资源简介

（浙教版）科学 八年级下册 第五章 控制系统与工程 单元卷（基础）
一、选择题（每小题5分，共35分）
1．科学技术改变了人们的生活，下列科学技术没有给人类社会带来有利影响的是（　　）
A．智慧药房自助购药
B．CT医疗诊浙疾病
C．机器人自动清扫
D．汽车尾气排放
【答案】D
【知识点】自动控制的概念；自动控制系统
【解析】【分析】科技发展中自动化设备的使用可以帮助人类减轻很多复杂工作到来的苦恼。
【解答】A. 智慧药房自助购药：智慧药房通过自动化和信息化技术，提高了购药的便利性和效率，减少了排队时间，给社会带来了积极影响，故A不符合题意；
B. CT医疗诊断疾病：CT技术能够帮助医生更准确地诊断疾病，提高了医疗水平，对人类的健康有重大贡献，故B不符合题意；
C. 机器人自动清扫：机器人清扫可以减轻人力劳动，提高清洁效率，改善环境卫生，对社会有积极意义，故C不符合题意；
D. 汽车尾气排放：汽车尾气中含有有害物质（如CO、NOx等），会造成空气污染，危害人类健康和生态环境，没有给社会带来有利影响，故D符合题意；
故答案为：D。
2． 下列传感器与其相当于人的器官对应不一致的是( )
A．光敏传感器——眼 B．化学传感器——耳
C．气敏传感器——鼻 D．压敏传感器——皮肤
【答案】B
【知识点】自动控制系统；自动控制系统与人体系统的比较；传感器
【解析】【分析】传感器的功能是采集特定类型的外界信息，其作用与人体中负责同类感知的器官类似，需要根据传感器的感知对象判断其对应的人体器官。
【解答】A、光敏传感器的功能是感知光线强弱，与人的眼睛感知光线的作用一致，对应正确；
B、化学传感器用于检测化学物质的成分、浓度等信息，而人的耳朵主要用于感知声音，二者功能不匹配，对应不一致；
C、气敏传感器用于检测气体的种类、浓度等，与人的鼻子感知气味的作用一致，对应正确；
D、压敏传感器用于感知压力变化，与人的皮肤感知压力、触碰的作用一致，对应正确；
故答案为：B。
3． 下列属于自动控制系统的是( )
A．打气筒为自行车充气 B．现代温室恒温控制
C．门卫打开自动伸缩门 D．司机师傅驾驶公交车
【答案】B
【知识点】自动控制系统；自动控制系统与人体系统的比较
【解析】【分析】自动控制系统的核心特征是无需人工持续干预，由控制装置（如计算机、传感器）自动完成检测、分析与调节动作，维持目标状态稳定。
【解答】A、打气筒为自行车充气；该过程完全依靠人力操作打气筒完成，无自动控制装置参与，属于人工控制，故 A 不符合题意；
B、现代温室恒温控制；系统通过温度传感器实时采集温室内温度数据，与设定值对比后，由控制器自动控制加热器或空调的启停，无需人工持续参与，符合自动控制系统的定义，故 B 符合题意；
C、门卫打开自动伸缩门；自动伸缩门虽有自动运行机制，但开启动作由门卫人工触发，并非由系统自动根据环境或需求独立完成完整控制流程，故 C 不符合题意；
D、司机师傅驾驶公交车；公交车的行驶方向、速度、启停等全部由司机人工操控，属于典型的人工控制系统，故 D 不符合题意；
故答案为：B。
4． 计算机在自动控制系统中的作用不包括( )
A．人工搬运货物 B．数据传递
C．实时监控 D．精准控制
【答案】A
【知识点】自动控制系统；自动控制系统与人体系统的比较
【解析】【分析】计算机在自动控制系统中的应用知识点，需明确计算机在自动控制领域能实现的功能范畴，自动控制系统中计算机主要承担处理、传输、控制等核心作用，其操作基于数据运算与指令执行。
【解答】A、人工搬运货物；人工搬运是依靠人力完成的操作，并非计算机在自动控制系统中的作用，故 A 错误。
B、数据传递；计算机在自动控制系统中可对采集到的数据进行传输、处理，实现各设备间的数据交互，故 B 正确。
C、实时监控；计算机能通过传感器等设备获取系统运行数据，实现对自动控制系统运行状态的实时监测，故 C 正确。
D、精准控制；计算机依据预设程序和采集的数据，能精准输出控制指令，调节系统的运行参数，实现精准控制，故 D 正确。
故答案为：A。
5．根据消防要求，仓库、图书馆等场所都要安装火灾自动报警系统。当烟雾探测器检测到的烟雾浓度超过设定值时，电子开关被接通，报警器发出声光信号进行报警。关于该报警控制系统，以下说法中正确的是 (　　)
A．输出量是有无声光信号
B．被控对象是仓库、图书馆等场所
C．控制器是电子开关
D．输入量是声光信号
【答案】A
【知识点】自动控制系统
【解析】【分析】（1）控制系统的基本组成包括输入量、控制器、执行器、被控对象和输出量。输入量是控制系统的给定信号或被控量的反馈信号，输出量是控制系统最终的控制结果，被控对象是控制系统中被控制的装置或生产过程，控制器是对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件，执行器是直接对被控对象进行控制的装置或元件。
（2）在火灾自动报警控制系统中，输入量是烟雾探测器检测到的烟雾浓度信号，控制器是处理烟雾浓度信号的装置，执行器是电子开关，被控对象是报警器，输出量是报警器发出的声光信号。
【解答】A、在该报警控制系统中，最终的控制结果是报警器是否发出声光信号，因此输出量是有无声光信号，说法正确；
B、该控制系统的控制目标是让报警器发出声光信号，被控对象是报警器，而非仓库、图书馆等场所，说法错误；
