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3　利用传感器制作简单的自动控制装置
基础过关练
题组一　门窗防盗报警装置
1.[2025江苏苏北八市三模]门窗防盗报警装置的电路图如图所示,闭合开关S1,磁铁M靠近干簧管SA,继电器线圈K通电,开关S2自动与a接通,LED二极管发光;继电器线圈K断电时,S2自动与b接通,蜂鸣器H报警。若门窗打开,磁铁M远离干簧管SA,则(　　)
A.二极管不发光,蜂鸣器报警
B.二极管不发光,蜂鸣器不报警
C.二极管发光,蜂鸣器报警
D.二极管发光,蜂鸣器不报警
题组二　光控开关
2.[2025广东广州期末]如图所示,用光敏电阻R和继电器组成一个简单照明自动控制电路,能够实现“日出路灯熄,日落路灯亮”,光线越强光敏电阻R的阻值越小。下列说法正确的是(　　)
A.光线越弱,光敏电阻R所在电路中的电流越小,继电器越容易吸引衔铁
B.为了使路灯在更暗的光线下才亮灯,可以减小滑动变阻器接入电路的阻值
C.为节约能源,减少亮灯时间,可以减小继电器中线圈的匝数
D.只有电路中产生变化的电流,继电器才能产生磁场吸引衔铁
3.[教材习题改编]工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时,稍有不慎就会把手压在里面,造成工伤事故,工厂中大都是利用光电控制设备来避免事故发生的。如图所示为光控继电器的示意图,当有光照射时,二极管导通,没有光照时,二极管截止。闭合开关S,当工人将手伸入危险区域遮住光线时,下列说法正确的是(　　)
A.光电二极管导通,电磁铁有磁性,开关闭合
B.光电二极管截止,电磁铁失去磁性,开关断开
C.光电二极管导通,电磁铁失去磁性,开关断开
D.光电二极管截止,电磁铁有磁性,开关闭合
4.光敏电阻在自动化装置中有很多应用,街道路灯自动控制就是其应用之一,图示电路为其模拟电路,其中电源的内阻可忽略不计,A处接电磁继电器,B为三极管(当φe-φb≥0.2 V时,c、e间的电阻R可忽略不计,当φe-φb<0.2 V时,R可视为无穷大),b点的电势由R1与R2的电阻的比值决定,R1、R2中有一个是定值电阻,另一个是光敏电阻(阻值随光照强度增强而减小),C为电磁继电器,D为路灯。为了达到日出路灯熄,日落路灯亮的效果,请回答下列问题:
(1)R1是　　　　　(选填“光敏电阻”或“定值电阻”);
(2)请用笔画线代替导线,将实物连接成正确的电路。
题组三　温控开关
5.[2026河南洛阳第一高级中学月考]如图是“温度自动报警器”的电路图,图中金属丝下端与95 ℃刻度线对齐,温度超过95 ℃,铃响表示报警。下列说法正确的是(　　)
A.图中的A是电磁铁,通电后电磁铁的上端是S极
B.控制电路电源的正、负极对调后不会影响自动报警器工作
C.该液体温度计使用水银的主要原因是水银的密度很大
D.如果要降低报警温度,需要将金属丝往上提
6.[教材习题改编][多选题]电熨斗构造示意图如图所示,其中温度敏感元件是双金属片,在温度升高时上层金属的膨胀程度大于下层金属的膨胀程度,可造成双金属片的形变。观察电熨斗的构造,以下说法正确的是(　　)
A.双金属片的作用是控制电路的通断
B.常温下,电熨斗的触点与弹性铜片是分开的
C.当温度过高时,双金属片向上弯曲
D.熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度,调温旋钮应该向下旋
7.[2025广东湛江期末]纯电动汽车的蓄电池的安全性主要体现在对其温度的控制上,当电池温度过高时,必须立即启动制冷系统进行降温。如图甲是小明设计的模拟控温装置示意图,电磁继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器RP串联接在电压为5 V的电源(不计内阻)两端。当电磁铁线圈(电阻不计)中的电流I大于或等于20 mA时,衔铁被吸合,热敏电阻置于温度监测区域,其阻值Rt与温度t的关系如图乙所示,滑动变阻器的最大阻值为200 Ω。则:
(1)图甲中,开关S闭合前,滑动变阻器的滑片应移至　　　　(选填“左”或“右”)端。
(2)图甲中应将b端与　　　　(选填“a”或“c”)端相连。
(3)若设置电池温度为50 ℃时启动制冷系统,由题图乙可知,当温度为50 ℃时,Rt的阻值为　　　　Ω,此时滑动变阻器接入电路的阻值应为　　　　Ω。
