5.3 利用传感器制作简单的自动控制装置 同步练习 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

5.3利用传感器制作简单的自动控制装置同步练习 2025-2026学年高二下学期 一、单选题 1．关于传感器，下列说法正确的是（　　） A．自动门上安装的是温度传感器 B．干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件 C．话筒内有传感器，该传感器是根据电磁感应原理工作的 D．交警使用的酒精测试仪是一种物理传感器，是靠吹气的压力来工作 2．图甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组成，门窗均可使用。乙图为其简化示意图，安装时，将磁条固定在门框上，主机安装在与其等高的门板边缘，门关上时，两者刚好靠在一起。当主机开关闭合时，若门被打开，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。下列有关说法正确的是（　　） A．触发器内是一个开关，当主机与磁条靠近时，开关是断开的 B．触发器可以由铜制成 C．磁条的两极对调后，该报警器不能正常工作 D．本装置是利用电流的磁效应工作的 3．如图是电熨斗的结构图，下列说法不正确的是（　　） A．双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属 B．常温下，上下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离 C．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移 D．双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断 4．如图所示为一种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，以下说法正确的是（　　） A．温度升高至时，亮灯报警 B．温度升高至时，亮灯报警 C．温度升高至时，亮灯报警 D．温度升高至时，亮灯报警 5．某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器，它们可能是(    ) A．光敏电阻和驻极体话筒 B．金属热电阻和光敏电阻 C．热敏电阻和霍尔元件 D．热敏电阻和光敏电阻 6．霍尔元件是实际生活中的重要元件之一，广泛应用于测量和自动控制等领域.如图所示为一长度一定的霍尔元件，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于霍尔元件的工作面向下，在元件中通入图示从E到F方向的电流I，其中元件中的载流子是带负电的电荷，下列说法中正确的是（ ） A．该元件能把电学量转化为磁学量 B．该元件C面的电势高于D面的 C．如果用该元件测赤道处地磁场的磁感应强度，应保持工作面水平 D．如果流过霍尔元件的电流大小不变，则元件C、D面的电势差与磁场的磁感应强度成正比 7．如图甲所示为某小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻（该电阻特性是光照强，导电性好）、R2为定值电阻，A、B接监控装置。如图乙所示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．图甲中，当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压减小 B．图甲中，仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压 C．图乙中，温度升高至74℃时，灯L2亮报警 D．图乙中，温度升高至78℃时，灯L1亮报警 二、多选题 8．下列关于传感器说法中正确的是（　　） A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号 B．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压信号 C．电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片，这种双金属片的作用是控制电路的通断 D．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量 9．在今年4月份居家躲避新冠疫情期间，张华同学利用网课的课余时间，结合所学传感器、电路的有关知识，自己在家设置了一个火警报警装置，他设计的电路如图所示，为热敏电阻，温度升高时，急剧减小，当电铃两端电压低于某一定值时，报警电铃响起，则下列说法正确的是（　　） A．若试验时发现当有火时装置不响，应把的滑片P向下移 B．若试验时发现当有火时装置不响，应把的滑片P向上移 C．增大电源电压，会使报警的临界温度降低 D．增大电源电压，会使报警的临界温度升高 10．某一热敏电阻的阻值随温度的变化关系如图（a）所示，利用此热敏电阻制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示，E为直流电源（电动势为9V，内阻可忽略），当输出电压达到或超过6.0V时，便触发报警器（图中未画出）报警。若要求开始报警时环境温度为50℃，则下列说法中正确的是（　　） A．R1应使用热敏电阻 B．R2应使用热敏电阻 C．R1为固定电阻，阻值为0.4kΩ D．R2为固定电阻，阻值为1.6kΩ 三、实验题 11．在《传感器的应用实验》的光控电路中，用发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻所示．