被吸合。则(　　) 　 A.温度升高,热敏电阻的阻值增大 B.恒温箱内的加热器接在M、N之间 C.滑动变阻器R'的滑动触头向右移动,恒温箱内保持的温度升高 D.滑动变阻器R'的滑动触头向右移动,恒温箱内保持的温度降低 6.(2025广东湛江期末)纯电动汽车的蓄电池的安全性主要体现在对其温度的控制上,当电池温度过高时,必须立即启动制冷系统进行降温。如图甲是小明设计的模拟控温装置示意图,电磁继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器RP串联接在电压为5 V的电源(不计内阻)两端。当电磁铁线圈(电阻不计)中的电流I大于或等于20 mA时,衔铁被吸合,热敏电阻置于温度监测区域,其阻值Rt与温度t的关系如图乙所示,滑动变阻器的最大阻值为200 Ω。则: (1)图甲中,开关S闭合前,滑动变阻器的滑片应移至　　　　(选填“左”或“右”)端。  (2)图甲中应将b端与　　　　(选填“a”或“c”)端相连。  (3)若设置电池温度为50 ℃时启动制冷系统,由题图乙可知,当温度为50 ℃时,Rt的阻值为　　　　Ω,此时滑动变阻器接入电路的阻值应为　　　　Ω。  (4)该电路可设置启动制冷系统的最高温度是　　　　℃。  答案与分层梯度式解析 第五章　传感器 3　利用传感器制作简单的自动控制装置 基础过关练 1.答案　(1)正极　(2)靠近时二极管发光;离开时蜂鸣器发声 解析　(1)由于二极管具有单向导电性,故电路中P点应接直流电源的正极。 (2)磁体M靠近干簧管,干簧管两片簧片被磁化相吸,继电器的动触点与a触点接通,二极管LED发光;磁体M离开干簧管,干簧管断开,继电器的动触点与b触点接通,蜂鸣器发声。 2.B　 题图解读 光线越弱,光敏电阻R的阻值越大,电路中的电流越小,继电器磁性越弱,越不容易吸引衔铁,A错误;更暗的光线下光敏电阻的阻值更大,而电磁继电器吸下衔铁时的电流不变,所以为了使路灯在更暗的光线下才亮灯,需要减小滑动变阻器接入电路的阻值,B正确;为节约能源,减少亮灯时间,需在光线较弱时衔铁仍可被吸下(破题关键),光线越弱,光敏电阻R的阻值越大,电路中的电流越小,继电器磁性越弱,为保证电磁继电器仍可吸下衔铁,则需增大继电器中线圈的匝数,C错误;继电器产生磁场吸引衔铁,利用的是电流的磁效应,无需变化的电流,D错误。 3.答案　(1)减小　(2)1.0　(3)小 解析　(1)根据表中数据可知,光敏电阻的阻值随着光照的增强而减小。 (2)当励磁线圈中的电流I=1 mA时,根据I= 解得R1=2.0 kΩ,结合表格中数据可知,在天色渐暗时,照度低于1.0 lx时路灯将会点亮。 (3)设计让天色更暗时,路灯点亮。天色更暗时,光敏电阻阻值更大,而励磁线圈中的临界电流仍为1 mA,则需要把励磁线圈限流保护电阻R0适当调小。 4.D　常温下,电熨斗的上、下触点是接触的,电热丝通电,当温度过高时,双金属片向下弯曲使触点断开,电热丝不通电,双金属片的作用是控制电路的通断,A、B错误;当温度升高时,双金属片上层金属的膨胀大于下层金属,双金属片向膨胀系数小的一侧弯曲,即金属片向下弯曲,将双金属片换成单金属片,电熨斗将不能正常工作,C错误;熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度,即温度较高时才能断开触点,故要将调温旋钮旋转下移,保证在温度未达到一定值时,触点不断开,D正确。故选D。 5.C　当温度较低时,热敏电阻阻值较大,控制电路中的电流较小,此时继电器的衔铁与P、Q端所在电路连接,温度较低时恒温箱内的加热器需要工作,所以该把恒温箱内的加热器接在P、Q端,A、B错误;当温度达到一定值时,加热电路要断开,此时继电器的衔铁要被吸合,即控制电路中的电流要达到一定值,设继电器线圈的电阻为R0,电源内阻为r,根据闭合电路欧姆定律有I=,若使恒温箱内的温度保持在更高的数值,即R更小时临界电流不变,则滑动变阻器R'的阻值应增大,即滑动变阻器R'的滑动触头向右移动,C正确,D错误。 6.答案　(1)左　(2)c　(3)100　150　(4)72 关键点拨 解析　(1)开关闭合前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处,故滑片应移至左端。 (2)由题意可知,当控制电路中的电流达到20 mA时衔铁被吸合,衔铁与c端相连,为了让制冷系统工作,应将b端与c端相连。 (3)若设置电池温度为50 ℃时启动制冷系统,此时电流I=20 mA,由图乙可知,当温度为50 ℃时,Rt的阻值为100 Ω,此时控制电路的总电阻R== Ω=250 Ω,可知滑动变阻器接入电路的阻值为RP=R-Rt=250 Ω-100 Ω=150 Ω (4)当滑动变阻器接入电路的阻值最大,即为200 Ω时,恰好启动制冷系统时的热敏电阻的阻值Rt'=R-RP'=250 Ω-200 Ω=50 Ω,由图乙可知此时对应的温度为72 ℃,所以该电路可设置启动制冷系统的最高温度是72 ℃。 7 学科网（北京）股份有限公司 $