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（浙教版）科学 八年级下册 第五章 控制系统与工程 单元卷（提高）
一、选择题（每小题4分，共40分）
1． 变压器，是借助电磁感应原理来改变交流电压的装置。在电力行业、交通运输业着广泛的应用。下列电器设备用到了变压器的是（　　）
A．电源适配器 B．LED手电筒 C．电热毯 D．电子灭蚊器
【答案】A
【知识点】传感器
【解析】【分析】（1）传感器是一种能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，它的作用是将非电学量（如光、热、磁、压力等）转换为电学量，从而实现信号的检测与传递。
（2）二极管是具有单向导电性的电子元器件，主要作用是整流、稳压、开关等，不具备将非电学量转换为电学量的传感功能。
【解答】A、二极管的主要特性是单向导电性，常用于整流、稳压、电路开关等，不能将非电学量转换为电学信号，不属于传感器，符合题意；
B、干簧管能感受磁场信号，当磁场变化时触点状态发生改变，将磁信号转换为电信号，属于磁传感器，不符合题意；
C、光敏电阻的阻值会随光照强度的变化而改变，可将光信号转换为电信号，属于光传感器，不符合题意；
D、热敏电阻的阻值会随温度的变化而改变，可将温度信号转换为电信号，属于温度传感器，不符合题意；
故答案为：A。
2．下列控制系统中，属于自动控制系统的是（　　）
A．按钮开关控制电灯 B．打开普通自来水龙头
C．声光控制开灯系统 D．控制自行车行驶方向
【答案】C
【知识点】自动控制的概念；自动控制系统
【解析】【分析】（1）控制系统按控制方式可分为人工控制和自动控制。人工控制是指在控制过程中，需要人的直接干预或全程操作才能完成控制任务；自动控制是指在控制过程中，不需要人的直接干预或全程操作，而是由控制装置自动进行控制。
（2）判断控制系统类型的关键是：控制过程中是否需要人持续、直接地参与干预。
【解答】A、按钮开关控制电灯，需要人手动按下按钮才能实现灯的亮灭，过程中需要人的直接操作，属于人工控制，不符合题意；
B、打开普通自来水龙头，需要人手动旋转或扳动开关才能出水，需要人的直接干预，属于人工控制，不符合题意；
C、声光控制开灯系统，能根据环境的声音和光线信号自动判断并控制灯的亮灭，控制过程不需要人的直接干预，属于自动控制，符合题意；
D、控制自行车行驶方向，需要人持续转动车把来调整方向，需要人的全程参与，属于人工控制，不符合题意；
故答案为：C。
3． 普通的人工农场灌溉系统和智慧农场灌溉系统的主要区别是( )
A．是否使用水管 B．是否依赖计算机指令
C．是否需要农民操作 D．是否灌溉农作物
【答案】B
【知识点】认识技术与工程；自动控制系统
【解析】【分析】人工控制系统与自动控制系统的区别，普通人工农场灌溉系统依赖人工操作阀门控制灌溉，而智慧农场灌溉系统属于自动控制系统，核心区别在于是否由计算机等设备根据数据发出指令自动完成灌溉动作。
【解答】A、普通人工农场和智慧农场灌溉系统都可以使用水管输水，是否使用水管不是二者的主要区别，故 A 不符合题意；
B、普通人工农场灌溉系统依靠人工判断、人工操作，不依赖计算机指令；智慧农场灌溉系统依靠计算机采集数据、分析并发出控制指令，实现自动灌溉，这是二者的主要区别，故 B 符合题意；
C、智慧农场灌溉系统也需要农民进行设置、维护等操作，只是无需全程人工干预，是否需要农民操作不是二者的核心区别，故 C 不符合题意；
D、普通人工农场和智慧农场灌溉系统的目的都是灌溉农作物，这不是二者的区别，故 D 不符合题意；
故答案为：B。
4．下列不属于自动控制系统的是( )
A．地梯自动运行 B．手动开关电灯
C．空调自动调节温度 D．电动汽车定速巡航
【答案】B
【知识点】自动控制系统
【解析】【分析】（1）本题考查的是自动控制系统与人工控制的区别，核心知识点在于自动控制系统是指能够在无人直接参与的情况下，使控制对象（如设备、系统）按照预定的规律或状态自动运行的系统；而人工控制则需要人直接参与操作、干预来实现控制。
（2）自动控制系统的关键特征是包含反馈环节、自动调节机制，无需人工实时操作；非自动控制系统则依赖人工直接操作动作来完成控制。
【解答】A、电梯自动运行是通过传感器、控制器等装置自动完成呼叫响应、楼层停靠等操作，无需人工实时干预，属于自动控制系统，故 A 不符合题意；
B、手动开关电灯需要人直接进行按压开关这一操作来控制电路通断，依赖人工实时操作，不属于自动控制系统，故 B 符合题意；
C、空调自动调节温度是通过温度传感器检测环境温度，控制器根据检测结果自动调整制冷或制热模式，实现温度稳定，属于自动控制系统，故 C 不符合题意；
D、电动汽车定速巡航是通过车辆的控制单元自动维持设定的车速，驾驶员无需持续控制油门，属于自动控制系统，故 D 不符合题意。
故答案为：B。
5． 空调自动调节温度时，计算机的作用是( )
A．制造冷气 B．显示时间
C．根据设定值调整运行状态 D．播放音乐
【答案】C
【知识点】自动控制系统
【解析】【分析】计算机在自动控制系统中的作用，在空调自动控温系统中，计算机作为控制器，核心功能是接收温度传感器的反馈数据，与用户设定的目标温度进行对比，再向空调的制冷 / 制热部件发出指令，调整其运行状态，实现温度的自动控制。
【解答】A、制造冷气；制造冷气是空调压缩机、制冷剂等硬件的功能，不是计算机的作用，故 A 不符合题意；
B、显示时间；显示时间只是空调附加的信息展示功能，与自动调节温度无关，不是计算机在该场景下的主要作用，故 B 不符合题意；
C、根据设定值调整运行状态；计算机接收设定温度和实际室温数据，对比分析后发出指令，控制空调的制冷 / 制热功率、启停状态，从而维持温度稳定，故 C 符合题意；
D、播放音乐；播放音乐不是空调的常规功能，也与自动调节温度无关，故 D 不符合题意；
故答案为：C。
6． 智慧农场灌溉系统自动调整灌溉量的依据是( )
A．天气温度 B．农作物颜色
C．土壤水分含量 D．农民的手动指令
【答案】C
【知识点】自动控制系统
【解析】【分析】（1）本题考查 智慧农业（物联网技术在农业中的应用）的核心原理：智慧农场的自动灌溉系统，是通过安装在土壤中的传感器，实时监测土壤水分含量，当土壤水分低于设定阈值时，系统自动启动灌溉；当水分达到适宜范围时，自动停止灌溉，以此实现精准节水灌溉。
（2）同时考查自动控制系统的 “自动” 定义：自动控制系统是根据预设的监测数据（而非人工指令或间接因素）自动执行动作，不需要持续的人工干预，而天气温度、农作物颜色等属于间接参考因素，不是系统直接调整灌溉量的核心依据。
【解答】A、天气温度会影响作物需水量，但它只是间接影响因素，并非灌溉系统自动调整灌溉量的直接依据，A 不符合题意；
