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高中通用技术苏教版必修2第四单元控制与设计练习题
一、选择题
如图所示的智能自动鱼竿支架，它采用独特的翘翘板式的架竿结构，当放下鱼竿时，利用杠杆的原理，鱼竿的压力带动机械传动结构，使咬合器自动锁紧鱼竿；上鱼后，只要轻抬钓竿，咬合器便会松开，使用极其方便．该鱼竿的自动咬合控制的说法不正确的是（　　）
A.
该控制的输入量是鱼竿的压力
B.
该控制的控制器是机械传动结构
C.
该控制是闭环控制
D.
该控制不存在反馈环节
如图所示为扫地机器人，具有360度防跌落保护功能．扫地机器人底部安装六对红外线间距检测装置，可实时检测离地距离．行走时如果面临危险，电脑芯片会产生相应控制信号，调整万向轮的方向使其后退并改变方向．关于该控制，以下说法不正确的是（　　）
A.
被控对象是扫地机
B.
控制量是马达转速
C.
执行器是万向轮
D.
输入量是预设与地面距离
如图所示为一款消防报警器，一般设置在走道处、楼梯口等经常有人出没的地方，当发生火灾时可以发出声音报警，并且发有闪灯闪烁以提醒在场人员注意．这个消防报警控制系统的控制方式属于（　　）
A.
手动控制、开环控制
B.
自动控制、开环控制
C.
自动控制、闭环控制
D.
手动控制、闭环控制
小通设计了如图所示的一款小音箱，带有音乐播放控制系统。如果把手伸进它的口中，就会播放几首歌曲，然后自行停止。该控制系统的控制手段和方式属于()
A.
自动、开环控制
B.
人工、开环控制
C.
自动、闭环控制
D.
人工、闭环控制
某千斤顶按动“顶起”开关后，其中的液压装置驱动支撑杆收缩向上顶起；反之，千斤顶则下降。该控制是（）
A.
机械控制
B.
气动控制
C.
液压控制
D.
电子控制
许多电子体温计都有报警提示功能，它的工作原理是：当测得的人体温度超过36.8℃时，该信号传送给控制电路，进而启动电子开关，使报警装置发出报警声。该控制系统属于（）
A.
手动控制、电子控制
B.
自动控制、电子控制
C.
手动控制、机械控制
D.
自动控制、机械控制
如图为自动识别控制系统。摄像头检测的汽车牌照与数据库中储存的牌照号码进行比照，如果比照成功，则启动电机竖起栏杆放行；如果比照不成功，则不放行。以下关于该控制系统的说法中，合理的是（）
A.
该控制属于闭环控制
B.
被控对象是汽车的牌照号码
C.
执行器为栏杆
D.
输入量为摄像头检测的汽车牌照信息
智能马桶盖的热销引发了国人对这一产品的关注，请回答第12、13两道题：
智能马桶盖具有保持冲洗水温在30℃左右的功能，当传感器检测到水温不够时加热器加热，反之则停止加热。以下对该控制装置分析正确的是（　　）
A.
属于开环控制，执行器是温度传感器
B.
属于闭环控制，执行器是加热器
C.
属于开环控制，执行器是加热器
D.
属于闭环控制，执行器是温度传感器
如图所示为一饮水机的结构图，其中存在一个水位控制系统，它的作用是让控水槽始终保持一定的水量．当饮水机被使用之后，由于控水槽中水位降低，使得浮体向下移动，从而打开阀门，水桶中的水补充进控水槽．请回答第
9～10题．
在该水位控制系统中，浮体是（　　）
A.
控制器
B.
执行器
C.
被控对象
D.
检测装置
如图所示的新型节能环保智能人体感应LED灯，是洗手间、走廊和过道的首选产品，既方便又节能，内置人体热释电感应装置和光敏电阻，在环境光线昏暗的情况下，只要有人经过感应范围就会亮灯，在环境光线充足和无人经过的情况下，都不会亮灯。关于智能人体感应LED灯控制系统，下列说法不正确的是（　　）
A.
该系统属于自动控制
B.
该系统属于闭环控制
C.
检测装置是人体热释电感应装置和光敏电阻
D.
被控量是灯的亮与灭
如图所示是定向喷水灭火控制系统示意图．火灾发生时，传感器检测火源的方位信息，芯片处理器将信息处理，旋转电机带动喷头喷嘴对准火源位置同时开启电磁阀门喷出水，从而扑灭火源．关于该控制系统，以下说法中正确的是（　　）
A.
