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第十三章　第72练　电磁振荡　电磁波　传感器　实验十六：利用传感器制作简单的自动控制装置
[分值：60分]
1~6题每小题5分，共30分
1.(2025·江苏苏州市开学考)如图所示的磁场中，能产生电磁波的是(　　)
2.(2025·江苏南通市调研)无线电广播系统方框图如图所示，下列关于a、b装置说法正确的是(　　)
A.a是调制、b是调谐 B.a是调制、b是解调
C.a是调谐、b是解调 D.a是调谐、b是调制
3.(2025·江苏泰州市模拟)如图所示的后车安装了“预碰撞安全系统”，其配备的雷达会发射毫米级电磁波(毫米波)，并对前车反射的毫米波进行运算，则(　　)
A.毫米波的频率比可见光高
B.毫米波遇到前车时会发生明显衍射现象
C.经前车反射后毫米波的速度将比反射前大
D.前车的金属尾板遇到毫米波时会产生极其微弱的感应电流
4.(2024·江苏南通市模拟)LC振荡电路中，此时电容器上极板带正电，电流方向如图所示，则(　　)
A.线圈两端电压减小
B.线圈中的电流减小
C.线圈中的磁通量减小
D.线圈中的磁场能减小
5.(来自教材改编)(2024·江苏徐州市开学考)如图，为测量储物罐中不导电液体的高度，将与储物罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储物罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连，如图所示。当开关从a拨到b时，由电感L和电容C构成的回路中产生振荡电流。现知道平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，平行板电容器的电容与两极板间是否有电介质存在着确定的关系，当两极板间充入电介质时，电容增大。通过检测振荡电流的频率变化，可以推知液面的升降情况。关于此装置，下面说法正确的是(　　)
A.电源电动势越小，则振荡电流的频率越低
B.开关接通b后，当电路中电流最大时，电容器两端的电压最大
C.开关从a拨向b瞬间，电感L的自感电动势为零
D.检测到振荡电流的频率增加，说明液面高度在降低
6.(来自教材改编)(2024·江苏南通市检测)如图所示为苹果自动分拣装置的示意图。该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在压力传感器R1上。R1所受压力越大阻值越小，当R2两端电压超过某一值时，使控制电路接通，电磁铁吸动分拣板上的衔铁。该控制电路中包含保持电路，能够确保苹果在分拣板上运动时电磁铁始终保持吸动状态。下列说法正确的是(　　)
A.为了选出质量更大的苹果可以增加缠绕电磁铁线圈的匝数
B.为了选出质量更大的苹果可以将电源A的输出电压减小
C.为了选出质量更大的苹果可以增大R2的阻值
D.质量大的苹果将进入上通道
7题6分，8题10分，9题14分，共30分
7.(来自教材改编)(2024·北京卷·12)如图所示为一个加速度计的原理图。滑块可沿光滑杆移动，滑块两侧与两根相同的轻弹簧连接；固定在滑块上的滑动片M下端与滑动变阻器R接触良好，且不计摩擦；两个电源的电动势E相同，内阻不计。两弹簧处于原长时，M位于R的中点，理想电压表的指针位于表盘中央。当P端电势高于Q端时，指针位于表盘右侧。将加速度计固定在水平运动的被测物体上，则下列说法正确的是(　　)
A.若M位于R的中点右侧，P端电势低于Q端
B.电压表的示数随物体加速度的增大而增大，但不成正比
C.若电压表指针位于表盘左侧，则物体速度方向向右
D.若电压表指针位于表盘左侧，则物体加速度方向向右
8.(10分)(2024·贵州卷·12)某实验小组根据热敏电阻的阻值随温度变化的规律，探测温度控制室内的温度。选用的器材有：
热敏电阻RT；
电流表G(内阻Rg为240 Ω，满偏电流为Ig)；
定值电阻R(阻值为48 Ω)；
电阻箱R0(阻值0~999.9 Ω)；
