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浙教版初中科学 八年级下册 第五章 控制系统与工程 同步练习
一、选择题
1．2026春晚，人型机器人的武术表演火爆全球。机器人设计中使用了多种压力传感器，能实时接受压力信号转换为电信号并传导至处理器，压力传感器的功能类似于人体四大组织的(　　)
A．神经组织 B．结缔组织 C．肌肉组织 D．上皮组织
【答案】A
【知识点】组织；传感器
【解析】【分析】在动物体内也有很多组织。例如，人体有四种基本组织，分别是上皮组织、肌肉组织、结缔组织和神经组织。
【解答】神经组织主要由神经细胞组成，具有接收刺激、产生并传导兴奋的作用。压力传感器能实时接受压力信号转换为电信号并传导至处理器，压力传感器的功能类似于人体四大组织的神经组织，A符合题意，BCD不符合题意。
故选：A。
2．家用空调温度自动控制系统是闭环控制，其中反馈环节的作用是(　　)
A．减少输入量 B．增加输入量 C．稳定输入量 D．稳定输出量
【答案】D
【知识点】自动控制的概念；自动控制系统
【解析】【分析】本题考查的是控制系统的组成。控制系统中各部分的作用：
(1)输入量：控制系统的给定量。
(2)控制器：处理输入信号和发出命令的装置或元件。
(3)执行器：直接控制被控对象的装置或元件。
(4)控制量：执行机构的输出信号。
(5)被控对象：控制系统中需要控制的装置或生产过程。(6)输出量：由控制系统控制的量。闭环控制系统中，反馈环节的作用是将输出量返回到输入端，与设定值进行比较并修正偏差，从而保持输出量的稳定。
【解答】A、反馈环节的作用不是减少输入量，而是通过反馈输出量来调整控制过程，因此 A 不符合题意；
B、反馈环节不会直接增加输入量，而是根据输出量与目标值的偏差调整控制动作，因此 B 不符合题意；
C、输入量是设定的目标温度，反馈环节不直接稳定输入量，而是稳定输出量，因此 C 不符合题意；
D、反馈环节通过检测实际温度（输出量），与设定温度比较并调整控制过程，最终稳定室内温度（输出量），因此 D 符合题意。
故答案为：D。
3．关于控制，下列说法不正确的是(　　)
A．能将控制的结果反馈回来与目标值进行比较，并根据它们的误差及时调整控制过程的系统称为闭环控制系统
B．手动控制系统与自动控制系统最大的区别在于控制的过程中需不需要人的直接干预
C．在控制过程中所有能引起被控量变化的因素都是干扰因素
D．闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量的偏差
【答案】C
【知识点】自动控制的概念；自动控制系统；自动控制系统与人体系统的比较
【解析】【分析】（1）闭环控制系统的定义是能将控制结果反馈回来与目标值比较，并根据误差调整控制过程，其核心是通过反馈减少被控量的偏差；手动控制与自动控制的根本区别在于控制过程中是否需要人的直接干预。
（2）干扰因素是指除系统给定输入以外，所有能引起被控量变化的因素，并非所有能引起被控量变化的因素都是干扰因素，系统的控制输入本身也会引起被控量变化，因此该说法不正确。
【解答】A、闭环控制系统的定义就是将控制结果反馈回来与目标值比较，并根据误差调整控制过程，因此 A 说法正确；
B、手动控制系统与自动控制系统的最大区别就在于控制过程中是否需要人的直接干预，因此 B 说法正确；
C、干扰因素是指除系统给定输入以外，能引起被控量变化的因素，并非所有能引起被控量变化的因素都是干扰因素，因此 C 说法不正确；
D、闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量与目标值之间的偏差，因此 D 说法正确。
故答案为：C。
4．下列最能体现自动控制的核心特征的是(　　)
A．人工实时干预 B．反馈校正
C．机械传动 D．电力驱动
【答案】B
【知识点】自动控制的概念；自动控制系统
【解析】【分析】（1）自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象自动地按照预定的规律运行，其核心特征是通过反馈校正来不断修正控制过程，使系统输出与目标值保持一致。
（2）人工实时干预是人工控制的特征，机械传动和电力驱动是实现控制的方式，均不是自动控制的核心特征。
【解答】A、人工实时干预是人工控制的特点，自动控制不需要人工实时干预，因此 A 不符合题意；
B、反馈校正是自动控制的核心特征，通过反馈信息不断修正控制过程，使系统自动稳定运行，因此 B 符合题意；
C、机械传动是控制装置中传递动力的方式，不是自动控制的核心特征，因此 C 不符合题意；
D、电力驱动是控制装置的动力来源，不是自动控制的核心特征，因此 D 不符合题意。
故答案为：B。
5．如图京东配送机器人是一个四轮小型无人驾驶电动货车，搭载了一套智能驾驶系统，该系统由一个高强度扫描雷达和无数摄像头构成，雷达和摄像头负责探测配送机器人的前后左右路况，如有人出现在前方，智能驾驶系统就会刹车。配送路线也是规划好的固定路线，如有快递到达校园，配送员先将快递放入车里，然后由系统通过APP或短信通知收件人，收件人确认后，“配送机器人”就自动开到固定停靠点送货，收件人输入密码便可打开配送车仓门收取快递，整个过程持续不到5分钟。如果收件人长时间不来收货，“配送机器人”就会驶离原地，在规定路线内巡回，或者给其他用户送货，送完之后再返回原地，发送短信等待刚才不在场的收件人来收快递。根据描述，“配送机器人”控制手段和控制方式分别属于(　　)
A．手动控制；开环控制 B．手动控制；闭环控制
C．自动控制；开环控制 D．自动控制；闭环控制
【答案】C
【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】（1）本题考查控制手段的分类：控制手段分为手动控制和自动控制。手动控制是指控制过程需要人的直接干预和操作；自动控制是指控制过程无需人的直接干预，由设备或系统自动完成控制动作。
（2）本题考查控制方式的分类：控制方式分为开环控制和闭环控制。开环控制系统的输出量不会返回到输入端，不参与控制过程的调整；闭环控制系统存在反馈环节，输出量会被检测并返回到输入端，与设定值比较后调整控制过程。
【解答】A、该配送机器人的控制过程无需人的直接干预，属于自动控制，不是手动控制；A 错误；
B、该配送机器人的控制过程无需人的直接干预，属于自动控制，不是手动控制；B 错误；
