高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)練習(xí) 第13章第4練　傳感器　實(shí)驗(yàn)十六：利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置（含詳解）

1．基于“巨磁電阻效應(yīng)”開發(fā)的用于讀取硬盤數(shù)據(jù)的技術(shù)，被認(rèn)為是納米技術(shù)的第一次真正應(yīng)用。在下列有關(guān)其他電阻應(yīng)用的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．熱敏電阻可應(yīng)用于溫度測(cè)控裝置中B．光敏電阻是一種光電傳感器C．電阻絲可應(yīng)用于電熱設(shè)備中D．電阻在電路中主要起到通過(guò)直流、阻礙交流的作用2．(2023·北京市人大附中檢測(cè))物理學(xué)中用照度描述光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大，照度的單位為lx。某實(shí)驗(yàn)室采用光敏電阻制作光控開關(guān)來(lái)控制照明系統(tǒng)，光敏電阻在不同照度下的阻值如下表?？刂齐娐吩砣鐖D甲所示，電路中的電阻R1和R2，其中一個(gè)是定值電阻，另一個(gè)是光敏電阻，已知直流電源電動(dòng)勢(shì)E＝3V，內(nèi)阻不計(jì)，實(shí)驗(yàn)室某日的照度隨時(shí)間變化曲線如圖乙，當(dāng)控制開關(guān)兩端電壓U≥2V時(shí)，控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)。則下列說(shuō)法正確的是()照度/lx0.20.40.60.81.01.2電阻/kΩ754024201815A．R1為定值電阻，R2為光敏電阻B．照度越大，該電路控制開關(guān)兩端的電壓越大C．若將定值電阻的阻值變?yōu)?0kΩ，該天6：00后照明系統(tǒng)即可工作D．該電路中定值電阻阻值越大，該天的照明系統(tǒng)工作的時(shí)間越短3．(2024·湖北省模擬)如圖所示，虛線框內(nèi)為漏電保護(hù)開關(guān)的原理示意圖：變壓器A處用火線和零線平行繞制成線圈，然后接到用電器。B處有一個(gè)輸出線圈，一旦線圈B中有電流，經(jīng)放大后便能推動(dòng)繼電器切斷電源。如果甲、乙、丙、丁四人分別以圖示方式接觸電線(裸漏部分)，甲、乙、丙站在木凳上，則下列說(shuō)法正確的是()A．甲會(huì)發(fā)生觸電事故，繼電器不會(huì)切斷電源B．乙會(huì)發(fā)生觸電事故，繼電器會(huì)切斷電源C．丙會(huì)發(fā)生觸電事故，繼電器會(huì)切斷電源D．丁會(huì)發(fā)生觸電事故，繼電器會(huì)切斷電源4．圖甲是一種家用門窗防盜報(bào)警裝置，圖乙是干簧管元件。安裝時(shí)，在門的上沿嵌入一小塊永磁體M，門框內(nèi)與M相對(duì)的位置嵌入干簧管SA，并將干簧管接入報(bào)警電路(蜂鳴報(bào)警器)，睡覺(jué)前連接好電路，啟動(dòng)防盜報(bào)警裝置，當(dāng)門緊閉時(shí)，蜂鳴報(bào)警器不響，當(dāng)門被打開時(shí)，蜂鳴報(bào)警器發(fā)出聲音警報(bào)，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)門關(guān)閉時(shí)，干簧管兩簧片接通B．干簧管可以由銅或銀等導(dǎo)電性能更好的材料制成C．如將門上鑲嵌磁體的N、S極對(duì)調(diào)后，該報(bào)警器不能正常工作D．本裝置是利用電磁感應(yīng)原理控制電路5．(2023·福建福州市二模)電子溫度計(jì)的核心元件是熱敏電阻。某型號(hào)的熱敏電阻說(shuō)明書顯示的RT－t圖像如圖甲所示。學(xué)習(xí)小組想測(cè)量該熱敏電阻RT在34～42℃的阻值與溫度的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)器材有電源(輸出電壓恒為U＝12.0V，不計(jì)內(nèi)阻)，電流表A(量程Ig＝50mA，內(nèi)阻rg＝50Ω)等，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖乙所示。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：①閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，使電流表滿偏；②保持滑動(dòng)變阻器R接入電路的阻值不變，斷開開關(guān)S，將RT做好防水處理后同溫度計(jì)一起放進(jìn)燒杯里，燒杯中倒入溫水，當(dāng)溫度計(jì)示數(shù)為合適值時(shí)，讀出電流表示數(shù)I；③水溫逐漸降低，讀出不同溫度下電流表示數(shù)I，填到記錄表格中。