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3　利用传感器制作简单的自动控制装置
课时作业
(分值:30分)
基础巩固练
考点一　教材原型实验
1.(8分)某同学想通过实验探究一个热敏电阻的特性,并用此热敏电阻制作一个简易温控开关。
(1)为了探测热敏电阻的特性,该同学设计了如图甲所示的电路,R1为滑动变阻器,R2为电阻箱,RT为热敏电阻,热敏电阻处在虚线所示的温控室中。
①实验时,记录温控室的温度t0,将S2合向1,闭合开关S1前,将滑动变阻器R1的滑片移到
　　　(选填“a”或“b”)端,调节滑动变阻器的滑片,使电流表有合适的示数I0,将S2合向2,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I0,记录此时电阻箱接入电路的示数为R0,则温度为t0时,热敏电阻的阻值为　　　　。
②多次改变温控室的温度,重复上述实验过程,测得多组热敏电阻在不同温度t下对应的电阻值R,作出Rt图像,如图乙所示,由图可知,该热敏电阻的阻值随温度的升高而　　　　(选填“增大”或“减小”)。
(2)如图丙所示,用此热敏电阻和继电器组成一个简易温控开关,继电器的电阻为100 Ω。当继电器电流超过20 mA时,衔铁吸合,加热器停止加热,实现温控,为继电器线圈供电的电池E的内阻不计,电动势为6 V。图中“电源”是恒温箱加热器的电源。
为了实现恒温系统保持温度为40 ℃,实验时进行了以下操作:
①断开开关,滑动变阻器调节至阻值最大,将电阻箱阻值调节到　　　　　 Ω。
②将单刀双掷开关向c端闭合。
③缓慢调节滑动变阻器的阻值,观察到继电器的衔铁恰好被吸合。
④保持滑动变阻器的位置不变,将单刀双掷开关向另一端闭合,恒温箱系统正常工作。
若恒温箱系统要保持温度为50 ℃,则需把滑动变阻器调节到　　　 Ω;若恒温箱系统要保持温度为55 ℃,则滑动变阻器正常工作时必须向　　　(选填“左”或“右”)移动滑片。
【答案】 (1)①b　R0　②减小　
(2)①70　④144　右
【解析】 (1)①闭合开关S1前,应将滑动变阻器R1的滑片移到b端,使滑动变阻器接入电路的电阻最大。由等效替代法可知,当温度为t0时,热敏电阻的阻值为R0。
②从题图乙可以看出,该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
(2)①由题图乙可知,在40 ℃时,热敏电阻对应的阻值为70 Ω。
④若恒温箱系统要保持温度为50 ℃,应调节滑动变阻器R的阻值,使电流达到20 mA,此时热敏电阻的阻值为56 Ω,由闭合电路欧姆定律可得I=,即R=-r-RT= Ω-
100 Ω-56 Ω=144 Ω。若恒温箱系统要保持温度为55 ℃,热敏电阻阻值变小,故滑动变阻器的阻值需要变大,故滑动变阻器正常工作时必须向右移动滑片。
考点二　应用其他敏感电阻的控制电路
2.(4分)(2025·江苏期中考试)如图所示是监控汽车安全带使用情况的一种简化报警电路。汽车启动时,开关S1闭合;驾驶员系好安全带时,开关S2将断开。L是报警指示灯,P是蜂鸣报警器,RN为安装在座垫下方的压敏元件(电阻值与所受压力大小成反比),M是一种触发开关(当A、B两端电压升高时,C、D两个端口间将像普通开关一样直接接通,从而连通L、P所在支路),则(　　)
[A] 当驾驶员坐在座位上启动汽车但未系安全带时,RN电阻变大,A、B两端电压升高,指示灯点亮,蜂鸣器报警
[B] 当驾驶员坐在座位上启动汽车未系安全带时,RN电阻变大,C、D两端口间接通
[C] 当驾驶员坐在座位上启动汽车并系上安全带时,A、B两端电压降低,指示灯熄灭
[D] 当驾驶员坐在座位上启动汽车并系上安全带时,C、D两端口间接通,指示灯熄灭