C、该配送机器人的控制过程无需人的直接干预，属于自动控制；其系统的核心控制逻辑为固定路线行驶、固定场景反应，输出量（如实际行驶位置、路况检测结果）未形成完整的反馈调整闭环，属于开环控制；C 正确；
D、该配送机器人的控制过程虽有路况检测，但未形成完整的反馈调整闭环，不属于闭环控制；D 错误。
故答案为：C。
6．如图所示是家用抽水马桶水箱水位自动控制原理图，其工作过程是：当水箱中的水位较低时，进水管进水，浮球随水箱水面上浮，达到设定水位后，杠杆带动针阀下降堵住进水口，从而稳定水箱水位。根据图示及其描述，下列关于该水位自动控制系统的分析中合理的是(　　)
A．浮球高度是被控量 B．控制过程没有检测装置
C．控制方式是闭环控制 D．设定水位是干扰因素
【答案】C
【知识点】自动控制系统
【解析】【分析】（1）控制系统的基本概念，包括被控量、检测装置、闭环控制、干扰因素的定义：被控量是控制系统中需要被控制的物理量；检测装置用于检测被控量的实际值；闭环控制系统存在反馈环节，能将被控量的实际值与设定值比较并调整控制；干扰因素是除输入量外，影响被控量的因素。
（2）结合抽水马桶水箱水位控制系统，考查各组成部分的判断：浮球随水位变化上下浮动，起到检测水位的作用；被控量是水箱的实际水位，而非浮球高度；设定水位是系统的输入量，干扰因素是影响水位稳定的其他因素。
【解答】A、该控制系统的控制目标是稳定水箱水位，被控量是水箱内的实际水位，浮球高度是随水位变化的反馈信号，不是被控量，A 错误；
B、浮球随水箱水位变化上下浮动，能检测实际水位的高低，属于系统的检测装置，B 错误；
C、系统通过浮球检测实际水位，与设定水位比较后，通过杠杆带动针阀控制进水，存在反馈环节，属于闭环控制，C 正确；
D、设定水位是控制系统的输入量（目标值），干扰因素是除设定水位外影响水位稳定的因素，D 错误。
故答案为：C。
7．自行车刹车控制过程如下：刹车时，施加一定的握把力，通过杠杆系统，使刹车片压紧车圈(或轮轴)，车轮减速。刹车握紧力与车轮转速一一对应，这是一个开环控制系统，在这个控制系统中执行器是(　　)
A．杠杆系统 B．握把 C．刹车片 D．车轮
【答案】C
【知识点】自动控制系统
【解析】【分析】（1）控制系统的基本组成：控制系统由控制器、执行器、被控对象、输入量、输出量等部分组成。其中执行器是直接对被控对象施加控制作用、改变被控量的装置或元件，是控制指令的直接执行者。
（2）开环控制系统的特点：开环控制系统无反馈环节，控制过程按设定的对应关系进行，本题中自行车刹车系统的输入量是握把握紧力，被控对象是车轮，被控量是车轮转速，刹车片是直接作用于车轮、实现减速控制的装置。
【解答】A、杠杆系统是传递握把握紧力的传动装置，不直接作用于被控对象（车轮），不是执行器，A 错误；
B、握把是施加输入信号（握把握紧力）的部件，属于控制器的输入环节，不是执行器，B 错误；
C、刹车片通过压紧车圈直接对车轮施加摩擦力，改变车轮转速（被控量），是控制系统的执行器，C 正确；
D、车轮是控制系统的被控对象，是被控制的装置，不是执行器，D 错误。
故答案为：C。
8．如图所示为某机器控制系统的工作流程图，分别由电动机控制子系统、机械臂控制子系统组成。在电动机控制子系统中，两个检测元件检测伺服电机的转角和速度，输送给伺服控制器与工程师设定的值进行比较，伺服控制器根据比较的差值发出控制信号，驱动装置将信号转变成相应的电流驱动伺服电机。在机械臂控制子系统中，伺服电机驱动机械臂，达到对机械臂的位置和运动精确控制的目标。下列关于电动机子系统的分析中正确的是(　　)
A．电动机子系统是闭环控制子系统
B．伺服电机是执行器
C．驱动装置是控制器
D．被控对象是机械臂
【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】（1）闭环控制系统的判断：闭环控制系统存在反馈环节，能将被控量通过检测元件返回到输入端，与设定值进行比较，并根据偏差调整控制过程。电动机控制子系统中，转角和速度检测元件会将伺服电机的实际转角、速度反馈给控制器，属于闭环控制系统。
（2）控制系统各组成部分的定义：控制器是对输入信号进行处理并发出控制指令的装置；执行器是直接对被控对象施加控制作用的装置；被控对象是控制系统中被控制的装置或过程。在电动机子系统中，伺服控制器（位置控制、速度控制模块）是控制器，驱动装置是执行器的信号转换环节，伺服电机是被控对象。
【解答】A、电动机子系统中，转角和速度检测元件将伺服电机的实际转角、速度反馈给控制器，与设定值比较并调整控制过程，存在反馈环节，属于闭环控制子系统，A 正确；
B、伺服电机是电动机子系统中被控制的对象，并非执行器，执行器是驱动装置，B 错误；
C、驱动装置的作用是将控制信号转换为驱动伺服电机的电流，属于执行器的组成部分，不是控制器，控制器是位置控制和速度控制模块，C 错误；
D、电动机子系统的控制目标是伺服电机的转角和速度，被控对象是伺服电机，机械臂是机械臂控制子系统的被控对象，D 错误。
故答案为：A。
9．如图所示是一款太阳能饭盒，可以利用太阳能加热实现饭盒保温。该饭盒的保温控制系统中，被控量是(　　)
A．饭盒 B．太阳能
C．饭盒内实际温度 D．饭盒内的食物
【答案】C
【知识点】自动控制系统
【解析】【分析】（1）控制系统中被控量的定义：被控量（也叫输出量）是控制系统中需要被控制的物理量，是被控对象的输出结果，直接反映控制目标的实现情况。
（2）在保温控制系统中，控制目标是保持饭盒内的温度稳定，因此需要被控制的物理量是饭盒内的实际温度；饭盒是被控对象，太阳能是控制手段（动力来源），食物是被控对象内的物品，均不属于被控量。
【解答】A、饭盒是该保温控制系统的被控对象，不是被控量，A 错误；
B、太阳能是加热饭盒的能量来源，属于控制手段，不是被控量，B 错误；
C、饭盒内的实际温度是控制系统需要控制的物理量，属于被控量，C 正确；
D、饭盒内的食物是被控对象内的物品，不是被控量，D 错误。
故答案为：C。
10．如图所示是一款抽水马桶水箱的水位控制装置。拨动冲水旋钮，出水阀打开，水箱冲水，与此同时，浮球下降，进水阀打开，水箱进水，当水箱的水位达到设定位置时，进水阀关闭停止进水。根据示意图和上述说明，下列有关该水箱的水位控制系统说法中不恰当的是(　　)
A．该控制系统的控制手段属于自动控制和机械控制
B．给定量是设定的水位，被控量是实际的水位，所以该控制系统是闭环控制
C．水箱的进水流量和出水流量都属于该控制系统的干扰因素
D．往水箱中放入一块砖块，该控制系统的输出量将不受影响
【答案】C