請(qǐng)完成以下問(wèn)題；(1)有兩個(gè)滑動(dòng)變阻器可供選擇，最大阻值分別為100Ω、200Ω，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇最大阻值為________Ω的滑動(dòng)變阻器。(2)溫度為42℃時(shí)電流表指針如圖丙所示，讀數(shù)為I＝__________mA，則測(cè)得的此溫度下熱敏電阻的阻值RT＝__________Ω(保留1位小數(shù))。(3)小組利用此熱敏電阻和電磁繼電器設(shè)計(jì)一個(gè)溫度報(bào)警裝置，環(huán)境溫度低于42℃時(shí)報(bào)警指示燈不亮，達(dá)到或超過(guò)42℃時(shí)指示燈亮，電路圖如圖丁所示。則指示燈應(yīng)連接在___________(填“AB”或“CD”)間。6．(2023·河北省聯(lián)考)某科技興趣小組對(duì)具有自動(dòng)加水功能的家用電熱壺的原理十分感興趣，于是自行設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)化的裝置示意圖和電路圖，如圖甲所示。該裝置可以實(shí)現(xiàn)在壺中的水量不足時(shí)自動(dòng)加水，而在達(dá)到“預(yù)設(shè)水量”時(shí)，又能夠自動(dòng)停止加水的目的。底座可以承受水壺和水的全部重量，底座壓在一個(gè)以O(shè)點(diǎn)為固定轉(zhuǎn)軸的L形杠桿上。杠桿ABO段水平，另一端與壓力傳感器R1接觸，R1的阻值與壓力F之間的關(guān)系圖像如圖乙所示。當(dāng)“控制電路”的輸入端電壓大于等于1V時(shí)，能控制水泵的電機(jī)開始工作，將水抽到水壺中。已知電源的電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻為1Ω，R2為電阻箱(0～99.9Ω)，水壺中沒(méi)有水時(shí)，水壺和底座的總質(zhì)量為0.5kg，重力加速度g取10m/s2，“控制電路”輸入端中的電流十分微弱，可以忽略，杠桿絕緣且質(zhì)量不計(jì)，不考慮加水時(shí)水流的沖擊力?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)水龍頭往水壺加水的過(guò)程中，R1的阻值逐漸________，R2兩端的電壓逐漸________(均選填“增大”或“減小”)；為了實(shí)現(xiàn)上述功能，“控制電路”的輸入端應(yīng)該并聯(lián)在電路的________端點(diǎn)(選填“a、b”或“c、d”)。(2)該小組的同學(xué)調(diào)節(jié)底座與杠桿的接觸位置B，使圖甲中OA的長(zhǎng)度為OB長(zhǎng)度的2倍，并要求“預(yù)設(shè)水量”為1L(對(duì)應(yīng)的水的質(zhì)量為1kg)。已知電阻R1受到的壓力F＝eq\f(|OB|,|OA|)·FB，其中FB為杠桿上B點(diǎn)受到的壓力，則應(yīng)將R2調(diào)節(jié)為______Ω，此時(shí)R2兩端的電壓為________V。7．(2020·全國(guó)卷Ⅲ·23)已知一熱敏電阻當(dāng)溫度從10℃升至60℃時(shí)阻值從幾千歐姆降至幾百歐姆，某同學(xué)利用伏安法測(cè)量其阻值隨溫度的變化關(guān)系。所用器材：電源E、開關(guān)S、滑動(dòng)變阻器R滑(最大阻值為20Ω)、電壓表(可視為理想電表)和毫安表(內(nèi)阻約為100Ω)。(1)在所給的器材符號(hào)之間畫出連線，組成測(cè)量電路圖。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，將熱敏電阻置于溫度控制室中，記錄不同溫度下電壓表和毫安表的示數(shù)，計(jì)算出相應(yīng)的熱敏電阻阻值。若某次測(cè)量中電壓表和毫安表的示數(shù)分別為5.5V和3.0mA，則此時(shí)熱敏電阻的阻值為________kΩ(保留2位有效數(shù)字)。實(shí)驗(yàn)中得到的該熱敏電阻阻值R隨溫度t變化的曲線如圖(a)所示。(3)將熱敏電阻從溫控室取出置于室溫下，測(cè)得達(dá)到熱平衡后熱敏電阻的阻值為2.2kΩ。由圖(a)求得，此時(shí)室溫約為________℃(保留3位有效數(shù)字)。(4)利用實(shí)驗(yàn)中的熱敏電阻可以制作溫控報(bào)警器，其電路的一部分如圖(b)所示。圖中，E為直流電源(電動(dòng)勢(shì)為10V，內(nèi)阻可忽略)；當(dāng)圖中的輸出電壓達(dá)到或超過(guò)6.0V時(shí)，便觸發(fā)報(bào)警器(圖中未畫出)報(bào)警。