第2节 设计和制作控制系统（培优考点练）科学新教材浙教版八年级下册

**基本信息** 该同步练通过“题型分组练-创新拓展练-新题速递”三层设计，实现从基础概念到综合应用的知识巩固，适配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|电子元器件功能、二极管特性等基础知识点|4道选择题聚焦单一概念辨析，夯实科学观念| |创新拓展练|控制系统设计与改进、跨学科项目实践|情境化综合题需分析数据和改进电路，培养科学思维与探究实践| |新题速递|自动控制系统特征、实际应用案例|联系生活新情境考查知识迁移，强化态度责任|

第2节 设计和制作控制系统 题型分组练 1 题型01 设计和制作控制系统 1 创新拓展练 3 新题速递 6 题型分组练 题型01 设计和制作控制系统 1.下列有关常用的电子元器件的认识与理解，错误的是（ ）。 A. 光敏电阻器在光照增强时，电阻会减小 B. 电容器既可储存电荷，又可释放电荷 C. 利用扬声器可将电流转化为声音 D. 变压器既可升高直流电的电压，又可降低电压 2.二极管、三极管都是最基本的半导体器材，在自动控制电路中应用极为广泛，如图所示为普通的整流二极管、发光二极管。下列对二极管的认识，正确的是（ ）。 A. 二极管具有单向导电性，电流只能从正极流进负极流出 B. 整流二极管有白圈一端为正极，另一端为负极 C. 发光二极管长脚端为负极，短脚端为正极 D. 整流二极管可以使直流电转变为交流电 3.控制电路中的主板发出指令后，必须有执行操作的相关元器件来完成相关的指令。下列元器件一般不作为执行操作的元器件的是（ ）。 A. 继电器 B. 电机 C. 传动装置 D. 集成电路片 4.如图所示为带有电路状态指示的简易工作电路，两个发光二极管可指示电路的待机状态和工作状态。下列有关分析，正确的是（ ）。 A. 红色发光二极管发光时表示电路处于工作状态 B. 绿色发光二极管发光时表示电路处于工作状态 C. 两个发光二极管都发光时表示电路处于待机状态 D. 两个发光二极管都不发光时表示电路处于待机状态 创新拓展练 5.某科技小组设计了一个自动雨刮器控制系统，其刮水的速度能够随着雨量的大小而相应地发生变化，雨停后，雨刮器自动停止工作。图 a 是由一组手指状平行金属线组成的雨水检测网器件，图 b 是自动控制系统的模拟电路。请据图回答下列问题。 (1) 将检测网竖立并浸入雨水中不同深度处进行实验，记录数据如下： 表格 检测网浸入雨水中的部分 未浸入 1/3浸入 2/3浸入 全部浸入 电流表的示数 / A 0 0.16 0.20 0.32 ① 雨水检测金属网在电路中起到的作用更类似于______（填 “开关” 或 “滑动变阻器”），起到______的作用。 ② 根据表中的现象和数据，解释雨刮器刮水的速度能够随着雨量的大小而相应地发生变化的原因：______。 (2) 活动小组发现无雨水时，电动机不能工作，无法实现无雨时车窗的清洗，于是增加了一个电路元件改进了电路，将 “检测网” 和 “增加的元件” 连入电路 a、b 间，绘制在图 c 中。 6.在跨学科实践课上，某小组开展“自制水果电池研究发光二极管功能”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程，请帮助完成下面内容： 【项目分解】 （1）制作水果电池 （2）研究发光二极管功能 【项目实施】 （1）制作水果电池 学习了电学知识后，小组李明同学把两种不同的金属片A、B插入柠檬，制成的“水果电池”与电压表连接在一起，电压表示数为0.3V。李明了解到：发光二极管具有单向导电性，其电学符号与正负极，当电流从“+”极流入时二极管能通电且发光，当电流从“-”极流入时二极管不能发光。 