【知识点】自动控制系统
【解析】【分析】（1）自动控制与机械控制的概念：自动控制是指在无人直接参与的情况下，控制装置自动地对控制对象进行控制；机械控制是指利用机械装置实现控制功能。
（2）闭环控制系统的判断：闭环控制系统的核心是存在反馈环节，能将被控量（输出量）反馈到输入端，与给定值进行比较，从而修正控制过程。被控量是系统输出的需要控制的量，给定量是系统设定的目标值。干扰因素是指影响系统输出量的非预期因素，而系统的输入量、输出量本身不属于干扰因素。
【解答】A、该控制系统在冲水后，浮球会自动根据水位控制进水阀的开关，无需人工持续干预，属于自动控制；且整个控制过程通过浮球、杠杆等机械装置实现，属于机械控制，因此该说法恰当，不符合题意；
B、该系统的给定量是设定的水位，被控量是水箱内实际的水位，浮球会将实际水位反馈回来，与设定水位比较并控制进水阀，存在反馈环节，属于闭环控制，因此该说法恰当，不符合题意；
C、出水流量是系统的被控过程，属于系统的工作环节，不是干扰因素；进水流量的波动才属于干扰因素，因此该说法不恰当，符合题意；
D、往水箱中放入砖块，水箱内的水位会因砖块体积被排开的水而上升，浮球会提前到达设定水位并关闭进水阀，系统的输出量（实际水位）仍会维持在设定值附近，因此该说法恰当，不符合题意。
故答案为：C。
11． 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。
12． 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。
13．下列家用电器使用的传感器类型正确的是 (　　)
A．冰箱————温度传感器 B．电视————压力传感器
C．油烟机————化学传感器 D．电子秤————红外传感器
【答案】A
【知识点】自动控制的概念；自动控制系统；自动控制电路与元件
【解析】【分析】传感器中的半导体元件可以根据环境变化而出现不同的示数。
【解答】A.冰箱的主要功能是调节温度，因此需要检测温度变化。温度传感器的作用是感知温度并转化为电信号，用于控制制冷系统的运行，故A正确；
B.电视机与压力传感无关，故B错误；
C.油烟机通常是通过声音、烟雾浓度或手动按键来控制，可能需要的是声音传感器或烟雾传感器等，不用化学传感器，故C错误；
D.电子秤通过压力传感器测量物体质量，并转化为电信号显示质量，红外传感器用于检测红外辐射(如体温枪)，故D错误；
故答案为： A。
14． 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。
二、填空题
15． 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）。
16． 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。
三、实验与探究题
17．如图为不同材质的物料自动分拣系统。当按下设备电源按键后，电机运转，带动传送带传送物料。当传感器检测到的物料材质为对应材质时，由PLC控制柜控制相应的气缸推出，使物料离开传送带，进入相应滑槽，实现不同物料分类的功能。请根据示意图和描述，完成以下任务：
（1）该控制系统的控制手段与控制方式分别是　 　和　 　。
A.人工控制
B.自动控制
C.开环控制
D.闭环控制
（2）该控制系统的执行器是____。
A．气缸 B．电机 C．PLC控制柜
（3）下列不属于该控制系统干扰因素的是____。
A．物料材质的变化 B．传送带打滑 C．PLC输出信号异常
（4）为提升该系统的分拣精度，以下措施最不合理的是____。
A．提升传感器的灵敏度
B．增快电机的转速
C．提升PLC控制柜的信号处理能力
（5）3种材料传感器的排布顺序属于分拣器方案优化的____。
A．约束条件 B．影响因素 C．干扰因素
【答案】（1）B；C
（2）A
（3）A
（4）B
（5）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】（1）控制手段的分类：控制手段分为人工控制和自动控制。人工控制需要人持续参与操作；自动控制是指控制过程无需人直接干预，由设备按预设程序自动完成控制动作。
控制方式的分类：控制方式分为开环控制和闭环控制。开环控制系统的输出量不返回到输入端，不参与控制过程的调整；闭环控制系统存在反馈环节，输出量会被检测并反馈到输入端，与设定值比较后调整控制过程。
（2）控制系统各组成部分的定义：执行器是直接对被控对象施加控制作用、改变被控量的装置；干扰因素是除输入量外，能影响被控量的各种因素。
（3）系统优化的相关概念：影响因素是指对优化目标（如分拣精度、效率）产生直接影响的可调整条件；约束条件是优化过程中必须满足的限制条件；干扰因素是系统外部或内部的不确定扰动。
【解答】（1）A、人工控制需要人直接参与分拣过程，该系统按下电源后自动完成分拣，无需人直接干预，A 不符合题意；
B、系统按下电源后，由传感器、PLC 控制柜、气缸自动完成物料识别与分拣，无需人持续参与操作，属于自动控制，B 符合题意；
C、该系统的输出量（物料分拣结果）不会被反馈到输入端调整后续控制过程，不存在反馈环节，属于开环控制，C 符合题意；
D、闭环控制需要反馈环节来修正偏差，该系统无反馈环节，D 不符合题意。
故答案为：B；C。
(2)A、气缸接收 PLC 控制柜的指令，直接推动物料离开传送带，是直接对被控对象施加控制作用的装置，属于执行器，A 正确；
B、电机带动传送带运转，是系统的动力装置，不直接执行分拣动作，不是执行器，B 错误；
C、PLC 控制柜接收传感器信号并发出控制指令，属于控制器，不是执行器，C 错误；
故答案为：A。
(3)A、物料材质的变化是系统需要识别并分拣的输入信号，不是影响控制过程的干扰因素，A 符合题意；
B、传送带打滑会改变物料传送速度，导致气缸推出时机偏差，属于干扰因素，B 不符合题意；
C、PLC 输出信号异常会导致气缸误动作，影响分拣结果，属于干扰因素，C 不符合题意；
故答案为：A。
(4)A、提升传感器的灵敏度，能更准确识别物料材质，提升分拣精度，措施合理，A 不符合题意；
B、增快电机转速会使物料传送速度加快，气缸的反应时间缩短，容易出现误推或漏推，降低分拣精度，措施最不合理，B 符合题意；
C、提升 PLC 控制柜的信号处理能力，能更快更准确处理传感器信号，提升分拣精度，措施合理，C 不符合题意；
故答案为：B。