若要求開始報(bào)警時(shí)環(huán)境溫度為50℃，則圖中________(選填“R1”或“R2”)應(yīng)使用熱敏電阻，另一固定電阻的阻值應(yīng)為________kΩ(保留2位有效數(shù)字)。8．(2024·山東青島市檢測(cè))山東省有全國(guó)最大的溫室智能化育苗蔬菜基地，蔬菜育苗過(guò)程對(duì)環(huán)境要求嚴(yán)格，溫室內(nèi)的空氣溫濕度、土壤溫濕度、二氧化碳濃度以及光照強(qiáng)度等都很重要。其中光照強(qiáng)度簡(jiǎn)稱照度，可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)，照度越大，照度單位為lx。蔬菜生長(zhǎng)適宜的照度為4000～25000lx，為了控制照度，科技人員設(shè)計(jì)了圖甲所示的智能光控電路，當(dāng)照度低于4000lx時(shí)，啟動(dòng)照明系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)光。(1)智能光控電路的核心元件是光敏電阻R0，某同學(xué)如圖乙連接各元件，測(cè)量光敏電阻在不同照度時(shí)的電阻，則在閉合電路開關(guān)前應(yīng)該把滑動(dòng)變阻器滑到________(選填“1”或“2”)端；請(qǐng)根據(jù)圖乙在虛線框內(nèi)畫出對(duì)應(yīng)的電路圖；(2)通過(guò)測(cè)量得出了電阻隨照度變化的規(guī)律如圖丙所示，由圖可判斷光敏電阻的阻值R0與照度______________反比例函數(shù)關(guān)系(選填“滿足”或“不滿足”)；(3)該同學(xué)用上述光敏電阻連接成圖甲所示的控制電路，其中電源電動(dòng)勢(shì)E＝9.0V，內(nèi)阻r＝10Ω，定值電阻R1＝100Ω，電阻箱R2的阻值調(diào)節(jié)范圍是0～999.9Ω，光敏電阻R0的電壓U增加到2.0V時(shí)光照系統(tǒng)開始工作，為了使光敏電阻在照度降低到4000lx時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)開始補(bǔ)光，電阻箱R2的阻值應(yīng)該調(diào)節(jié)為________Ω；(4)該光控裝置使用較長(zhǎng)時(shí)間后電源內(nèi)阻變大，使得自動(dòng)控制系統(tǒng)正常工作時(shí)的最小照度______4000lx。(選填“大于”“小于”或“等于”)第4練傳感器實(shí)驗(yàn)十六：利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置1．D[熱敏電阻對(duì)溫度很敏感，可用于溫度測(cè)控裝置中，光敏電阻對(duì)光照很敏感，是一種光電傳感器，電阻絲可用于電熱設(shè)備中，所以A、B、C三個(gè)說(shuō)法均正確；交流電、直流電均可通過(guò)電阻，電阻對(duì)它們均可產(chǎn)生阻礙作用，所以D錯(cuò)誤。]2．D[當(dāng)控制開關(guān)兩端電壓U≥2V時(shí)，控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，可知照度小時(shí)，控制開關(guān)兩端電壓大；根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知照度小時(shí)，光敏電阻阻值大，則R1為光敏電阻，R2為定值電阻；照度越大，光敏電阻R1阻值越小，該電路控制開關(guān)兩端的電壓越小，故A、B錯(cuò)誤；若將定值電阻的阻值變?yōu)?0kΩ，由串聯(lián)電路分壓規(guī)律知控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)光敏電阻為40kΩ，此時(shí)對(duì)應(yīng)照度為0.4lx，根據(jù)題圖乙可知該天系統(tǒng)工作時(shí)間段為0～6：00、18：00～24：00，故C錯(cuò)誤；該電路中定值電阻阻值越大，控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)光敏電阻越大，此時(shí)對(duì)應(yīng)照度越小，該天的照明系統(tǒng)工作的時(shí)間越短，故D正確。]3．D[從題圖中可知A線圈是用火線和零線雙股平行線繞制成線圈，正常情況下火線和零線中電流方向相反、大小相等，線圈A產(chǎn)生的總磁通量為零，當(dāng)漏電時(shí)，火線和零線中電流方向相反、大小不等，線圈A產(chǎn)生的總磁通量不為零，增加了，故會(huì)在線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)放大后便能推動(dòng)繼電器切斷電源。