【答案】 D
【解析】 当驾驶员坐在座位上启动汽车但未系安全带时,开关S2闭合;驾驶员对座位的压力增大,则RN电阻变小,根据欧姆定律可得通过R的电流增大,则A、B两端电压升高,C、D两个端口直接接通,连通L、P所在支路,指示灯点亮,蜂鸣器报警,故A、B错误;当驾驶员坐在座位上启动汽车并系上安全带时,开关S2断开;驾驶员对座位的压力增大,则RN电阻变小,根据欧姆定律可得通过R的电流增大,则A、B两端电压升高,C、D两个端口直接接通,但由于S2断开,指示灯熄灭,蜂鸣器不会报警,故C错误,D正确。
3.(8分)酒驾严重危害公共交通安全,打击酒驾现象已成为日常。如图甲所示为交警使用的某种酒精检测仪,核心部件为酒精气体传感器,其电阻R1与酒精气体浓度x的关系如图乙所示。
(1)某同学自行设计了简易酒精检测仪,如图丙所示,用到的器材有酒精气体传感器R1、电源(电动势为9.0 V,内阻未知)、电流表(满偏电流为100 mA,内阻为9.5 Ω),闭合开关,周围无酒精气体,发现电流表刚好满偏,则电源内阻为　　　　 Ω;用该仪器　　　　(选填“能”或“不能”)检测酒驾。
驾驶员状态 非酒驾 酒驾
酒精气体浓度标 准/(mg·mL-1) 小于0.2 大于或者 等于0.2
检测器状态 只有绿灯亮 绿灯红灯都亮
(2)另一名同学查阅酒精检测仪说明书时看到题表,他根据自己的理解将酒精检测仪的内部电路简化为图丁。只有绿灯亮表示被测试者非酒驾,红绿灯一起亮表示被测试者酒驾。图丁中电源电动势为9.0 V,内阻不计,R2为定值电阻,R1为酒精气体传感器,L1、L2是彩色小灯泡,颜色一红一绿,小灯泡电压达到0.7 V才会发光,则红灯为　　 　　(选填“L1”或“L2”),当红灯刚亮时通过其的电流为　　　　 A(结果保留2位有效数字)。
【答案】 (1)0.5　不能　(2)L1　0.28
【解析】 (1)当酒精浓度为零时,R1为80 Ω,电流表刚好满偏,则根据闭合电路欧姆定律,电源内阻为 r=-R1-RA=0.5 Ω,当酒精浓度增大时,总电阻减小,电流超过满偏值,说明该仪器不能检测酒驾。
(2)当酒精浓度增大时,R1减小,根据“串反并同”,灯泡L1电压增大,达到0.7 V会发光,说明L1是红灯;当红灯刚亮时,小灯泡电压达到 0.7 V,R1两端电压为8.3 V,由表格数据和题图乙可知此时R1阻值为30 Ω,则红灯电流为I= A≈0.28 A。
能力提升练
4.(10分)材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”,利用这种效应可以测量压力大小。如图甲为某压敏电阻在室温下的电阻压力特性曲线,其中RF、R0分别表示有无压力时压敏电阻的阻值。为了测量压力F,需先测量压敏电阻处于压力中的电阻值RF。请按要求完成下列实验。
(1)设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路,在图乙的虚线框中画出实验电路原理图(压敏电阻及所给压力已给出,待测压力大小为0.4×102～0.8×102 N,不考虑压力对电路其他部分的影响),要求误差较小,提供的器材如下:
A.压敏电阻,无压力时阻值R0=6 000 Ω
B.滑动变阻器R,最大阻值为200 Ω
C.电流表A,量程为0～2.5 mA,内阻约30 Ω
D.电压表V,量程为0～3 V,内阻约3 kΩ
E.直流电源E,电动势3 V,内阻很小
F.开关S,导线若干
(2)正确接线后,将压敏电阻置于待测压力下,通过压敏电阻的电流是1.33 mA,电压表的示数如图丙所示,则电压表的读数为　　　　 V。
(3)此时压敏电阻的阻值为　　　　 Ω;结合图甲可知待测压力的大小F=　　　　 N。(结果均保留2位有效数字)