控制方式属于闭环控制系统
B.
输入量是烟雾温度
C.
输出量是电磁阀门的开启或关闭
D.
被控量是阀门输出的水流量
如图所示是铣床和铣床工作台的工作示意图，有铣床内的电机带动工作台前进，当工作台运动到B点碰到限位开关SQ1，通过控制线路使电机反转工作台后退，后退到A点工作台碰到限位开关SQ2，通过控制线路使电机正传工作台前进，这样实现铣床工作台循环来回运动，下列关于铣床工作台控制系统分析中，正确的是（　　）
A.
控制方式属于开环控制
B.
输入量是限位开关SQ1、SQ2的位置
C.
控制量是工作台的移动量
D.
被控对象是电机
如图所示的分别是脚踩式垃圾桶和桶盖开启控制原理图．如图所示，开桶盖时，可脚踩踏板，带动中间的连杆机构，拉动桶盖开启；反过来，放开踏板上的脚，那么连杆机构落回到原来位置，桶盖关闭．该控制系统被控对象（　　）
A.
桶盖
B.
踏板
C.
连杆
D.
脚
如图所示，某公司开发了一款焊接机器人，能模仿人进行焊接操作。机器人模仿人的功能和行为的方法属于（）
A.
黑箱方法
B.
移植方法
C.
虚拟方法
D.
功能模拟方法
下列行为
不属于黑箱方法的是?
（???
）
A.
B.
C.
D.
恒温式燃气热水器的温度控制系统为闭环控制。下列因素中，不属于该温度控制系统干扰因素的是（）
A.
燃气的流量
B.
进水的流量
C.
进水的温度
D.
出水的温度
数控机床的工作台位置需要自动控制，它的工作原理是：检测装置检测机床工作台的实际位移，并将该位移值传输给数控装置与设定位移量进行比较，数控装置根据比较的偏差值控制伺服装置运动，驱动机床工作台到达指定的位置。据此回答问题
比较实际位移量与设定位移量的装置是（）
?
A.
检测装置
B.
数控装置
C.
输入装置
D.
伺服装置
如图所示是一款自动伸缩式遮阳篷的示意图，当传感器检测到雨水、阳光时，将感应信号发送给控制器，启动电机展开遮阳篷。据此回答问题
关于该遮阳篷控制系统，下列说法
不正确的是?
（???
）
A.
输入量是雨水、阳光信号
B.
控制量是前杆的位移量
C.
执行器是电机
D.
被控对象是遮阳篷
小明设计一个夜晚开窗报警器。当夜晚窗户被打开时，报警器就发出报警声，否则不报警。设计时将报警器的喇叭确定为被控对象，下列构思不可行的是
A.
执行器可选用电子开关
B.
可选用定时器设置系统启动时间
C.
控制方式可定为闭环控制系统
D.
可选用干簧管检测窗户是否打开
外出旅游时家中植物无人照看，小明想设计一个精度较高的植物盆栽土壤湿度控制系统。当土壤干燥时，系统能自动浇水直至符合湿度要求。关于该系统的设计，下列构思可行的是（）
A.
该控制系统可选用开环控制方式
B.
该控制系统控制手段可选用定时的机械控制
C.
检测元件可选用湿度传感器
D.