C、电子开关是直接控制报警器工作的装置，属于执行器，控制器是处理烟雾浓度信号的装置，说法错误；
D、该控制系统的输入量是烟雾探测器检测到的烟雾浓度信号，声光信号是输出量，说法错误；
故答案为：A。
6．许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应。它的控制电路中可能接入的传感器是
A．温度传感器和光电传感器 B．光电传感器和声音传感器
C．声音传感器和热电传感器 D．温度传感器和热电传感器
【答案】B
【知识点】自动控制系统；传感器
【解析】【分析】（1）传感器是能将光、声、热等非电学量转换为电信号的装置，不同传感器对应检测不同的物理量，如光电传感器检测光照强度，声音传感器检测声音信号，温度 / 热电传感器检测温度变化。
（2）楼道照明灯的工作逻辑是：需要同时满足 “天黑（光照弱）” 和 “有声音” 两个条件才开启，因此控制电路需要同时接入检测光照的传感器和检测声音的传感器。
【解答】A、温度传感器用于检测温度变化，光电传感器用于检测光照强度，该组合缺少检测声音的传感器，无法实现 “有声音才开启” 的功能，不符合题意；
B、光电传感器可以检测环境的光照强度，实现 “天黑时才响应” 的条件，声音传感器可以检测声音信号，实现 “有声音才开启” 的条件，二者组合可满足楼道照明灯的工作逻辑，符合题意；
C、声音传感器可检测声音信号，但热电传感器用于检测温度变化，无法检测光照强度，不能实现 “白天不响应” 的要求，不符合题意；
D、温度传感器和热电传感器均用于检测温度变化，既无法检测光照强度，也无法检测声音信号，不能实现题中描述的功能，不符合题意；
故答案为：B。
7．如图所示为某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，它的阻值随光照的增强而减小，R2为定值电阻，A、B间接监控装置，则下列说法正确的是( )
①当有人通过而遮蔽光线时，A、B间的电压增大
②当有人通过而遮蔽光线时，A、B间的电压减小
③当仅增大R2的阻值时，A、B间的电压增大
④当仅减小R2的阻值时，A、B间的电压增大
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用；自动控制系统
【解析】【分析】（1）串联电路的基本规律：在串联电路中，电流处处相等，总电阻等于各分电阻之和，根据欧姆定律 ，电源电压不变时，电路电流与总电阻成反比；定值电阻两端的电压可由 U=IR 计算得出，与电路电流成正比。
（2）光敏电阻的特性：光敏电阻R1的阻值随光照强度的增强而减小，随光照强度的减弱而增大。
【解答】 由电路图可知，两电阻串联，监控装置与R2并联。
（1）当有人通过通道而遮蔽光线时，R1阻值变大，电路中的总电阻变大，
由可知，电路中的电流变小，
由U=IR可知，R2阻值不变时，其两端的电压变小，即A、B间电压降低，故①错误，②正确；
（2）当仅增大R2的阻值时，电路中的电阻变大，
由可知，电路中的电流变小，
由U=IR可知，R1阻值不变时，其两端的电压变小，
因串联电路的总电压等于各分电压之和，
所以，R2两端的电压变大，即A、B间电压升高，故③正确，
反之，当仅减少R2的阻值时，可减小A、B之间的电压，故④错误。
故答案为：C。
二、填空题（每空4分，共28分）
8． 暴雨后某立交桥下积水较深，很不安全，学习小组为此设计了一个积水自动报警器，其原理如图所示。图中A、B位置可以安装电铃或LED灯，要求地面没有积水时LED灯亮，地面积水较深时电铃响。根据设计要求，电铃应该安装在图中的　 　(选填“A”或“B”)位置。电磁继电器实质是一种　 　(选填“用电器”或“开关”)。
【答案】B；开关
【知识点】电磁继电器的组成、原理和特点；电磁铁的其他应用；自动控制系统；自动控制电路与元件
【解析】【分析】本题考查电磁继电器在自动控制电路中的工作原理及实际应用，涉及积水深度对控制电路通断的影响、电磁继电器的触点切换逻辑以及电磁继电器的本质。首先，需分析控制电路的工作机制：当积水较深时，积水作为导体接通控制电路，电磁铁产生磁性吸引衔铁；其次，需明确触点的连接位置与工作状态的对应关系（无积水时断开、有积水时接通）；最后，需理解电磁继电器作为自动控制的核心部件，其本质是利用电磁原理控制工作电路通断的开关。
【解答】电铃安装位置：地面没有积水时，控制电路断路，电磁铁无磁性，衔铁未被吸引，此时 LED 灯所在的电路接通，灯亮；当地面积水较深时，积水导电使控制电路闭合，电磁铁产生磁性吸引衔铁向下运动，与触点 B 接触，此时电铃所在的电路接通，电铃响。结合题目要求 “地面没有积水时 LED 灯亮，地面积水较深时电铃响”，可知积水较深时电铃需接通，因此电铃应安装在B位置。
电磁继电器的实质：电磁继电器主要由电磁铁、衔铁、弹簧、触点等部分组成，其工作原理是通过控制电路的通断控制电磁铁的磁性有无，进而吸引或释放衔铁，实现对工作电路触点的接通与断开控制。它本质上是一个由电磁铁控制的、能够实现自动控制或远程控制的开关，而非直接消耗电能的用电器。
故答案为：B；开关。
9． 随着科学技术的不断发展，手机的摄影功能发生了翻天覆地的变化，现在的手机已经可以基本满足文档扫描、人像留影、风景记录、美食拍摄等工作、生活场景所需，摄像头逐渐成为年轻人挑选手机的重要考虑因素。