【答案】 (1)图见解析　(2)2.00　(3)1.5×103　60
【解析】 (1)由于滑动变阻器总电阻较小,远小于待测电阻,因此滑动变阻器应采用分压式接法;同时因待测电阻较大,故应采用电流表内接法,如图所示。
(2)电压表量程为0～3 V,则读数为2.00 V。
(3)根据欧姆定律可知RF== Ω≈1.5×103 Ω,则有==4,则由题图甲可知,压力大小为60 N。1　认识传感器
2　常见传感器的工作原理及应用
课时作业
(分值:42分)
基础巩固练
考点一　认识传感器
1.(4分)关于传感器工作的一般流程,下列选项正确的是(　　)
[A] 非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件
[B] 电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量
[C] 非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
[D] 非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量
【答案】 C
【解析】 传感器工作的一般流程为:非电学量被敏感元件感知,然后通过转换元件转换成电信号,再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量。故选C。
2.(4分)传感器的应用越来越广泛,下列关于传感器在生产生活中的实际应用,说法正确的是(　　)
[A] 电梯能对超出负载作出“判断”,主要利用的是力传感器
[B] 宾馆的自动门能“感受”到人走近,主要利用的是声音传感器
[C] 检测汽车尾气排放是否符合标准,主要利用的是热传感器
[D] 电视遥控接收器的主要元件是次声波传感器
【答案】 A
【解析】 通过压力传感器,可以使电梯判断是否超出负载,即电梯能对超出负载作出“判断”,主要利用的是力传感器,A正确;宾馆的自动门能“感受”到人走近,是因为安装了红外线传感器,从而能感知红外线,导致门被打开,B错误;检测汽车尾气排放是否符合标准,主要利用的是气体传感器,C错误;电视遥控接收器的主要元件是红外线传感器,D错误。
3.(4分)一种新型保险柜安装有声纹锁,只有主人说出事先设定的暗语才能打开,别人即使说出暗语也打不开锁。这种声纹锁辨别主人声音的依据是(　　)
[A] 音调 [B] 音色
[C] 响度 [D] 声速
【答案】 B
【解析】 因为每个人的发声音色不同,而声纹锁是依据音色来进行判断的,只能按照设定的音色打开,所以主人说出事先设定的暗语就能打开,故B正确,A、C、D错误。
考点二　常见传感器的工作原理及应用
4.(4分)(2024·浙江期中)某磁敏电阻R的阻值随外加磁场的磁感应强度B的增大而增大。一名同学利用该磁敏电阻设计了一款可以测量小车加速度的实验装置,如图所示,条形磁体的左、右两端分别连接两根相同的轻质弹簧,两弹簧的另一端固定在小车两侧的竖直挡板上,磁体可以相对小车无摩擦左右移动。下列说法正确的是(　　)
[A] 小车向右做匀速直线运动的过程中,电流表示数变大
[B] 小车向右做匀减速直线运动的过程中,电压表示数变小
[C] 小车向左做加速度逐渐增大的加速直线运动过程中,电流表示数变大
[D] 小车向左做匀减速直线运动的过程中,电压表示数变小
【答案】 C
【解析】 在小车向右做匀速直线运动的过程中,磁体没有加速度,受力平衡,与磁敏电阻距离保持不变,磁敏电阻阻值不变,电路中电流不变,A错误;当小车向右匀减速时,磁体具有向左的加速度且恒定,受到的合力向左且为恒力,弹簧形变量保持不变,磁体与磁敏电阻距离保持不变,磁敏电阻阻值不变,电路中电流不变,电压表示数不变,B错误;同理,D错误;在小车向左做加速度逐渐增大的加速直线运动过程中,磁体具有向左的加速度且增大,受到的合力向左且增大,故左侧的弹簧拉伸,右侧的弹簧压缩,故弹簧形变量逐渐增大,磁体向右远离磁敏电阻R,R阻值减小,电路中的电流增大,电流表的示数变大,C正确。
