2022-2023学年粤教版选择性必修第二册 5.3-5.4 用传感器制作自动控制装置 利用智能手机中的磁传感器研究磁现象 作业

课时评价作业（二十一）用传感器制作自动控制装置利用智能手机中的磁传感器研究磁现象A级基础巩固1.（2021·浙大附中期末）图甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组成，门窗均可使用.图乙为其简化示意图，安装时，将磁条固定在门框上，主机安装在与其等高的门板边缘，门关上时，两者刚好靠在一起.当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声.下列有关说法正确的是（）A.触发器内是一个开关，当主机与磁条靠近时，开关是断开的B.触发器可以由铜制成C.磁条的两极对调后，该报警器不能正常工作D.本装置是利用电流的磁效应工作的解析：门关上时，磁条与主机刚好靠在一起，此时报警器不工作，说明电路是断开的；当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声，说明此时触发器内开关是闭合的，选项A正确.触发器与磁条之间存在磁力的作用，所以触发器不可能是铜制成的，因为铜没有磁性，选项B错误.无论磁条哪个磁极靠近触发器，都存在磁力作用，所以两极对调后，该报警器仍能正常工作，选项C错误.本装置是利用磁体能够吸引磁性物体的特点工作的，选项D错误.答案：A2.（多选）某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成.当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路.仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的是（）A.家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零B.家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变C.家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起D.地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起解析：由于零线、火线中电流方向相反，大小相同，产生的磁场方向相反，所以家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零，选项A正确；家庭电路发生短路和使用的用电器增多时均不会引起L2中的磁通量的变化，选项B正确，C错误；地面上的人接触火线发生触电时，线圈L1中的磁场变化，引起L2中的磁通量变化，产生感应电流，吸起开关K，切断家庭电路，选项D正确.答案：ABD3.（多选）传感器担负着信息的采集任务，在自动控制系统中发挥着重要作用.传感器能够将感受到的物理量（如温度、光、声等）转换成便于测量的量（通常是电学量），例如热敏传感器主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻.热敏电阻的阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由热敏电阻Rt作为传感器制作的简单自动报警器的电路图.下列说法正确的是（）A.为了使温度过高时报警器响铃，c应接在a处B.为了使温度过高时报警器响铃，c应接在b处C.若要使启动报警的温度提高些，则应将滑动变阻器的滑片P向左移动D.如果在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑片P都不能报警，且电路无故障，可能原因是图乙中左侧电路中电源电压太低解析：根据题图甲中曲线的趋势可以得出，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，则当温度升高时，热敏电阻所在电路电流增大，竖直的金属片被吸到a处，所以开关c应该接在a处，选项A正确，B错误；若要使启动报警的温度提高些，则应使相同温度下电路中的电流小些，由于相同温度对应的热敏电阻阻值相同，则应使滑动变阻器接入电路的电阻大些，即向左移动滑片，选项C正确；在最低报警温度时不能报警，说明此时电路中产生的电流不能让竖直金属片与a接触，这可能是由于题图乙左侧电路中电源电压太低，电路电流太小，导致电磁铁的磁性太弱，选项D正确.答案：ACD4.某学校创建绿色校园，如图甲为新装的一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制：电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变.如图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，Rt为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小）.现增加光照强度，则下列判断正确的是（）A.电源路端电压不变B.B灯变暗，A灯变亮C.R0两端电压变大D.电源总功率不变解析：由题意，增加光照强度，Rt减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律知，干路电流I增大，电源的内电压增大，路端电压U减小，则通过A灯的电流IA减小，A灯变暗.通过R0的电流I0＝I－IA，I增大，而IA减小，则I0增大，R0两端电压U0增大，而R0、B的电压之和等于路端电压，路端电压减小，则知，B的电压减小，B灯变暗.电源的总功率P＝EI，I增大，则P增大.故C正确，A、B、D错误.答案：C5.（2021·山西晋中期末）电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力.感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，电压随压力变化而变化，压力越大电压越大，压力不变电压不变.压电薄膜与电容器C、电阻R组成图甲所示的回路.