(5)A、约束条件是系统优化中必须满足的限制条件，传感器排布顺序不属于约束条件，A 不符合题意；
B、传感器的排布顺序会影响物料识别的先后顺序和分拣效率，是影响系统优化的因素，B 符合题意；
C、干扰因素是影响被控量的外部或内部扰动，传感器排布顺序不是干扰因素，C 不符合题意；
故答案为：B。
故答案为：(1)B；C。
(2) A；
(3) A；
(4) B；
(5) B。
18．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。
19．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 ℃。
四、综合题
20．车道偏离预警系统通过车载摄像头采集被跟踪车道线的视频信号，并送到高速媒体处理器DSP的视频接口，再由视频处理模块对视频信号进行车道特征值的提取与对比，当检测到汽车偏离车道时，报警器发出警报信号，提醒司机注意纠正这种无意识的车道偏离，从而尽可能地减少车道偏离事故的发生。整个过程大约在0.5秒内完成，为驾驶者提供更多的反应时间。
（1）车道偏离预警系统的控制方式属于　 　(填序号，下同)。(①开环控制　②闭环控制)
（2）车道偏离预警系统的控制器与被控对象分别是　 　、　 　。(①车载摄像头　②视频处理模块　③汽车　④报警器)
（3）对该系统进行优化，下列优化措施不合理的是　 　。(①打开转向灯正常变线行驶时，系统不报警　②提高摄像头数据采集能力　③将声音报警改为声光报警　④将报警声由单调的“滴滴”声改成柔美的轻音乐)
（4）设计该系统时，既要考虑抗干扰、易维护，还要兼顾成本、安装等要素，这体现了系统分析的　 　原则。(①整体性　②相关性　③综合性　④科学性)
（5）目前，各厂商所配备的车道偏离预警系统均基于视觉(摄像头)方式采集数据的基础上研发，它们在雨雪天气或能见度不高的路面时，采集车道标识线的准确度会下降。这反应出该系统　 　较差。(①整体性　②相关性　③环境适应性　④动态性)
【答案】（1）①
（2）②；④
（3）④
（4）③
（5）③
【知识点】认识技术与工程；自动控制的概念；自动控制系统
【解析】【分析】（1）开环控制系统与闭环控制系统的核心区别在于是否存在反馈环节，即系统是否能将输出量反馈回输入端并调整控制过程。车道偏离预警系统仅检测车道偏离并发出报警信号，不会直接干预汽车的行驶状态，不存在反馈调整过程，因此属于开环控制。
（2）控制系统中，控制器是对输入信号进行处理并发出控制指令的装置，被控对象是控制系统所控制的装置或生产过程。在车道偏离预警系统中，视频处理模块负责处理视频信号、判断车道偏离并发出报警指令，是控制器；报警器接收指令并发出报警信号，是系统的执行装置，而汽车的行驶状态并非由系统直接控制，报警器本身是被控对象。
（3）系统优化措施需以提升预警效果、保障行车安全为目标。合理的优化应提高系统的可靠性、响应性或警示效果，而不合理的优化会降低警示效果，影响行车安全。
【解答】（1）车道偏离预警系统仅在检测到车道偏离时发出报警信号，不会根据报警结果调整汽车行驶状态，不存在反馈环节，因此属于开环控制，选①；
（2）视频处理模块负责处理采集到的视频信号、判断车道偏离并发出报警指令，是系统的控制器，选②；
报警器接收控制指令并发出报警信号，是系统的被控对象，选④；
（3）①打开转向灯正常变线行驶时系统不报警，可避免误报警，合理；
②提高摄像头数据采集能力，能提升系统检测的准确性，合理；
③将声音报警改为声光报警，可增强警示效果，合理；
④将报警声改为轻柔的轻音乐，会降低警示效果，难以引起司机注意，不利于行车安全，不合理，
选④。
故答案为：（1）①；
（2）②；④；
（3）④。
21．在“利用传感器制作简单的自动控制”实验中，简单的门窗磁控防盗报警装置示意图如图甲所示。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）如图乙所示，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　 　(选填“正极”或“负极”)。
（2）连接好电路，闭合开关S，接通电源，将磁体M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】（1）正极
（2）LED亮，蜂鸣器不响；LED灭，蜂鸣器响
【知识点】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）发光二极管单向导电性：发光二极管（LED）是半导体器件，具有单向导电性，只有电流从正极流入、负极流出时，二极管才能正向导通发光；反之则截止，无电流通过。
（2）干簧管工作原理：干簧管是磁控开关，当外部磁场靠近时，内部簧片被磁化吸合，电路导通；当磁场远离时，簧片依靠弹性断开，电路截止。
（3）电磁继电器控制逻辑：电磁继电器通过线圈通电产生磁性，吸合衔铁切换电路通路。干簧管导通时，电流经 LED 支路形成回路；干簧管断开时，线圈通电吸合衔铁，蜂鸣器支路工作。
【解答】（1）电路中 P 点应接直流电源的正极。因为发光二极管 LED 需要正向导通才能发光，图中 LED 的左端（R 侧）为电流流入端，需接高电位（电源正极），因此 P 点必须接正极，才能保证 LED 正常发光。
（2）磁体 M 靠近干簧管时，干簧管受磁场作用吸合，导通。此时电流经电阻 R、LED 形成闭合回路，LED 发光；蜂鸣器所在支路被短路，无电流通过，因此LED 亮，蜂鸣器不响。
（3）磁体 M 离开干簧管时，干簧管断开，LED 支路断路，无电流通过，LED 灭；同时继电器线圈通电产生磁性，吸合衔铁，蜂鸣器所在支路接通，蜂鸣器响。
故答案为：（1）正极；
（2）LED 亮，蜂鸣器不响；
（3）LED 灭，蜂鸣器响。
22．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浙教版初中科学 八年级下册 第五章 控制系统与工程 同步练习
一、选择题
1．2026春晚，人型机器人的武术表演火爆全球。机器人设计中使用了多种压力传感器，能实时接受压力信号转换为电信号并传导至处理器，压力传感器的功能类似于人体四大组织的(　　)
A．神经组织 B．结缔组织 C．肌肉组织 D．上皮组织
2．家用空调温度自动控制系统是闭环控制，其中反馈环节的作用是(　　)
A．减少输入量 B．增加输入量 C．稳定输入量 D．稳定输出量
3．关于控制，下列说法不正确的是(　　)