5.(4分)如图甲所示是电饭锅的电路图,其内部结构如图乙所示,S1是一个限温开关,按下此开关按钮,两触点闭合,当温度达到居里点(103 ℃)时此开关会自动断开。S2是一个自动温控开关,当温度低于70 ℃时会自动闭合,温度高于80 ℃时会自动断开,R1是限流电阻,R2是加热电阻。下列说法正确的是(　　)
[A] 当感温磁体的温度达到居里点(103 ℃)时,由于感温磁体失去了磁性,不能被永磁体吸引,在弹簧和磁体重力的作用下,两触点断开
[B] 开始煮饭时,若不按下限温开关S1一样可以把饭煮熟
[C] 电饭锅的饭煮熟后可以长时间保持米饭的温度在70 ℃到103 ℃之间
[D] 用电饭锅烧水,当水沸腾后限温开关S1也会自动断开
【答案】 A
【解析】 当感温磁体的温度达到居里点(103 ℃)时,由于感温磁体失去了磁性,不能被永磁体吸引,在弹簧和磁体重力的作用下,使得两触点断开,故A正确;如果开始煮饭时不按下限温开关S1,由于S2的作用,当锅内温度低于70 ℃时S2会自动闭合,从而对锅加热,但当温度高于80 ℃时S2会自动断开,使电饭锅处于保温状态,因此锅内的温度会控制在70 ℃到80 ℃之间,而无法将饭煮熟,故B、C错误;用电饭锅烧水,水沸腾后水的温度会保持100 ℃不变,锅底温度不能达到居里点(103 ℃),因此限温开关S1不会自动断开,故D错误。
6.(6分)(多选)(2024·广东佛山期末)图甲是氯化锂湿敏电阻原理示意图,当空气湿度升高时,其电阻率变大。某同学设计图乙的电路来监测空气湿度变化,其中RH是氯化锂湿敏电阻,
R0是定值电阻,在环境温度一定时,闭合开关,下列说法正确的是(　　)
[A] 空气湿度越高,RH阻值越小
[B] 空气湿度越低,电路中电流越大
[C] 空气湿度越高,电压表的示数越大
[D] 空气湿度越低,路端电压越大
【答案】 BC
【解析】 依题意,空气湿度越高,其电阻率越大,根据R=ρ,可知RH阻值越大,故A错误;同理,空气湿度越低,RH阻值越小,根据I=,可知电路中电流越大,U路端=E-Ir,路端电压越小,故B正确,D错误;同理,可知,空气湿度越高,RH阻值越大,电路中电流越小,由URH=
E-I(R0+r),可知电压表的示数越大,故C正确。
7.(4分)某蹦床俱乐部通过压力传感器获取运动员的运动数据,其工作电路如图所示。图中电源电动势恒定,内阻可忽略不计,R1为定值电阻,R为压力传感器,其阻值随压力的增大而减小,电压表和电流表均为理想电表。在运动员接触蹦床、挤压蹦床到离开蹦床的过程中,下列说法正确的是(　　)
[A] 电流表的示数先增大后减小
[B] 电压表的示数先增大后减小
[C] 电压表与电流表示数的比值先增大后减小
[D] 电路消耗的总功率增大
【答案】 A
【解析】 在运动员接触蹦床、挤压蹦床到离开蹦床的过程中,压力传感器受到的压力先增大后减小,压力传感器的阻值先减小后增大,根据闭合电路欧姆定律可知,电路电流先增大后减小,即电流表的示数先增大后减小,故A正确;定值电阻R1两端电压先增大后减小,R两端的电压先减小后增大,所以电压表的示数先减小后增大,故B错误;电压表与电流表示数的比值先减小后增大,故C错误;根据P总=EI,由于电路电流先增大后减小,可知电路消耗的总功率先增大后减小,故D错误。
能力提升练
8.(4分)图甲为在10 ℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理图,箱内的电阻R1=2 kΩ,