若把图甲中的电压表换为图乙中的二极管，要使二极管发光，金属片 （选填“A”或“B”）要接二极管负极；水果电池连接好二极管后，二极管发出微弱的光，此时水果电池主要实现了把化学能转化为 能。 （2）研究发光二极管功能 李明妈妈从市面上买回一个变光二极管。通过实验发现，电流从其P端流入时发红光，从其Q端流入时发绿光，则该变光二极管的内部结构可能是图中的 ，并写出你的判断依据 。 【项目拓展】 （3）家电冰箱门框上有一个通过冰箱门来控制的开关，当冰箱门打开时，与开关相连的弹簧伸长，开关闭合使冰箱内的照明灯发光；当冰箱门关闭时，弹簧被压缩，开关断开使冰箱内的照明灯熄灭。下列符合要求的电路是 。 新题速递 7.以下哪项是自动控制系统的核心特征（ ） A. 完全依赖人工操作 B. 根据预设程序执行固定动作 C. 能根据环境变化自主调整操作 D. 仅用于航空航天领域 8.如图是拍摄机动车闯红灯的工作原理示意图。光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违章车辆。下列说法正确的是（ ） A. 只要光控开关接收到红光，摄像系统就会自动拍摄 B. 机动车只要驶过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄 C. 若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用 D. 只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 设计和制作控制系统 题型分组练 1 题型01 设计和制作控制系统 1 创新拓展练 3 新题速递 6 题型分组练 题型01 设计和制作控制系统 1.下列有关常用的电子元器件的认识与理解，错误的是（ ）。 A. 光敏电阻器在光照增强时，电阻会减小 B. 电容器既可储存电荷，又可释放电荷 C. 利用扬声器可将电流转化为声音 D. 变压器既可升高直流电的电压，又可降低电压 【答案】D 【解析】 A：光敏电阻的特性是光照越强，载流子越多，电阻越小，说法正确。 B：电容器的核心功能就是储存电荷（充电）和释放电荷（放电），说法正确。 C：扬声器的原理是通电线圈在磁场中受安培力振动，将电信号（电流）转化为声信号（声音），说法正确。 D：变压器的工作原理是电磁感应，需要变化的电流产生变化的磁场，因此只能改变交流电的电压，无法升高或降低直流电的电压，说法错误。 2.二极管、三极管都是最基本的半导体器材，在自动控制电路中应用极为广泛，如图所示为普通的整流二极管、发光二极管。下列对二极管的认识，正确的是（ ）。 A. 二极管具有单向导电性，电流只能从正极流进负极流出 B. 整流二极管有白圈一端为正极，另一端为负极 C. 发光二极管长脚端为负极，短脚端为正极 D. 整流二极管可以使直流电转变为交流电 【答案】A 【解析】 A：二极管的核心特性就是单向导电性，电流只能从正极流入、负极流出，说法正确。 B：整流二极管的白圈（色环）一端为负极，另一端为正极，说法错误。 C：发光二极管的长脚端为正极，短脚端为负极，说法错误。 D：整流二极管的作用是将交流电转变为直流电（整流），而非将直流电转变为交流电，说法错误。 3.控制电路中的主板发出指令后，必须有执行操作的相关元器件来完成相关的指令。下列元器件一般不作为执行操作的元器件的是（ ）。 A. 继电器 B. 电机 C. 传动装置 D. 集成电路片 【答案】D 【解析】 执行元器件的核心作用是直接执行控制指令，完成物理动作或电路切换： A. 继电器：接收电信号，控制电路通断，是典型的执行元件。 B. 电机：接收电信号，输出旋转动力，是执行元件。 C. 传动装置：将电机的动力传递出去，执行机械动作，属于执行机构。 D. 集成电路片：主要用于信号处理、运算控制，属于控制器件，不直接执行操作，因此不作为执行元件。 4.