B、农作物颜色可反映作物生长状态，但无法直接、实时地作为灌溉系统自动调整的依据，B 不符合题意；
C、土壤水分含量是作物直接吸收水分的来源，智慧农场的自动灌溉系统通过土壤湿度传感器实时监测土壤水分含量，并以此为依据自动调整灌溉量，C 符合题意；
D、农民的手动指令属于人工干预，不符合 “自动调整” 的定义，D 不符合题意。
故答案为：C。
7． 某同学想要设计一套浇花的控制装置，下列传感器中最合适的是(　　)
A．湿敏传感器 B．光敏传感器 C．声敏传感器 D．化学传感器
【答案】A
【知识点】传感器；自动控制电路与元件
【解析】【分析】（1）设计浇花控制装置，核心需求是检测土壤的干湿状态，进而实现自动浇水的目的，这就需要选用能精准感知非电学量（土壤湿度）并转化为电信号的传感器。
（2）不同类型的传感器对应检测不同的物理量或化学量，需根据实际应用需求匹配选型。
【解答】A、湿敏传感器能够感知土壤湿度的变化，并将湿度这一非电学量转换为可用的电信号，可精准检测土壤干湿状态，以此控制浇水装置，是设计浇花控制装置的最合适选择，符合题意；
B、光敏传感器主要用于检测光照强度的强弱，适用于控制路灯、路灯开关等与光线相关的装置，无法检测土壤湿度，不符合题意；
C、声敏传感器主要检测声音的强弱或有无，适用于声控灯等声音控制场景，与浇花控制的需求无关，不符合题意；
D、化学传感器主要用于检测某种或某几种化学物质的成分、浓度等，浇花控制无需检测化学物质，不符合题意；
故答案为：A。
8．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，其中有两个传感器，下列说法正确的是( )
A．两个传感器都是光电传感器
B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器
C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器
D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作
【答案】B
【知识点】自动控制的概念；自动控制系统；传感器
【解析】【分析】（1）传感器是能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用信号的器件或装置，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，温度传感器检测温度变化，电容式传感器通常用于检测位移、压力等物理量。
（2）该装置的控制逻辑是 “光照或温度升高时，排气扇都能启动”，说明两个传感器分别对应检测光照和温度两种不同的物理量，且二者是 “或” 逻辑关系，任意一个条件满足即可启动排气扇。
【解答】A、两个传感器都是光电传感器，只能检测光照强度变化，无法检测温度变化，不能实现 “温度升高时启动” 的功能，说法错误，不符合题意；
B、两个传感器分别是光电传感器和温度传感器，可分别检测光照强度和温度变化，能满足 “光照或温度升高时排气扇都能启动” 的控制逻辑，说法正确，符合题意；
C、温度传感器可检测温度变化，但电容式传感器一般不用于检测光照强度，无法实现 “光照时启动” 的功能，说法错误，不符合题意；
D、装置的控制逻辑是 “光照或温度升高” 任一条件满足即可启动，并非 “光照和温度都适合时” 才能工作，说法错误，不符合题意；
故答案为：B。
9． 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，控制电路接通，电磁铁吸动分拣板的衔铁。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
【答案】B
【知识点】影响电磁铁磁性强弱的因素；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】（1）本题考查串联电路的分压规律与欧姆定律：控制电路中R1与R2串联，电源电压不变，根据串联分压规律，电阻越大，分得的电压越大。R1所受压力越大，阻值越小，电路中电流越大，
R2两端的电压U2 =IR2也越大；当U2超过设定值时，控制电路接通，电磁铁吸动衔铁。
（2）本题考查电磁铁的工作原理与电路逻辑：电磁铁的磁性强弱与线圈匝数、电流大小有关，但本题中电磁铁吸动衔铁的触发条件是R2两端的电压达到阈值，而非直接改变电磁铁的吸力大小；当电磁铁吸动衔铁时，分拣板改变方向，使苹果进入下通道，反之则进入上通道。
【解答】A、增加电磁铁线圈匝数会增强电磁铁的磁性，但本题中电磁铁吸动衔铁的触发条件是R2两端电压达到设定值，改变线圈匝数不影响触发电压的设定，无法筛选出质量更大的苹果，A 不符合题意；
B、减小电源 A 的输出电压，根据串联分压规律，要使R2两端电压达到触发值，需要电路中电流更大，对应的R1阻值需更小，即苹果质量更大时，R1受压力更大、阻值更小，才能满足条件，因此可以筛选出质量更大的苹果，B 符合题意；
C、增大R2的阻值，根据串联分压规律，R2分得的电压会增大，较小的电流（对应R1阻值较大、苹果质量较小）就能使R2两端电压达到触发值，无法筛选出质量更大的苹果，C 不符合题意；
D、质量大的苹果会使R1阻值变小，电路电流变大，R2两端电压超过阈值，电磁铁吸动衔铁，分拣板向下偏转，苹果会进入下通道，而非上通道，D 不符合题意。
故答案为：B。
10． 如图所示的快递分拣系统，包含快递输送子系统和抓取子系统，其工作过程为：快递整齐排列在传送带上，输送到扫描区，扫描仪扫描快递上的条形码后将相关信息输送到工控机，工控机根据相关信息控制机械手，将快递分拣到不同分拣框内。下列关于该快递分拣系统的设计与分析中不恰当的是 (　　)
A．扫描仪的扫描速度会影响分拣效率
B．机械手设计时不需考虑快递的重量
C．扫描仪传感器的可靠性会影响分拣系统的稳定性
D．设计系统时需根据传送带的运行速度计算出机械手的运行速度
【答案】B
【知识点】自动控制系统；自动控制电路与元件
【解析】【分析】（1）系统设计需遵循整体性、相关性、目的性等原则，各要素之间相互关联、相互影响，一个要素的变化可能会引起整个系统功能的改变。
（2）自动分拣系统中，扫描仪、机械手、传送带等子系统协同工作，机械手的设计（如运行速度、抓取力度）需匹配快递的实际属性及传送带的运行状态，才能保证分拣的高效与稳定。
【解答】A、扫描仪的扫描速度会直接影响快递在传送带上的输送节奏与信息采集效率，进而影响整体分拣效率，该分析恰当，不符合题意；
B、机械手的抓取动作需要承受快递的重量，若不考虑快递重量，可能出现抓取不牢固、损坏快递或机械手过载损坏的问题，因此设计时必须考虑，该说法不恰当，符合题意；
C、扫描仪是获取快递信息的核心传感器，其可靠性直接决定了信息采集的准确性，进而影响分拣系统的分拣稳定性，该分析恰当，不符合题意；