（1）眼球是人体视觉系统的主要部分，结构复杂且功能强大。某品牌手机摄像头构造如图乙所示，该手机摄像头中的结构　 　(填序号)相当于图甲中人眼球的结构1和2的共同作用。
（2）图乙中线路连接基板的作用是将转化而成的电信号传导至手机处理器进行处理，而人体内处理视觉信号并最终形成视觉的部位是　 　。
【答案】（1）②
（2）大脑皮层的视觉中枢(或大脑皮层)
【知识点】眼球的结构与视觉的形成；自动控制系统；自动控制系统与人体系统的比较；传感器
【解析】【分析】（1）本题考查人眼的结构与成像原理：人眼的结构 1 是角膜，结构 2 是晶状体，二者共同作用相当于凸透镜，能对光线进行折射，使外界物体在视网膜上形成倒立、缩小的实像；手机摄像头中，镜头组（②）相当于凸透镜，和人眼角膜、晶状体的功能一致，对光线起折射作用，完成成像的第一步。
（2）本题考查手机摄像头的成像与信号转换：手机摄像头的影像传感器（⑤）会将镜头组折射的光信号转化为电信号，再通过线路连接基板（⑥）传导给处理器处理，实现图像的数字化。
（3）本题考查视觉的形成过程：光线经角膜、晶状体折射后在视网膜上成像，视网膜上的感光细胞将光信号转化为神经冲动，通过视神经传导到大脑皮层的视觉中枢，经过大脑的处理，最终形成视觉，因此视觉的形成部位是大脑皮层的视觉中枢（大脑皮层）。
【解答】（1）人眼球的结构 1（角膜）和 2（晶状体）都具有折射光线的作用，相当于凸透镜，能将外界光线汇聚成像；手机摄像头中的②镜头组同样由透镜组成，主要功能是折射光线、汇聚成像，与人眼角膜和晶状体的共同作用一致，故填②；
（2）手机摄像头工作时，影像传感器将光信号转化为电信号，再由线路连接基板传导至处理器；而人体中，视网膜上的感光细胞将光信号转化为神经信号后，需通过视神经传导到大脑皮层的视觉中枢，经过大脑的分析处理，才能最终形成视觉，因此形成视觉的部位是大脑皮层的视觉中枢（或大脑皮层）。
故答案为：（1）②；
（2）大脑皮层的视觉中枢（或大脑皮层）。
10． 某养鸡场种蛋孵化器温控系统的工作原理为：当温度传感器检测到孵化器内的实际温度低于设定温度时，控制器发出指令，启动执行器开始制热；当实际温度达到或超过设定温度时，执行器停止工作。该系统通过检测装置持续获取实际温度，并将其反馈给控制器，实时调整执行器状态，以维持温度稳定。针对该控制系统，回答下列问题：
（1）从控制过程中有无人工干预的情形来分，该控制属于　 　控制。
（2）该控制系统的执行器是　 　，检测装置是　 　。
【答案】（1）自动
（2）制热设备；温度检测装置
【知识点】自动控制系统；传感器
【解析】【分析】（1）控制系统按控制过程中是否需要人工直接干预，可分为人工控制和自动控制。自动控制是指在控制过程中，不需要人的直接干预，而是由控制装置自动完成控制任务；人工控制则需要人持续、直接地参与控制过程。
（2）闭环控制系统的基本组成包括控制器、执行器、被控对象、检测装置等。其中，执行器是直接对被控对象进行控制的装置或元件；检测装置的作用是检测被控量，并将其转换为控制器可识别的信号反馈给控制器。
【解答】(1) 该温控系统能通过温度传感器、控制器、执行器自动调节温度，控制过程中无需人工直接干预，因此属于自动控制；
(2) 该系统中，直接执行制热 / 停止制热动作的是制热设备，因此执行器是制热设备；用于检测实际温度并反馈信号的是温度传感器（温度检测装置），因此检测装置是温度传感器（或温度检测装置）；
故答案为：(1) 自动；
(2) 制热设备；温度传感器（或温度检测装置）。
三、实验与探究题（18分）
11．小明在乘坐无障碍公交车时发现司机或者乘客需要手动将斜坡板下翻，非常不方便(如图甲所示)。小明根据此情境准备设计一个斜坡板自动控制模型，利用电机驱动，实现斜坡板自动伸展和收回，其模型如图乙所示。请在小明制作的模型基础上设计该电机传动装置。已知斜坡板的尺寸为800 mm×800 mm×10 mm。装置设计要求如下：
①使用斜坡板时能自动展开，不用时可自动收回至收纳处。
②斜坡板展开后能旋转至一端与地面接触。
③斜坡板展开使用时，装置牢固可靠。
④斜坡板为木板，允许适当加工。
⑤使用减速电机驱动，其他材料可自选。
请根据描述和设计要求画出该装置机械部分的设计草图(电机可用方框表示)，必要时可用文字说明，并在草图上标注主要尺寸。
【答案】（1）传动机构选型与工作原理：采用减速电机 + 蜗轮蜗杆传动方案。减速电机驱动蜗杆转动，蜗杆与蜗轮啮合，将电机的高转速、低扭矩转化为蜗轮轴的低转速、高扭矩，为斜坡板提供足够的驱动力；蜗轮蜗杆的自锁特性可使斜坡板在任意展开角度保持稳定，防止意外回落。
（2）转动轴与连接结构设计：转动轴直径为 10mm，两端通过轴座固定在收纳处支架上，轴上设计卡接结构，与斜坡板端部可靠连接，将蜗轮的旋转运动传递给斜坡板，实现绕轴的 0°~90° 旋转（0° 为收回状态，90° 为展开接触地面状态）。
（3）关键尺寸标注与空间适配：转动轴距收纳处端部 100mm，避免与斜坡板运动干涉；蜗轮蜗杆安装在转动轴中部，靠近减速电机一侧，确保受力均匀；斜坡板展开后一端距地面高度为 200mm，可平稳接触地面，形成安全通行坡度。
（4）功能实现与安全保障：电机正转时，通过传动机构带动斜坡板从收纳处向下旋转，直至一端与地面接触，形成无障碍通道；电机反转时，带动斜坡板向上旋转收回至收纳处；装置整体结构牢固，蜗轮蜗杆的自锁特性与轴座的稳定支撑，确保斜坡板在使用过程中安全可靠。

