高中物理選擇性必修第二冊《第1節(jié)常見傳感器的工

作原理》等（同步訓練）

目錄

《第1節(jié)常見傳感器的工作原理》同步訓練...........................1

《第2節(jié)科學制作：簡單的自動控制裝置》同步訓練..................16

《第3節(jié)大顯身手的傳感器》同步訓練..............................32

《第5章傳感器及其應(yīng)用》試卷....................................51

《第1節(jié)常見傳感器的工作原理》同步訓練（答案在后

面）

一、單項選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）

1、以下哪種傳感器是基于光電效應(yīng)工作的？

A.熱敏電阻

B.渦輪流量計

C.光敏電阻

D.壓力傳感器

2、在下列傳感器中，屬于電磁感應(yīng)式傳感器的是:

A.霍爾效應(yīng)傳感器

B.超聲波傳感器

C.紅外傳感器

D.磁敏電阻

3、以下哪種傳感器是利用光敏電阻來工作的？

A.光電門B）紅外傳感器C）紫外傳感器D）超聲波傳感器

4、超聲波傳感器主要用于哪個場景？

A.測量溫度B）檢測人體心跳C）識別物體距離D）控制電路開關(guān)

5、下列關(guān)于光電效應(yīng)的說法中，正確的是：

A.光電效應(yīng)只有在光的頻率低于材料的極限頻率時才會發(fā)生。

B.光電效應(yīng)的發(fā)生與光的強度無關(guān)。

C.光電子的最大動能只與入射光的頻率有關(guān)。

D.光電效應(yīng)的發(fā)生與入射光的波長無關(guān)。

6、在霍爾效應(yīng)中，當電流通過置于磁場中的導體時，導體兩側(cè)會產(chǎn)生：

A.等量的正負電荷。

B.等量的正電荷和負電荷。

C.不等量的正電荷和負電荷。

D.沒有電荷積累。

7、某溫度傳感器的工作原理是利用金屬熱電阻的阻值隨溫度變化的關(guān)系來測量溫

度的。若金屬熱電阻的阻值在0°C時為20Q,在100°C時變?yōu)?0Q,則當溫度升高

到50°C時，其阻值最接近于多少？

A.40c

B.60Q

C.50Q

D.30Q

二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）

1、以下哪些傳感器的工作原理是基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象？（）

A.溫度傳感器

B.光電傳感器

C.壓力傳感器

D.渦輪流量傳感器

2、以下關(guān)于傳感器靈敏度的描述，正確的是（）

A.靈敏度越高，傳感器的輸出信號變化越大

B.靈敏度越高，傳感器的輸出信號變化越小

C.靈敏度是指傳感器輸出信號與輸入信號之間的比值

D.靈敏度與傳感器的量程無關(guān)

3、在以下選項中，哪一種傳感器是基于壓電效應(yīng)工作的？

A.電阻應(yīng)變片

B.熱敏電阻

C.霍爾元件

D.壓電陶瓷

三、非選擇題(前4題每題10分，最后一題14分，總分54分)

第一題：

某同學想要設(shè)計一個簡單的智能家居系統(tǒng)，用于檢測室內(nèi)溫度。他考慮使用一種常

見的溫度傳感器。請回答以下問題：

(1)該同學可能選擇哪種類型的溫度傳感器？請簡述其工作原理。

(2)如何將溫度傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換為可以被微控制器處理的數(shù)字信號？

(3)假設(shè)該同學選擇了一種數(shù)字溫度傳感器，該傳感器輸出的數(shù)字信號為S5V,

表示溫度范圍為-55℃到+：25℃。如果微控制器輸入端口的電壓閾值設(shè)定為3V,那么當

溫度為20C時，微控制器應(yīng)該檢測到多少伏特的電壓信號？

第二題

在實驗室中，為了測量一個物體的位移，通常會使用光電門傳感器。假設(shè)某次實驗

中，光電門傳感器接收到的光信號強度突然減弱，則可以判斷該物體的位置發(fā)生了怎樣

的變化？并說明理由。

第三題：

某同學設(shè)計了一個簡單的光敏電阻電路，用于檢測環(huán)境光線強度。電路中包括一個

光敏電阻R1和一個固定電阻R2,兩者串聯(lián)，連接到一個電源電壓為5V的電路中。當

環(huán)境光線強度增加時，光敏電阻的阻值R1減小。請回答以下問題：

(1)當環(huán)境光線強度增加時，電流表A的示數(shù)將如何變化？請簡要說明原因。

(2)若將光敏電阻R1的阻值調(diào)整為100Q,固定電阻R2的阻值為200Q,當環(huán)境

光線強度增加時，電流表A的示數(shù)將如何變化？請計算并說明原因。

第四題

某實驗小組設(shè)計了一個基于光電效應(yīng)的電流計，其工作原理如下：在兩個金屬板之

間加一電壓，當有光照射到其中一個金屬板上時，金屬板會發(fā)射電子，這些電子在電場

作用下通過一個電阻后進入另一個金屬板，形成電流。已知金屬板間的電壓為U,電阻

值為R,光照強度足夠強，使得每個入射光子能擊出一個電子，且每個電子所帶電量為

e（電子電量）。求該光電計正常工作時，通過該電阻的平均電流I是多少？

第五題：

在某實驗中，使用了熱敏電阻來測量溫度變化。已知熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系

為（外二治（/+。7））,其中（%）是參考溫度下的電阻值（例如25°C時），（。）是一個常

數(shù)。如果在室溫（假設(shè)為25°C）時熱敏電阻的阻值為1000Q,而在一個特定的高溫環(huán)