R2=1.5 kΩ,R3=4 kΩ,RT为热敏电阻,它的电阻随温度变化的图线如图乙所示,当a、b两端电压Uab<0时,电压鉴别器会令开关S接通,恒温箱内的电热丝发热;当 Uab>0时,电压鉴别器使S断开,停止加热。则恒温箱内的温度大约保持在(　　)
[A] 35 ℃ [B] 30 ℃
[C] 25 ℃ [D] 20 ℃
【答案】 C
【解析】 由题意可知,当Uab=0时,即φa=φb时,恒温箱保持稳定,根据串、并联电路电压与电阻的关系可知R1∶R2=2∶1.5=4∶3,只有R3∶RT也为4∶3的时候,Uab=0,此时有=,解得RT电阻为3 kΩ,从题图乙可以看出,温度为25 ℃。故选C。
9.(4分)自行车速度计的工作原理主要依靠的就是安装在前轮上的一块磁体,当磁体运动到霍尔传感器附近时,就产生了霍尔电压,霍尔电压通过导线传入一个小型放大器中,放大器就能检测到霍尔电压,这样便可测出在某段时间内的脉冲数。当自行车以某个速度匀速直线行驶时,检测到单位时间内的脉冲数为N,已知磁铁和霍尔传感器到前轮轮轴的距离均为R1,前轮的半径为R2,脉冲的宽度为Δt,峰值为Um,下列说法正确的是(　　)
[A] 车速越快,脉冲的峰值Um越大
[B] 车速越快,脉冲的宽度Δt越大
[C] 车速为2πNR2
[D] 车速为2πNR1
【答案】 C
【解析】 根据qvB=q得,Um=Bdv,由电流的微观定义式I=neSv,n是单位体积内的电子数,e是单个导电粒子所带的电荷量,S是导体的横截面积,v是导电粒子运动的速度,整理得v=,联立解得Um=,可知用霍尔元件可以测量磁场的磁感应强度,保持电流不变,霍尔电压Um与车速大小无关,故A、B均错误。由题意,当在单位时间t=1 s内的脉冲数为N时,自行车的转速为n0=,则车速为v=2πnR2==2πNR2,故C正确,D错误。
10.(4分)在产品生产的流水线上,常需要对产品计数。如图甲是利用光敏电阻自动计数的示意图,其中A是发光仪器,B是接收光信号的仪器,B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器。当传送带上没有产品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值较小;有产品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变大。实现自动计数功能的电路如图乙所示,a、b之间接示波器。水平传送带匀速前进,产品通过时会挡住光信号。示波器显示的电压随时间变化的图像如图丙所示。若计数电路中的电源两端的电压恒为6 V,光敏电阻与阻值为1 kΩ的定值电阻串联。已知t=0.1 s时光信号被产品挡住。下列说法正确的是(　　)
[A] R1为光敏电阻
[B] 光信号被产品挡住时,光敏电阻的阻值为2 kΩ
[C] 光信号被产品挡住时,光敏电阻的阻值为0.5 kΩ
[D] 每分钟通过计数装置的产品数量为300个
【答案】 B
【解析】 已知t=0.1 s时光信号被产品挡住,此时a、b之间电压为2 V,可知光信号没有被产品挡住时,a、b之间电压为4 V。有光照射时,光敏电阻的阻值较小,没有光照射时,光敏电阻的阻值较大,设电源两端的电压为U,则a、b两端的电压Uab=·R1,因此R2为光敏电阻,故A错误;光信号被产品挡住时,a、b之间电压为2 V,则R2两端电压U2=6 V-2 V=4 V,根据串联电路电阻之比等于电压之比可得==,光信号被产品挡住时,光敏电阻的阻值为R2=2R1=2 kΩ,故B正确,C错误;由题图丙可知,每经过0.4 s,就有一个产品通过计数装置。每分钟通过计数装置的产品数量n==150(个),故D错误。1　认识传感器
2　常见传感器的工作原理及应用
课时作业
(分值:42分)
基础巩固练
考点一　认识传感器