D、传送带运行速度决定了快递的输送位置，机械手需配合传送带速度精准抓取，因此设计系统时需据此计算机械手运行速度，保证动作匹配，该分析恰当，不符合题意；
故答案为：B。
二、填空题（每空4分，共24分）
11． 如图所示是小明设计的一种自动测定水箱内水位的装置，R是一种滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从水位表指针所指的刻度就可知道水箱内水位的高低，从图中可知：水位表是由　 　改装而成。当水面上升时，滑片　 　(选填“向上移动”或“向下移动”)，滑动变阻器连入电路电阻　 　，电流　 　，水位表示数　 　。
【答案】电流表；向下移动；变小；变大；变大
【知识点】欧姆定律及其应用；自动控制系统；自动控制电路与元件
【解析】【分析】（1）本题考查电流表和电压表的使用规则：电流表的使用特点是串联在电路中，相当于一根导线，接入电路不会显著改变电路的电阻分布；而电压表需并联在被测用电器两端，相当于开路。在该自动测定水箱内水位的装置中，水位表接入电路的方式为串联，因此其是由电流表改装而成。
（2）本题考查杠杆原理与滑动变阻器的工作原理：当水面上升时，浮标随之向上运动，通过杠杆的支点作用带动滑动变阻器的金属滑片向下移动；滑动变阻器的电阻丝为竖直分布，滑片向下移动时，接入电路的电阻丝长度变短，根据滑动变阻器的变阻原理，其接入电路的电阻值变小。
（3）本题考查欧姆定律的应用：电路为串联电路，总电阻等于各分电阻之和。当滑动变阻器接入电路的电阻变小时，整个电路的总电阻R总减小；电源电压U不变的情况下，根据欧姆定律，电路中的总电流I会变大。
（4）本题考查串联电路的电流特点与电表示数变化：由于串联电路中电流处处相等，电路中的总电流变大，说明通过水位表（电流表）的电流变大，因此水位表的示数变大。
【解答】（1）由图可知，水位表与滑动变阻器R串联在电路中，根据电流表串联在电路中、电压表并联在电路中的使用规则，可判断水位表是由电流表改装而成，故填：电流表；
（2）当水面上升时，浮标向上浮起，带动杠杆一端的滑片沿滑动变阻器竖直杆向下移动，故填：向下移动；
（3）滑动变阻器接入电路的是滑片下方的电阻丝，滑片向下移动，接入电路的电阻丝长度变短，滑动变阻器连入电路的电阻变小，故填：变小；
（4）电源电压不变，电路总电阻变小，根据欧姆定律，电路中的电流变大，故填：变大；
（5）水位表是测量电路电流的仪表，电路中电流变大，因此水位表的示数变大，故填：变大。
故答案为：（1）电流表；
（2）向下移动；
（3）变小；
（4）变大；
（5）变大。
12． 在干燥的冬季，手触摸金属门把手，有时有触电的感觉，这是因为摩擦起电使人体带一定量电荷，当手触摸门把手时产生放电现象。有一种静电消除器，如图甲，其内部电路可简化为图乙，R是高值电阻，假设手握住A 点，用B 点接触门把手，产生放电现象，红色二极管瞬间发光，则手带　 　(填“正”或“负”)电荷。
【答案】负
【知识点】电荷间的相互作用规律；导体、半导体和绝缘体；自动控制电路与元件
【解析】【分析】（1）发光二极管（LED）具有单向导电性，只有当电流从二极管的正极流入、负极流出时，二极管才会导通发光；反之则不导通、不发光。
（2）电流的方向被规定为正电荷定向移动的方向，与负电荷（电子）定向移动的方向相反。
（3）金属门把手可视为导体，在放电过程中，电流会从高电势端流向低电势端，结合二极管的导通状态可判断电流方向，进而判断电荷的正负。
【解答】红色二极管瞬间发光，说明此时有电流通过红色二极管，且电流方向符合二极管的导通要求；
根据图乙中红色二极管的极性（“-” 端接 A 侧，“+” 端接 B 侧），可知电流必须从 B 侧流向 A 侧，才能让红色二极管导通发光；
电流方向是从 B（门把手）流向 A（手），根据电流方向的定义，正电荷定向移动方向与电流方向一致，负电荷定向移动方向与电流方向相反，因此手带的电荷定向移动方向是从 A 流向 B，即手带负电荷；
验证：若手带负电，电子会从 A（手）经电路流向 B（门把手），电子移动方向与电流方向相反，即电流从 B 流向 A，符合红色二极管的导通条件，因此判断正确。
故答案为：负。
三、综合题（共2题，共21分）
13． 在“利用传感器制作简单的自动控制”实验中，图1是简单的门窗磁控防盗报警装置示意图。门的上沿嵌入一小块永磁体M，门框内与 M 相对的位置嵌入干簧管SA(是一个通过磁场控制的电开关，当外部有磁场靠近时，两簧片被磁化而吸合，开关导通)，并将干簧管接入报警电路。
①如图2所示，干簧管 SA 作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在，继电器(虚线方框部分)作为执行装置，发光二极管LED 作为电路正常工作提示，蜂鸣器 H 作为报警提醒。电路中 P 点应接直流电源的　 　(填“正极”或“负极”)；
②连接好电路，闭合开关S，接通电源，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察并记录实验现象。
实验操作 磁体 M 靠近干簧管 磁体 M 离开干簧管
实验现象 　 　 　 　
【答案】正极；二极管发光；蜂鸣器发声
【知识点】导体、半导体和绝缘体；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】（1）发光二极管（LED）具有单向导电性，只有电流从其正极流入、负极流出时，二极管才能导通发光；反之则处于截止状态。
（2）干簧管是一种磁控开关，当外部有磁场靠近时，内部簧片被磁化吸合，开关导通；当磁场远离时，簧片段开，开关截止。
（3）继电器通过线圈通电产生磁场，吸合衔铁，实现电路的通断切换，从而控制不同用电器的工作状态。
【解答】（1）发光二极管 LED 正常发光时，电流需从正极流入、负极流出。由图 2 可知，LED 的负极接干簧管 SA，正极接电阻 R，因此电流应从 P 点流入，P 点应接直流电源的正极；
（2）当磁体 M 靠近干簧管时，干簧管受磁场作用导通，此时电流经 LED、R 形成回路，因此实验现象为：二极管发光，蜂鸣器不工作；
（3）当磁体 M 离开干簧管时，干簧管断开，电流无法通过 LED 支路，继电器线圈通电，衔铁吸合，蜂鸣器所在支路接通，因此实验现象为：二极管熄灭，蜂鸣器发声报警；
故答案为：①正极；②二极管发光，蜂鸣器不工作；③二极管熄灭，蜂鸣器发声。
14．如图所示为某储气罐压力自动控制和自动报警系统示意图.压力变送器检测储气罐中的压力值，该值被送到控制器，与设定压力值进行比较，控制器根据偏差值控制变频气泵的转速，从而使储气罐的实际压力达到设定值，当压力值超出设定上限时，就发出报警信号，并自动排气。据图完成下列问题：
（1）根据示意图及其描述，补充完整压力自动控制循环系统方框图.
