第1节 自动控制系统（培优考点练）科学新教材浙教版八年级下册

**基本信息** 该同步练习通过“题型分组练-创新拓展练-新题速递”三层递进设计，实现从基础概念辨析到综合应用探究再到新情境迁移的知识巩固路径，适配初中科学新授课分层教学需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |题型分组练|自动控制电路逻辑、传感器类型识别|以选择题为主，聚焦单一知识点，如自动控制开关串联关系分析（题1），夯实科学观念| |创新拓展练|传感器特性研究、控制系统组成|含填空与简答，综合应用知识，如霍尔传感器磁场与电压关系探究（题6），培养科学思维与探究实践| |新题速递|控制行为判断、传感器技术应用|结合生活新情境，如智能汽车自动驾驶传感器种类分析（题8），体现态度责任与创新思维|

第1节 自动控制系统 题型分组练 1 题型01 自动控制 1 题型02 传感器 2 创新拓展练 3 新题速递 5 题型分组练 题型01 自动控制 1．有一种自动控制的楼道灯，夜晚天黑之后有声音时灯亮，白天不论发出多大的声音灯都不亮，这是因为有声音时声控开关S1闭合，环境光线非常暗时光控开关S2闭合。可以实现上述功能的电路图是（ ） A. B. C. D. 2.自动控制系统是由多个模块组成的，可再分为若干个子系统。关于系统的概念理解，下列说法中正确的是（ ）。 A. 系统可大可小，是一个相对的概念 B. 一个复杂系统必须由多个子系统相互联系才能完成某一子任务 C. 一个复杂系统中的每个子系统都可单独完成各种复杂的任务 D. 银河系这个系统中，太阳系是其中一类最小的子系统，不可再分更小的子系统 3.如图所示，太阳能热水器是利用太阳的能量将水加热的装置，由集热管、水箱、支架及相关附件组成。目前的太阳能热水器水箱都带有水位自动控制系统，当水箱内水位低于设定水位时，能自动加水。下列器材中，适合用作该太阳能热水器水箱水位自动控制系统的检测装置的是（ ）。 A. 电源 B. 定时器 C. 电磁阀 D. 水位传感器 题型02 传感器 4. 下列家用电器使用的传感器类型正确的是（） A. 冰箱 —— 温度传感器 B. 电视 —— 压力传感器 C. 油烟机 —— 化学传感器 D. 电子秤 —— 红外传感器 5.某种遥控器使用摇杆来控制电脑画面中人物的左右移动。摇杆与滑动变阻器的滑片相连，摇动方向与滑片移动方向一致，通过电压传感器（相当于电压表）检测摇杆摇动方向，传感器示数降低，说明人物左移。下列电路设计中合理的是（ ） A. B. C. D. 创新拓展练 6.霍尔传感器是将磁信号转化成电压信号的装置，它产生的电压 U 随磁场强弱变化。为研究霍尔传感器的特性，设计如图电路，当开关 S 闭合时，电磁铁上端为______（填 “N” 或 “S”）极，将滑动变阻器的滑片向______（填 “a” 或 “b”）端移动，电磁铁的磁性会增强，此时检测到霍尔传感器产生的电压 U 变大，说明它产生的电压 U 随磁场增强而______（填 “变大”“不变” 或 “变小”）。 7.如图所示为房间温度控制系统的方框图，请回答下列问题： (1) 该控制系统具有三大基本系统，其中属于信息收集系统的是方框图中的______，属于信息处理系统的是方框图中的______，属于操作执行系统的是方框图中的______。 (2) 该控制系统中的被控量、输入量、执行器和被控对象分别是什么？ 8.智能汽车的自动驾驶功能是通过多种尖端技术实现的。首先，智能汽车通常配备有多种传感器，这些传感器可以感知周围环境，识别障碍物和道路标识等信息。其次，智能汽车还搭载有强大的计算平台，用于处理和分析大量的传感器数据，及时进行决策和控制。这个计算平台通常采用先进的芯片和算法，如人工智能、机器学习、深度学习和自动驾驶系统等，以实现车辆的自主导航和自动驾驶。此外，智能汽车还具有高级的导航系统，能够接收并处理各种实时路况信息，如交通信号、交通流量和道路施工等，从而为汽车提供最佳的行驶路径和避障方案。最后，智能汽车还具备强大的通信技术，这些技术可以与周围环境中的其他车辆、交通信号灯、障碍物和其他基础设施进行实时通信，以实现车辆的自动驾驶和协同驾驶。 (1) 智能汽车的自动驾驶功能的实现，首先需要感知周围环境信息，识别障碍物和道路标识等信息。