1.(4分)关于传感器工作的一般流程,下列选项正确的是(　　)
[A] 非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件
[B] 电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量
[C] 非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
[D] 非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量
2.(4分)传感器的应用越来越广泛,下列关于传感器在生产生活中的实际应用,说法正确的是(　　)
[A] 电梯能对超出负载作出“判断”,主要利用的是力传感器
[B] 宾馆的自动门能“感受”到人走近,主要利用的是声音传感器
[C] 检测汽车尾气排放是否符合标准,主要利用的是热传感器
[D] 电视遥控接收器的主要元件是次声波传感器
3.(4分)一种新型保险柜安装有声纹锁,只有主人说出事先设定的暗语才能打开,别人即使说出暗语也打不开锁。这种声纹锁辨别主人声音的依据是(　　)
[A] 音调 [B] 音色
[C] 响度 [D] 声速
4.(4分)(2024·浙江期中)某磁敏电阻R的阻值随外加磁场的磁感应强度B的增大而增大。一名同学利用该磁敏电阻设计了一款可以测量小车加速度的实验装置,如图所示,条形磁体的左、右两端分别连接两根相同的轻质弹簧,两弹簧的另一端固定在小车两侧的竖直挡板上,磁体可以相对小车无摩擦左右移动。下列说法正确的是(　　)
[A] 小车向右做匀速直线运动的过程中,电流表示数变大
[B] 小车向右做匀减速直线运动的过程中,电压表示数变小
[C] 小车向左做加速度逐渐增大的加速直线运动过程中,电流表示数变大
[D] 小车向左做匀减速直线运动的过程中,电压表示数变小
5.(4分)如图甲所示是电饭锅的电路图,其内部结构如图乙所示,S1是一个限温开关,按下此开关按钮,两触点闭合,当温度达到居里点(103 ℃)时此开关会自动断开。S2是一个自动温控开关,当温度低于70 ℃时会自动闭合,温度高于80 ℃时会自动断开,R1是限流电阻,R2是加热电阻。下列说法正确的是(　　)
[A] 当感温磁体的温度达到居里点(103 ℃)时,由于感温磁体失去了磁性,不能被永磁体吸引,在弹簧和磁体重力的作用下,两触点断开
[B] 开始煮饭时,若不按下限温开关S1一样可以把饭煮熟
[C] 电饭锅的饭煮熟后可以长时间保持米饭的温度在70 ℃到103 ℃之间
[D] 用电饭锅烧水,当水沸腾后限温开关S1也会自动断开
6.(6分)(多选)(2024·广东佛山期末)图甲是氯化锂湿敏电阻原理示意图,当空气湿度升高时,其电阻率变大。某同学设计图乙的电路来监测空气湿度变化,其中RH是氯化锂湿敏电阻,
R0是定值电阻,在环境温度一定时,闭合开关,下列说法正确的是(　　)
[A] 空气湿度越高,RH阻值越小
[B] 空气湿度越低,电路中电流越大
[C] 空气湿度越高,电压表的示数越大
[D] 空气湿度越低,路端电压越大
7.(4分)某蹦床俱乐部通过压力传感器获取运动员的运动数据,其工作电路如图所示。图中电源电动势恒定,内阻可忽略不计,R1为定值电阻,R为压力传感器,其阻值随压力的增大而减小,电压表和电流表均为理想电表。在运动员接触蹦床、挤压蹦床到离开蹦床的过程中,下列说法正确的是(　　)
[A] 电流表的示数先增大后减小
[B] 电压表的示数先增大后减小
[C] 电压表与电流表示数的比值先增大后减小
[D] 电路消耗的总功率增大
8.(4分)图甲为在10 ℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理图,箱内的电阻R1=2 kΩ,