境下其阻值變?yōu)?200。。求此時的溫度（以攝氏度表示）。

《第1節(jié)常見傳感器的工作原理》同步訓練及答案解

析

一、單項選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）

1、以下哪種傳感器是基于光電效應(yīng)工作的？

A.熱敏電阻

B.渦輪流量計

C.光敏電阻

D.壓力傳感器

答案：C

解析：光敏電阻是一種基于光電效應(yīng)工作的傳感器，當光照強度變化時，其電阻值

會發(fā)生變化。熱敏電阻是響應(yīng)溫度變化的，渦輪流量計是響應(yīng)流體流動的，壓力傳感器

是響應(yīng)壓力變化的。因此，正確答案是C。

2、在下列傳感器中，屬于電磁感應(yīng)式傳感器的是：

A.霍爾效應(yīng)傳感器

B.超聲波傳感器

C.紅外傳感器

D.磁敏電阻

答案：A

解析：霍爾效應(yīng)傳感錯是利用霍爾效應(yīng)原理，當磁場垂直于傳感器的電流方向時，

會在其側(cè)面產(chǎn)生電壓，屬于電磁感應(yīng)式傳感器。超聲波傳感器利用超聲波的傳措和反射

特性，紅外傳感器通過紅外線的發(fā)射和接收來檢測物體，磁敏電阻則是響應(yīng)磁場變化的

電阻。因此，正確答案是A。

3、以下哪種傳感器是利用光敏電阻來工作的？

A.光電門B）紅外傳感器C）紫外傳感器D）超聲波傳感器

答案：B、紅外傳感器

解析：光電門通常使用光電管或光敏二極管等光電器件工作，而紅外傳感器則專門

用于檢測紅外線的強度變叱。因此，紅外傳感器是利用光敏電阻來工作的。

4、超聲波傳感器主要用于哪個場景？

A.測量溫度B）檢測人體心跳C）識別物體距離D）控制電路開關(guān)

答案：C、識別物體距離

解析：超聲波傳感器通過發(fā)射和接收超聲波信號來測量物體的距離。當超聲波遇到

障礙物時，部分波會被反射回來，通過計算超聲波從發(fā)射到接收所需的時間，可以計算

出物體與傳感器之間的距離。因此，超聲波傳感器主要應(yīng)用于檢測物體距離的場景中。

5、下列關(guān)于光電效應(yīng)的說法中，正確的是：

A.光電效應(yīng)只有在光的頻率低于材料的極限頻率時才會發(fā)生。

B.光電效應(yīng)的發(fā)生與光的強度無關(guān)。

C.光電子的最大功能只與入射光的頻率有關(guān)。

D.光電效應(yīng)的發(fā)生與入射光的波長無關(guān)。

答案：C

解析：光電效應(yīng)是指當光照射到金屬表面時，金屬表面會發(fā)射出電子的現(xiàn)象。根據(jù)

愛因斯坦的光電效應(yīng)方程，光電子的最大動能（幻純）與入射光的頻率（〃）成正比，即

（心“力1其中⑺是普朗克常數(shù)，⑷是金屬的逸出功。因此，選項C正確。選

項A錯誤，因為光電效應(yīng)只有在光的頻率高于材料的極限頻率時才會發(fā)生。選項B錯誤,

因為光電效應(yīng)的強度與入射光的強度有關(guān)，即入射光越強，發(fā)射出的光電子數(shù)量越多。

選項D錯誤，因為入射光的波長與頻率成反比，所以入射光的波長也會影響光電效應(yīng)的

發(fā)生。

6、在霍爾效應(yīng)中，當電流通過置于磁場中的導體時，導體兩側(cè)會產(chǎn)生：

A.等量的正負電荷。

B.等量的正電荷和負電荷。

C.不等量的正電荷和負電荷。

D.沒有電荷積累。

答案：C

解析：霍爾效應(yīng)是指當電流通過置于磁場中的導體時，由于洛倫茲力的作月，電荷

在導體的橫向兩側(cè)分離，導致導體兩側(cè)產(chǎn)生電勢差的現(xiàn)象。根據(jù)霍爾效應(yīng)的原理，導體

的一側(cè)會積累等量的正電荷，另一側(cè)積累等量的負電荷，因此兩側(cè)的電荷量相等，但正

負電荷不等量。所以，選項C正確。選項A和B錯誤，因為雖然兩側(cè)有電荷積累，但正

負電荷的量并不相等。選項D錯誤，因為根據(jù)霍爾效應(yīng)的定義，導體兩側(cè)確實會有電荷

積累。

7、某溫度傳感器的工作原理是利用金屬熱電阻的阻值隨溫度變化的關(guān)系來測量溫

度的。若金屬熱電阻的阻值在0°C時為20Q,在100°C時變?yōu)?0Q,則當溫度升高

到50°C時，其阻值最接近于多少？

A.40。

B.60。

C.50Q

D.30。

解析：根據(jù)題意，金屬熱電阻的阻值與溫度之間存在線性關(guān)系?？梢允褂镁€性插

值的方法計算50°C時的阻值。設(shè)0°C時阻值為Ro=20Q,100°C時阻值為。。

二80Q,求50°C時阻值Roo

由線性關(guān)系可得，卜二是X（T-。），代入50°C的溫度T=50,得到:

80-20

R=20+…X50=20+60=8%X20+4必X80=20+40=60。

100

因此，正確答案是B）60Qo

二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）

1、以下哪些傳感器的工作原理是基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象？（）

A.溫度傳感器

B.光電傳感器

C.壓力傳感器

D.漏輪流量傳感器

答案：B,D

解析：光電傳感器的工作原理是基于光電效應(yīng)，即光照射到某些物質(zhì)上時，會使物

質(zhì)釋放電子，產(chǎn)生電流。渦輪流量傳感器的工作原理是基于渦輪旋轉(zhuǎn)與流體流速成正比

的關(guān)系，通過測量泯輪的轉(zhuǎn)速來計算流量，這涉及到電磁感應(yīng)現(xiàn)象。溫度傳感器和壓力

傳感器的工作原理通常不是基于電磁感應(yīng)，溫度傳感器可能基于熱電偶、熱敏電阻等原

理，壓力傳感器可能基于電容式、壓阻式等原理。因此，正確答案是B和D。

2、以下關(guān)于傳感器靈敏度的描述，正確的是（）

A.靈敏度越高，傳感器的輸出信號變化越大

B.靈敏度越高，傳感器的輸出信號變化越小

C.靈敏度是指傳感器輸出信號與輸入信號之間的比值

D.靈敏度與傳感器的量程無關(guān)

答案:A,C

解析：靈敏度是指傳感器輸出信號的變化與輸入信號變化之間的比值，即靈敏度越

高，輸入信號的變化會引起輸出信號的較大變化，因此選項A是正確的。選項E是錯誤

的，因為靈敏度高的傳感器輸出信號變化應(yīng)該是較大的。選項C也是正確的，因為靈敏

度的定義就是輸出信號與瑜入信號之間的比值。選項D是錯誤的，因為靈敏度通常與傳

感器的量程有關(guān)，量程越大，傳感器的靈敏度可能需要相應(yīng)調(diào)整。因此，正確答案是A

和C。

3、在以下選項中，哪一種傳感器是基于壓電效應(yīng)工作的？

A,電阻應(yīng)變片

B.熱敏電阻

C.霍爾元件

D.壓電陶瓷

答案：D

解析：

壓電效應(yīng)是指某些晶體材料（如石英、壓電陶瓷等）在受到機械應(yīng)力時，其內(nèi)部會

發(fā)生極化變化，在兩端產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象。當這些材料受到壓力或彎曲時，可以將機械能

轉(zhuǎn)換為電能，從而被廣泛應(yīng)用于各種傳感涔中，比如加速度計、位移傳感器等。

?A選項中的電阻應(yīng)變片是基于電阻值隨機械變形而變化的原理來測量力或壓力

的。

?B選項中的熱敏電阻是通過材料電阻率隨溫度變化來檢測溫度的。

?C選項中的霍爾元件則是基于霍爾效應(yīng)來檢測磁場的，與題目所問的壓電效應(yīng)無

關(guān)。

因此，正確答案為D選項，即壓電陶瓷。

三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）

第一題：

某同學想要設(shè)計一個簡單的智能家居系統(tǒng)，用于檢測室內(nèi)溫度。他考慮使用一種常

見的溫度傳感器。請回答以下問題：

（1）該同學可能選擇哪種類型的溫度傳感器？請簡述其工作原理。

（2）如何將溫度傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換為可以被微控制相處理的數(shù)字信號?

(3)假設(shè)該同學選擇了一種數(shù)字溫度傳感器，該傳感器輸出的數(shù)字信號為0~5V,

表示溫度范圍為-55c到+：25℃。如果微控制器輸入端口的電壓閾值設(shè)定為3V,那么當

溫度為20℃時，微控制器應(yīng)該檢測到多少伏特的電壓信號？

答案：

(1)該同學可能選擇熱敏電阻(NTC)或熱電偶等類型的溫度傳感器。熱敏電阻的

工作原理是基于其電阻值隨溫度變化的特性。當溫度升高時，熱敏電阻的電阻值減??；

反之，當溫度降低時，電阻值增大。熱電偶的工作原理是基于兩種不同金屬導線在接觸

處產(chǎn)生的溫差電效應(yīng)，即兩種金屬導線在接觸處產(chǎn)生的電勢差與溫度有關(guān)。

(2)將溫度傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號通常需要通過模數(shù)轉(zhuǎn)換錯(ADC)實

現(xiàn)。ADC將模擬信號(如電壓或電流)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(如二進制數(shù))，以便微控制器