(4)该电路可设置启动制冷系统的最高温度是　　　　℃。
答案与分层梯度式解析
3　利用传感器制作简单的自动控制装置
基础过关练
1.A 2.B 3.B 5.B 6.AD
1.A　若门窗打开,磁铁M远离干簧管SA,继电器线圈K断电,S2自动与b接通,二极管断电熄灭,蜂鸣器H报警,故A正确,B、C、D错误。
解后复盘
电路中干簧管SA为磁控开关,磁铁M靠近干簧管SA,干簧管处电路导通;磁铁M远离干簧管SA,干簧管处电路断开。继电器(虚线方框部分)为电控开关,通电时,开关S2自动与a接通;断电时,开关S2自动与b接通。
2.B　
题图解读
光线越弱,光敏电阻R的阻值越大,电路中的电流越小,继电器磁性越弱,越不容易吸引衔铁,A错误;更暗的光线下光敏电阻的阻值更大,而电磁继电器恰好吸下衔铁时的临界电流不变,所以为了使路灯在更暗的光线下才亮灯,可以减小滑动变阻器接入电路的阻值,B正确;为节约能源,减少亮灯时间,需在光线较弱时衔铁仍可被吸下(破题关键),光线越弱,光敏电阻R的阻值越大,电路中的电流越小,为保证电磁继电器仍可吸下衔铁,可增大继电器中线圈的匝数,C错误;继电器产生磁场吸引衔铁利用的是电流的磁效应,变化的电流和恒定的电流均能使继电器产生磁场吸引衔铁,D错误。
3.B　闭合开关S,当光照射光电二极管时,二极管导通,控制电路中通电流,经放大器放大后,电磁铁有磁性,将衔铁吸住,使N处开关闭合,机床工作;当将手伸入危险区域时,由于遮住了光线,二极管截止,控制电路中没有电流,此时电磁铁失去磁性,对衔铁没有吸引力,衔铁在弹簧弹力的作用下离开M,N处开关断开,机床停止工作,B正确。
4.答案　(1)光敏电阻　(2)图见解析
解析　(1)由于光敏电阻阻值随着光照强度的增大而减小,为使路灯正常工作,在白天时电磁继电器的触点断开,电磁铁通电,φe-φb≥0.2 V,应让R1的阻值变小或R2的阻值变大,而白天时光敏电阻阻值变小,所以R1是光敏电阻。
(2)根据题述分析可知,A处与继电器相连,路灯与火线、零线相连接,开关应接在火线上,画导线时要避免交叉,电路如图所示。
5.B　电磁铁的极性由线圈的绕向和电流方向共同决定,在电源外部电流由正极流向负极,根据电流流向结合右手螺旋定则可判断通电后电磁铁上端为N极,A错误;此控制电路只需使电磁铁通电时能吸引衔铁,调换电源的正负极仅改变电磁铁通电时两端的极性,不影响其吸合衔铁的功能,B正确;液体温度计采用水银的主要原因是水银导电,密度并非选用水银的主要依据,C错误;若要降低报警温度,应使水银在温度更低时接触金属丝,需将金属丝适当下移而非上提,D错误。
6.AD　常温下,电熨斗的触点与弹性铜片是接触的,电热丝工作,当温度过高时,双金属片向下弯曲使触点与弹性铜片分开,电热丝不工作,故双金属片的作用是控制电路的通断,A正确,B错误;当温度升高时,双金属片上层的膨胀程度大于下层的膨胀程度,双金属片向膨胀程度小的一侧弯曲,即双金属片向下弯曲,C错误;熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度,即温度较高时金属片向下弯曲使触点与弹性铜片分开,故要将调温旋钮旋转下降,保证在温度未达到一定值时,弹性铜片不与触点分开,D正确。
7.答案　(1)左　(2)c　(3)100　150　(4)72
关键点拨
解析　(1)开关闭合前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处,故滑片应移至左端。
(2)由题意可知,当控制电路中的电流达到20 mA时衔铁被吸合,衔铁与c端相连,为了让制冷系统工作,应将b端与c端相连。
(3)若设置电池温度为50 ℃时启动制冷系统,此时电流I=20 mA,由图乙可知,当温度为50 ℃时,Rt的阻值为100 Ω,此时控制电路的总电阻R== Ω=250 Ω,可知滑动变阻器接入电路的阻值为RP=R-Rt=250 Ω-100 Ω=150 Ω。
(4)当滑动变阻器接入电路的阻值最大,即为200 Ω时,恰好启动制冷系统时的热敏电阻的阻值Rt=R-RP=250 Ω-200 Ω=50 Ω,由图乙可知此时对应的温度为72 ℃,所以该电路可设置启动制冷系统的最高温度是72 ℃。

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