请说出需要用的传感器种类：______（至少写出两种）。 (2) 汽车自动驾驶的智能功能的实现需要有强大的计算平台，而强大的计算平台则需要先进的______作为硬件基础和先进的______作为软件基础。 (3) 实现车辆的自动驾驶除了借助先进的传感器技术、强大的计算平台以外，还需要高级的______以获取和处理交通信号、交通流量和道路施工等各种实时路况信息，和强大的______使得可以与周围环境中的其他车辆、交通信号灯、障碍物和其他基础设施进行实时通信。 新题速递 9.所谓控制是一个主体对一个对象发出有目的的操作行为，以达到主体的期望。下列不属于一个主体对一个对象的控制行为的是（ ）。 A. 使冬天的教室更暖和，用遥控器打开空调 B. 太阳直射点北移，使北半球的气温升高且白昼变长 C. 为打开办公室的门，把钥匙插入锁孔并旋转 D. 为避免交通事故，人行横道前司机减慢车速 10.随着科技的进步，许多产品中都含有自动控制元素的存在。若要设计下列产品，则采用的传感器正确的是（ ）。 A. 日常体温检测用的电子温度计中选用压敏传感器 B. 工业生产流水线上的计数器采用压敏传感器 C. 交通警察用的酒驾检测仪生产时选用气敏传感器 D. 红外温度计温度信息收集中采用温敏传感器 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1节 自动控制系统 题型分组练 1 题型01 自动控制 1 题型02 传感器 3 创新拓展练 5 新题速递 8 题型分组练 题型01 自动控制 1．有一种自动控制的楼道灯，夜晚天黑之后有声音时灯亮，白天不论发出多大的声音灯都不亮，这是因为有声音时声控开关S1闭合，环境光线非常暗时光控开关S2闭合。可以实现上述功能的电路图是（） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 A：S1、灯泡、S2串联。只有当S1（有声音）和S2（天黑）同时闭合时，电路才导通，灯亮；任意一个开关断开，电路都不通，灯不亮，完全符合题目要求。 B：S1和S2并联。只要其中一个开关闭合，电路就导通，灯就会亮。比如白天S2断开）但有声音（S1闭合）时，灯也会亮，不符合 “白天不亮” 的要求。 C：S1与灯泡并联，再和S2串联。当S1闭合时，灯泡会被短路，电流不经过灯泡，灯反而不亮，无法实现题目功能。 D：S2与灯泡并联，再和S1串联。当S2闭合时，灯泡会被短路，电流不经过灯泡，灯反而不亮，无法实现题目功能。 综上，能实现题目功能的电路图是选项A。 2.自动控制系统是由多个模块组成的，可再分为若干个子系统。关于系统的概念理解，下列说法中正确的是（ ）。 A. 系统可大可小，是一个相对的概念 B. 一个复杂系统必须由多个子系统相互联系才能完成某一子任务 C. 一个复杂系统中的每个子系统都可单独完成各种复杂的任务 D. 银河系这个系统中，太阳系是其中一类最小的子系统，不可再分更小的子系统 【答案】A 【解析】A：系统是一个相对的概念，可大可小。比如一台电脑是一个系统，它的主板、CPU 等又是其子系统；而电脑本身也可以作为更大系统（如局域网）的子系统，说法正确。 B：“必须由多个子系统” 的表述错误，复杂系统的子任务也可以由单个模块完成，并非都需要多个子系统协作。 C：子系统只能完成特定的局部任务，无法单独完成系统的全部复杂任务，说法错误。 D：太阳系还可以分为地月系、行星系统等更小的子系统，并非不可再分，说法错误。 3.如图所示，太阳能热水器是利用太阳的能量将水加热的装置，由集热管、水箱、支架及相关附件组成。目前的太阳能热水器水箱都带有水位自动控制系统，当水箱内水位低于设定水位时，能自动加水。下列器材中，适合用作该太阳能热水器水箱水位自动控制系统的检测装置的是（ ）。 A. 电源 B. 定时器 C. 电磁阀 D. 水位传感器 【答案】D 【解析】A. 电源：为系统提供电能，不是检测装置。 B. 定时器：用于控制时间，不检测水位。 C. 电磁阀：是系统的执行器，负责接收指令控制进水，不是检测装置。 D. 水位传感器：可以实时检测水箱内的水位高低，并将信号反馈给控制器，是该系统的检测装置，说法正确。 题型02 传感器 4. 下列家用电器使用的传感器类型正确的是（） A. 