【知识点】工程方案设计；工程的实施；工程的测试与改进；自动控制电路与元件；电池传感器的设计与制作
【解析】【分析】（1）机械传动与减速机构：减速电机输出转速高、扭矩小，无法直接驱动斜坡板旋转。蜗轮蜗杆传动是常用的减速增扭机构，可将电机的高转速、低扭矩转化为低转速、高扭矩输出，满足斜坡板驱动需求，同时具备自锁特性，可防止斜坡板在重力作用下意外回落，保障使用安全。
（2）轴连接与固定结构：转动轴是传递动力的核心部件，需通过轴座固定在收纳支架上，保证转动平稳；卡接结构用于将斜坡板与转动轴可靠连接，实现电机动力向斜坡板的传递，同时便于安装与拆卸。
（3）结构尺寸与稳定性设计：需结合斜坡板尺寸（800×800×10mm）与收纳处空间设计，确保斜坡板展开时能平稳接触地面，形成安全坡度；同时需保证装置整体受力均匀，结构牢固可靠，满足承重与反复使用的需求。
【解答】（1）传动机构选型与工作原理：采用减速电机 + 蜗轮蜗杆传动方案。减速电机驱动蜗杆转动，蜗杆与蜗轮啮合，将电机的高转速、低扭矩转化为蜗轮轴的低转速、高扭矩，为斜坡板提供足够的驱动力；蜗轮蜗杆的自锁特性可使斜坡板在任意展开角度保持稳定，防止意外回落。
（2）转动轴与连接结构设计：转动轴直径为 10mm，两端通过轴座固定在收纳处支架上，轴上设计卡接结构，与斜坡板端部可靠连接，将蜗轮的旋转运动传递给斜坡板，实现绕轴的 0°~90° 旋转（0° 为收回状态，90° 为展开接触地面状态）。
（3）关键尺寸标注与空间适配：转动轴距收纳处端部 100mm，避免与斜坡板运动干涉；蜗轮蜗杆安装在转动轴中部，靠近减速电机一侧，确保受力均匀；斜坡板展开后一端距地面高度为 200mm，可平稳接触地面，形成安全通行坡度。
（4）功能实现与安全保障：电机正转时，通过传动机构带动斜坡板从收纳处向下旋转，直至一端与地面接触，形成无障碍通道；电机反转时，带动斜坡板向上旋转收回至收纳处；装置整体结构牢固，蜗轮蜗杆的自锁特性与轴座的稳定支撑，确保斜坡板在使用过程中安全可靠。
四、综合题（19分）
12．为了在冬天能品尝到夏季的蔬菜，项目化小组为学校的劳动实践基地设计了一个蔬菜温室“自动温控电路”，如图甲所示。电路分控制电路和工作电路两部分，控制电路电源电压恒为6 V，R1为温敏电阻，电磁铁电阻不计，R2为电阻箱，其阻值调为90 Ω，R3为工作电路的加热电阻。要求温度控制在20~30 ℃之间。
（1）蔬菜大棚改善的主要自然条件是____(填字母)。
A．温度 B．光照 C．水分 D．土壤
（2）控制电路电磁铁线圈上端磁极为　 　极。
（3）当控制电路中的电流达到30 mA时，衔铁被吸下；当电流降低到20 mA时，衔铁被弹回。热敏电阻R1的阻值随温度的变化图像如图乙所示。如表所示是制定的部分评价指标。
等级 优秀 合格 待改进
评价指标 能自动控制室温在规定范围内波动 能自动控制室温升降 不能控制室温升降
请根据评价表中的指标对小组设计进行等级判定并说明依据。
【答案】（1）A
（2）N
（3）合格。
I=30 mA时，控制电路中R总==200 Ω，
R1=R总－ R2=200 Ω－90 Ω=110 Ω，
由图乙可知对应温度为20 ℃；I=20 mA时，
控制电路中R总'==300 Ω，
R1'= R总'－ R2=300 Ω－90 Ω=210 Ω，
由图乙可知对应温度为6 ℃。
则该电路能将温度控制在6~20 ℃之间，不能将温度控制在20~30 ℃之间，故判定为合格。
【知识点】电磁继电器的组成、原理和特点；自动控制的概念；自动控制系统；自动控制电路与元件；电池传感器的设计与制作
【解析】【分析】（1）农业生产中，蔬菜大棚的核心作用是通过保温措施，克服冬季低温对蔬菜生长的限制，改善的主要自然条件是温度；同时结合自动温控电路的设计目的，也能验证这一点。
（2）安培定则（右手螺旋定则）：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，大拇指所指的一端即为螺线管的 N 极，可据此判断电磁铁的磁极。
（3）欧姆定律：，已知控制电路的电源电压和工作电流，可计算出对应的总电阻，再结合串联电路的电阻规律求出热敏电阻的阻值，最后对照热敏电阻的阻值 - 温度图像，确定对应的控制温度范围，从而完成等级评定。
【解答】（1）冬天室外温度低，不适合夏季蔬菜生长，蔬菜大棚通过保温和温控电路提升内部温度，改善的主要自然条件是温度。
故选 A；
（2）根据控制电路的电流方向，用右手握住电磁铁线圈，四指顺着电流方向，大拇指指向上端，因此电磁铁线圈上端磁极为 N 极；
（3）合格。
I=30 mA时，控制电路中R总==200 Ω，
R1=R总－ R2=200 Ω－90 Ω=110 Ω，
由图乙可知对应温度为20 ℃；I=20 mA时，
控制电路中R总'==300 Ω，
R1'= R总'－ R2=300 Ω－90 Ω=210 Ω，
由图乙可知对应温度为6 ℃。
则该电路能将温度控制在6~20 ℃之间，不能将温度控制在20~30 ℃之间，故判定为合格。
1 / 1（浙教版）科学 八年级下册 第五章 控制系统与工程 单元卷（基础）
一、选择题（每小题5分，共35分）