R2=1.5 kΩ,R3=4 kΩ,RT为热敏电阻,它的电阻随温度变化的图线如图乙所示,当a、b两端电压Uab<0时,电压鉴别器会令开关S接通,恒温箱内的电热丝发热;当 Uab>0时,电压鉴别器使S断开,停止加热。则恒温箱内的温度大约保持在(　　)
[A] 35 ℃ [B] 30 ℃
[C] 25 ℃ [D] 20 ℃
9.(4分)自行车速度计的工作原理主要依靠的就是安装在前轮上的一块磁体,当磁体运动到霍尔传感器附近时,就产生了霍尔电压,霍尔电压通过导线传入一个小型放大器中,放大器就能检测到霍尔电压,这样便可测出在某段时间内的脉冲数。当自行车以某个速度匀速直线行驶时,检测到单位时间内的脉冲数为N,已知磁铁和霍尔传感器到前轮轮轴的距离均为R1,前轮的半径为R2,脉冲的宽度为Δt,峰值为Um,下列说法正确的是(　　)
[A] 车速越快,脉冲的峰值Um越大
[B] 车速越快,脉冲的宽度Δt越大
[C] 车速为2πNR2
[D] 车速为2πNR1
10.(4分)在产品生产的流水线上,常需要对产品计数。如图甲是利用光敏电阻自动计数的示意图,其中A是发光仪器,B是接收光信号的仪器,B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器。当传送带上没有产品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值较小;有产品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变大。实现自动计数功能的电路如图乙所示,a、b之间接示波器。水平传送带匀速前进,产品通过时会挡住光信号。示波器显示的电压随时间变化的图像如图丙所示。若计数电路中的电源两端的电压恒为6 V,光敏电阻与阻值为1 kΩ的定值电阻串联。已知t=0.1 s时光信号被产品挡住。下列说法正确的是(　　)
[A] R1为光敏电阻
[B] 光信号被产品挡住时,光敏电阻的阻值为2 kΩ
[C] 光信号被产品挡住时,光敏电阻的阻值为0.5 kΩ
[D] 每分钟通过计数装置的产品数量为300个3　利用传感器制作简单的自动控制装置
课时作业
(分值:30分)
基础巩固练
考点一　教材原型实验
1.(8分)某同学想通过实验探究一个热敏电阻的特性,并用此热敏电阻制作一个简易温控开关。
(1)为了探测热敏电阻的特性,该同学设计了如图甲所示的电路,R1为滑动变阻器,R2为电阻箱,RT为热敏电阻,热敏电阻处在虚线所示的温控室中。
①实验时,记录温控室的温度t0,将S2合向1,闭合开关S1前,将滑动变阻器R1的滑片移到
　　　(选填“a”或“b”)端,调节滑动变阻器的滑片,使电流表有合适的示数I0,将S2合向2,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I0,记录此时电阻箱接入电路的示数为R0,则温度为t0时,热敏电阻的阻值为　　　　。
②多次改变温控室的温度,重复上述实验过程,测得多组热敏电阻在不同温度t下对应的电阻值R,作出Rt图像,如图乙所示,由图可知,该热敏电阻的阻值随温度的升高而　　　　(选填“增大”或“减小”)。
(2)如图丙所示,用此热敏电阻和继电器组成一个简易温控开关,继电器的电阻为100 Ω。当继电器电流超过20 mA时,衔铁吸合,加热器停止加热,实现温控,为继电器线圈供电的电池E的内阻不计,电动势为6 V。图中“电源”是恒温箱加热器的电源。
为了实现恒温系统保持温度为40 ℃,实验时进行了以下操作:
①断开开关,滑动变阻器调节至阻值最大,将电阻箱阻值调节到　　　　　 Ω。
②将单刀双掷开关向c端闭合。
③缓慢调节滑动变阻器的阻值,观察到继电器的衔铁恰好被吸合。