可以處理。

(3)當溫度為20C時，根據(jù)數(shù)字溫度傳感器的溫度范圍和電壓范圍，可以計算得

到對應(yīng)的電壓信號：

溫度范圍：-55℃到十：25℃,電壓范圍：0~5v

溫度為20℃時，相對于-55℃的電壓為：(20℃-(-55℃))/(125℃-(-55℃))

*5V=0.632V

因此，當溫度為20℃時，微控制器應(yīng)該檢測到大約0.632伏特的電壓信號。由于

微控制器的輸入端口電壓閾值設(shè)定為3V,這意味著當溫度為20℃時，微控制器無法檢

測到有效信號，因此需要重新調(diào)整閾值或選擇其他溫度傳感器。

第二題

在實驗室中，為了測量?個物體的位移，通常會使用光電門傳感器。假設(shè)某次實驗

中，光電門傳感器接收到的光信號強度突然減弱，則可以判斷該物體的位置發(fā)生了怎樣

的變化？并說明理由。

答案：

根據(jù)題目描述，當光電門傳感器接收到的光信號強度突然減弱時，可以判斷該物體

的位置發(fā)生了向光電門移動的變化。這主要是基于以下原理：

光電門傳感器工作原理是通過發(fā)射紅外線或激光等光源照射到被測物休上，如果物

體經(jīng)過光電門時遮擋了光源發(fā)出的光，就會導致光電門接收端的光信號強度減弱。因此,

光信號強度的變化可以直接反映物體是否經(jīng)過光電門以及物體相對光電門位置的變化。

具體到題目中的情況，當光信號強度突然減弱時，意味著物體已經(jīng)從光電門的一側(cè)

