新教材適用2024-2025學(xué)年高中物理第5章傳感器3利用傳感器制作簡單的自動控制裝置提能作業(yè)新人教版選擇性必修第二冊

第五章3.基礎(chǔ)達標(biāo)練1．(多選)熱敏電阻與光敏電阻在生活中有許多應(yīng)用，如圖為一個才智農(nóng)場利用熱敏電阻與光敏電阻感應(yīng)大棚內(nèi)溫度與光照強度改變的簡潔電路原理圖，RT為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(阻值隨溫度上升而減小)，R1為光敏電阻(阻值隨光照強度上升而減小)，R2和R3均為定值電阻，電源電壓保持不變，V為志向電壓表。若發(fā)覺電壓表的示數(shù)增大，可能發(fā)生的狀況是(AD)A．大棚內(nèi)溫度上升B．大棚內(nèi)溫度降低C．大棚內(nèi)光照強度增加D．大棚內(nèi)光照強度減弱解析：大棚內(nèi)溫度上升，RT阻值減小，依據(jù)串反并同可知與它串聯(lián)的電壓表示數(shù)增大，故A正確；大棚內(nèi)溫度降低，RT阻值增大，依據(jù)串反并同可知與它串聯(lián)的電壓表示數(shù)減小，故B錯誤；大棚內(nèi)光照強度增加，R1阻值減小，依據(jù)串反并同可知與它并聯(lián)的電壓表示數(shù)減小，故C錯誤；大棚內(nèi)光照強度減弱，R1阻值增大，依據(jù)串反并同可知與它并聯(lián)的電壓表示數(shù)增大，故D正確；故選AD。2．為了節(jié)能環(huán)保，一些公共場所運用光控開關(guān)限制照明系統(tǒng)。光控開關(guān)可采納光敏電阻來限制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生改變的元件。照度可以反映光的強弱，光越強照度越大，照度單位為lx(勒克斯)。(1)某光敏電阻R在不同照度下的阻值如下表，依據(jù)表中已知數(shù)據(jù)，在圖所示的坐標(biāo)系中描繪出了阻值隨照度改變的曲線。照度/lx0.20.40.60.81.01.2電阻/kΩ5.83.72.82.32.01.8(2)如圖甲所示是街道路燈自動限制模擬電路，利用直流電源為電磁鐵供電，利用照明電源為路燈供電。請設(shè)計電路能達到天亮燈熄、天暗燈亮的效果，并用筆畫線代替導(dǎo)線完成電路連接。(3)用多用電表“×10Ω”擋，按正確步驟測量圖中電磁鐵線圈電阻時，指針示數(shù)如圖乙所示，則線圈的電阻為_140__Ω。已知當(dāng)線圈中的電流大于或等于2mA時，繼電器的銜鐵將被吸下。圖中直流電源的電動勢E＝6V，內(nèi)阻忽視不計，滑動變阻器有三種規(guī)格可供選擇：R1(0～10Ω，2A)、R2(0～200Ω，1A)、R3(0～1750Ω，0.1A)。要求天色漸暗照度降低至1.0lx時點亮路燈，滑動變阻器應(yīng)選擇_R3__(選填“R1”“R2”或“R3”)。為使天色更暗時才點亮路燈，應(yīng)適當(dāng)?shù)豞減小__(選填“增大”或“減小”)滑動變阻器的電阻。答案：(2)如圖所示(3)140R3減小解析：(2)光敏電阻的電阻值隨照度的增大而減小，所以白天時間敏電阻的電阻值小，電路中的電流值大，銜鐵將被吸住，動觸點與C接通；晚上時的光線暗，光敏電阻的電阻值大，電路中的電流值小，所以動觸點與A接通。所以要達到晚上燈亮，白天燈滅，則路燈應(yīng)接在A、B之間。(3)歐姆表的讀數(shù)是先讀出表盤的刻度，然后乘以倍率，表盤的刻度是14，倍率是“×10Ω”，所以電阻值是14×10Ω＝140Ω；天色漸暗照度降低至1.0lx時點亮路燈，此時間敏電阻的電阻值是2.0kΩ，電路中的電流是2mA，R＝eq\f(E,I)－R光＝eq\f(6,2×10－3)Ω－2000Ω＝1000Ω，所以要選擇滑動變阻器R3。由于光變暗時，光敏電阻阻值變大，分得的電壓變大，所以為使天色更暗時才點亮路燈，應(yīng)適當(dāng)?shù)販p小滑動變阻器的電阻。實力提升練3．(2024·山東棗莊高二期中)電子眼又稱電子警察，它采納感應(yīng)線來感應(yīng)路面上汽車傳來的壓力。感應(yīng)線實質(zhì)是一個壓電薄膜傳感器，壓電薄膜在受壓時兩端產(chǎn)生電壓，壓力越大電壓越大，壓電薄膜與電容器C和電阻R組成圖甲所示的回路。假如汽車的前、后輪先后經(jīng)過感應(yīng)線，回路中產(chǎn)生兩脈沖電流，如圖乙所示。