检测装置可放置在花盆边缘的土壤表面
二、分析评价题
随着科学技术的发展,智能家居进入了普通的家庭。图中所示为其中的温度控制系统示意图,在寒冷的冬天,当我们准备回家时.通过手机打开空调并设置所需温度,让我们一进门就能感受到家的温暖。它的主要特点是:实现对室内温度的远程控制。试分析:
(1)针对其主要特点,它要解决的主要问题是:通过对网络通信、自动控制等技术的综合运用,将家居生活有关的设施集成,构建高效的室内温度控制系统,
提升家居的安全性、便利性、舒适性,
并实现环保节能的居住环境。这体现了技术的性,这遵循设计的原则。
(2)它解决问题的技术方法是:利用手机、电脑等终端设备和网络通信技术,
通过智能系统实现对空调的远程操作,
从而实现对室内温度的控制,
构成了控制系统(选填“开环”或者“闭环”)
。其中,
控制器,
执行器是。
(3)它的1个优点是:
(4)说出它的1个缺点,并针对你发现的缺点,提出改进意见:
三、技术应用题
如图所示是家用燃气减压阀结构示意图，橡胶薄膜把上气室和减压室分割成相互独立的空间，上气室的呼吸孔与大气相连。高压气体通过进气嘴进入减压室内，减压室内气压升高橡胶薄膜被顶起，进气嘴关闭停止进气；减压室内气压下降，进气嘴打开，高压气再次进入减压室，从而控制减压室内气压。请根据结构示意图和工作过程描述，完成以下任务：
（1）该气压控制系统的控制手段和控制方式分别属于________、________（在“①开环控制；②闭环控制；③人工控制；④自动控制”中选择合适的选项，将序号填入“________”处）控制；
（2）该控制系统的执行器、被控对象分别是________、________（在“①进气嘴；②杠杆；③橡胶薄膜；④减压室内的气体”中选择合适的选项，将序号填入“________”处）；
（3）为了使减压室内的气压增大，调节螺塞应该________（在“①往上调：②往下调；③上下调都可以”中选择合适的选项，将序号填入“________”处）；
（4）该气压控制会受到各种干扰，以下因素中不属于干扰因素的是________（在“①橡胶薄膜老化；②呼吸孔堵塞；③减压室内气压变化；④燃气瓶内的气压减少”中选择合适的选项，将序号填入“________”处）。
一个抽屉灯光控制系统，由两个子系统组成。抽屉开关子系统的功能：当传感器1检测到抽屉打开信号后，电子芯片下达命令给电子开关，启动亮度控制子系统；抽屉打开后，传感器2检测到外界亮度低于设定亮度时，电子芯片调节可调电阻的阻值，改变LED灯的亮度，进而使抽屉内的亮度维持在设定亮度。根据说明，完成以下任务。
（1）抽屉开关子系统的控制手段是________（在“①自动控制；②手动控制；③开环控制；④闭环控制”中选择合适的选项，将序号填在“_____”处）；亮度控制子系统的控制方式是________（在“①自动控制；②手动控制；③开环控制；④闭环控制”中选择合适的选项，将序号填在“_____”处）。
（2）亮度控制子系统的被控对象、执行器分别是________、________。
（3）传感器1将检测到的抽屉打开信号传递给电子芯片，这一过程称为________（在“①干扰；②反馈；③输入；④输出”中选择合适的选项，将序号填在“_____”处）。
（4）实际使用中发现抽屉内的亮度太亮，现在需要降低亮度的有效优化措施是________（在“①提高传感器2的灵敏度；②降低亮度设定值；③选用亮度值更低的LED灯；④降低传感器的灵敏度”中选择合适的选项，将序号填在“_____”处）。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】由题可知，该控制系统的输入量为鱼竿受到的压力大小，控制器是机械传动结构，执行器是咬合器，被控对象是鱼竿。该控制系统不存在反馈，属于开环控制系统。
故选：C。
本题考查控制系统的基本应用．控制系统根据人为的干预程度，可以分为手动控制和自动控制．
正确理解开环控制系统与闭环控制系统．
2.【答案】B
【解析】扫地机器人控制系统的输入量是预设与地面距离，控制器是电脑芯片，执行器是万向轮，被控对象是扫地机，控制量是万向轮的方向。
故选：B。
本题考查控制系统的工作过程．控制系统主要包括：
（1）输入量（给定量）：即控制系统的给定量；
（2）输出量（被控量）：即控制系统所要控制的量，也是控制系统的输出信号；
（3）被控制对象：即控制系统中所要求的装置或生产过程；
（4）执行器：即直接对被控对象进行控制的装置或元件；
（5）控制器：即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件；
（6）控制量：即执行器的输出信号．
正确书写控制系统的方框图．
3.【答案】B
【解析】消防报警器的控制三要素是控制目标：在发生火灾时发出声光报警提醒，控制对象是报警器，控制手段是自动控制，不是人工打开报警器。该控制系统中输出量：声音与光不会对消防报警器的控制过程产生任何影响，这种控制的方式为开环控制系统。