甲、乙站在木凳上(人與地絕緣)接觸火線時(shí)，火線和零線中電流方向相反、大小相等，線圈A產(chǎn)生的總磁通量為零，線圈B中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，繼電器均不會(huì)切斷電源，甲、乙不會(huì)發(fā)生觸電事故，但丙雙手接觸“火線與零線”會(huì)觸電(人與地絕緣)，火線和零線中電流方向相反、大小相等，線圈A產(chǎn)生的總磁通量為零，線圈B中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故繼電器不會(huì)切斷電源，但人會(huì)觸電，A、B、C錯(cuò)誤；當(dāng)丁如題圖中所示接觸火線時(shí)會(huì)觸電，會(huì)導(dǎo)致一部分電流通過(guò)大地，火線和零線中電流方向相反、大小不等，線圈A產(chǎn)生的總磁通量不為零，即增加了，故會(huì)在線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)放大后便能推動(dòng)繼電器切斷電源，D正確。]4．A[干簧管為磁控開關(guān)，當(dāng)門關(guān)閉時(shí)有磁體，干簧管兩簧片接通，故D錯(cuò)誤，A正確；銅或銀不是磁性材料，則干簧管不可以由銅或銀等導(dǎo)電性能更好的材料制成，故B錯(cuò)誤；如將門上鑲嵌磁體的N、S極對(duì)調(diào)后，不影響磁體吸引干簧管兩簧片，該報(bào)警器能正常工作，故C錯(cuò)誤。]5．(1)200(2)30.7150.9(3)CD解析(1)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，當(dāng)電流表滿偏時(shí)有eq\f(U,Ig)＝R＋rg＝240Ω，因此可知滑動(dòng)變阻器需要調(diào)節(jié)到190Ω，則需選擇最大阻值為200Ω的滑動(dòng)變阻器。(2)根據(jù)電流表的表盤刻度可知，該電流表的精度為1mA，因此讀數(shù)時(shí)需估讀到下一位，根據(jù)指針?biāo)究勺x得電流表得示數(shù)為30.7mA；根據(jù)閉合電路歐姆定律有U＝I(RT＋rg＋R)，代入數(shù)據(jù)解得RT≈150.9Ω。(3)根據(jù)溫度報(bào)警器組裝的電路圖，當(dāng)溫度低于42℃時(shí)，熱敏電阻的阻值較大，電磁繼電器線圈中的電流較小，磁力不足以把銜鐵吸下，燈不亮，說(shuō)明報(bào)警指示燈連接在CD間。6．(1)減小增大a、b(2)24.04.8解析(1)加水的過(guò)程中，壓力F變大，由題圖乙知，R1的阻值逐漸減小，則電路總電阻逐漸減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路電流逐漸增大，則R2兩端的電壓逐漸增大；為了在水量達(dá)到“預(yù)設(shè)水量”時(shí)電機(jī)停止工作，要使“控制電路”輸入端電壓隨水量的增加而減小，則“控制電路”輸入端應(yīng)該連接電路的a、b端點(diǎn)。(2)達(dá)到“預(yù)設(shè)水量”1L時(shí)，水壺和水的總重力為G＝(m水＋m0)g＝(1＋0.5)×10N＝15N，壓力傳感器R1上的壓力為F＝eq\f(|OB|,|OA|)·FB＝eq\f(1,2)×15N＝7.5N，由題圖乙讀得R1的阻值為5.0Ω，由題意知達(dá)到“預(yù)設(shè)水量”時(shí)R1的電壓應(yīng)為1V，通過(guò)R1的電流應(yīng)為I1＝eq\f(1,5.0)A＝0.2A，則R2的阻值應(yīng)為R2＝eq\f(E,I1)－R1－r＝eq\f(6,0.2)Ω－5.0Ω－1Ω＝24.0Ω，此時(shí)R2兩端的電壓為U2＝I1R2＝0.2×24.0V＝4.8V。7．(1)見解析圖(2)1.8(3)25.5(4)R11.2解析(1)滑動(dòng)變阻器最大阻值僅20Ω，應(yīng)采用分壓式接法，電壓表為理想電表，應(yīng)采用毫安表外接法，測(cè)量電路圖如圖所示。(2)熱敏電阻的阻值R＝eq\f(U,I)＝eq\f(5.5V,3.0mA)≈1.8kΩ。(3)根據(jù)R－t圖像，R＝2.2kΩ時(shí)，t約為25.5℃。(4)輸出電壓變大時(shí)，R2兩端電壓變大，R1兩端電壓變小。根據(jù)R－t圖像知，溫度升高時(shí)熱敏電阻的阻值減小，則電路中電流變大，固定電阻兩端的電壓變大，所以固定電阻應(yīng)為R2，熱敏電阻應(yīng)為R1，t＝50℃時(shí)，R1＝0.8kΩ，根據(jù)串聯(lián)電路中電阻與電壓的關(guān)系可得eq\f(R1,R2)＝eq\f(10－6.0,6.0)，解得R2＝1.2kΩ。8．(1)2見解析圖(2)不滿足(3)65.0(4)小于解析(1)