冰箱 —— 温度传感器 B. 电视 —— 压力传感器 C. 油烟机 —— 化学传感器 D. 电子秤 —— 红外传感器 【答案】A 【解析】A. 冰箱 —— 温度传感器 ：冰箱通过温度传感器检测箱内温度，控制压缩机启停，实现恒温保鲜，类型匹配正确。 B. 电视 —— 压力传感器 ：电视的遥控器多使用红外传感器，触屏电视使用电容 / 压力传感器，但常规电视的控制信号以红外为主，压力传感器并非其主要应用，匹配错误。 C. 油烟机 —— 化学传感器 ：油烟机的自动控制多使用红外传感器（检测人体）或油烟浓度传感器（气敏传感器），而非化学传感器，匹配错误。 D. 电子秤 —— 红外传感器 ：电子秤通过压力传感器（称重传感器）检测物体重量，而非红外传感器，匹配错误。 5.某种遥控器使用摇杆来控制电脑画面中人物的左右移动。摇杆与滑动变阻器的滑片相连，摇动方向与滑片移动方向一致，通过电压传感器（相当于电压表）检测摇杆摇动方向，传感器示数降低，说明人物左移。下列电路设计中合理的是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】选项 A：R0与 R1 并联，电压传感器测电源电压，示数始终不变，无法反映滑片移动，不合理。 选项 B：只有R1接入电路，电压传感器测电源电压，示数始终不变，无法反映滑片移动，不合理。 选项 C：R0与 R1串联，电压传感器并联在 R1两端。当摇杆左移（滑片左移），R1接入电阻减小，分压降低，传感器示数降低，对应人物左移；摇杆右移（滑片右移），R1接入电阻增大，分压升高，传感器示数升高，对应人物右移，完全符合题目要求。 选项 D：R0与 R1串联，电压传感器并联在 R0两端。当摇杆左移（滑片左移），R1接入电阻减小，分压降低，R0分压升高，传感器示数升高，与 “示数降低对应左移” 的要求矛盾，不合理。 创新拓展练 6.霍尔传感器是将磁信号转化成电压信号的装置，它产生的电压 U 随磁场强弱变化。为研究霍尔传感器的特性，设计如图电路，当开关 S 闭合时，电磁铁上端为______（填 “N” 或 “S”）极，将滑动变阻器的滑片向______（填 “a” 或 “b”）端移动，电磁铁的磁性会增强，此时检测到霍尔传感器产生的电压 U 变大，说明它产生的电压 U 随磁场增强而______（填 “变大”“不变” 或 “变小”）。 【答案】S； b；变大 【解析】判断电磁铁极性（安培定则） 电流从电磁铁下端流入、上端流出。根据安培定则（右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向 N 极），大拇指指向下方，因此电磁铁下端为 N 极，上端为 S 极。 判断滑动变阻器滑片移动方向 电磁铁的磁性强弱与电流大小有关：电流越大，磁性越强。 滑动变阻器滑片向 b 端移动时，接入电路的电阻丝长度变短，电阻减小，电路中电流增大，电磁铁磁性增强。因此滑片应向b端移动。 分析霍尔传感器电压变化 题目明确说明：电磁铁磁性增强时，检测到霍尔传感器的电压 U 变大。因此，电压 U 随磁场增强而变大。 7.如图所示为房间温度控制系统的方框图，请回答下列问题： (1) 该控制系统具有三大基本系统，其中属于信息收集系统的是方框图中的______，属于信息处理系统的是方框图中的______，属于操作执行系统的是方框图中的______。 (2) 该控制系统中的被控量、输入量、执行器和被控对象分别是什么？ 【答案】 (1) 空调器测温装置；控制装置；制冷装置 (2) 被控量：房内实际温度；输入量：设定温度；执行器：制冷装置；被控对象：空调房间 【解析】 (1) 三大基本系统对应分析 信息收集系统：负责采集被控对象的实际状态信息，本题中由空调器测温装置完成，它实时检测房内实际温度并反馈给控制装置。 信息处理系统：负责接收设定值与反馈信号，进行比较、分析并发出控制指令，本题中对应控制装置。 操作执行系统：接收控制指令并执行具体动作，改变被控对象状态，本题中对应制冷装置，它根据指令启停制冷，调节房间温度。 (2) 控制系统核心要素分析 被控量（输出量）：控制系统最终需要控制的物理量，本题中是房内实际温度。 输入量（设定值）：控制系统的目标值，本题中是设定温度。 