④保持滑动变阻器的位置不变,将单刀双掷开关向另一端闭合,恒温箱系统正常工作。
若恒温箱系统要保持温度为50 ℃,则需把滑动变阻器调节到　　　 Ω;若恒温箱系统要保持温度为55 ℃,则滑动变阻器正常工作时必须向　　　(选填“左”或“右”)移动滑片。
2.(4分)(2025·江苏期中考试)如图所示是监控汽车安全带使用情况的一种简化报警电路。汽车启动时,开关S1闭合;驾驶员系好安全带时,开关S2将断开。L是报警指示灯,P是蜂鸣报警器,RN为安装在座垫下方的压敏元件(电阻值与所受压力大小成反比),M是一种触发开关(当A、B两端电压升高时,C、D两个端口间将像普通开关一样直接接通,从而连通L、P所在支路),则(　　)
[A] 当驾驶员坐在座位上启动汽车但未系安全带时,RN电阻变大,A、B两端电压升高,指示灯点亮,蜂鸣器报警
[B] 当驾驶员坐在座位上启动汽车未系安全带时,RN电阻变大,C、D两端口间接通
[C] 当驾驶员坐在座位上启动汽车并系上安全带时,A、B两端电压降低,指示灯熄灭
[D] 当驾驶员坐在座位上启动汽车并系上安全带时,C、D两端口间接通,指示灯熄灭
3.(8分)酒驾严重危害公共交通安全,打击酒驾现象已成为日常。如图甲所示为交警使用的某种酒精检测仪,核心部件为酒精气体传感器,其电阻R1与酒精气体浓度x的关系如图乙所示。
(1)某同学自行设计了简易酒精检测仪,如图丙所示,用到的器材有酒精气体传感器R1、电源(电动势为9.0 V,内阻未知)、电流表(满偏电流为100 mA,内阻为9.5 Ω),闭合开关,周围无酒精气体,发现电流表刚好满偏,则电源内阻为　　　　 Ω;用该仪器　　　　(选填“能”或“不能”)检测酒驾。
驾驶员状态 非酒驾 酒驾
酒精气体浓度标 准/(mg·mL-1) 小于0.2 大于或者 等于0.2
检测器状态 只有绿灯亮 绿灯红灯都亮
(2)另一名同学查阅酒精检测仪说明书时看到题表,他根据自己的理解将酒精检测仪的内部电路简化为图丁。只有绿灯亮表示被测试者非酒驾,红绿灯一起亮表示被测试者酒驾。图丁中电源电动势为9.0 V,内阻不计,R2为定值电阻,R1为酒精气体传感器,L1、L2是彩色小灯泡,颜色一红一绿,小灯泡电压达到0.7 V才会发光,则红灯为　　 　　(选填“L1”或“L2”),当红灯刚亮时通过其的电流为　　　　 A(结果保留2位有效数字)。
4.(10分)材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”,利用这种效应可以测量压力大小。如图甲为某压敏电阻在室温下的电阻压力特性曲线,其中RF、R0分别表示有无压力时压敏电阻的阻值。为了测量压力F,需先测量压敏电阻处于压力中的电阻值RF。请按要求完成下列实验。
(1)设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路,在图乙的虚线框中画出实验电路原理图(压敏电阻及所给压力已给出,待测压力大小为0.4×102～0.8×102 N,不考虑压力对电路其他部分的影响),要求误差较小,提供的器材如下:
A.压敏电阻,无压力时阻值R0=6 000 Ω
B.滑动变阻器R,最大阻值为200 Ω
C.电流表A,量程为0～2.5 mA,内阻约30 Ω
D.电压表V,量程为0～3 V,内阻约3 kΩ
E.直流电源E,电动势3 V,内阻很小
F.开关S,导线若干
(2)正确接线后,将压敏电阻置于待测压力下,通过压敏电阻的电流是1.33 mA,电压表的示数如图丙所示,则电压表的读数为　　　　 V。
(3)此时压敏电阻的阻值为　　　　 Ω;结合图甲可知待测压力的大小F=　　　　 N。(结果均保留2位有效数字)

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