①　 　；②　 　；③　 　。
（2）当压力自动控制系统出现故障，导致储气罐内气体压力过高，在此情况下对储气罐有保护的是　 　。
①去车间的送气管道 ②自动排气管道
【答案】（1）变频气泵；储气罐；压力变送器
（2）②
【知识点】自动控制系统；传感器
【解析】【分析】（1）闭环控制系统由控制器、执行器、被控对象、检测装置等部分组成。执行器负责执行控制指令直接改变被控对象的状态；被控对象是被控制的装置或系统；检测装置负责检测被控对象的输出量，并反馈给控制器与设定值进行比较。
（2）在储储气罐压力自动控制系统中，控制器根据设定压力与实际压力的偏差，控制执行器工作，从而实现压力的自动调节，属于闭环控制。
（3）自动排气装置属于系统的保护装置，当控制系统故障导致压力过高时，自动排气装置会开启泄压，保障储气罐安全。
【解答】（1）①在该闭环控制系统中，控制器输出控制指令，直接改变储气罐内压力的设备是变频气泵，因此①是变频气泵；
②变频气泵工作后直接作用于储储气罐，改变储气罐内的实际压力，因此②是储气罐；
③用于检测储气罐内实际压力值并反馈给控制器的装置是压力变送器，因此③是压力变送器；
（2）当压力自动控制系统出现故障导致储气罐内气体压力过高时，①去车间的送气管道主要用于供气，无法解决压力过高的问题；②自动排气管道能够在压力超限时自动开启，将罐内气体排出从而降低压力，对储气罐起到保护作用，因此选②。
故答案为：（1）①变频气泵；②储气罐；③压力变送器；
（2）②。
四、实验与探究题（15分）
15．为降低农民劳动强度的同时提高黄瓜产量，某项目学习小组开展了自制“自动浇水器”的项目化学习。具体过程如下：
[查阅资料]黄瓜苗适宜在15~30 ℃的环境中生长。若在过高或过低的温度下浇水，会伤害黄瓜的根，危及黄瓜幼苗的发育。黄瓜幼苗喜湿不耐旱，种植时土壤湿度需达到55%~90%。
[产品制作]图甲为自动浇水器的工作电路图。电磁继电器A和电磁继电器B完全相同，Ra为热敏电阻，其阻值随温度的增大先变大后变小，如图乙所示。当Ra阻值变小至8 Ω时，控制电路电流增大，La磁性增强吸引衔铁；当Ra阻值增大至14 Ω时，控制电路电流减小，La磁性变弱释放衔铁。Rb为湿敏电阻，其阻值与土壤湿度(RH)成正比，如图丙所示。
（1）某天中午的温度为26 ℃，此时开关Sa的状态为　 　(选填“断开”或“闭合”)。
（2）当空气温度为20 ℃时，土壤湿度达到多少，自动浇水器会停止浇水？
（3）当土壤湿度为40%时，Lb吸引衔铁使Sb断开。则当天的温度t范围为　 　时，自动浇水器会开始工作，为黄瓜幼苗浇水。
【答案】（1）闭合
（2）当Ra(Rb)≤8 Ω时，La(Lb)磁性增强吸引衔铁，磁控开关断开；当Ra(Rb)≥14 Ω时，La(Lb)磁性变弱释放衔铁，磁控开关闭合；
当空气温度为20 ℃时，Ra=14 Ω，La磁性变弱释放衔铁，磁控开关Sa闭合；由题意得La与Lb完全相同，故当Rb=14 Ω，Lb磁性变弱释放衔铁，磁控开关Sb闭合，浇花器被短路停止工作，自动浇花器停止浇水。
由图丙可知土壤湿度与Rb 的关系为：Rb=16 RH。
当Rb=14 Ω时，有14 Ω=16 RH，解得RH=87.5%。
则湿度达到87.5%停止浇水。
（3）20 ℃≤t＜30 ℃
【知识点】电磁继电器的组成、原理和特点；电磁铁的其他应用；自动控制电路与元件；电池传感器的设计与制作
【解析】【分析】（1）热敏电阻特性与电磁继电器工作原理：热敏电阻Ra的阻值随温度变化而改变，当Ra阻值≤8Ω 时，电磁继电器线圈电流增大，磁性增强，吸引衔铁（磁控开关断开）；当 Ra 阻值≥14Ω 时，线圈电流减小，磁性减弱，释放衔铁（磁控开关闭合）。
（2）湿敏电阻特性与电磁继电器工作原理：湿敏电阻 Rb 的阻值与土壤湿度（RH）成正比，当 Rb 阻值≤8Ω 时，电磁继电器线圈电流增大，吸引衔铁（磁控开关断开）；当 Rb 阻值≥14Ω 时，线圈电流减小，释放衔铁（磁控开关闭合）。
（3）欧姆定律与串联电路规律：控制电路中，电源电压不变，电阻变化会引起电流变化，进而影响电磁继电器的工作状态；结合图像数据可分析不同温度、湿度下的电阻值，推导电路工作状态。
【解答】（1）当温度为 26℃时，由图乙可知，热敏电阻 Ra 的阻值小于 8Ω，此时电磁继电器 A 线圈电流增大，磁性增强，吸引衔铁，磁控开关 Sa 闭合；
（2）当Ra(Rb)≤8 Ω时，La(Lb)磁性增强吸引衔铁，磁控开关断开；当Ra(Rb)≥14 Ω时，La(Lb)磁性变弱释放衔铁，磁控开关闭合；
当空气温度为20 ℃时，Ra=14 Ω，La磁性变弱释放衔铁，磁控开关Sa闭合；由题意得La与Lb完全相同，故当Rb=14 Ω，Lb磁性变弱释放衔铁，磁控开关Sb闭合，浇花器被短路停止工作，自动浇花器停止浇水。
由图丙可知土壤湿度与Rb 的关系为：Rb=16 RH。
当Rb=14 Ω时，有14 Ω=16 RH，解得RH=87.5%。
则湿度达到87.5%停止浇水；
（3）当土壤湿度为 40% 时，Rb =16×40%=6.4Ω≤8Ω，
电磁继电器 B 吸引衔铁，
Sb断开；自动浇水器开始工作时，Sa需断开，即 Ra≤8Ω；
由图乙可知，Ra≤8Ω对应的温度范围是20 ℃≤t＜30 ℃，此时 Sa 断开、Sb断开，浇水器电路接通，开始工作；
故答案为：（1）闭合；
（2）土壤湿度达到 87.5% 时自动浇水器停止浇水；
（3）20 ℃≤t＜30 ℃。
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（提高）
一、选择题（每小题4分，共40分）
1． 变压器，是借助电磁感应原理来改变交流电压的装置。在电力行业、交通运输业着广泛的应用。下列电器设备用到了变压器的是（　　）
A．电源适配器 B．LED手电筒 C．电热毯 D．电子灭蚊器
2．下列控制系统中，属于自动控制系统的是（　　）
A．按钮开关控制电灯 B．打开普通自来水龙头
C．声光控制开灯系统 D．控制自行车行驶方向
3． 普通的人工农场灌溉系统和智慧农场灌溉系统的主要区别是( )
A．是否使用水管 B．是否依赖计算机指令
C．是否需要农民操作 D．是否灌溉农作物
4．下列不属于自动控制系统的是( )
A．地梯自动运行 B．手动开关电灯
C．空调自动调节温度 D．电动汽车定速巡航
