新教材2025版高中物理分層作業(yè)二十一利用傳感器制作簡單的自動(dòng)控制裝置新人教版選擇性必修第二冊

分層作業(yè)(二十一)利用傳感器制作簡潔的自動(dòng)限制裝置A級必備學(xué)問基礎(chǔ)練1.(多選)某商場安裝的光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖如圖所示，其中A為光源，B為由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的勻速運(yùn)行的自動(dòng)扶梯，R1為光敏電阻，R2為定值電阻．每當(dāng)扶梯上有顧客經(jīng)過，攔住由A射向R1的光線時(shí)，計(jì)數(shù)器就計(jì)數(shù)一次．此光計(jì)數(shù)器的基本工作原理是()A．當(dāng)有光照耀R1時(shí)，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓B．當(dāng)有光照耀R1時(shí)，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓C．信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次D．信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次2．光敏二極管在各種自動(dòng)扮裝置中有許多應(yīng)用，街道的路燈自動(dòng)限制開關(guān)就是其應(yīng)用之一．圖中所示為其模擬電路，其中A為光敏二極管，B為電磁繼電器，C為照明電路，D為路燈，試回答：(1)在路燈自動(dòng)限制電路中，光敏二極管的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(2)簡述其“日出路燈熄，日落路燈亮”的工作原理．________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．如圖(a)所示是小球過橋時(shí)對不同類型的橋面壓力的試驗(yàn)．采納DIS方法對模型進(jìn)行測量，其結(jié)果如圖(b)中電腦屏幕所示．(1)圖(a)中的傳感器為________傳感器；(2)圖(a)中甲、乙、丙分別為三種不同類型的橋面．對于凸形橋甲，其相對應(yīng)的壓力圖線應(yīng)是圖(b)電腦屏幕上的________(選填“a”“b”或“c”).4．如圖甲所示為某同學(xué)設(shè)計(jì)的電子秤原理圖，其中E是電動(dòng)勢為3V的電源(內(nèi)阻不計(jì))，A是電流表(在設(shè)計(jì)中安排被改成電子秤的示數(shù)表盤)，R0是阻值為5Ω的定值電阻，R是一根長為6cm、阻值為15Ω的勻稱電阻絲．c是一根金屬彈簧(電阻不計(jì))，其壓縮量ΔL與所受壓力F之間的關(guān)系如圖乙所示，c頂端連接有一個(gè)塑料盤．制作時(shí)調(diào)整彈簧的位置，使之不稱重物時(shí)滑片P剛好在電阻絲的a端．(計(jì)算中g(shù)取10m/s2)(1)當(dāng)電流表示數(shù)為0.3A時(shí)，所稱重物的質(zhì)量為________；(2)該設(shè)計(jì)中運(yùn)用的電流表的量程最小為________，該電子秤的稱量范圍為________；(3)由電流表的表盤改制成的電子秤示數(shù)盤有哪些特點(diǎn)？(請至少寫出兩個(gè))________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.B級關(guān)鍵實(shí)力提升練5.如圖所示是會議室和賓館房間的天花板上裝有的火災(zāi)報(bào)警器的結(jié)構(gòu)原理圖，罩內(nèi)裝有發(fā)光二極管(LED)、光電三極管和不透亮的擋板．未發(fā)生火災(zāi)時(shí)，光電三極管接收不到LED發(fā)出的光，處于高電阻狀態(tài)．發(fā)生火災(zāi)時(shí)，下列說法正確的是()A.進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧遮擋了光線，使光電三極管的電阻更大，檢測電路檢測出改變，發(fā)出警報(bào)B．光電三極管的溫度上升，電阻變小，檢測電路檢測出改變，發(fā)出警報(bào)C．進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧對光有散射作用，部分光線照耀到光電三極管上，使其電阻變小，發(fā)出警報(bào)D．以上說法均不正確6．如圖所示，A是浮子，B是金屬觸頭，C為住宅樓房頂上的蓄水池，M是帶水泵的電動(dòng)機(jī)，D是彈簧，E是銜鐵，F(xiàn)是電磁鐵，S1、S2分別為觸頭開關(guān)，S為開關(guān)，J為電池．請利用上述材料，設(shè)計(jì)一個(gè)住宅樓房頂上的自動(dòng)注水裝置．(1)連接電路圖；(2)簡述其工作原理．(涉及的元件可用字母代替)分層作業(yè)(二十一)利用傳感器制作簡潔的自動(dòng)限制裝置1．解析：當(dāng)光照耀R1時(shí)，R1阻值減小，R總減小，電源電壓不變，故電路中的電流增大，R2是定值電阻，U2＝IR2，R2兩端電壓增大，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓，A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)有人經(jīng)過時(shí)信號處理系統(tǒng)計(jì)數(shù)，即沒有光照時(shí)獲得低電壓，C正確，D錯(cuò)誤．答案：BC2．答案：(1)光控開關(guān)(2)當(dāng)日出有光照耀光敏二極管時(shí)，線圈所在電路連通，電磁鐵顯示磁性，吸引銜鐵，使得路燈所在的工作電路斷開，路燈熄滅；反之，當(dāng)日落后，光敏二極管所在電路斷開，電磁鐵無磁性，不吸引銜鐵，銜鐵被彈簧拉起，路燈所在電路接通，使路燈亮起來．3．解析：(1)該傳感器把壓力信號轉(zhuǎn)化為電信號，屬于壓力傳感器．(2)小球經(jīng)過凸形橋甲的最高點(diǎn)時(shí)，對橋面的壓力小于其自身重力，其相對應(yīng)的壓力圖線應(yīng)是電腦屏幕上的c.答案：(1)壓力(2)c4．解析：(1)當(dāng)電流表示數(shù)為0.3A時(shí)，依據(jù)閉合電路歐姆定律得R＝eq\f(E,I)－R0＝5Ω，R是一根長為6cm、阻值為15Ω的勻稱電阻絲，則滑片P向下移動(dòng)的距離為2cm，即彈簧的壓縮量為2cm，由題圖乙可以讀出此時(shí)電子秤的讀數(shù)為20N，則所稱重物的質(zhì)量為2kg.(2)當(dāng)不稱重物時(shí)，滑片P剛好處于a端，電路中電流最大為Im＝eq\f(E,R0)＝eq\f(3,5)A＝0.6A，故該設(shè)計(jì)中運(yùn)用的電流表的量程最小為0～0.6A．當(dāng)滑片P滑到b端時(shí)，電子秤的稱量示數(shù)最大，此時(shí)彈簧的壓縮量為6cm，結(jié)合題圖乙可知此時(shí)所放重物的重力為60N，所以重物的質(zhì)量為6kg.即電子秤的稱量范圍是0～6kg.(3)由R＝eq\f(E,I)－R0知，R與I不是成正比，所以將電流表的表盤改制成的電子秤示數(shù)盤刻度不勻稱，與電流是反刻度，左大右?。灰?yàn)殡娐分须娏鞑粫榱?，則刻度盤最左側(cè)部分區(qū)域無刻度．答案：(1)2kg(2)0～0.6A0～6kg(3)刻度不勻稱，左大右??；刻度盤最左側(cè)部分區(qū)域無刻度5．解析：由火災(zāi)報(bào)警器的原理可知，發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙霧進(jìn)入罩內(nèi)，使光發(fā)生散射，部分光線照在光電三極管上，使其電阻變小，與傳感器相連的電路檢測出這種改變，發(fā)出警報(bào)，選項(xiàng)C正確．答案：C6