移動到了另一側(cè)，并且已經(jīng)完全遮擋了光電門的光路，即物體正在經(jīng)過光電門的位置。

所以，根據(jù)這一現(xiàn)象，可以推斷出物體的位置向光電門方向發(fā)生了移動。

解析：

光電門傳感器通過監(jiān)測光信號強度的變化來判斷物體是否通過光電門及其位置變

化。當光信號強度減弱時，說明有部分光被物體遮擋，即物體已通過光電門，此時物體

相對于光電門的位置是在其一側(cè)。囚此，物體向光電門方向移動是合理的解釋。此題考

察的是對光電門傳感器基本原理的理解和應(yīng)用能力。

第三題：

某同學設(shè)計了一個簡單的光敏電阻電路，用于檢測環(huán)境光線強度。電路中包括一個

光敏電阻R1和一個固定電阻R2,兩者串聯(lián)，連接到一個電源電壓為5V的電路中。當

環(huán)境光線強度增加時，光敏電阻的阻值R1減小。請回答以下問題：

(1)當環(huán)境光線強度增加時，電流表A的示數(shù)將如何變化？請簡要說明原因。

(2)若將光敏電阻R1的阻值調(diào)整為100。，固定電阻R2的阻值為200Q,當環(huán)境

光線強度增加時，電流表A的示數(shù)將如何變化？請計算并說明原因。

答案：

（1）當環(huán)境光線強度增加時，電流表A的示數(shù)將增大。原因是光敏電阻R1的阻值

減小，導致整個電路的總阻值減小，根據(jù)歐姆定律（IR/R）,在電源電壓U不變的情況

下，總阻值R減小，電流I增大。

（2）當光敏電阻R1的阻值為100Q,固定電阻R2的阻值為200。時，總阻值為

RI+R2=100Q+200。=300Q。當環(huán)境光線強度增加時，光敏電阻R1的阻值減小,

假設(shè)此時R1的限值變?yōu)?0Q,則總限值變?yōu)镽I+R2=50Q+200Q=250Do

根據(jù)歐姆定律，電流I二U/R,當總阻值R減小時，電流I增大。因此，當環(huán)境光

線強度增加時，電流表A的示數(shù)將增大。

計算電流變化：

原總阻值R原=300Q,原電流I原=5V/300Q=0.0167A；

調(diào)整后總阻值R調(diào)=250Q,調(diào)整后電流I調(diào)=5V/250Q=0.02A0

因此，電流表A的示數(shù)從0.0167A增大到0.02A,即增大了約20%。

第四題

某實驗小組設(shè)計了一個基于光電效應(yīng)的電流計，其工作原理如下：在兩個金屬板之

間加一電壓，當有光照射到其中一個金屬板上時，金屬板會發(fā)射電子，這些電子在電場

作用下通過一個電阻后進入另一個金屬板，形成電流。已知金屬板間的電壓為U,電阻

值為R,光照強度足夠強，使得每個入射光子能擊出一個電子，且每個電子所帶電量為

e（電子電量）。求該光電計正常工作時，通過該電阻的平均電流I是多少？

答案：

要解決這個問題，首先我們要明確幾個關(guān)鍵點：

1.光照使金屬板發(fā)射電子。

2.電子在電場作用下通過電阻R。

3.每個入射光子能擊出一個電子。

4.每個電子所帶電量為e。

光電效應(yīng)的核心是光子的能量可以克服金屬的逸出功，從而從金屬表面釋放出電子。

根據(jù)光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動能（4Q可以表示為：

[4ax=hv-li\

其中（力是普朗克常數(shù)，（好）是入射光的頻率，（令是金屬的逸出功。

然而，在這里我們不需要計算具體的能量，而是關(guān)注的是通過光電效應(yīng)產(chǎn)生的電子

數(shù)量及其產(chǎn)生的電流。由于每個入射光子都能產(chǎn)生一個電子，并且所有電子都會流過電

阻R,我們可以認為單位時間內(nèi)通過電阻R的電子數(shù)是恒定的，這與光的強度成正比。

因此，每單位時間通過電阻R的電子數(shù)為光子數(shù)，即光的強度。設(shè)光的強度為I（單

位時間單位面積內(nèi)的光通量），那么單位時間內(nèi)通過電阻R的電子數(shù)為（〃e）（因為每個

電子攜帶電量e）。

考慮到電子通過電阻R時形成的電流I與通過電阻的電子數(shù)成正比，同時與電阻R

成反比，根據(jù)電流的定義式其中q為通過電阻的總電荷量，t為時間間隔，我

們可以得出：

其中，I為單位時間內(nèi)通過電阻R的電子數(shù)乘以每個電子所帶電量eo

將上述關(guān)系代入得：

/?臼

1=

R

整理得到:

eI?eI'e

所以，該光電計正常工作時，通過該電阻的平均電流I為:

這里需要注意，雖然公式形式上看起來有些重復(fù)，但實際上它反映了光電效應(yīng)中電

子數(shù)量與電流的關(guān)系。

解析:

此題旨在考察學生對光電效應(yīng)基本原理的理解以及如何運用這一原理來分析電路

中的電流問題。解答過程中，首先明確了光電效應(yīng)的基本概念，然后利用光電效應(yīng)中光

子能量與電子逸出功之間的關(guān)系，推導出了通過電阻的電子數(shù)與光強度之間的關(guān)系，最

后根據(jù)電流的定義式，結(jié)合電子通過電阻時的情況，得出了最終的答案。整個解題過程

強調(diào)了物理學基本原理的應(yīng)用與電路知識的結(jié)合，有助于加深學生對光電效應(yīng)和電路分

析的理解。

第五題:

在某實驗中，使用了熱敏電阻來測量溫度變化。已知熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系

為（e="〃（/+。7）），其中（小）是參考溫度下的電阻值（例如25°C時），（。）是一個常

數(shù)。如果在室溫（假設(shè)為25°C）時熱敏電阻的阻值為1000。，而在一個特定的高溫環(huán)

境下其阻值變?yōu)?200。。求此時的溫度（以攝氏度表示）。

答案:

首先，我們需要根據(jù)題目所給的信息計算出（。）的值。我們知道在室溫（25。C）

時熱敏電阻的阻值（幻=/。00。），則有：

出二Ro(l+aT)]

將（7=25°。和（%=1000。）代入上述方程得：

{1000=100貝+25Gx

化簡得到：

[7=1+25。]

解得（a-0.04]o

接下來，我們需要利用這個（。）的值來計算在高溫環(huán)境下的溫度。已知高溫環(huán)境下

熱敏電阻的阻值（今二120QQ）,代入公式：

[1200=1000^1+25X0.04X7）]

化簡得：

[1200=100R+T）]

進一步化簡得到：

[1.2=7+7]