5． 空调自动调节温度时，计算机的作用是( )
A．制造冷气 B．显示时间
C．根据设定值调整运行状态 D．播放音乐
6． 智慧农场灌溉系统自动调整灌溉量的依据是( )
A．天气温度 B．农作物颜色
C．土壤水分含量 D．农民的手动指令
7． 某同学想要设计一套浇花的控制装置，下列传感器中最合适的是(　　)
A．湿敏传感器 B．光敏传感器 C．声敏传感器 D．化学传感器
8．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，其中有两个传感器，下列说法正确的是( )
A．两个传感器都是光电传感器
B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器
C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器
D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作
9． 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，控制电路接通，电磁铁吸动分拣板的衔铁。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
10． 如图所示的快递分拣系统，包含快递输送子系统和抓取子系统，其工作过程为：快递整齐排列在传送带上，输送到扫描区，扫描仪扫描快递上的条形码后将相关信息输送到工控机，工控机根据相关信息控制机械手，将快递分拣到不同分拣框内。下列关于该快递分拣系统的设计与分析中不恰当的是 (　　)
A．扫描仪的扫描速度会影响分拣效率
B．机械手设计时不需考虑快递的重量
C．扫描仪传感器的可靠性会影响分拣系统的稳定性
D．设计系统时需根据传送带的运行速度计算出机械手的运行速度
二、填空题（每空4分，共24分）
11． 如图所示是小明设计的一种自动测定水箱内水位的装置，R是一种滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从水位表指针所指的刻度就可知道水箱内水位的高低，从图中可知：水位表是由　 　改装而成。当水面上升时，滑片　 　(选填“向上移动”或“向下移动”)，滑动变阻器连入电路电阻　 　，电流　 　，水位表示数　 　。
12． 在干燥的冬季，手触摸金属门把手，有时有触电的感觉，这是因为摩擦起电使人体带一定量电荷，当手触摸门把手时产生放电现象。有一种静电消除器，如图甲，其内部电路可简化为图乙，R是高值电阻，假设手握住A 点，用B 点接触门把手，产生放电现象，红色二极管瞬间发光，则手带　 　(填“正”或“负”)电荷。
三、综合题（共2题，共21分）
13． 在“利用传感器制作简单的自动控制”实验中，图1是简单的门窗磁控防盗报警装置示意图。门的上沿嵌入一小块永磁体M，门框内与 M 相对的位置嵌入干簧管SA(是一个通过磁场控制的电开关，当外部有磁场靠近时，两簧片被磁化而吸合，开关导通)，并将干簧管接入报警电路。
①如图2所示，干簧管 SA 作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在，继电器(虚线方框部分)作为执行装置，发光二极管LED 作为电路正常工作提示，蜂鸣器 H 作为报警提醒。电路中 P 点应接直流电源的　 　(填“正极”或“负极”)；
②连接好电路，闭合开关S，接通电源，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察并记录实验现象。
实验操作 磁体 M 靠近干簧管 磁体 M 离开干簧管
实验现象 　 　 　 　
14．如图所示为某储气罐压力自动控制和自动报警系统示意图.压力变送器检测储气罐中的压力值，该值被送到控制器，与设定压力值进行比较，控制器根据偏差值控制变频气泵的转速，从而使储气罐的实际压力达到设定值，当压力值超出设定上限时，就发出报警信号，并自动排气。据图完成下列问题：
（1）根据示意图及其描述，补充完整压力自动控制循环系统方框图.
①　 　；②　 　；③　 　。
（2）当压力自动控制系统出现故障，导致储气罐内气体压力过高，在此情况下对储气罐有保护的是　 　。
①去车间的送气管道 ②自动排气管道
四、实验与探究题（15分）
15．为降低农民劳动强度的同时提高黄瓜产量，某项目学习小组开展了自制“自动浇水器”的项目化学习。具体过程如下：
[查阅资料]黄瓜苗适宜在15~30 ℃的环境中生长。若在过高或过低的温度下浇水，会伤害黄瓜的根，危及黄瓜幼苗的发育。黄瓜幼苗喜湿不耐旱，种植时土壤湿度需达到55%~90%。
[产品制作]图甲为自动浇水器的工作电路图。电磁继电器A和电磁继电器B完全相同，Ra为热敏电阻，其阻值随温度的增大先变大后变小，如图乙所示。当Ra阻值变小至8 Ω时，控制电路电流增大，La磁性增强吸引衔铁；当Ra阻值增大至14 Ω时，控制电路电流减小，La磁性变弱释放衔铁。Rb为湿敏电阻，其阻值与土壤湿度(RH)成正比，如图丙所示。
（1）某天中午的温度为26 ℃，此时开关Sa的状态为　 　(选填“断开”或“闭合”)。
（2）当空气温度为20 ℃时，土壤湿度达到多少，自动浇水器会停止浇水？
（3）当土壤湿度为40%时，Lb吸引衔铁使Sb断开。则当天的温度t范围为　 　时，自动浇水器会开始工作，为黄瓜幼苗浇水。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】传感器
【解析】【分析】（1）传感器是一种能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，它的作用是将非电学量（如光、热、磁、压力等）转换为电学量，从而实现信号的检测与传递。
（2）二极管是具有单向导电性的电子元器件，主要作用是整流、稳压、开关等，不具备将非电学量转换为电学量的传感功能。
【解答】A、二极管的主要特性是单向导电性，常用于整流、稳压、电路开关等，不能将非电学量转换为电学信号，不属于传感器，符合题意；
B、干簧管能感受磁场信号，当磁场变化时触点状态发生改变，将磁信号转换为电信号，属于磁传感器，不符合题意；
C、光敏电阻的阻值会随光照强度的变化而改变，可将光信号转换为电信号，属于光传感器，不符合题意；