A．能将控制的结果反馈回来与目标值进行比较，并根据它们的误差及时调整控制过程的系统称为闭环控制系统
B．手动控制系统与自动控制系统最大的区别在于控制的过程中需不需要人的直接干预
C．在控制过程中所有能引起被控量变化的因素都是干扰因素
D．闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量的偏差
4．下列最能体现自动控制的核心特征的是(　　)
A．人工实时干预 B．反馈校正
C．机械传动 D．电力驱动
5．如图京东配送机器人是一个四轮小型无人驾驶电动货车，搭载了一套智能驾驶系统，该系统由一个高强度扫描雷达和无数摄像头构成，雷达和摄像头负责探测配送机器人的前后左右路况，如有人出现在前方，智能驾驶系统就会刹车。配送路线也是规划好的固定路线，如有快递到达校园，配送员先将快递放入车里，然后由系统通过APP或短信通知收件人，收件人确认后，“配送机器人”就自动开到固定停靠点送货，收件人输入密码便可打开配送车仓门收取快递，整个过程持续不到5分钟。如果收件人长时间不来收货，“配送机器人”就会驶离原地，在规定路线内巡回，或者给其他用户送货，送完之后再返回原地，发送短信等待刚才不在场的收件人来收快递。根据描述，“配送机器人”控制手段和控制方式分别属于(　　)
A．手动控制；开环控制 B．手动控制；闭环控制
C．自动控制；开环控制 D．自动控制；闭环控制
6．如图所示是家用抽水马桶水箱水位自动控制原理图，其工作过程是：当水箱中的水位较低时，进水管进水，浮球随水箱水面上浮，达到设定水位后，杠杆带动针阀下降堵住进水口，从而稳定水箱水位。根据图示及其描述，下列关于该水位自动控制系统的分析中合理的是(　　)
A．浮球高度是被控量 B．控制过程没有检测装置
C．控制方式是闭环控制 D．设定水位是干扰因素
7．自行车刹车控制过程如下：刹车时，施加一定的握把力，通过杠杆系统，使刹车片压紧车圈(或轮轴)，车轮减速。刹车握紧力与车轮转速一一对应，这是一个开环控制系统，在这个控制系统中执行器是(　　)
A．杠杆系统 B．握把 C．刹车片 D．车轮
8．如图所示为某机器控制系统的工作流程图，分别由电动机控制子系统、机械臂控制子系统组成。在电动机控制子系统中，两个检测元件检测伺服电机的转角和速度，输送给伺服控制器与工程师设定的值进行比较，伺服控制器根据比较的差值发出控制信号，驱动装置将信号转变成相应的电流驱动伺服电机。在机械臂控制子系统中，伺服电机驱动机械臂，达到对机械臂的位置和运动精确控制的目标。下列关于电动机子系统的分析中正确的是(　　)
A．电动机子系统是闭环控制子系统
B．伺服电机是执行器
C．驱动装置是控制器
D．被控对象是机械臂
9．如图所示是一款太阳能饭盒，可以利用太阳能加热实现饭盒保温。该饭盒的保温控制系统中，被控量是(　　)
A．饭盒 B．太阳能
C．饭盒内实际温度 D．饭盒内的食物
10．如图所示是一款抽水马桶水箱的水位控制装置。拨动冲水旋钮，出水阀打开，水箱冲水，与此同时，浮球下降，进水阀打开，水箱进水，当水箱的水位达到设定位置时，进水阀关闭停止进水。根据示意图和上述说明，下列有关该水箱的水位控制系统说法中不恰当的是(　　)
A．该控制系统的控制手段属于自动控制和机械控制
B．给定量是设定的水位，被控量是实际的水位，所以该控制系统是闭环控制
C．水箱的进水流量和出水流量都属于该控制系统的干扰因素
D．往水箱中放入一块砖块，该控制系统的输出量将不受影响
11． 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
12． 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
13．下列家用电器使用的传感器类型正确的是 (　　)
A．冰箱————温度传感器 B．电视————压力传感器
C．油烟机————化学传感器 D．电子秤————红外传感器
14． 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
二、填空题
15． 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　 　。
16． 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”)。
三、实验与探究题
17．如图为不同材质的物料自动分拣系统。当按下设备电源按键后，电机运转，带动传送带传送物料。当传感器检测到的物料材质为对应材质时，由PLC控制柜控制相应的气缸推出，使物料离开传送带，进入相应滑槽，实现不同物料分类的功能。请根据示意图和描述，完成以下任务：
（1）该控制系统的控制手段与控制方式分别是　 　和　 　。
A.人工控制
B.自动控制
C.开环控制
D.闭环控制
（2）该控制系统的执行器是____。
A．气缸 B．电机 C．PLC控制柜
（3）下列不属于该控制系统干扰因素的是____。
A．物料材质的变化 B．传送带打滑 C．PLC输出信号异常
（4）为提升该系统的分拣精度，以下措施最不合理的是____。
A．提升传感器的灵敏度
B．增快电机的转速
C．提升PLC控制柜的信号处理能力
（5）3种材料传感器的排布顺序属于分拣器方案优化的____。
A．约束条件 B．影响因素 C．干扰因素
18．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。
19．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。
四、综合题
20．车道偏离预警系统通过车载摄像头采集被跟踪车道线的视频信号，并送到高速媒体处理器DSP的视频接口，再由视频处理模块对视频信号进行车道特征值的提取与对比，当检测到汽车偏离车道时，报警器发出警报信号，提醒司机注意纠正这种无意识的车道偏离，从而尽可能地减少车道偏离事故的发生。整个过程大约在0.5秒内完成，为驾驶者提供更多的反应时间。
（1）车道偏离预警系统的控制方式属于　 　(填序号，下同)。(①开环控制　②闭环控制)
（2）车道偏离预警系统的控制器与被控对象分别是　 　、　 　。(①车载摄像头　②视频处理模块　③汽车　④报警器)
（3）对该系统进行优化，下列优化措施不合理的是　 　。(①打开转向灯正常变线行驶时，系统不报警　②提高摄像头数据采集能力　③将声音报警改为声光报警　④将报警声由单调的“滴滴”声改成柔美的轻音乐)