1．科学技术改变了人们的生活，下列科学技术没有给人类社会带来有利影响的是（　　）
A．智慧药房自助购药
B．CT医疗诊浙疾病
C．机器人自动清扫
D．汽车尾气排放
2． 下列传感器与其相当于人的器官对应不一致的是( )
A．光敏传感器——眼 B．化学传感器——耳
C．气敏传感器——鼻 D．压敏传感器——皮肤
3． 下列属于自动控制系统的是( )
A．打气筒为自行车充气 B．现代温室恒温控制
C．门卫打开自动伸缩门 D．司机师傅驾驶公交车
4． 计算机在自动控制系统中的作用不包括( )
A．人工搬运货物 B．数据传递
C．实时监控 D．精准控制
5．根据消防要求，仓库、图书馆等场所都要安装火灾自动报警系统。当烟雾探测器检测到的烟雾浓度超过设定值时，电子开关被接通，报警器发出声光信号进行报警。关于该报警控制系统，以下说法中正确的是 (　　)
A．输出量是有无声光信号
B．被控对象是仓库、图书馆等场所
C．控制器是电子开关
D．输入量是声光信号
6．许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应。它的控制电路中可能接入的传感器是
A．温度传感器和光电传感器 B．光电传感器和声音传感器
C．声音传感器和热电传感器 D．温度传感器和热电传感器
7．如图所示为某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，它的阻值随光照的增强而减小，R2为定值电阻，A、B间接监控装置，则下列说法正确的是( )
①当有人通过而遮蔽光线时，A、B间的电压增大
②当有人通过而遮蔽光线时，A、B间的电压减小
③当仅增大R2的阻值时，A、B间的电压增大
④当仅减小R2的阻值时，A、B间的电压增大
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
二、填空题（每空4分，共28分）
8． 暴雨后某立交桥下积水较深，很不安全，学习小组为此设计了一个积水自动报警器，其原理如图所示。图中A、B位置可以安装电铃或LED灯，要求地面没有积水时LED灯亮，地面积水较深时电铃响。根据设计要求，电铃应该安装在图中的　 　(选填“A”或“B”)位置。电磁继电器实质是一种　 　(选填“用电器”或“开关”)。
9． 随着科学技术的不断发展，手机的摄影功能发生了翻天覆地的变化，现在的手机已经可以基本满足文档扫描、人像留影、风景记录、美食拍摄等工作、生活场景所需，摄像头逐渐成为年轻人挑选手机的重要考虑因素。
（1）眼球是人体视觉系统的主要部分，结构复杂且功能强大。某品牌手机摄像头构造如图乙所示，该手机摄像头中的结构　 　(填序号)相当于图甲中人眼球的结构1和2的共同作用。
（2）图乙中线路连接基板的作用是将转化而成的电信号传导至手机处理器进行处理，而人体内处理视觉信号并最终形成视觉的部位是　 　。
10． 某养鸡场种蛋孵化器温控系统的工作原理为：当温度传感器检测到孵化器内的实际温度低于设定温度时，控制器发出指令，启动执行器开始制热；当实际温度达到或超过设定温度时，执行器停止工作。该系统通过检测装置持续获取实际温度，并将其反馈给控制器，实时调整执行器状态，以维持温度稳定。针对该控制系统，回答下列问题：
（1）从控制过程中有无人工干预的情形来分，该控制属于　 　控制。
（2）该控制系统的执行器是　 　，检测装置是　 　。
三、实验与探究题（18分）
11．小明在乘坐无障碍公交车时发现司机或者乘客需要手动将斜坡板下翻，非常不方便(如图甲所示)。小明根据此情境准备设计一个斜坡板自动控制模型，利用电机驱动，实现斜坡板自动伸展和收回，其模型如图乙所示。请在小明制作的模型基础上设计该电机传动装置。已知斜坡板的尺寸为800 mm×800 mm×10 mm。装置设计要求如下：
①使用斜坡板时能自动展开，不用时可自动收回至收纳处。
②斜坡板展开后能旋转至一端与地面接触。
③斜坡板展开使用时，装置牢固可靠。
④斜坡板为木板，允许适当加工。
⑤使用减速电机驱动，其他材料可自选。
请根据描述和设计要求画出该装置机械部分的设计草图(电机可用方框表示)，必要时可用文字说明，并在草图上标注主要尺寸。
四、综合题（19分）
12．为了在冬天能品尝到夏季的蔬菜，项目化小组为学校的劳动实践基地设计了一个蔬菜温室“自动温控电路”，如图甲所示。电路分控制电路和工作电路两部分，控制电路电源电压恒为6 V，R1为温敏电阻，电磁铁电阻不计，R2为电阻箱，其阻值调为90 Ω，R3为工作电路的加热电阻。要求温度控制在20~30 ℃之间。
（1）蔬菜大棚改善的主要自然条件是____(填字母)。
A．温度 B．光照 C．水分 D．土壤
（2）控制电路电磁铁线圈上端磁极为　 　极。
（3）当控制电路中的电流达到30 mA时，衔铁被吸下；当电流降低到20 mA时，衔铁被弹回。热敏电阻R1的阻值随温度的变化图像如图乙所示。如表所示是制定的部分评价指标。
等级 优秀 合格 待改进
评价指标 能自动控制室温在规定范围内波动 能自动控制室温升降 不能控制室温升降
请根据评价表中的指标对小组设计进行等级判定并说明依据。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】自动控制的概念；自动控制系统
【解析】【分析】科技发展中自动化设备的使用可以帮助人类减轻很多复杂工作到来的苦恼。