D、热敏电阻的阻值会随温度的变化而改变，可将温度信号转换为电信号，属于温度传感器，不符合题意；
故答案为：A。
2．【答案】C
【知识点】自动控制的概念；自动控制系统
【解析】【分析】（1）控制系统按控制方式可分为人工控制和自动控制。人工控制是指在控制过程中，需要人的直接干预或全程操作才能完成控制任务；自动控制是指在控制过程中，不需要人的直接干预或全程操作，而是由控制装置自动进行控制。
（2）判断控制系统类型的关键是：控制过程中是否需要人持续、直接地参与干预。
【解答】A、按钮开关控制电灯，需要人手动按下按钮才能实现灯的亮灭，过程中需要人的直接操作，属于人工控制，不符合题意；
B、打开普通自来水龙头，需要人手动旋转或扳动开关才能出水，需要人的直接干预，属于人工控制，不符合题意；
C、声光控制开灯系统，能根据环境的声音和光线信号自动判断并控制灯的亮灭，控制过程不需要人的直接干预，属于自动控制，符合题意；
D、控制自行车行驶方向，需要人持续转动车把来调整方向，需要人的全程参与，属于人工控制，不符合题意；
故答案为：C。
3．【答案】B
【知识点】认识技术与工程；自动控制系统
【解析】【分析】人工控制系统与自动控制系统的区别，普通人工农场灌溉系统依赖人工操作阀门控制灌溉，而智慧农场灌溉系统属于自动控制系统，核心区别在于是否由计算机等设备根据数据发出指令自动完成灌溉动作。
【解答】A、普通人工农场和智慧农场灌溉系统都可以使用水管输水，是否使用水管不是二者的主要区别，故 A 不符合题意；
B、普通人工农场灌溉系统依靠人工判断、人工操作，不依赖计算机指令；智慧农场灌溉系统依靠计算机采集数据、分析并发出控制指令，实现自动灌溉，这是二者的主要区别，故 B 符合题意；
C、智慧农场灌溉系统也需要农民进行设置、维护等操作，只是无需全程人工干预，是否需要农民操作不是二者的核心区别，故 C 不符合题意；
D、普通人工农场和智慧农场灌溉系统的目的都是灌溉农作物，这不是二者的区别，故 D 不符合题意；
故答案为：B。
4．【答案】B
【知识点】自动控制系统
【解析】【分析】（1）本题考查的是自动控制系统与人工控制的区别，核心知识点在于自动控制系统是指能够在无人直接参与的情况下，使控制对象（如设备、系统）按照预定的规律或状态自动运行的系统；而人工控制则需要人直接参与操作、干预来实现控制。
（2）自动控制系统的关键特征是包含反馈环节、自动调节机制，无需人工实时操作；非自动控制系统则依赖人工直接操作动作来完成控制。
【解答】A、电梯自动运行是通过传感器、控制器等装置自动完成呼叫响应、楼层停靠等操作，无需人工实时干预，属于自动控制系统，故 A 不符合题意；
B、手动开关电灯需要人直接进行按压开关这一操作来控制电路通断，依赖人工实时操作，不属于自动控制系统，故 B 符合题意；
C、空调自动调节温度是通过温度传感器检测环境温度，控制器根据检测结果自动调整制冷或制热模式，实现温度稳定，属于自动控制系统，故 C 不符合题意；
D、电动汽车定速巡航是通过车辆的控制单元自动维持设定的车速，驾驶员无需持续控制油门，属于自动控制系统，故 D 不符合题意。
故答案为：B。
5．【答案】C
【知识点】自动控制系统
【解析】【分析】计算机在自动控制系统中的作用，在空调自动控温系统中，计算机作为控制器，核心功能是接收温度传感器的反馈数据，与用户设定的目标温度进行对比，再向空调的制冷 / 制热部件发出指令，调整其运行状态，实现温度的自动控制。
【解答】A、制造冷气；制造冷气是空调压缩机、制冷剂等硬件的功能，不是计算机的作用，故 A 不符合题意；
B、显示时间；显示时间只是空调附加的信息展示功能，与自动调节温度无关，不是计算机在该场景下的主要作用，故 B 不符合题意；
C、根据设定值调整运行状态；计算机接收设定温度和实际室温数据，对比分析后发出指令，控制空调的制冷 / 制热功率、启停状态，从而维持温度稳定，故 C 符合题意；
D、播放音乐；播放音乐不是空调的常规功能，也与自动调节温度无关，故 D 不符合题意；
故答案为：C。
6．【答案】C
【知识点】自动控制系统
【解析】【分析】（1）本题考查 智慧农业（物联网技术在农业中的应用）的核心原理：智慧农场的自动灌溉系统，是通过安装在土壤中的传感器，实时监测土壤水分含量，当土壤水分低于设定阈值时，系统自动启动灌溉；当水分达到适宜范围时，自动停止灌溉，以此实现精准节水灌溉。
（2）同时考查自动控制系统的 “自动” 定义：自动控制系统是根据预设的监测数据（而非人工指令或间接因素）自动执行动作，不需要持续的人工干预，而天气温度、农作物颜色等属于间接参考因素，不是系统直接调整灌溉量的核心依据。
【解答】A、天气温度会影响作物需水量，但它只是间接影响因素，并非灌溉系统自动调整灌溉量的直接依据，A 不符合题意；
B、农作物颜色可反映作物生长状态，但无法直接、实时地作为灌溉系统自动调整的依据，B 不符合题意；
C、土壤水分含量是作物直接吸收水分的来源，智慧农场的自动灌溉系统通过土壤湿度传感器实时监测土壤水分含量，并以此为依据自动调整灌溉量，C 符合题意；
D、农民的手动指令属于人工干预，不符合 “自动调整” 的定义，D 不符合题意。
故答案为：C。
7．【答案】A
【知识点】传感器；自动控制电路与元件
【解析】【分析】（1）设计浇花控制装置，核心需求是检测土壤的干湿状态，进而实现自动浇水的目的，这就需要选用能精准感知非电学量（土壤湿度）并转化为电信号的传感器。
（2）不同类型的传感器对应检测不同的物理量或化学量，需根据实际应用需求匹配选型。
【解答】A、湿敏传感器能够感知土壤湿度的变化，并将湿度这一非电学量转换为可用的电信号，可精准检测土壤干湿状态，以此控制浇水装置，是设计浇花控制装置的最合适选择，符合题意；
B、光敏传感器主要用于检测光照强度的强弱，适用于控制路灯、路灯开关等与光线相关的装置，无法检测土壤湿度，不符合题意；
C、声敏传感器主要检测声音的强弱或有无，适用于声控灯等声音控制场景，与浇花控制的需求无关，不符合题意；
D、化学传感器主要用于检测某种或某几种化学物质的成分、浓度等，浇花控制无需检测化学物质，不符合题意；
故答案为：A。
8．【答案】B
【知识点】自动控制的概念；自动控制系统；传感器