故选：B。
本题考查控制的手段与方式等知识点，首先要分析控制三要素，即控制目标、对象与手段，进而选择控制方式．
本题考查自动控制与开环控制系统，自动控制不需要人的直接参与，开环控制则没有反馈环节，正确掌握知识点才能选出正确答案．
4.【答案】A
【解析】略
5.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查的是控制的区分。
【解答】
千斤顶按动“顶起”开关后，其中的液压装置驱动支撑杆收缩向上顶起；反之，千斤顶则下降，故该控制是液压控制。
?故选C。
6.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查的是自动控制的辨别。
【解答】
体温过高报警控制中，没有人参与，其中执行机构是电子开关。
?故选B。
7.【答案】D
【解析】
【分析】本题考查学生对控制系统工作过程的理解。
【解答】该控制是开环控制，输入量是摄像头检测的汽车牌照信息，执行器是电机，被控对象是栏杆。故选D。
8.【答案】B
【解析】传感器检测的水温为实际水温，与设定的水温30℃进行比较，不够则加热，反之则停止加热，故存在反馈环节，属于闭环控制系统，加热器属于执行器，温度传感器属于检测装置。
故选：B。
智能马桶盖具有保持冲洗水温在30℃左右的功能，保持水温过程中存在反馈环节。
本题考查认识闭环控制系统，执行器的输出为控制量，直接控制被控对象。本题属于简单题。
9.【答案】D
【解析】本控制系统中，浮体的理想位置对应水槽的设定水位，当实际位置和设定的水位不一致时，浮体移动，阀门将被打开，水将补进到控水槽，水位上升，从而浮体位置上移。
该水位控制系统中，浮体是检测装置，用于检测设定水位与实际水位的高低是否吻合。
所以浮体是检测装置。
本题中，控制器是浮体和阀门塞，执行器是阀门（塞），被控对象是控水槽，被控量是水槽的水位，检测装置是浮体。
故选：D。
在控制系统中，将输出的结果反馈到输入端的这个组成部分是反馈环节，反馈环节一般由检测装置完成．
本题考查了控制系统的组成和描述，在实际问题中，控制系统的各个组成部分分别对应控制中的哪些量，本题属于难题．
10.【答案】B
【解析】节能环保智能人体感应LED灯控制系统的输入量是人体和外界光线信号，输出量是灯的亮灭情况，不存在反馈环节，属于开环控制系统。
故选：B。
节能环保智能人体感应LED灯控制系统通过检测人体和外界光线信号，经控制电路对LED灯进行控制。
本题考查控制系统的工作与运行过程。
11.【答案】D
【解析】A、确定了火源位置后，喷水灭火，不存在反馈环节，属于开环控制系统，故错误。
B、输入量是检测到的火源方位信息，不是烟雾温度，故错误。
C、电磁阀门开启或关闭决定出水量多少，故电磁阀门属于执行器，故错误。
D、被控量即输出量，该控制系统的控制目标是喷水灭火，故输出量为喷头的水流量，故正确。
故选：D。
定向喷水灭火控制系统能对准火源喷水灭火，输入量为火源位置，输出量为出水量．
本题考查开环控制系统的分析，传感器的作用是将非电量信号转换为电信号．本题属于中档题．
12.【答案】B
【解析】A、该控制系统保持铣床工作台循环来回运动，控制状态的保持，属于闭环控制系统，故错误；
B、当工作台碰到限位开关SQ1或SQ2，就触发电机的转动方向，故输出量为工作台的实际位置，输入量是限位开关SQ1、SQ2的位置，故正确；
C、电机直接带动工作台的运动，电机属于执行器，控制量是电机的转动方向，故错误；
D、该控制系统的控制目标是保持铣床工作台循环来回运动，控制对象是工作台，故错误。
故选：B。
本题考查控制系统的分析，铣床工作台控制系统保持铣床工作台循环来回运动．
本题考查控制系统的分析，开环控制系统控制对象状态的改变，而闭环控制系统控制对象状态的保持．本题属于简单题．
13.【答案】A
【解析】脚踩式垃圾桶桶盖开启控制系统的被控对象是桶盖，输入量是脚的踩踏信号，控制器是踏板，执行器是连杆。
故选：A。
本题考查控制系统的组成．被控制对象：即控制系统中所要求的装置或生产过程．
正确理解被控对象的含义．
14.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查功能模拟方法，指导焊接机器人能模仿人进行焊接操作属于的方法是解题关键。
【解答】
功能模拟法是以功能和行为的相似性为基础，用“模型”模拟“原型”的功能和行为的方法，机器人是模仿人的功能而不是结构。
故选D。
15.【答案】D
【解析】
【分析】考查黑箱方法，是概念的理解应用，属于基础题。
黑箱法是指对系统的输入与输出关系的研究，进而推断出系统内部结构及其功能的方法。
【解答】A.中医把脉、B.听拍打声挑西瓜、C.地下管道听诊都是通过研究输入输出的关系，进而推断系统内部结构及其功能的方法，是典型的黑箱法；