【解答】A. 智慧药房自助购药：智慧药房通过自动化和信息化技术，提高了购药的便利性和效率，减少了排队时间，给社会带来了积极影响，故A不符合题意；
B. CT医疗诊断疾病：CT技术能够帮助医生更准确地诊断疾病，提高了医疗水平，对人类的健康有重大贡献，故B不符合题意；
C. 机器人自动清扫：机器人清扫可以减轻人力劳动，提高清洁效率，改善环境卫生，对社会有积极意义，故C不符合题意；
D. 汽车尾气排放：汽车尾气中含有有害物质（如CO、NOx等），会造成空气污染，危害人类健康和生态环境，没有给社会带来有利影响，故D符合题意；
故答案为：D。
2．【答案】B
【知识点】自动控制系统；自动控制系统与人体系统的比较；传感器
【解析】【分析】传感器的功能是采集特定类型的外界信息，其作用与人体中负责同类感知的器官类似，需要根据传感器的感知对象判断其对应的人体器官。
【解答】A、光敏传感器的功能是感知光线强弱，与人的眼睛感知光线的作用一致，对应正确；
B、化学传感器用于检测化学物质的成分、浓度等信息，而人的耳朵主要用于感知声音，二者功能不匹配，对应不一致；
C、气敏传感器用于检测气体的种类、浓度等，与人的鼻子感知气味的作用一致，对应正确；
D、压敏传感器用于感知压力变化，与人的皮肤感知压力、触碰的作用一致，对应正确；
故答案为：B。
3．【答案】B
【知识点】自动控制系统；自动控制系统与人体系统的比较
【解析】【分析】自动控制系统的核心特征是无需人工持续干预，由控制装置（如计算机、传感器）自动完成检测、分析与调节动作，维持目标状态稳定。
【解答】A、打气筒为自行车充气；该过程完全依靠人力操作打气筒完成，无自动控制装置参与，属于人工控制，故 A 不符合题意；
B、现代温室恒温控制；系统通过温度传感器实时采集温室内温度数据，与设定值对比后，由控制器自动控制加热器或空调的启停，无需人工持续参与，符合自动控制系统的定义，故 B 符合题意；
C、门卫打开自动伸缩门；自动伸缩门虽有自动运行机制，但开启动作由门卫人工触发，并非由系统自动根据环境或需求独立完成完整控制流程，故 C 不符合题意；
D、司机师傅驾驶公交车；公交车的行驶方向、速度、启停等全部由司机人工操控，属于典型的人工控制系统，故 D 不符合题意；
故答案为：B。
4．【答案】A
【知识点】自动控制系统；自动控制系统与人体系统的比较
【解析】【分析】计算机在自动控制系统中的应用知识点，需明确计算机在自动控制领域能实现的功能范畴，自动控制系统中计算机主要承担处理、传输、控制等核心作用，其操作基于数据运算与指令执行。
【解答】A、人工搬运货物；人工搬运是依靠人力完成的操作，并非计算机在自动控制系统中的作用，故 A 错误。
B、数据传递；计算机在自动控制系统中可对采集到的数据进行传输、处理，实现各设备间的数据交互，故 B 正确。
C、实时监控；计算机能通过传感器等设备获取系统运行数据，实现对自动控制系统运行状态的实时监测，故 C 正确。
D、精准控制；计算机依据预设程序和采集的数据，能精准输出控制指令，调节系统的运行参数，实现精准控制，故 D 正确。
故答案为：A。
5．【答案】A
【知识点】自动控制系统
【解析】【分析】（1）控制系统的基本组成包括输入量、控制器、执行器、被控对象和输出量。输入量是控制系统的给定信号或被控量的反馈信号，输出量是控制系统最终的控制结果，被控对象是控制系统中被控制的装置或生产过程，控制器是对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件，执行器是直接对被控对象进行控制的装置或元件。
（2）在火灾自动报警控制系统中，输入量是烟雾探测器检测到的烟雾浓度信号，控制器是处理烟雾浓度信号的装置，执行器是电子开关，被控对象是报警器，输出量是报警器发出的声光信号。
【解答】A、在该报警控制系统中，最终的控制结果是报警器是否发出声光信号，因此输出量是有无声光信号，说法正确；
B、该控制系统的控制目标是让报警器发出声光信号，被控对象是报警器，而非仓库、图书馆等场所，说法错误；
C、电子开关是直接控制报警器工作的装置，属于执行器，控制器是处理烟雾浓度信号的装置，说法错误；
D、该控制系统的输入量是烟雾探测器检测到的烟雾浓度信号，声光信号是输出量，说法错误；
故答案为：A。
6．【答案】B
【知识点】自动控制系统；传感器
【解析】【分析】（1）传感器是能将光、声、热等非电学量转换为电信号的装置，不同传感器对应检测不同的物理量，如光电传感器检测光照强度，声音传感器检测声音信号，温度 / 热电传感器检测温度变化。
（2）楼道照明灯的工作逻辑是：需要同时满足 “天黑（光照弱）” 和 “有声音” 两个条件才开启，因此控制电路需要同时接入检测光照的传感器和检测声音的传感器。
【解答】A、温度传感器用于检测温度变化，光电传感器用于检测光照强度，该组合缺少检测声音的传感器，无法实现 “有声音才开启” 的功能，不符合题意；
B、光电传感器可以检测环境的光照强度，实现 “天黑时才响应” 的条件，声音传感器可以检测声音信号，实现 “有声音才开启” 的条件，二者组合可满足楼道照明灯的工作逻辑，符合题意；
C、声音传感器可检测声音信号，但热电传感器用于检测温度变化，无法检测光照强度，不能实现 “白天不响应” 的要求，不符合题意；