（4）设计该系统时，既要考虑抗干扰、易维护，还要兼顾成本、安装等要素，这体现了系统分析的　 　原则。(①整体性　②相关性　③综合性　④科学性)
（5）目前，各厂商所配备的车道偏离预警系统均基于视觉(摄像头)方式采集数据的基础上研发，它们在雨雪天气或能见度不高的路面时，采集车道标识线的准确度会下降。这反应出该系统　 　较差。(①整体性　②相关性　③环境适应性　④动态性)
21．在“利用传感器制作简单的自动控制”实验中，简单的门窗磁控防盗报警装置示意图如图甲所示。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）如图乙所示，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　 　(选填“正极”或“负极”)。
（2）连接好电路，闭合开关S，接通电源，将磁体M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 　 　 　 　
22．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】A
【知识点】组织；传感器
【解析】【分析】在动物体内也有很多组织。例如，人体有四种基本组织，分别是上皮组织、肌肉组织、结缔组织和神经组织。
【解答】神经组织主要由神经细胞组成，具有接收刺激、产生并传导兴奋的作用。压力传感器能实时接受压力信号转换为电信号并传导至处理器，压力传感器的功能类似于人体四大组织的神经组织，A符合题意，BCD不符合题意。
故选：A。
2．【答案】D
【知识点】自动控制的概念；自动控制系统
【解析】【分析】本题考查的是控制系统的组成。控制系统中各部分的作用：
(1)输入量：控制系统的给定量。
(2)控制器：处理输入信号和发出命令的装置或元件。
(3)执行器：直接控制被控对象的装置或元件。
(4)控制量：执行机构的输出信号。
(5)被控对象：控制系统中需要控制的装置或生产过程。(6)输出量：由控制系统控制的量。闭环控制系统中，反馈环节的作用是将输出量返回到输入端，与设定值进行比较并修正偏差，从而保持输出量的稳定。
【解答】A、反馈环节的作用不是减少输入量，而是通过反馈输出量来调整控制过程，因此 A 不符合题意；
B、反馈环节不会直接增加输入量，而是根据输出量与目标值的偏差调整控制动作，因此 B 不符合题意；
C、输入量是设定的目标温度，反馈环节不直接稳定输入量，而是稳定输出量，因此 C 不符合题意；
D、反馈环节通过检测实际温度（输出量），与设定温度比较并调整控制过程，最终稳定室内温度（输出量），因此 D 符合题意。
故答案为：D。
3．【答案】C
【知识点】自动控制的概念；自动控制系统；自动控制系统与人体系统的比较
【解析】【分析】（1）闭环控制系统的定义是能将控制结果反馈回来与目标值比较，并根据误差调整控制过程，其核心是通过反馈减少被控量的偏差；手动控制与自动控制的根本区别在于控制过程中是否需要人的直接干预。
（2）干扰因素是指除系统给定输入以外，所有能引起被控量变化的因素，并非所有能引起被控量变化的因素都是干扰因素，系统的控制输入本身也会引起被控量变化，因此该说法不正确。
【解答】A、闭环控制系统的定义就是将控制结果反馈回来与目标值比较，并根据误差调整控制过程，因此 A 说法正确；
B、手动控制系统与自动控制系统的最大区别就在于控制过程中是否需要人的直接干预，因此 B 说法正确；
C、干扰因素是指除系统给定输入以外，能引起被控量变化的因素，并非所有能引起被控量变化的因素都是干扰因素，因此 C 说法不正确；
D、闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量与目标值之间的偏差，因此 D 说法正确。
故答案为：C。
4．【答案】B
【知识点】自动控制的概念；自动控制系统
【解析】【分析】（1）自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象自动地按照预定的规律运行，其核心特征是通过反馈校正来不断修正控制过程，使系统输出与目标值保持一致。
（2）人工实时干预是人工控制的特征，机械传动和电力驱动是实现控制的方式，均不是自动控制的核心特征。
【解答】A、人工实时干预是人工控制的特点，自动控制不需要人工实时干预，因此 A 不符合题意；
B、反馈校正是自动控制的核心特征，通过反馈信息不断修正控制过程，使系统自动稳定运行，因此 B 符合题意；
C、机械传动是控制装置中传递动力的方式，不是自动控制的核心特征，因此 C 不符合题意；
D、电力驱动是控制装置的动力来源，不是自动控制的核心特征，因此 D 不符合题意。
故答案为：B。
5．【答案】C
【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】（1）本题考查控制手段的分类：控制手段分为手动控制和自动控制。手动控制是指控制过程需要人的直接干预和操作；自动控制是指控制过程无需人的直接干预，由设备或系统自动完成控制动作。
（2）本题考查控制方式的分类：控制方式分为开环控制和闭环控制。开环控制系统的输出量不会返回到输入端，不参与控制过程的调整；闭环控制系统存在反馈环节，输出量会被检测并返回到输入端，与设定值比较后调整控制过程。
【解答】A、该配送机器人的控制过程无需人的直接干预，属于自动控制，不是手动控制；A 错误；
B、该配送机器人的控制过程无需人的直接干预，属于自动控制，不是手动控制；B 错误；
C、该配送机器人的控制过程无需人的直接干预，属于自动控制；其系统的核心控制逻辑为固定路线行驶、固定场景反应，输出量（如实际行驶位置、路况检测结果）未形成完整的反馈调整闭环，属于开环控制；C 正确；
D、该配送机器人的控制过程虽有路况检测，但未形成完整的反馈调整闭环，不属于闭环控制；D 错误。
故答案为：C。
6．【答案】C
【知识点】自动控制系统
【解析】【分析】（1）控制系统的基本概念，包括被控量、检测装置、闭环控制、干扰因素的定义：被控量是控制系统中需要被控制的物理量；检测装置用于检测被控量的实际值；闭环控制系统存在反馈环节，能将被控量的实际值与设定值比较并调整控制；干扰因素是除输入量外，影响被控量的因素。
（2）结合抽水马桶水箱水位控制系统，考查各组成部分的判断：浮球随水位变化上下浮动，起到检测水位的作用；被控量是水箱的实际水位，而非浮球高度；设定水位是系统的输入量，干扰因素是影响水位稳定的其他因素。
【解答】A、该控制系统的控制目标是稳定水箱水位，被控量是水箱内的实际水位，浮球高度是随水位变化的反馈信号，不是被控量，A 错误；