從而得出：

[T-0.2°q

因此，當熱敏電阻的阻值變?yōu)?200Q時，對應(yīng)的溫度為0.2°Co

解析：

此題考察的是學生對熱敏電阻特性以及溫度-電阻關(guān)系的理解與應(yīng)用能力。通過己

知條件求解未知量是解決此類問題的關(guān)鍵。首先根據(jù)題目中的已知條件確定熱敏電阻與

溫度之間的線性關(guān)系，然后通過具體數(shù)值求解未知參數(shù)，最后根據(jù)已知的電阻值反推出

對應(yīng)的溫度值。這道題目不僅考查了學生的數(shù)學運算能力，也鍛煉了他們分析、推理的

能力。

《第2節(jié)科學制作：簡單的自動控制裝置》同步訓練

（答案在后面）

一、單項選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）

1、在制作簡單的自動控制裝置時，以下哪種材料不適合用作傳感器？

A.金屬絲

B.彈簧

C.電阻

D.橡皮筋

2、在以下選項中，哪一個不是影響自動控制裝置穩(wěn)定性的因素？

A.電源電壓的穩(wěn)定性

B.傳感器材料的彈性

C.執(zhí)行器的功率

D.控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度

3、在設(shè)計一個簡單的自動控制裝置中，如果需要讓小車在檢測到障礙物后能夠自

動停止，應(yīng)選擇以下哪種芍感器最為合適？

A.光電傳感器B）溫度傳感器C）濕度傳感器D）壓力傳感器

4、在設(shè)計自動控制裝置的小車項目中，為了確保小車能夠按照設(shè)定路線行駛，同

時避開障礙物，需要對傳感器進行精確配置。下列哪個因素最可能影響到小車路徑的準

確性？

A.傳感器的靈敏度設(shè)置過高

B.傳感器的類型選擇不恰當

C.控制系統(tǒng)的時間延遲

D.小車本身的質(zhì)量和形狀

5、以下哪種設(shè)備不屬于自動控制裝置的組成部分？（）

A.傳感器

B.控制器

C.執(zhí)行器

D.計算器

6、在簡單的自動控制裝置中，以下哪種情況會導致系統(tǒng)失控？（）

A.傳感器檢測到異常信號，控制器及時做出調(diào)整

B.控制器出現(xiàn)故障，無法接收傳感器信號

C.執(zhí)行器出現(xiàn)故障，無法執(zhí)行控制器指令

D.系統(tǒng)運行過程中，所有部件正常工作

7、一個簡單的自動控制裝置需要使用定時器來啟動和停止工作程序。如果定時器

設(shè)定為10秒后自動關(guān)閉，那么在定時器啟動后的前5秒內(nèi)，裝置應(yīng)該處于什么狀態(tài)？

A.工作B）停止C）無法確定D）部分工作

二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）

1、在制作簡單的自動控制裝置時，以下哪些元件是必不可少的？（）

A.電池

B.開關(guān)

C.傳感器

D.執(zhí)行器

2、以下哪種方法在制作自動控制裝置時，可以用來檢測物體的位置？（）

A.光電傳感器

B.溫度傳感器

C.壓力傳感器

D.液位傳感器

3、在制作一個簡單的自動控制裝置時，如果需要讓裝置在達到設(shè)定溫度后自動關(guān)

閉加熱源，以下哪種電路是最適合的選擇？

A.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路

B.多諧振蕩器電路

C.施密特觸發(fā)器電路

D.555定時器電路

三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）

第一題：

設(shè)計一個簡單的自動控制裝置，要求當溫度超過設(shè)定值時，裝置能夠自動開啟風扇

進行降溫。請根據(jù)以下要求，畫出裝置的示意圖，并簡要說明工作原理。

要求：

1.裝置應(yīng)包含傳感器、控制單元、執(zhí)行器（風扇）等基本組件。

2.當溫度超過設(shè)定的臨界值時，風扇應(yīng)自動后動。

3.傳感器能夠?qū)崟r檢測環(huán)境溫度。

4.控制單元能夠根據(jù)，專感器輸入的溫度信息進行判斷和控制。

5.執(zhí)行器（風扇）能畛根據(jù)控制單元的指令進行工作。

第二題：

設(shè)計一個簡單的自動控制裝置，要求該裝置能夠在特定條件下自動關(guān)閉電源。請描

述該裝置的工作原理，并列舉出至少三種可以使用的傳感器來實現(xiàn)這一功能。

第三題

題目描述：

設(shè)計一個簡單的自動控制裝置，用于控制一個燈泡的開關(guān)，當一個特定的聲音信號

被檢測到時，燈泡會自動開啟。該裝置由一個麥克風、一個光敏電阻、一個繼電器和一

個LED燈組成。光敏電阻用來檢測環(huán)境光照強度的變化，而繼電器則負責控制LED燈的

開關(guān)。假設(shè)在沒有聲音信號的情況下，光敏電阻檢測到的光照強度為100%,而在有聲

音信號的情況下，光照強度降低至50機請根據(jù)以上信息，設(shè)計一個電路圖，并簡要說

明其工作原理。

6.麥克風：將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號。

7.光敏電阻：能夠感知光線強度變化并輸出相應(yīng)的電壓或電流變化。

8.繼電器：一種能根據(jù)輸入信號（如電信號）改變自身狀態(tài)（導通或斷開）的電子

開關(guān)設(shè)備。

9.LED燈：作為指示燈使用，通過控制其是否點亮來反映系統(tǒng)的狀態(tài)。

電路圖設(shè)計：

?將光敏電阻連接到電路中的電源正極和地之間，其負極接至繼電器的一個輸入端。

?麥克風的輸出端連接到另一個繼電器的輸入端。

?繼電器的另一對觸點分別連接到LED燈的正極和地。

?電源正極連接到LED燈的另一極。

工作原理：

?當沒有聲音信號時，麥克風無輸出，光敏電阻接收到的光照強度較高，其輸出電

壓或電流較低，繼電器不動作，因此LED燈不亮。

?當檢測到聲音信號時，麥克風產(chǎn)生電信號，進而影響光敏電阻的輸出，使其輸出

電壓或電流降低。由于光敏電阻的飾出電壓或電流降低，繼電器接收到的輸入信

號發(fā)生變化，導致繼電器切換至導通狀態(tài)，從而使得LED燈點亮。

第四題：

（1）請設(shè)計一個簡單的自動控制裝置，用以控制一盞電燈在溫度高于一定值時自

動開啟，低于該溫度時自動關(guān)閉。請描述裝置的組成及其工作原理。

（2）根據(jù)你的設(shè)計，畫出該自動控制裝置的電路圖。

（3）請說明如何調(diào)節(jié)該裝置的溫度控制范圍。

第五題

題目描述：

某中學的物理興趣小組為了研究自動控制裝置的工作原理，設(shè)計了一個簡單的自動

控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個傳感器、一個執(zhí)行器和一個控制器。傳感器用來檢測環(huán)境中