D、温度传感器和热电传感器均用于检测温度变化，既无法检测光照强度，也无法检测声音信号，不能实现题中描述的功能，不符合题意；
故答案为：B。
7．【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用；自动控制系统
【解析】【分析】（1）串联电路的基本规律：在串联电路中，电流处处相等，总电阻等于各分电阻之和，根据欧姆定律 ，电源电压不变时，电路电流与总电阻成反比；定值电阻两端的电压可由 U=IR 计算得出，与电路电流成正比。
（2）光敏电阻的特性：光敏电阻R1的阻值随光照强度的增强而减小，随光照强度的减弱而增大。
【解答】 由电路图可知，两电阻串联，监控装置与R2并联。
（1）当有人通过通道而遮蔽光线时，R1阻值变大，电路中的总电阻变大，
由可知，电路中的电流变小，
由U=IR可知，R2阻值不变时，其两端的电压变小，即A、B间电压降低，故①错误，②正确；
（2）当仅增大R2的阻值时，电路中的电阻变大，
由可知，电路中的电流变小，
由U=IR可知，R1阻值不变时，其两端的电压变小，
因串联电路的总电压等于各分电压之和，
所以，R2两端的电压变大，即A、B间电压升高，故③正确，
反之，当仅减少R2的阻值时，可减小A、B之间的电压，故④错误。
故答案为：C。
8．【答案】B；开关
【知识点】电磁继电器的组成、原理和特点；电磁铁的其他应用；自动控制系统；自动控制电路与元件
【解析】【分析】本题考查电磁继电器在自动控制电路中的工作原理及实际应用，涉及积水深度对控制电路通断的影响、电磁继电器的触点切换逻辑以及电磁继电器的本质。首先，需分析控制电路的工作机制：当积水较深时，积水作为导体接通控制电路，电磁铁产生磁性吸引衔铁；其次，需明确触点的连接位置与工作状态的对应关系（无积水时断开、有积水时接通）；最后，需理解电磁继电器作为自动控制的核心部件，其本质是利用电磁原理控制工作电路通断的开关。
【解答】电铃安装位置：地面没有积水时，控制电路断路，电磁铁无磁性，衔铁未被吸引，此时 LED 灯所在的电路接通，灯亮；当地面积水较深时，积水导电使控制电路闭合，电磁铁产生磁性吸引衔铁向下运动，与触点 B 接触，此时电铃所在的电路接通，电铃响。结合题目要求 “地面没有积水时 LED 灯亮，地面积水较深时电铃响”，可知积水较深时电铃需接通，因此电铃应安装在B位置。
电磁继电器的实质：电磁继电器主要由电磁铁、衔铁、弹簧、触点等部分组成，其工作原理是通过控制电路的通断控制电磁铁的磁性有无，进而吸引或释放衔铁，实现对工作电路触点的接通与断开控制。它本质上是一个由电磁铁控制的、能够实现自动控制或远程控制的开关，而非直接消耗电能的用电器。
故答案为：B；开关。
9．【答案】（1）②
（2）大脑皮层的视觉中枢(或大脑皮层)
【知识点】眼球的结构与视觉的形成；自动控制系统；自动控制系统与人体系统的比较；传感器
【解析】【分析】（1）本题考查人眼的结构与成像原理：人眼的结构 1 是角膜，结构 2 是晶状体，二者共同作用相当于凸透镜，能对光线进行折射，使外界物体在视网膜上形成倒立、缩小的实像；手机摄像头中，镜头组（②）相当于凸透镜，和人眼角膜、晶状体的功能一致，对光线起折射作用，完成成像的第一步。
（2）本题考查手机摄像头的成像与信号转换：手机摄像头的影像传感器（⑤）会将镜头组折射的光信号转化为电信号，再通过线路连接基板（⑥）传导给处理器处理，实现图像的数字化。
（3）本题考查视觉的形成过程：光线经角膜、晶状体折射后在视网膜上成像，视网膜上的感光细胞将光信号转化为神经冲动，通过视神经传导到大脑皮层的视觉中枢，经过大脑的处理，最终形成视觉，因此视觉的形成部位是大脑皮层的视觉中枢（大脑皮层）。
【解答】（1）人眼球的结构 1（角膜）和 2（晶状体）都具有折射光线的作用，相当于凸透镜，能将外界光线汇聚成像；手机摄像头中的②镜头组同样由透镜组成，主要功能是折射光线、汇聚成像，与人眼角膜和晶状体的共同作用一致，故填②；
（2）手机摄像头工作时，影像传感器将光信号转化为电信号，再由线路连接基板传导至处理器；而人体中，视网膜上的感光细胞将光信号转化为神经信号后，需通过视神经传导到大脑皮层的视觉中枢，经过大脑的分析处理，才能最终形成视觉，因此形成视觉的部位是大脑皮层的视觉中枢（或大脑皮层）。
故答案为：（1）②；
（2）大脑皮层的视觉中枢（或大脑皮层）。
10．【答案】（1）自动
（2）制热设备；温度检测装置
【知识点】自动控制系统；传感器
【解析】【分析】（1）控制系统按控制过程中是否需要人工直接干预，可分为人工控制和自动控制。自动控制是指在控制过程中，不需要人的直接干预，而是由控制装置自动完成控制任务；人工控制则需要人持续、直接地参与控制过程。
（2）闭环控制系统的基本组成包括控制器、执行器、被控对象、检测装置等。其中，执行器是直接对被控对象进行控制的装置或元件；检测装置的作用是检测被控量，并将其转换为控制器可识别的信号反馈给控制器。
【解答】(1) 该温控系统能通过温度传感器、控制器、执行器自动调节温度，控制过程中无需人工直接干预，因此属于自动控制；
(2) 该系统中，直接执行制热 / 停止制热动作的是制热设备，因此执行器是制热设备；用于检测实际温度并反馈信号的是温度传感器（温度检测装置），因此检测装置是温度传感器（或温度检测装置）；
故答案为：(1) 自动；