【解析】【分析】（1）传感器是能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用信号的器件或装置，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，温度传感器检测温度变化，电容式传感器通常用于检测位移、压力等物理量。
（2）该装置的控制逻辑是 “光照或温度升高时，排气扇都能启动”，说明两个传感器分别对应检测光照和温度两种不同的物理量，且二者是 “或” 逻辑关系，任意一个条件满足即可启动排气扇。
【解答】A、两个传感器都是光电传感器，只能检测光照强度变化，无法检测温度变化，不能实现 “温度升高时启动” 的功能，说法错误，不符合题意；
B、两个传感器分别是光电传感器和温度传感器，可分别检测光照强度和温度变化，能满足 “光照或温度升高时排气扇都能启动” 的控制逻辑，说法正确，符合题意；
C、温度传感器可检测温度变化，但电容式传感器一般不用于检测光照强度，无法实现 “光照时启动” 的功能，说法错误，不符合题意；
D、装置的控制逻辑是 “光照或温度升高” 任一条件满足即可启动，并非 “光照和温度都适合时” 才能工作，说法错误，不符合题意；
故答案为：B。
9．【答案】B
【知识点】影响电磁铁磁性强弱的因素；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】（1）本题考查串联电路的分压规律与欧姆定律：控制电路中R1与R2串联，电源电压不变，根据串联分压规律，电阻越大，分得的电压越大。R1所受压力越大，阻值越小，电路中电流越大，
R2两端的电压U2 =IR2也越大；当U2超过设定值时，控制电路接通，电磁铁吸动衔铁。
（2）本题考查电磁铁的工作原理与电路逻辑：电磁铁的磁性强弱与线圈匝数、电流大小有关，但本题中电磁铁吸动衔铁的触发条件是R2两端的电压达到阈值，而非直接改变电磁铁的吸力大小；当电磁铁吸动衔铁时，分拣板改变方向，使苹果进入下通道，反之则进入上通道。
【解答】A、增加电磁铁线圈匝数会增强电磁铁的磁性，但本题中电磁铁吸动衔铁的触发条件是R2两端电压达到设定值，改变线圈匝数不影响触发电压的设定，无法筛选出质量更大的苹果，A 不符合题意；
B、减小电源 A 的输出电压，根据串联分压规律，要使R2两端电压达到触发值，需要电路中电流更大，对应的R1阻值需更小，即苹果质量更大时，R1受压力更大、阻值更小，才能满足条件，因此可以筛选出质量更大的苹果，B 符合题意；
C、增大R2的阻值，根据串联分压规律，R2分得的电压会增大，较小的电流（对应R1阻值较大、苹果质量较小）就能使R2两端电压达到触发值，无法筛选出质量更大的苹果，C 不符合题意；
D、质量大的苹果会使R1阻值变小，电路电流变大，R2两端电压超过阈值，电磁铁吸动衔铁，分拣板向下偏转，苹果会进入下通道，而非上通道，D 不符合题意。
故答案为：B。
10．【答案】B
【知识点】自动控制系统；自动控制电路与元件
【解析】【分析】（1）系统设计需遵循整体性、相关性、目的性等原则，各要素之间相互关联、相互影响，一个要素的变化可能会引起整个系统功能的改变。
（2）自动分拣系统中，扫描仪、机械手、传送带等子系统协同工作，机械手的设计（如运行速度、抓取力度）需匹配快递的实际属性及传送带的运行状态，才能保证分拣的高效与稳定。
【解答】A、扫描仪的扫描速度会直接影响快递在传送带上的输送节奏与信息采集效率，进而影响整体分拣效率，该分析恰当，不符合题意；
B、机械手的抓取动作需要承受快递的重量，若不考虑快递重量，可能出现抓取不牢固、损坏快递或机械手过载损坏的问题，因此设计时必须考虑，该说法不恰当，符合题意；
C、扫描仪是获取快递信息的核心传感器，其可靠性直接决定了信息采集的准确性，进而影响分拣系统的分拣稳定性，该分析恰当，不符合题意；
D、传送带运行速度决定了快递的输送位置，机械手需配合传送带速度精准抓取，因此设计系统时需据此计算机械手运行速度，保证动作匹配，该分析恰当，不符合题意；
故答案为：B。
11．【答案】电流表；向下移动；变小；变大；变大
【知识点】欧姆定律及其应用；自动控制系统；自动控制电路与元件
【解析】【分析】（1）本题考查电流表和电压表的使用规则：电流表的使用特点是串联在电路中，相当于一根导线，接入电路不会显著改变电路的电阻分布；而电压表需并联在被测用电器两端，相当于开路。在该自动测定水箱内水位的装置中，水位表接入电路的方式为串联，因此其是由电流表改装而成。
（2）本题考查杠杆原理与滑动变阻器的工作原理：当水面上升时，浮标随之向上运动，通过杠杆的支点作用带动滑动变阻器的金属滑片向下移动；滑动变阻器的电阻丝为竖直分布，滑片向下移动时，接入电路的电阻丝长度变短，根据滑动变阻器的变阻原理，其接入电路的电阻值变小。
（3）本题考查欧姆定律的应用：电路为串联电路，总电阻等于各分电阻之和。当滑动变阻器接入电路的电阻变小时，整个电路的总电阻R总减小；电源电压U不变的情况下，根据欧姆定律，电路中的总电流I会变大。
（4）本题考查串联电路的电流特点与电表示数变化：由于串联电路中电流处处相等，电路中的总电流变大，说明通过水位表（电流表）的电流变大，因此水位表的示数变大。
【解答】（1）由图可知，水位表与滑动变阻器R串联在电路中，根据电流表串联在电路中、电压表并联在电路中的使用规则，可判断水位表是由电流表改装而成，故填：电流表；
（2）当水面上升时，浮标向上浮起，带动杠杆一端的滑片沿滑动变阻器竖直杆向下移动，故填：向下移动；
（3）滑动变阻器接入电路的是滑片下方的电阻丝，滑片向下移动，接入电路的电阻丝长度变短，滑动变阻器连入电路的电阻变小，故填：变小；
（4）电源电压不变，电路总电阻变小，根据欧姆定律，电路中的电流变大，故填：变大；
（5）水位表是测量电路电流的仪表，电路中电流变大，因此水位表的示数变大，故填：变大。
故答案为：（1）电流表；
（2）向下移动；
（3）变小；
（4）变大；
（5）变大。
12．【答案】负
【知识点】电荷间的相互作用规律；导体、半导体和绝缘体；自动控制电路与元件
【解析】【分析】（1）发光二极管（LED）具有单向导电性，只有当电流从二极管的正极流入、负极流出时，二极管才会导通发光；反之则不导通、不发光。
（2）电流的方向被规定为正电荷定向移动的方向，与负电荷（电子）定向移动的方向相反。