D.口腔检查是直观检查，不属于黑箱法。
故选D。
16.【答案】D
【解析】
【分析】本题考查控制系统的干扰因素；在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。
【解答】恒温式燃气热水器的温度控制系统的输入量为设定的温度，输出量为出水的实际温度，出水的温度会改变控制系统的工作，属于干扰因素。
故选D。
17.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查的是自动控制。
【解答】
在数控车床中，比较实际位移量与设定位移量的装置是数控装置。
?故选B。
18.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查了控制系统方框图，要求学生掌握具体案例的方框图对应量，简单控制系统分析。
理解开环控制系统的各个量，以及它们的作用是解决本题的关键：控制器，控制信号发出，执行器，执行控制器发出的控制信号作用于被控对象，执行器的输出值，控制量，被控对象的输出值，被控量。
【解答】
根据题意，本题中输入量是水或者阳光，故A正确；
执行器是电机，故C正确；
遮阳伞是被控对象，故D正确；
控制量是执行器电机的输出状态，旋转，故B不正确。
故选B。
19.【答案】C
【解析】
【分析】本题考查控制与设计中自动控制、开环系统与闭环系统的选择等相关知识点。
【解答】
当夜晚窗户被打开时，报警器就发出报警声，否则不报警，整个控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，输入量到输出量之间的信号是单向传递，故应选用开环系统，C选用了闭环系统错误，但符合题意。
故选C。
20.【答案】C
【解析】
【分析】本题考查控制系统的组成。
【解答】湿度控制系统一般选用闭环系统，结合题干描述，这是闭环控制系统，选项A错误；精度较高时，选用电子控制系统比较适宜，选项B错误；湿度传感器可以检测土壤湿度，选项C正确；湿度传感器应安装在花盆中心，测得的湿度最为准确，选项D错误。
21.【答案】(1)它要解决的主要问题是:①综合②可持续发展
(2)它解决问题的技术方法是:①闭环②智能系统③空调
(3)它的1个优点是:实现对室内温度的远程控制;
(4)
它的1个缺点是:
每次都需要手动操作打开并设置空调温度。
???????改进意见：在手机端增加定时控制功能,实现自动控制。
【解析】本题主要考查技术的性质，设计成果的评价，设计的一般原则，开闭环控制系统的判断和控制系统的工作过程。
（1）该温度控制系统运用了网络通信、自动控制等技术，体现了技术的综合性，提升了环保节能的居住环境，体现了设计的可持续发展原则。
（2）温度控制系统的输入是设定的温度值，输出是实际的温度，二者之间有联系可以形成反馈，是闭环控制系统。根据对其工作过程分析得出，控制器是智能系统，执行器是空调。
（3）根据题意可知该控制系统的优点是：可以实现对室内温度的远程控制。
（4）该控制系统每次都需要手动进行操控，故缺点：每次都需要手动操作打开并设置空调温度。对其的改进意见：在手机端增加定时控制功能，实现自动控制。
22.【答案】（1）④?
②
（2）①?
④
（3）②
（4）③
【解析】本题考查控制手段与控制方式，执行器和被控对象。
（1）控制过程无需人的干预，控制手段属于自动控制；该控制系统的目的是控制减压室的气压，实际气压的变化会影响控制系统，控制方式属于闭环控制。（2）进气嘴打开，直接影响减压室内的气体压力大小，执行器是进气嘴，控制对象是减压室内的气体。
（3）气体质量不变，体积变小，气压增大，故将调节螺塞往下调。
???????（4）干扰因素是指除了输入量以外会影响输出量的因素，减压室内气压变化是输出量，由于是闭环控制系统，因此也是输入量，不属于干扰因素。
23.【答案】（1）①?
④
（2）抽屉?
可调电阻、LED灯
（3）③
（4）②
【解析】本题考查控制系统的控制手段和方式、控制系统的组成及系统的优化。（1）控制手段指手动控制和自动控制，开关子系统工作过程没有人全程参与和直接干预，为自动控制；控制方式包含开环控制和闭环控制，亮度控制子系统采集输出亮度信息，并据此调节LED亮度，故为闭环控制。（2）输入量为设定亮度，输出量为实际亮度，被控对象为抽屉，执行器为直接对被控对象进行控制的装置或元件，即可调电阻和LED灯。（3）传感器1是抽屉开关子系统中的部件，在开环系统中的作用是检测输入信号，传感器1将检测到的抽屉打开信号传递给电子芯片是输入过程。（4）在控制系统工作正常情况下，抽屉亮度太高，降低亮度设定值可以使抽屉内亮度降低。其余措施均不能改变最终抽屉亮度。
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