红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中会产生两个脉冲电流，如图乙所示，即视为“闯红灯”，电子眼自动拍照记录.则红灯亮时（）A.车轮停在感应线上时电阻R上有恒定电流B.车轮经过感应线的过程中，电容器先放电后充电C.车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流一直增大D.汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，会被电子眼拍照解析：本题考查压电薄膜传感器在闯红灯拍照中的应用.汽车停在感应线上时，汽车对压电薄膜的压力不变，电压恒定，电容器既不充电也不放电，则电阻R上没有电流，A错误；车轮经过感应线时，电容器先充电后放电，电流不会一直增大，B、C错误；汽车前轮两次经过感应线，产生两个脉冲电流，所以会被电子眼拍照，D正确.答案：D6.（2021·山东模拟）为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻来自动控制照明系统的开关，如图甲所示，其中电源电动势E＝3V，内阻不计，定值电阻R0＝10kΩ，电阻R1是光敏电阻，阻值大小随光照强弱的变化而变化，二者对应关系如表所示，物理学中用照度描述光照强弱，光越强，照度越大，lx是照度的单位.M是电磁开关，内部结构如图乙所示，当电磁铁中通过的电流大于0.1mA时，电磁铁吸合铁片，下列说法正确的是（）照度/lx0.20.40.60.81.01.2电阻/kΩ754028232018A.光敏电阻的阻值大小随照度的增大而均匀减小B.电磁开关M利用了互感现象C.当照度小于1.0lx时，照明系统自动开启D.增加电磁铁线圈匝数，照明系统平均每天的工作时间变长解析：本题考查光敏电阻在电路中的控制和电磁开关问题.根据表可知，光敏电阻的阻值大小随照度的增大而减小，但不是均匀减小，A错误；电磁开关中含有电磁铁，利用了电流的磁效应现象，B错误；根据题意，当电磁铁不吸合铁片时，照明系统开启，即通过光敏电阻的电流I≤0.1mA，结合I＝eq\f(E,R1＋R0)，得R1≥20kΩ，即当照度小于1.0lx时，照明系统自动开启，C正确；若电磁铁的线圈匝数增加，根据电流磁感应可知，电磁铁中通入小于0.1mA的电流就能吸合铁片，使照明系统断开，即照度小于1.0lx时照明系统依然断开，则该照明系统平均每天的工作时间变短，D错误.答案：CB级能力提升7.（华中师大一附中月考）（多选）某同学利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示.将热敏电阻Rt安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度达到或超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响.图甲中继电器的供电电压U1＝3V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0为30Ω.当线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响.图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像.则（）A.图甲中警铃的接线柱C应与接线柱A相连，指示灯的接线柱D应与接线柱B相连B.当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小，电磁铁的磁性将减小C.当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小，电磁铁的磁性将增大D.当环境温度达到80℃时，警铃报警解析：由题干中“当环境温度达到或超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响”可知，警铃的接线柱C应与接线柱B相连，指示灯的接线柱D应与接线柱A相连，所以A错误.分析题图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流增大，电磁铁的磁性将增大，所以B错误，C正确.当线圈中的电流I＝50＝60Ω，因此热敏电阻Rt＝R总－R0＝60Ω－30Ω＝30Ω，由题图乙可知，此时t＝80℃，所以当环境温度t≥80℃时，警铃报警，所以D正确.答案：CD8.（2021·黄冈中学期末）设计一个自动防盗报警电路，要求：晚间房门被打开，细导线EF被扯断，电铃发声自动报警.把如图所示的电路元件连成电路.解析：EF断开时，电铃发声，应使电铃与导线EF并联后，再与电阻串联，如图所示.答案：见解析图9.（2021·陕西西安模拟）（多选）压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某同学利用压敏电阻的这种特性设计了一个探究电梯运动情况的装置，该装置的示意图如图所示.将压敏电阻平放在电梯内，其受压面朝上，在受压面上放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0；当电梯运动时，电流表的示数I随时间t变化的规律如图甲、乙、丙、丁所示.则下列说法中正确的是（）A.甲图表示电梯在做匀速直线运动B.乙图表示电梯可能向上做匀加速运动C.丙图表示电梯可能向上做匀加速运动D.丁图表示电梯可能向下做匀减速运动解析：本题考查压敏电阻和超、失重问题.电梯静止时电流表示数为I0，甲图中电流等于I0且不变，故电梯做匀速直线运动，A正确；乙图中电流逐渐变大，故所受压力逐渐变大，且大于重力，电梯处于超重状态且加速度变大，B错误；丙图中电流恒为2I0，故电梯处于超重状态，可能匀加速上升也可能匀减速下降，C正确；丁图中电流一直大于I0，且不断减小，故电梯的加速度向上且一直减小，故电梯可能减速下降，也可能加速上升，但加速度不断减小，D错误.答案：ACC级拓展创新10.（2021·湖北武昌实验中学期中）如图为某宾馆的房卡，只有把房卡插入槽中，房间内的灯和插座才会有电.（1）房卡的作用相当于一个（填电路元件名称）接在干路上.（2）如图所示，当房客进门时，只要将带有磁体的卡P插入盒子Q中，这时由于磁体吸引簧片，开关S就接通，通过继电器J使整个房间的电器的总开关接通，房客便能使用室内各种