B、浮球随水箱水位变化上下浮动，能检测实际水位的高低，属于系统的检测装置，B 错误；
C、系统通过浮球检测实际水位，与设定水位比较后，通过杠杆带动针阀控制进水，存在反馈环节，属于闭环控制，C 正确；
D、设定水位是控制系统的输入量（目标值），干扰因素是除设定水位外影响水位稳定的因素，D 错误。
故答案为：C。
7．【答案】C
【知识点】自动控制系统
【解析】【分析】（1）控制系统的基本组成：控制系统由控制器、执行器、被控对象、输入量、输出量等部分组成。其中执行器是直接对被控对象施加控制作用、改变被控量的装置或元件，是控制指令的直接执行者。
（2）开环控制系统的特点：开环控制系统无反馈环节，控制过程按设定的对应关系进行，本题中自行车刹车系统的输入量是握把握紧力，被控对象是车轮，被控量是车轮转速，刹车片是直接作用于车轮、实现减速控制的装置。
【解答】A、杠杆系统是传递握把握紧力的传动装置，不直接作用于被控对象（车轮），不是执行器，A 错误；
B、握把是施加输入信号（握把握紧力）的部件，属于控制器的输入环节，不是执行器，B 错误；
C、刹车片通过压紧车圈直接对车轮施加摩擦力，改变车轮转速（被控量），是控制系统的执行器，C 正确；
D、车轮是控制系统的被控对象，是被控制的装置，不是执行器，D 错误。
故答案为：C。
8．【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】（1）闭环控制系统的判断：闭环控制系统存在反馈环节，能将被控量通过检测元件返回到输入端，与设定值进行比较，并根据偏差调整控制过程。电动机控制子系统中，转角和速度检测元件会将伺服电机的实际转角、速度反馈给控制器，属于闭环控制系统。
（2）控制系统各组成部分的定义：控制器是对输入信号进行处理并发出控制指令的装置；执行器是直接对被控对象施加控制作用的装置；被控对象是控制系统中被控制的装置或过程。在电动机子系统中，伺服控制器（位置控制、速度控制模块）是控制器，驱动装置是执行器的信号转换环节，伺服电机是被控对象。
【解答】A、电动机子系统中，转角和速度检测元件将伺服电机的实际转角、速度反馈给控制器，与设定值比较并调整控制过程，存在反馈环节，属于闭环控制子系统，A 正确；
B、伺服电机是电动机子系统中被控制的对象，并非执行器，执行器是驱动装置，B 错误；
C、驱动装置的作用是将控制信号转换为驱动伺服电机的电流，属于执行器的组成部分，不是控制器，控制器是位置控制和速度控制模块，C 错误；
D、电动机子系统的控制目标是伺服电机的转角和速度，被控对象是伺服电机，机械臂是机械臂控制子系统的被控对象，D 错误。
故答案为：A。
9．【答案】C
【知识点】自动控制系统
【解析】【分析】（1）控制系统中被控量的定义：被控量（也叫输出量）是控制系统中需要被控制的物理量，是被控对象的输出结果，直接反映控制目标的实现情况。
（2）在保温控制系统中，控制目标是保持饭盒内的温度稳定，因此需要被控制的物理量是饭盒内的实际温度；饭盒是被控对象，太阳能是控制手段（动力来源），食物是被控对象内的物品，均不属于被控量。
【解答】A、饭盒是该保温控制系统的被控对象，不是被控量，A 错误；
B、太阳能是加热饭盒的能量来源，属于控制手段，不是被控量，B 错误；
C、饭盒内的实际温度是控制系统需要控制的物理量，属于被控量，C 正确；
D、饭盒内的食物是被控对象内的物品，不是被控量，D 错误。
故答案为：C。
10．【答案】C
【知识点】自动控制系统
【解析】【分析】（1）自动控制与机械控制的概念：自动控制是指在无人直接参与的情况下，控制装置自动地对控制对象进行控制；机械控制是指利用机械装置实现控制功能。
（2）闭环控制系统的判断：闭环控制系统的核心是存在反馈环节，能将被控量（输出量）反馈到输入端，与给定值进行比较，从而修正控制过程。被控量是系统输出的需要控制的量，给定量是系统设定的目标值。干扰因素是指影响系统输出量的非预期因素，而系统的输入量、输出量本身不属于干扰因素。
【解答】A、该控制系统在冲水后，浮球会自动根据水位控制进水阀的开关，无需人工持续干预，属于自动控制；且整个控制过程通过浮球、杠杆等机械装置实现，属于机械控制，因此该说法恰当，不符合题意；
B、该系统的给定量是设定的水位，被控量是水箱内实际的水位，浮球会将实际水位反馈回来，与设定水位比较并控制进水阀，存在反馈环节，属于闭环控制，因此该说法恰当，不符合题意；
C、出水流量是系统的被控过程，属于系统的工作环节，不是干扰因素；进水流量的波动才属于干扰因素，因此该说法不恰当，符合题意；
D、往水箱中放入砖块，水箱内的水位会因砖块体积被排开的水而上升，浮球会提前到达设定水位并关闭进水阀，系统的输出量（实际水位）仍会维持在设定值附近，因此该说法恰当，不符合题意。
故答案为：C。
11．【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。
12．【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。
13．【答案】A
【知识点】自动控制的概念；自动控制系统；自动控制电路与元件
【解析】【分析】传感器中的半导体元件可以根据环境变化而出现不同的示数。
【解答】A.冰箱的主要功能是调节温度，因此需要检测温度变化。温度传感器的作用是感知温度并转化为电信号，用于控制制冷系统的运行，故A正确；
B.电视机与压力传感无关，故B错误；
C.油烟机通常是通过声音、烟雾浓度或手动按键来控制，可能需要的是声音传感器或烟雾传感器等，不用化学传感器，故C错误；
D.电子秤通过压力传感器测量物体质量，并转化为电信号显示质量，红外传感器用于检测红外辐射(如体温枪)，故D错误；
故答案为： A。
14．【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。
15．【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）。
16．【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。
17．【答案】（1）B；C
（2）A
（3）A
（4）B
（5）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】（1）控制手段的分类：控制手段分为人工控制和自动控制。人工控制需要人持续参与操作；自动控制是指控制过程无需人直接干预，由设备按预设程序自动完成控制动作。