(2) 制热设备；温度传感器（或温度检测装置）。
11．【答案】（1）传动机构选型与工作原理：采用减速电机 + 蜗轮蜗杆传动方案。减速电机驱动蜗杆转动，蜗杆与蜗轮啮合，将电机的高转速、低扭矩转化为蜗轮轴的低转速、高扭矩，为斜坡板提供足够的驱动力；蜗轮蜗杆的自锁特性可使斜坡板在任意展开角度保持稳定，防止意外回落。
（2）转动轴与连接结构设计：转动轴直径为 10mm，两端通过轴座固定在收纳处支架上，轴上设计卡接结构，与斜坡板端部可靠连接，将蜗轮的旋转运动传递给斜坡板，实现绕轴的 0°~90° 旋转（0° 为收回状态，90° 为展开接触地面状态）。
（3）关键尺寸标注与空间适配：转动轴距收纳处端部 100mm，避免与斜坡板运动干涉；蜗轮蜗杆安装在转动轴中部，靠近减速电机一侧，确保受力均匀；斜坡板展开后一端距地面高度为 200mm，可平稳接触地面，形成安全通行坡度。
（4）功能实现与安全保障：电机正转时，通过传动机构带动斜坡板从收纳处向下旋转，直至一端与地面接触，形成无障碍通道；电机反转时，带动斜坡板向上旋转收回至收纳处；装置整体结构牢固，蜗轮蜗杆的自锁特性与轴座的稳定支撑，确保斜坡板在使用过程中安全可靠。

【知识点】工程方案设计；工程的实施；工程的测试与改进；自动控制电路与元件；电池传感器的设计与制作
【解析】【分析】（1）机械传动与减速机构：减速电机输出转速高、扭矩小，无法直接驱动斜坡板旋转。蜗轮蜗杆传动是常用的减速增扭机构，可将电机的高转速、低扭矩转化为低转速、高扭矩输出，满足斜坡板驱动需求，同时具备自锁特性，可防止斜坡板在重力作用下意外回落，保障使用安全。
（2）轴连接与固定结构：转动轴是传递动力的核心部件，需通过轴座固定在收纳支架上，保证转动平稳；卡接结构用于将斜坡板与转动轴可靠连接，实现电机动力向斜坡板的传递，同时便于安装与拆卸。
（3）结构尺寸与稳定性设计：需结合斜坡板尺寸（800×800×10mm）与收纳处空间设计，确保斜坡板展开时能平稳接触地面，形成安全坡度；同时需保证装置整体受力均匀，结构牢固可靠，满足承重与反复使用的需求。
【解答】（1）传动机构选型与工作原理：采用减速电机 + 蜗轮蜗杆传动方案。减速电机驱动蜗杆转动，蜗杆与蜗轮啮合，将电机的高转速、低扭矩转化为蜗轮轴的低转速、高扭矩，为斜坡板提供足够的驱动力；蜗轮蜗杆的自锁特性可使斜坡板在任意展开角度保持稳定，防止意外回落。
（2）转动轴与连接结构设计：转动轴直径为 10mm，两端通过轴座固定在收纳处支架上，轴上设计卡接结构，与斜坡板端部可靠连接，将蜗轮的旋转运动传递给斜坡板，实现绕轴的 0°~90° 旋转（0° 为收回状态，90° 为展开接触地面状态）。
（3）关键尺寸标注与空间适配：转动轴距收纳处端部 100mm，避免与斜坡板运动干涉；蜗轮蜗杆安装在转动轴中部，靠近减速电机一侧，确保受力均匀；斜坡板展开后一端距地面高度为 200mm，可平稳接触地面，形成安全通行坡度。
（4）功能实现与安全保障：电机正转时，通过传动机构带动斜坡板从收纳处向下旋转，直至一端与地面接触，形成无障碍通道；电机反转时，带动斜坡板向上旋转收回至收纳处；装置整体结构牢固，蜗轮蜗杆的自锁特性与轴座的稳定支撑，确保斜坡板在使用过程中安全可靠。
12．【答案】（1）A
（2）N
（3）合格。
I=30 mA时，控制电路中R总==200 Ω，
R1=R总－ R2=200 Ω－90 Ω=110 Ω，
由图乙可知对应温度为20 ℃；I=20 mA时，
控制电路中R总'==300 Ω，
R1'= R总'－ R2=300 Ω－90 Ω=210 Ω，
由图乙可知对应温度为6 ℃。
则该电路能将温度控制在6~20 ℃之间，不能将温度控制在20~30 ℃之间，故判定为合格。
【知识点】电磁继电器的组成、原理和特点；自动控制的概念；自动控制系统；自动控制电路与元件；电池传感器的设计与制作
【解析】【分析】（1）农业生产中，蔬菜大棚的核心作用是通过保温措施，克服冬季低温对蔬菜生长的限制，改善的主要自然条件是温度；同时结合自动温控电路的设计目的，也能验证这一点。
（2）安培定则（右手螺旋定则）：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，大拇指所指的一端即为螺线管的 N 极，可据此判断电磁铁的磁极。
（3）欧姆定律：，已知控制电路的电源电压和工作电流，可计算出对应的总电阻，再结合串联电路的电阻规律求出热敏电阻的阻值，最后对照热敏电阻的阻值 - 温度图像，确定对应的控制温度范围，从而完成等级评定。
【解答】（1）冬天室外温度低，不适合夏季蔬菜生长，蔬菜大棚通过保温和温控电路提升内部温度，改善的主要自然条件是温度。
故选 A；
（2）根据控制电路的电流方向，用右手握住电磁铁线圈，四指顺着电流方向，大拇指指向上端，因此电磁铁线圈上端磁极为 N 极；
（3）合格。
I=30 mA时，控制电路中R总==200 Ω，
R1=R总－ R2=200 Ω－90 Ω=110 Ω，
由图乙可知对应温度为20 ℃；I=20 mA时，
控制电路中R总'==300 Ω，
R1'= R总'－ R2=300 Ω－90 Ω=210 Ω，
由图乙可知对应温度为6 ℃。
则该电路能将温度控制在6~20 ℃之间，不能将温度控制在20~30 ℃之间，故判定为合格。
1 / 1

展开更多......

收起↑