电源E(电动势恒定，内阻不计)；
单刀双掷开关S1、单刀单掷开关S2；
导线若干。
请完成下列步骤：
(1)(2分)该小组设计了如图(a)所示的电路图。根据图(a)，完成图(b)中的实物图连线。
(2)(4分)开关S1、S2断开，将电阻箱的阻值调到　　　　　　(填“最大”或“最小”)。开关S1接1，调节电阻箱，当电阻箱读数为60.0 Ω时，电流表示数为Ig。再将S1改接2，电流表示数为，断开S1。得到此时热敏电阻RT的阻值为　　　　　　 Ω。
(3)(2分)该热敏电阻RT阻值随温度t变化的RT-t曲线如图(c)所示，结合(2)中的结果得到温度控制室内此时的温度约为　　　　　　 ℃(结果取整数)。
(4)(2分)开关S1接1，闭合S2，调节电阻箱，使电流表示数为Ig。再将S1改接2，如果电流表示数为(k>1)，则此时热敏电阻RT=　　　　　　 Ω(用k表示)，根据图(c)即可得到此时温度控制室内的温度。
9.(14分)(2024·江苏省名校联考)智能化育苗蔬菜基地对环境要求严格，其中包括对光照强度的调控，光照强度简称照度I，反映光照的强弱，光越强，照度越大，单位为勒克斯(lx)。为了控制照度，科技人员设计了图甲所示的智能光控电路。
(1)(2分)智能光控电路的核心元件是光敏电阻R，某同学用如图乙所示电路，测量光敏电阻在不同照度时的阻值，实验所用器材：电源E1(9 V)、滑动变阻器R4(最大阻值为20 Ω)，电压表(量程为0~3 V，内阻为3 kΩ)和毫安表(量程为0~3 mA，内阻不计)。定值电阻R0=6 kΩ、开关、导线若干。则在闭合电路开关前应该把滑动变阻器的滑片移到　　　(选填“左”或“右”)端。
(2)(4分)某次测量时电压表的示数如图丙所示，其读数为　　　 V，电流表读数为1.5 mA，此时光敏电阻的阻值为　　　 kΩ。
(3)(4分)通过测量得到6组数据如表，请在图丁中作出阻值R随照度I变化的图像，由图可判断光敏电阻的阻值与照度　　　反比例函数关系(选填“满足”或“不满足”)。
照度I(klx) 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0
电阻R(kΩ) 7.5 4.0 2.8 2.3 2.0 1.8
(4)(2分)该同学用上述光敏电阻接入图甲所示的电路，其中电源电动势E=6.0 V，内阻不计，电阻R1=100 Ω，电阻箱R2的阻值调节范围是0~9 999.9 Ω，光敏电阻R的电压U增加到2.0 V时照明系统开始工作，为了使照度降低到4 klx时，自动控制系统开始补光，R2的阻值应该调节为　　　 kΩ。
(5)(2分)要加快蔬菜的生长，适度提高光照时间，可调节的方法是　　　。
参考解析
1.D　[A选项是恒定的磁场，不能产生电磁波，故A错误；B、C选项都是均匀变化的磁场，产生恒定的电场，而恒定的电场不会产生磁场，不能产生电磁波，故B、C错误；D选项是振荡磁场，会产生振荡的电场，电场和磁场交替产生，在空间中传播，形成电磁波，故D正确。]
2.B　[在无线电广播中，人们先将声音信号转换为电信号，然后将这些信号由高频电磁波带着向周围空间传播，可知a是调制。而在另一地点，人们利用接收天线接收到这些电磁波后，又将其中的电信号还原成声音信号，这就是无线电广播的大致过程。其中“收音”的顺序大致为：天线接收电磁波→调谐器选出某一频率的电磁波→解调器从高频电流中取出音频电信号，放大后送到扬声器→扬声器把音频电信号转换成声音，可知b是解调，故选B。]
3.D　[从电磁波谱的顺序可知毫米波的频率比可见光低，故A错误；毫米波的波长远小于车的大小，所以遇到前车时不会发生明显衍射现象，故B错误；电磁波在空中传播的速度不会变化，故C错误；系统判断有可能发生碰撞时会发出蜂鸣并显示警示信号，说明前车的金属尾板遇到毫米波时一定会产生极其微弱的感应电流，故D正确。]
4.A　[根据安培定则，线圈中的电流从上向下看是逆时针，上极板带正电，表明电容器正在放电，磁场能在增大，电流增大；根据Q＝CU可知，电容器两极板间的电压在减小，则线圈两端电压减小，故A正确，B、D错误；电流增大，线圈中的磁通量增大，故C错误。]