如图所示为带有电路状态指示的简易工作电路，两个发光二极管可指示电路的待机状态和工作状态。下列有关分析，正确的是（ ）。 A. 红色发光二极管发光时表示电路处于工作状态 B. 绿色发光二极管发光时表示电路处于工作状态 C. 两个发光二极管都发光时表示电路处于待机状态 D. 两个发光二极管都不发光时表示电路处于待机状态 【答案】B 【解析】二极管具有单向导电性，电流只能从正极流入、负极流出，分两种状态分析： 待机状态（开关断开）： 电流只能通过红色二极管（正向导通），因此红色二极管发光；绿色二极管处于反向截止状态，不发光。此时电路未接入负载（灯泡不亮），为待机状态。 工作状态（开关闭合）： 开关闭合后，红色二极管被短路（两端无电压差），不发光；电流通过绿色二极管（正向导通）和灯泡，因此绿色二极管发光，灯泡点亮，表示电路处于工作状态。 A：红色发光二极管发光时是待机状态，不是工作状态，错误。 B：绿色发光二极管发光时开关闭合，电路处于工作状态，正确。 C：两个二极管无法同时导通（电路结构不允许），错误。 D：待机状态时红色二极管会发光，不是都不发光，错误。 创新拓展练 5.某科技小组设计了一个自动雨刮器控制系统，其刮水的速度能够随着雨量的大小而相应地发生变化，雨停后，雨刮器自动停止工作。图 a 是由一组手指状平行金属线组成的雨水检测网器件，图 b 是自动控制系统的模拟电路。请据图回答下列问题。 (1) 将检测网竖立并浸入雨水中不同深度处进行实验，记录数据如下： 表格 检测网浸入雨水中的部分 未浸入 1/3浸入 2/3浸入 全部浸入 电流表的示数 / A 0 0.16 0.20 0.32 ① 雨水检测金属网在电路中起到的作用更类似于______（填 “开关” 或 “滑动变阻器”），起到______的作用。 ② 根据表中的现象和数据，解释雨刮器刮水的速度能够随着雨量的大小而相应地发生变化的原因：______。 (2) 活动小组发现无雨水时，电动机不能工作，无法实现无雨时车窗的清洗，于是增加了一个电路元件改进了电路，将 “检测网” 和 “增加的元件” 连入电路 a、b 间，绘制在图 c 中。 【答案】 (1) ①滑动变阻器；改变电路中的电流 ② 雨量越大，检测网浸入雨水中的部分越多，接入电路的电阻越小，电路中的电流越大，电动机的转速越快，雨刮器刮水的速度也就越快；反之，雨量越小，电流越小，转速越慢，雨停后电流为零，雨刮器停止工作。 (2) 改进方案：在检测网两端并联一个开关（或手动控制的开关）。这样，无雨水时，闭合该开关，电动机可直接工作，实现手动清洗车窗。电路图如下： 【解析】 (1) 问题分析 ① 从数据看，随着检测网浸入雨水的部分增多，电流表的示数逐渐增大，说明电路中的电阻在减小。雨水是导体，检测网浸入雨水越多，金属线间被雨水导通的路径越多，等效电阻越小，这与滑动变阻器通过改变接入电阻来改变电流的原理一致，因此其作用更类似于滑动变阻器，核心作用是改变电路中的电流。 ② 电动机的转速与电路中的电流大小有关，电流越大，转速越快。雨量大小直接决定了检测网浸入雨水的深度，进而改变电路电阻和电流： 雨量越大 → 浸入越深 → 电阻越小 → 电流越大 → 电动机转速越快 → 刮水速度越快； 雨量越小 → 浸入越浅 → 电阻越大 → 电流越小 → 转速越慢； 雨停后 → 未浸入雨水 → 电阻无穷大 → 电流为 0 → 电动机停止工作。 (2) 电路改进思路 原电路中，无雨水时检测网断开，电路不通，电动机无法工作。为实现无雨时的手动清洗，需要在检测网的基础上，并联一个手动开关： 有雨水时，检测网导通，开关断开，电路按雨量自动控制； 无雨水时，闭合手动开关，电流绕过检测网，直接为电动机供电，实现手动控制雨刮器工作。 6.