执行器：直接对被控对象施加控制作用的装置，本题中是制冷装置（如空调压缩机、风机）。 被控对象：被控制的装置或过程，本题中是空调房间（温度调节的对象）。 8.智能汽车的自动驾驶功能是通过多种尖端技术实现的。首先，智能汽车通常配备有多种传感器，这些传感器可以感知周围环境，识别障碍物和道路标识等信息。其次，智能汽车还搭载有强大的计算平台，用于处理和分析大量的传感器数据，及时进行决策和控制。这个计算平台通常采用先进的芯片和算法，如人工智能、机器学习、深度学习和自动驾驶系统等，以实现车辆的自主导航和自动驾驶。此外，智能汽车还具有高级的导航系统，能够接收并处理各种实时路况信息，如交通信号、交通流量和道路施工等，从而为汽车提供最佳的行驶路径和避障方案。最后，智能汽车还具备强大的通信技术，这些技术可以与周围环境中的其他车辆、交通信号灯、障碍物和其他基础设施进行实时通信，以实现车辆的自动驾驶和协同驾驶。 (1) 智能汽车的自动驾驶功能的实现，首先需要感知周围环境信息，识别障碍物和道路标识等信息。请说出需要用的传感器种类：______（至少写出两种）。 (2) 汽车自动驾驶的智能功能的实现需要有强大的计算平台，而强大的计算平台则需要先进的______作为硬件基础和先进的______作为软件基础。 (3) 实现车辆的自动驾驶除了借助先进的传感器技术、强大的计算平台以外，还需要高级的______以获取和处理交通信号、交通流量和道路施工等各种实时路况信息，和强大的______使得可以与周围环境中的其他车辆、交通信号灯、障碍物和其他基础设施进行实时通信。 【答案】(1) 激光雷达传感器、摄像头传感器（或毫米波雷达传感器、超声波传感器等，任选两种即可） (2) 芯片；算法 (3) 导航系统；通信技术 【解析】(1) 智能汽车感知环境的常见传感器： 激光雷达传感器：通过发射激光束探测周围物体的距离、形状，精准识别障碍物，构建三维环境模型。 摄像头传感器：通过图像识别技术，识别道路标识、交通信号灯、车道线等信息，辅助判断路况。 此外还有毫米波雷达、超声波传感器等，也可用于环境感知和障碍物检测。 (2) 计算平台的组成： 硬件基础：先进的芯片（如自动驾驶专用芯片、高性能处理器），提供数据处理的算力支撑，保障海量传感器数据的实时分析。 软件基础：先进的算法（如人工智能、机器学习、深度学习算法，以及自动驾驶系统软件），实现数据的分析、决策与控制，支撑车辆的自主导航和自动驾驶。 (3) 其他关键技术： 导航系统：负责接收并处理实时路况信息，规划最佳行驶路径，实现避障和导航，为自动驾驶提供路径指引。 通信技术：实现车与车（V2V）、车与路侧设施（V2I）、车与行人（V2P）等的实时通信，保障协同驾驶和安全交互，提升自动驾驶的可靠性。 新题速递 9.所谓控制是一个主体对一个对象发出有目的的操作行为，以达到主体的期望。下列不属于一个主体对一个对象的控制行为的是（ ）。 A. 使冬天的教室更暖和，用遥控器打开空调 B. 太阳直射点北移，使北半球的气温升高且白昼变长 C. 为打开办公室的门，把钥匙插入锁孔并旋转 D. 为避免交通事故，人行横道前司机减慢车速 【答案】B 【解析】控制行为的核心要素是有目的的主体对对象施加操作，以实现期望结果。 A：人（主体）用遥控器控制空调（对象）升温，属于控制行为。 B：太阳直射点北移是自然地理现象，不存在 “主体” 的主动操作，不属于控制行为。 C：人（主体）用钥匙控制门锁（对象）开启，属于控制行为。 D：司机（主体）控制车辆（对象）减速，属于控制行为。 10.随着科技的进步，许多产品中都含有自动控制元素的存在。若要设计下列产品，则采用的传感器正确的是（ ）。 A. 日常体温检测用的电子温度计中选用压敏传感器 B. 工业生产流水线上的计数器采用压敏传感器 C. 交通警察用的酒驾检测仪生产时选用气敏传感器 D. 红外温度计温度信息收集中采用温敏传感器 【答案】C 【解析】 A：电子温度计检测温度，应使用温敏传感器，而非压敏传感器（检测压力），错误。 B：流水线计数器通过物体遮挡光线触发计数，使用光敏传感器，错误。 C：酒驾检测仪检测酒精气体浓度，使用气敏传感器，正确。 D：红外温度计通过检测物体的红外辐射测温，使用的是红外传感器，而非温敏传感器（接触式测温），错误。 / 学科网（北京）股份有限公司 $