控制方式的分类：控制方式分为开环控制和闭环控制。开环控制系统的输出量不返回到输入端，不参与控制过程的调整；闭环控制系统存在反馈环节，输出量会被检测并反馈到输入端，与设定值比较后调整控制过程。
（2）控制系统各组成部分的定义：执行器是直接对被控对象施加控制作用、改变被控量的装置；干扰因素是除输入量外，能影响被控量的各种因素。
（3）系统优化的相关概念：影响因素是指对优化目标（如分拣精度、效率）产生直接影响的可调整条件；约束条件是优化过程中必须满足的限制条件；干扰因素是系统外部或内部的不确定扰动。
【解答】（1）A、人工控制需要人直接参与分拣过程，该系统按下电源后自动完成分拣，无需人直接干预，A 不符合题意；
B、系统按下电源后，由传感器、PLC 控制柜、气缸自动完成物料识别与分拣，无需人持续参与操作，属于自动控制，B 符合题意；
C、该系统的输出量（物料分拣结果）不会被反馈到输入端调整后续控制过程，不存在反馈环节，属于开环控制，C 符合题意；
D、闭环控制需要反馈环节来修正偏差，该系统无反馈环节，D 不符合题意。
故答案为：B；C。
(2)A、气缸接收 PLC 控制柜的指令，直接推动物料离开传送带，是直接对被控对象施加控制作用的装置，属于执行器，A 正确；
B、电机带动传送带运转，是系统的动力装置，不直接执行分拣动作，不是执行器，B 错误；
C、PLC 控制柜接收传感器信号并发出控制指令，属于控制器，不是执行器，C 错误；
故答案为：A。
(3)A、物料材质的变化是系统需要识别并分拣的输入信号，不是影响控制过程的干扰因素，A 符合题意；
B、传送带打滑会改变物料传送速度，导致气缸推出时机偏差，属于干扰因素，B 不符合题意；
C、PLC 输出信号异常会导致气缸误动作，影响分拣结果，属于干扰因素，C 不符合题意；
故答案为：A。
(4)A、提升传感器的灵敏度，能更准确识别物料材质，提升分拣精度，措施合理，A 不符合题意；
B、增快电机转速会使物料传送速度加快，气缸的反应时间缩短，容易出现误推或漏推，降低分拣精度，措施最不合理，B 符合题意；
C、提升 PLC 控制柜的信号处理能力，能更快更准确处理传感器信号，提升分拣精度，措施合理，C 不符合题意；
故答案为：B。
(5)A、约束条件是系统优化中必须满足的限制条件，传感器排布顺序不属于约束条件，A 不符合题意；
B、传感器的排布顺序会影响物料识别的先后顺序和分拣效率，是影响系统优化的因素，B 符合题意；
C、干扰因素是影响被控量的外部或内部扰动，传感器排布顺序不是干扰因素，C 不符合题意；
故答案为：B。
故答案为：(1)B；C。
(2) A；
(3) A；
(4) B；
(5) B。
18．【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。
19．【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 ℃。
20．【答案】（1）①
（2）②；④
（3）④
（4）③
（5）③
【知识点】认识技术与工程；自动控制的概念；自动控制系统
【解析】【分析】（1）开环控制系统与闭环控制系统的核心区别在于是否存在反馈环节，即系统是否能将输出量反馈回输入端并调整控制过程。车道偏离预警系统仅检测车道偏离并发出报警信号，不会直接干预汽车的行驶状态，不存在反馈调整过程，因此属于开环控制。
（2）控制系统中，控制器是对输入信号进行处理并发出控制指令的装置，被控对象是控制系统所控制的装置或生产过程。在车道偏离预警系统中，视频处理模块负责处理视频信号、判断车道偏离并发出报警指令，是控制器；报警器接收指令并发出报警信号，是系统的执行装置，而汽车的行驶状态并非由系统直接控制，报警器本身是被控对象。
（3）系统优化措施需以提升预警效果、保障行车安全为目标。合理的优化应提高系统的可靠性、响应性或警示效果，而不合理的优化会降低警示效果，影响行车安全。
【解答】（1）车道偏离预警系统仅在检测到车道偏离时发出报警信号，不会根据报警结果调整汽车行驶状态，不存在反馈环节，因此属于开环控制，选①；
（2）视频处理模块负责处理采集到的视频信号、判断车道偏离并发出报警指令，是系统的控制器，选②；
报警器接收控制指令并发出报警信号，是系统的被控对象，选④；
（3）①打开转向灯正常变线行驶时系统不报警，可避免误报警，合理；
②提高摄像头数据采集能力，能提升系统检测的准确性，合理；
③将声音报警改为声光报警，可增强警示效果，合理；
④将报警声改为轻柔的轻音乐，会降低警示效果，难以引起司机注意，不利于行车安全，不合理，
选④。
故答案为：（1）①；
（2）②；④；
（3）④。
21．【答案】（1）正极
（2）LED亮，蜂鸣器不响；LED灭，蜂鸣器响
【知识点】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）发光二极管单向导电性：发光二极管（LED）是半导体器件，具有单向导电性，只有电流从正极流入、负极流出时，二极管才能正向导通发光；反之则截止，无电流通过。
（2）干簧管工作原理：干簧管是磁控开关，当外部磁场靠近时，内部簧片被磁化吸合，电路导通；当磁场远离时，簧片依靠弹性断开，电路截止。
（3）电磁继电器控制逻辑：电磁继电器通过线圈通电产生磁性，吸合衔铁切换电路通路。干簧管导通时，电流经 LED 支路形成回路；干簧管断开时，线圈通电吸合衔铁，蜂鸣器支路工作。
【解答】（1）电路中 P 点应接直流电源的正极。因为发光二极管 LED 需要正向导通才能发光，图中 LED 的左端（R 侧）为电流流入端，需接高电位（电源正极），因此 P 点必须接正极，才能保证 LED 正常发光。
（2）磁体 M 靠近干簧管时，干簧管受磁场作用吸合，导通。此时电流经电阻 R、LED 形成闭合回路，LED 发光；蜂鸣器所在支路被短路，无电流通过，因此LED 亮，蜂鸣器不响。
（3）磁体 M 离开干簧管时，干簧管断开，LED 支路断路，无电流通过，LED 灭；同时继电器线圈通电产生磁性，吸合衔铁，蜂鸣器所在支路接通，蜂鸣器响。
故答案为：（1）正极；
（2）LED 亮，蜂鸣器不响；
（3）LED 灭，蜂鸣器响。
22．【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。
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