（3）金属门把手可视为导体，在放电过程中，电流会从高电势端流向低电势端，结合二极管的导通状态可判断电流方向，进而判断电荷的正负。
【解答】红色二极管瞬间发光，说明此时有电流通过红色二极管，且电流方向符合二极管的导通要求；
根据图乙中红色二极管的极性（“-” 端接 A 侧，“+” 端接 B 侧），可知电流必须从 B 侧流向 A 侧，才能让红色二极管导通发光；
电流方向是从 B（门把手）流向 A（手），根据电流方向的定义，正电荷定向移动方向与电流方向一致，负电荷定向移动方向与电流方向相反，因此手带的电荷定向移动方向是从 A 流向 B，即手带负电荷；
验证：若手带负电，电子会从 A（手）经电路流向 B（门把手），电子移动方向与电流方向相反，即电流从 B 流向 A，符合红色二极管的导通条件，因此判断正确。
故答案为：负。
13．【答案】正极；二极管发光；蜂鸣器发声
【知识点】导体、半导体和绝缘体；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】（1）发光二极管（LED）具有单向导电性，只有电流从其正极流入、负极流出时，二极管才能导通发光；反之则处于截止状态。
（2）干簧管是一种磁控开关，当外部有磁场靠近时，内部簧片被磁化吸合，开关导通；当磁场远离时，簧片段开，开关截止。
（3）继电器通过线圈通电产生磁场，吸合衔铁，实现电路的通断切换，从而控制不同用电器的工作状态。
【解答】（1）发光二极管 LED 正常发光时，电流需从正极流入、负极流出。由图 2 可知，LED 的负极接干簧管 SA，正极接电阻 R，因此电流应从 P 点流入，P 点应接直流电源的正极；
（2）当磁体 M 靠近干簧管时，干簧管受磁场作用导通，此时电流经 LED、R 形成回路，因此实验现象为：二极管发光，蜂鸣器不工作；
（3）当磁体 M 离开干簧管时，干簧管断开，电流无法通过 LED 支路，继电器线圈通电，衔铁吸合，蜂鸣器所在支路接通，因此实验现象为：二极管熄灭，蜂鸣器发声报警；
故答案为：①正极；②二极管发光，蜂鸣器不工作；③二极管熄灭，蜂鸣器发声。
14．【答案】（1）变频气泵；储气罐；压力变送器
（2）②
【知识点】自动控制系统；传感器
【解析】【分析】（1）闭环控制系统由控制器、执行器、被控对象、检测装置等部分组成。执行器负责执行控制指令直接改变被控对象的状态；被控对象是被控制的装置或系统；检测装置负责检测被控对象的输出量，并反馈给控制器与设定值进行比较。
（2）在储储气罐压力自动控制系统中，控制器根据设定压力与实际压力的偏差，控制执行器工作，从而实现压力的自动调节，属于闭环控制。
（3）自动排气装置属于系统的保护装置，当控制系统故障导致压力过高时，自动排气装置会开启泄压，保障储气罐安全。
【解答】（1）①在该闭环控制系统中，控制器输出控制指令，直接改变储气罐内压力的设备是变频气泵，因此①是变频气泵；
②变频气泵工作后直接作用于储储气罐，改变储气罐内的实际压力，因此②是储气罐；
③用于检测储气罐内实际压力值并反馈给控制器的装置是压力变送器，因此③是压力变送器；
（2）当压力自动控制系统出现故障导致储气罐内气体压力过高时，①去车间的送气管道主要用于供气，无法解决压力过高的问题；②自动排气管道能够在压力超限时自动开启，将罐内气体排出从而降低压力，对储气罐起到保护作用，因此选②。
故答案为：（1）①变频气泵；②储气罐；③压力变送器；
（2）②。
15．【答案】（1）闭合
（2）当Ra(Rb)≤8 Ω时，La(Lb)磁性增强吸引衔铁，磁控开关断开；当Ra(Rb)≥14 Ω时，La(Lb)磁性变弱释放衔铁，磁控开关闭合；
当空气温度为20 ℃时，Ra=14 Ω，La磁性变弱释放衔铁，磁控开关Sa闭合；由题意得La与Lb完全相同，故当Rb=14 Ω，Lb磁性变弱释放衔铁，磁控开关Sb闭合，浇花器被短路停止工作，自动浇花器停止浇水。
由图丙可知土壤湿度与Rb 的关系为：Rb=16 RH。
当Rb=14 Ω时，有14 Ω=16 RH，解得RH=87.5%。
则湿度达到87.5%停止浇水。
（3）20 ℃≤t＜30 ℃
【知识点】电磁继电器的组成、原理和特点；电磁铁的其他应用；自动控制电路与元件；电池传感器的设计与制作
【解析】【分析】（1）热敏电阻特性与电磁继电器工作原理：热敏电阻Ra的阻值随温度变化而改变，当Ra阻值≤8Ω 时，电磁继电器线圈电流增大，磁性增强，吸引衔铁（磁控开关断开）；当 Ra 阻值≥14Ω 时，线圈电流减小，磁性减弱，释放衔铁（磁控开关闭合）。
（2）湿敏电阻特性与电磁继电器工作原理：湿敏电阻 Rb 的阻值与土壤湿度（RH）成正比，当 Rb 阻值≤8Ω 时，电磁继电器线圈电流增大，吸引衔铁（磁控开关断开）；当 Rb 阻值≥14Ω 时，线圈电流减小，释放衔铁（磁控开关闭合）。
（3）欧姆定律与串联电路规律：控制电路中，电源电压不变，电阻变化会引起电流变化，进而影响电磁继电器的工作状态；结合图像数据可分析不同温度、湿度下的电阻值，推导电路工作状态。
【解答】（1）当温度为 26℃时，由图乙可知，热敏电阻 Ra 的阻值小于 8Ω，此时电磁继电器 A 线圈电流增大，磁性增强，吸引衔铁，磁控开关 Sa 闭合；
（2）当Ra(Rb)≤8 Ω时，La(Lb)磁性增强吸引衔铁，磁控开关断开；当Ra(Rb)≥14 Ω时，La(Lb)磁性变弱释放衔铁，磁控开关闭合；
当空气温度为20 ℃时，Ra=14 Ω，La磁性变弱释放衔铁，磁控开关Sa闭合；由题意得La与Lb完全相同，故当Rb=14 Ω，Lb磁性变弱释放衔铁，磁控开关Sb闭合，浇花器被短路停止工作，自动浇花器停止浇水。
由图丙可知土壤湿度与Rb 的关系为：Rb=16 RH。
当Rb=14 Ω时，有14 Ω=16 RH，解得RH=87.5%。
则湿度达到87.5%停止浇水；
（3）当土壤湿度为 40% 时，Rb =16×40%=6.4Ω≤8Ω，
电磁继电器 B 吸引衔铁，
Sb断开；自动浇水器开始工作时，Sa需断开，即 Ra≤8Ω；
由图乙可知，Ra≤8Ω对应的温度范围是20 ℃≤t＜30 ℃，此时 Sa 断开、Sb断开，浇水器电路接通，开始工作；
故答案为：（1）闭合；
（2）土壤湿度达到 87.5% 时自动浇水器停止浇水；
（3）20 ℃≤t＜30 ℃。
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