5.D　[振荡电流的频率为f＝，则振荡频率与电源电动势无关，故A错误；开关接通b后，当电路中电流最大时，电容器放电完毕，此时电容器两端电压最小，故B错误；开关从a拨向b瞬间，电流最小，电流变化率最大，即电感L的自感电动势最大，故C错误；检测到振荡电流的频率增加，说明电容器的电容减小，根据C＝，可知εr减小，即液面高度在降低，故D正确。]
6.B　[大苹果通过托盘秤时，R2两端的电压达到使控制电路接通的电压，使电磁铁吸动分拣板上的衔铁，大苹果进入下面的通道，故D错误；当R2两端电压超过某一值时，控制电路接通，电磁铁吸动衔铁，可知控制电路是否接通与电磁铁线圈匝数无关，故A错误；为了选出质量更大的苹果，就要使得R2两端电压保持不变，因R1减小，而其他条件不变的情况下，可以减小和传感器R1相连接电路中电源A的输出电压，故B正确；为了选出质量更大的苹果，就要使得R2两端电压保持不变，因压力越大，电阻R1越小，此时回路中的电流就越大，R2的电压就会变得更大，则要想保持R2的电压和原来一致，可以适当减小R2的阻值，故C错误。]
7.D　[由题意可知，M位于R中点位置时与两电源间的电势相等，设R的中点电势为零，则M位于R的中点右侧，P端电势高于Q端电势，A错误；由欧姆定律及电阻定律可知，P端与Q端电势差与M偏离R中点的距离x成正比，由牛顿第二定律可知2kx＝ma，k为弹簧的劲度系数，m为滑块的质量，则a与x成正比，故电压表的示数与物体的加速度成正比，B错误；若电压表指针位于表盘左侧，只能确定加速度的方向，不能确定速度的方向，C错误；若电压表指针位于表盘左侧，滑块左侧弹簧压缩、右侧弹簧伸长，滑块所受合力向右，故物体加速度方向向右，D正确。]
8.(1)见解析图　(2)最大　300　(3)9
(4)50(k－1)
解析　(1)由题图(a)所示的电路图，题图(b)中的实物图连线如图所示。
(2)由题图(a)可知，电阻箱起到保护电路的作用，因此开关闭合前，将电阻箱的阻值调到最大。
开关S1接1时，由闭合电路欧姆定律可得Ig＝
S1接2时，则有
联立解得RT＝R0＋Rg＝60 Ω＋240 Ω＝300 Ω
(3)由题图(c)可知，RT＝300 Ω时，对应的温度约为9 ℃。
(4)开关S1接1，闭合S2，调节电阻箱，使电流表示数为Ig，由并联电路的分流作用，结合Rg＝5R，可得干路电流为6Ig，
则有并联部分的电阻R并＝
由闭合电路欧姆定律可得
6Ig＝
结合Ig＝
R0＝60 Ω
解得R0'＝10 Ω
S1接2时，电流表示数为(k>1)，
同理可得干路电流为Ig，
由闭合电路欧姆定律可得
Ig＝
结合6Ig＝
其中R并＝40 Ω
解得RT＝(k－1)(R并＋R0')＝50(k－1) Ω。
9.(1)左　(2)1.80　3.6　(3)见解析图　不满足　(4)7.9　(5)减小R2的阻值
解析　(1)为了保证电路的安全应将滑动变阻器滑片滑到左端，从而使光敏电阻两端的电压为零；
(2)电压表的最小刻度值为0.1 V，如图丙所示，电压表的读数为1.80 V，
根据串联电路电压与电阻成正比的关系，光敏电阻两端的电压为×(3 kΩ＋6 kΩ)＝5.40 V
电流表读数为1.5 mA，故此时光敏电阻的阻值为R＝ Ω＝3.6 kΩ
(3)如图所示，根据图像可知纵坐标与横坐标的乘积不是一个常数，所以光敏电阻的阻值R与照度不满足反比例函数关系。
(4)根据闭合电路欧姆定律I＝
根据图像可知在照度降低到4 klx时，对应的阻值为R＝4 kΩ
又有U＝IR
其中U＝2 V
联立可得R2＝7.9 kΩ
(5)当减小R2的阻值时，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流变大，R两端的电压变大，从而导致自动控制系统正常工作时的最小照度高于4 klx，加快蔬菜的生长。

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