在跨学科实践课上，某小组开展“自制水果电池研究发光二极管功能”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程，请帮助完成下面内容： 【项目分解】 （1）制作水果电池 （2）研究发光二极管功能 【项目实施】 （1）制作水果电池 学习了电学知识后，小组李明同学把两种不同的金属片A、B插入柠檬，制成的“水果电池”与电压表连接在一起，电压表示数为0.3V。李明了解到：发光二极管具有单向导电性，其电学符号与正负极，当电流从“+”极流入时二极管能通电且发光，当电流从“-”极流入时二极管不能发光。 若把图甲中的电压表换为图乙中的二极管，要使二极管发光，金属片 （选填“A”或“B”）要接二极管负极；水果电池连接好二极管后，二极管发出微弱的光，此时水果电池主要实现了把化学能转化为 能。 （2）研究发光二极管功能 李明妈妈从市面上买回一个变光二极管。通过实验发现，电流从其P端流入时发红光，从其Q端流入时发绿光，则该变光二极管的内部结构可能是图中的 ，并写出你的判断依据 。 【项目拓展】 （3）家电冰箱门框上有一个通过冰箱门来控制的开关，当冰箱门打开时，与开关相连的弹簧伸长，开关闭合使冰箱内的照明灯发光；当冰箱门关闭时，弹簧被压缩，开关断开使冰箱内的照明灯熄灭。下列符合要求的电路是 。 【答案】（1）B；电；（2）C；二极管具有单向导电性；（3）B。 【解答】解：（1）电流从电压表的正接线柱流入时，它的指针就会向右偏转，所以A是水果电池的正极，B是水果电池的负极，故金属片B要接二极管的负极，二极管才能发光。此时水果电池主要实现了把化学能转化为电能。 （2）二极管具有单向导电性，电流从其P端流入时发红光，从其Q端流入时发绿光，则该变光二极管的内部结构可能是图中的C。 （3）根据题意和电路中开关的作用，符合要求的是图B。弹簧伸长时电路闭合，弹簧压缩时，电路断开。 故答案为：（1）B；电；（2）C；二极管具有单向导电性；（3）B。 新题速递 7.以下哪项是自动控制系统的核心特征（ ） A. 完全依赖人工操作 B. 根据预设程序执行固定动作 C. 能根据环境变化自主调整操作 D. 仅用于航空航天领域 【答案】C 【解析】自动控制系统的核心特征是无需人工持续干预，能根据环境变化自主调整操作，以维持被控量稳定或按预设目标运行。 A：完全依赖人工操作的是手动控制，不是自动控制。 B：仅执行固定动作的是开环控制，不具备自动调节能力，不是自动控制的核心特征。 C：能根据环境变化自主调整操作，体现了自动控制的闭环反馈调节特性，是核心特征。 D：自动控制系统广泛应用于工业、交通、家电等多个领域，并非仅用于航空航天。 8.如图是拍摄机动车闯红灯的工作原理示意图。光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违章车辆。下列说法正确的是（ ） A. 只要光控开关接收到红光，摄像系统就会自动拍摄 B. 机动车只要驶过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄 C. 若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用 D. 只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄 【答案】D 【解析】从电路图可知，光控开关与压力开关是串联连接，只有两个开关同时闭合时，控制电路才导通，电磁铁产生磁性，吸引衔铁，摄像系统电路接通并拍摄。 A：仅光控开关闭合（红灯亮但无车），控制电路不通，摄像系统不工作，错误。 B：仅压力开关闭合（有车但非红灯），控制电路不通，摄像系统不工作，错误。 C：若两开关并联，任意一个闭合即可触发拍摄，会导致非红灯时或无车时误拍，无法实现 “闯红灯” 拍摄功能，错误。 D：只有光控开关（红灯亮）和压力开关（有车）都闭合时，控制电路才导通，摄像系统拍摄，正确。 / 学科网（北京）股份有限公司 $