的某種變化（如溫度變化），并將這種變化轉(zhuǎn)換成電信號；執(zhí)行器根據(jù)接收到的電信號

調(diào)整工作狀態(tài)（如改變燈光亮度）；控制器則接收來自傳感器的信號，并做W相應(yīng)的響

應(yīng)。假設(shè)該控制系統(tǒng)中，傳感器檢測到的溫度變化與輸出的信號強度成正比，且控制器

在檢測到溫度變化超過設(shè)定閾值時會觸發(fā)執(zhí)行器動作。

10.若傳感器檢測到的溫度變化量為QOC）,此時輸出的電信號強度為（1*）。當溫

度變化量變?yōu)椋?7C）時，輸出的電信號強度是多少？

11.設(shè)定的溫度變化閾值為（3兀），若當前溫度變化量為（2元），控制器會觸發(fā)執(zhí)行

器的動作嗎？請解釋原因。

12.若要使控制器在溫度變化量達到(40℃)時才觸發(fā)執(zhí)行器動作，請計算此時傳感器

輸出的電信號強度應(yīng)設(shè)置為多少？

《第2節(jié)科學制作：簡單的自動控制裝置》同步訓練

及答案解析

一、單項選擇題(本大題有7小題，每小題4分，共28分)

1、在制作簡單的自動控制裝置時，以下哪種材料不適合用作傳感器？

A.金屬絲

B.彈簧

C.電阻

D.橡皮筋

答案：D

解析：橡皮筋不適合用作傳感器，因為它不具備良好的導電性，而金屬絲、彈簧和

電阻都具有良好的導電性，可以用來制作傳感元件。橡皮筋更適合用作彈性元件，用于

吸收和釋放能量。

2、在以下選項中，哪一個不是影響自動控制裝置穩(wěn)定性的因素？

A.電源電壓的穩(wěn)定性

B.傳感器材料的彈性

C.執(zhí)行器的功率

D.控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度

答案：B

解析：傳感器材料的彈性是影響自動控制裝置響應(yīng)速度和靈敏度的因素，但不是影

響穩(wěn)定性的因素。電源電壓的穩(wěn)定性、執(zhí)行器的功率和控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度都是影響自