当光敏电阻RG受到光照时，斯密特触发器的输出端Y出现电平________（填“高”或“低”）；当把光遮住时，输入端A出现电平________（填“高”或“低”）；如果试验中发现天很暗时路灯还没点亮，应将可变电阻R1的阻值调________一些（填“大”或“小”）．    12．某同学想通过实验探究一个热敏电阻的特性。 （1）为探究热敏电阻的特性，设计了如图甲所示的电路，R0为电阻箱，R为热敏电阻，开关S、S1、S2先断开，滑动变阻器的滑片移到最___________（选填“左”或“右”）端。 （2）实验时，温控室的温度为t0，闭合S、S1，调节滑动变阻器的滑片，使电流表有合适的示数I0，现断开S1闭合S2，滑动变阻器的滑片不动，调节电阻箱R0的阻值R0=90Ω时，电流表的示数也为I0，则此室温的热敏电阻值为___________Ω。多次改变温控室的温度，重复上述实验过程，测得多组热敏电阻在不同温度t下对应的电阻值R，作出R-t图像，如图乙所示，室温t0为___________℃。 （3）把这个热敏电阻接入如下丙图所示的电路中，可以制作温控报警器。已知电源电压为9V，内阻r=2Ω，R2=50Ω；当图中的电流表A达到或超过0.5A时，便触发报警器（图中未画出）报警。若要求开始报警时环境温度为80℃，图中R1阻值为___________Ω（保留2位有效数字）。 四、解答题 13．工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故，工厂中大都是利用光电控制设备来避免事故发生的。如图所示为光控继电器的示意图，它由电源、光电二极管（当有光照射时，二极管导通，没有光照时，二极管截止）、放大器、电磁继电器等几部分组成。这样，当工人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即带动开关，使机床停止工作，避免事故发生。请简述光控继电器的原理。 14．根据图像回答下列问题 （1）如图是一个简单的门窗磁控防盗报警装置示意图，虚线方框部分表示继电器。该防盗报警装置的工作原理是什么？ （2）图中的干簧管、继电器、电阻R分别起什么作用？ （3）门窗磁控防盗报警装置实验的操作步骤是什么？ （4）分析门窗磁控防盗报警装置实验的现象，可得到什么结论？ （5）门窗防盗报警装置实验中，小磁体靠近干簧管时，蜂鸣器仍然发出声音警报，指示灯灭，应该怎么办？ 15．电饭锅中应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体，其特点是：常温下感温铁氧体具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了。这个温度在物理学中称为该材料的“居里点”。电饭锅的结构如图所示，请结合温度传感器的特点回答以下问题： (1)开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示状态？为什么？ (2)煮饭时水沸腾后锅内还有一定水分时，为什么锅的温度会保持100℃而不会持续升高？ (3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？ (4)如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？ 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C A A D A D A BCD BD AD 11． 高； 高； 小； 12． 左 90 30 20 13．当光照射光电二极管时，二极管导通，电路中通电流，经放大器放大后把M磁化，将衔铁吸住，使开关闭合，使机床工作；当将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，二极管截止，电路断开，没有电流，此时M失去磁性，对衔铁没有吸引力，衔铁在弹簧弹力的作用下离开M，开关断开，机床停止工作。 14．（1）闭合电路开关S，系统处于防盗状态；当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两簧片被磁化相吸，继电器接通而工作。当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电，动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。 （2）干簧管作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在；继电器（虚线框部分）作为执行装置；二极管的正向电阻很小，需要限流电阻R起保护作用。 （3）①检查干簧管，用磁铁直接靠近干簧管，观察干簧管簧片能否正常动作。②连接电路。连接电路前，要检查其他元件是否也能正常工作。③接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。 （4）磁体M靠近干簧管，干簧管两片簧片被磁化相吸，继电器的动触点与常开触电接通，发光二极管发光。磁体M离开干簧管，干簧管断开，继电器的动触点与常闭触点接通，蜂鸣器发声。 （5）门窗防盗报警装置实验中，小磁体靠近干簧管时，蜂鸣器仍然发出声音警报，指示灯灭，说明干簧管检测到磁铁无反应，可能是由于磁铁不符合簧片的磁化方向，需调整磁铁的位置和方向，使其与簧片的磁化方向相符合。 15．(1)开始煮饭时，用手压下开关按钮，使永磁体与感温磁体相吸；手松开后，按钮不再恢复到图示状态，因此时感温铁氧体相吸会吸引永磁体，电路接通，电饭锅加热； (2)在1标准大气压下水的沸点是100℃，即水在沸腾后温度为100℃，此时继续吸热，温度不会升高； (3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会上升至103℃；此时感温铁氧体便失去了铁磁性会自动断电； (4)如果在1标准大气压下用电饭锅烧水，水在沸腾后温度为100℃，不会自动断电。 学科网（北京）股份有限公司 $