當(dāng)十字路口紅燈亮?xí)r，電子警察系統(tǒng)啟動，若回路中產(chǎn)生兩脈沖電流，電子眼拍照，認(rèn)定為“闖紅燈”。則當(dāng)紅燈亮?xí)r(A)A．車輪停在感應(yīng)線上時，電阻R上的電流為零B．車輪經(jīng)過感應(yīng)線的過程中，電容器C的電荷量始終增大C．車輪經(jīng)過感應(yīng)線的過程中，電容器C兩極板間的電場強度保持不變D．汽車前輪越過感應(yīng)線后，又倒回到線內(nèi)，不會被電子眼拍照解析：車輪停在感應(yīng)線上時，壓力不變，則電壓不變，電容器不充電，也不放電，電阻R上沒有電流，故A正確；由乙圖可知，當(dāng)車輪經(jīng)過時電流先增大后減小，然后再反向增大最終減小，因電壓是在受壓時產(chǎn)生的，說明電容器先充電后放電，故B錯誤；車輪經(jīng)過感應(yīng)線的過程中，壓電薄膜受到的壓力改變，其產(chǎn)生的電壓改變，則電容器兩端電壓改變，產(chǎn)生的電場強度發(fā)生改變，故C錯誤；若汽車前輪越過感應(yīng)線，又倒回線內(nèi)，則前輪兩次壓線，仍形成兩個脈沖電流，符合拍照條件，電子眼仍可拍照，故D錯誤。4．(2024·山東德州市高二期中)某學(xué)校物理愛好小組的同學(xué)用熱敏電阻設(shè)計了一個“過熱自動報警電路”，它由熱敏電阻RT和繼電器組成。如圖甲所示，將熱敏電阻RT安裝在須要探測溫度的地方，當(dāng)測溫區(qū)溫度正常時，某一指示燈亮；當(dāng)測溫區(qū)溫度達到或超過報警溫度時，另一個指示燈亮。圖甲中繼電器的供電電源電動勢E1＝10V，內(nèi)阻不計，繼電器線圈用漆包線繞成，線圈電阻為40Ω，當(dāng)線圈中的電流大于等于50mA時，繼電器的銜鐵將被吸合。圖乙是熱敏電阻RT的阻值隨溫度改變的圖像。(1)當(dāng)測溫區(qū)溫度上升時，繼電器的磁性將_增大__(選填“減小”“不變”或“增大”)；(2)假如要使報警電路在測溫區(qū)溫度超過40℃報警，須要把可變電阻的阻值調(diào)整為_90__Ω；當(dāng)測溫區(qū)溫度超過40℃時，指示燈_A__亮(選填“A”或“B”)；(3)若要設(shè)置報警電路在更高的溫度報警，下列方案可行的是_BC__。A．適當(dāng)增大電源電動勢E1B．適當(dāng)減小電源電動勢E1C．適當(dāng)調(diào)大可變電阻R1的阻值D．適當(dāng)調(diào)小可變電阻R1的阻值解析：(1)電磁鐵電路是一個串聯(lián)電路，依據(jù)串聯(lián)電路中總電阻與各個電阻阻值之間的關(guān)系，當(dāng)環(huán)境溫度上升時，從坐標(biāo)圖中可以看出R1阻值變小，總電阻也變小，電源電壓不變，通過電磁鐵的電流變大，因此繼電器的磁性會增加。(2)由圖乙可知測溫區(qū)溫度40℃時，熱敏電阻的阻值R＝70Ω由閉合電路的歐姆定律可得E1＝I(R1＋R＋r)解得可變電阻的阻值R1＝eq\f(E1,I)－R－r＝90Ω當(dāng)測溫區(qū)溫度超過40℃時，繼電器的銜鐵將被向上吸合，指示燈A亮。(3)若要設(shè)置報警電路在更高的溫度報警，熱敏電阻阻值更小，而報警電流為50mA不變，由I＝eq\f(E1,R1＋R＋r)，可知應(yīng)適當(dāng)降低E1值或增大R1的值，故B、C正確，A、D錯誤。5．(2024·湖南高平高二期中)初中物理學(xué)習(xí)了電磁繼電器，某同學(xué)學(xué)習(xí)了中學(xué)物理的傳感器后，用電源、電磁繼電器、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線等儀器設(shè)計了一個高溫報警器，要求是：正常狀況綠燈亮，溫度過高時電鈴報警。電路如圖所示，圖中儀器還不完整。請完成以下問題：(1)圖中的甲還須要放入的元件是_B__；A．隨溫度上升電阻阻值增大的熱敏電阻B．隨溫度上升電阻阻值減小的熱敏電阻(2)電路正確連接之后，該同學(xué)調(diào)試過程發(fā)覺報警時溫度比預(yù)期偏高了一點點。為了平安起見，要求在溫度更低一點時就起先報警，則須要調(diào)整滑動變阻器的滑片往_右__(選填“左”或“右”)移動一點。解析：(1)由題意，正常狀況綠燈亮，此時電磁繼電器不工作，即電磁鐵磁性較小，通過電磁鐵的電流較小，所以在正常溫度時，甲