動控制裝置穩(wěn)定性的重要因素。電源電壓不穩(wěn)定可能導致控制系統(tǒng)錯誤動作，執(zhí)行器功

率不足可能導致控制效果不佳，控制系統(tǒng)過于復(fù)雜可能導致控制過程出現(xiàn)偏差。

3、在設(shè)計一個簡單的自動控制裝置中，如果需要讓小車在檢測到障礙物后能夠自

動停止，應(yīng)選擇以下哪種芍感器最為合適？

A.光電傳感器B）溫度傳感器C）濕度傳感器D）壓力傳感器

答案：A

解析：光電傳感器可以通過光線的反射或遮擋來檢測環(huán)境中的變化，非常適合用于

檢測是否遇到障礙物。當光路被阻擋時，光電傳感器會輸出信號給控制系統(tǒng)，從而控制

小車自動停止。

4、在設(shè)“自動控制裝置的小車項目中，為了確保小車能夠按照設(shè)定路線行駛，同

時避開障礙物，需要對傳感器進行精確配置。下列哪個因素最可能影響到小車路徑的準

確性？

A.傳感器的靈敏度設(shè)置過高

B.傳感器的類型選擇不恰當

C.控制系統(tǒng)的時間延遲

D.小車本身的質(zhì)量和形狀

答案：B

解析：傳感器的選擇對于自動控制裝置的性能至關(guān)重要。如果選擇的傳感器類型不

適合檢測特定環(huán)境下的變化（比如光線傳感器不適合檢測障礙物），那么即使其他硬件

和軟件都正常工作，也可能會導致小車路徑偏離預(yù)期。因此，傳感器類型的正確選擇是

確保裝置準確性的關(guān)鍵因索。

5、以下哪種設(shè)備不屬于自動控制裝置的組成部分？（）

A.傳感器

B.控制器

C.執(zhí)行器

D.計算器

答案：D

解析：自動控制裝置主要由傳感器、控制器和執(zhí)行器三個部分組成。傳感器用于檢

測環(huán)境中的變化，控制器根據(jù)傳感器傳來的信息進行決策，執(zhí)行器則將控制信號轉(zhuǎn)換為

實際動作。計算器雖然可以用于計算，但它不是自動控制裝置的組成部分。

6、在簡單的自動控制裝置中，以下哪種情況會導致系統(tǒng)失控？（）

A.傳感器檢測到異常信號，控制器及時做出調(diào)整

B.控制器出現(xiàn)故障，無法接收傳感器信號

C.執(zhí)行器出現(xiàn)故障，無法執(zhí)行控制器指令

D.系統(tǒng)運行過程中，所有部件正常工作

答案：B

解析：在簡單的自動控制裝置中，若控制器出現(xiàn)故障，無法接收傳感器信號，那么

系統(tǒng)將無法做出正確的控制決策，從而導致失控。選項A表示系統(tǒng)能夠正常工作，選項

C表示執(zhí)行器故障，雖然會影響系統(tǒng)的執(zhí)行效果，但不會導致系統(tǒng)失控。選項D表示系

統(tǒng)所有部件正常工作，因此也不會導致失控。

7、一個簡單的自動控制裝置需要使用定時器來啟動和停止工作程序。如果定時器

設(shè)定為10秒后自動關(guān)閉，那么在定時器啟動后的前5秒內(nèi)，裝置應(yīng)該處于什么狀態(tài)？

A.工作B）停止C）無法確定D）部分工作

答案：A）工作

解析：根據(jù)題目描述，定時器設(shè)定為10秒后自動關(guān)閉，這意味著在裝置啟動后的

前5秒內(nèi)，由于定時器還未達到關(guān)閉時間，因此裝置應(yīng)該處于工作狀態(tài)。從第6秒開始,

裝置會因為定時器的設(shè)定而停止工作直至10秒時自動關(guān)閉。

二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）

1、在制作簡單的自動控制裝置時，以下哪些元件是必不可少的？（）

A.電池

B.開關(guān)

C.傳感器

D.執(zhí)行器

答案：A、B、C、D

解析：在制作自動控制裝置時，電池是提供電能的電源，開關(guān)用于控制電路的通斷,

傳感器用于感知外部環(huán)境的變化，并將這些變化轉(zhuǎn)換為電信號，執(zhí)行器則根據(jù)接收到的

信號執(zhí)行相應(yīng)的動作。因此，這四個元件都是必不可少的。

2、以下哪種方法在制作自動控制裝置時，可以用來檢測物體的位置？（）

A.光電傳感器

B.溫度傳感器

C.壓力傳感器

D.液位傳感器

答案：A、C、D

解析：在自動控制裝置中，檢測物體的位置通常使用光電傳感器、壓力傳感器和液

位傳感器。光電傳感器可以通過檢測光線的變化來判斷物體的位置；壓力傳感器可以感

知物體對表面的壓力變化；液位傳感器則用于檢測液體的高度。溫度傳感器主耍用于檢

測溫度變化，不適合用來檢測物體的位置。因此，正確答案是A、C、Do

3、在制作一個簡單的自動控制裝置時，如果需要讓裝置在達到設(shè)定溫度后自動關(guān)

閉加熱源，以下哪種電路是最適合的選擇？

A.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路

B.多諧振蕩器電路

C.施密特觸發(fā)器電路

D.555定時器電路

答案：D

解析：在設(shè)II自動控制裝置時，為了實現(xiàn)當達到設(shè)定溫度后自動關(guān)閉加熱源的功

能，需要一種能夠檢測溫度變化并產(chǎn)生開關(guān)信號的電路。555定時器電路可以作為溫度

控制器使用，它可以根據(jù)預(yù)設(shè)的時間常數(shù)來啟動或停止工作，非常適合于這種應(yīng)用場景。

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路和多諧振蕩器電路主要用于產(chǎn)生持續(xù)的信號，而不是響應(yīng)溫度變化。

施密特觸發(fā)器電路雖然具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，但其切換點較難調(diào)整，也不如555定時器電

路靈活和通用。因此，最合適的選項是D,555定時器電路。

三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）

第一題:

設(shè)計一個簡單的自動控制裝置，要求當溫度超過設(shè)定值時，裝置能夠自動開啟風扇

進行降溫。請根據(jù)以下要求，畫出裝置的示意圖，并簡要說明工作原理。

要求：

13.裝置應(yīng)包含傳感器、控制單元、執(zhí)行器（風扇）等基本組件。

14.當溫度超過設(shè)定的臨界值時，風扇應(yīng)自動啟動。

15.傳感器能夠?qū)崟r檢測環(huán)境溫度。

16.控制單元能夠根據(jù)嗤感器輸入的溫度信息進行判斷和控制。

17.執(zhí)行器（風扇）能夠根據(jù)控制單元的指令進行工作。

答案：

示意圖：

II

VV

溫度信息指令信號

工作原理：

18.溫度傳感器實時監(jiān)測環(huán)境溫度，并將溫度信息傳輸給控制單元。

19.控制單元接收溫度信息后，與預(yù)設(shè)的臨界溫度進行比較。

20.如果實際溫度超過臨界溫度，控制單元發(fā)出啟動風扇的指令信號。

21.執(zhí)行器（風扇）接收到啟動信號后，開始工作，從而降低環(huán)境溫度。

22.當環(huán)境溫度降至臨界溫度以下時，控制單元停止發(fā)送啟動信號，風扇停上工作。

解析：

本裝置利用溫度傳感器來感知環(huán)境溫度，并將溫度信息傳遞給控制單元。控制單元

通過比較實際溫度與預(yù)設(shè)的臨界溫度，來判斷是否需要啟動風扇.當溫度超過臨界值時,

控制單元向風扇發(fā)送啟動信號，風扇開始工作，從而實現(xiàn)降溫。當溫度降至臨界溫度以

下時，控制單元停止發(fā)送信號，風扇停止工作，達到自動控制的目的。這種設(shè)計簡單易

行，能夠有效地實現(xiàn)自動控制降溫的功能。

第二題：

設(shè)計一個簡單的自動控制裝置，要求該裝置能夠在特定條件下自動關(guān)閉電源。請描

述該裝置的工作原理，并列舉出至少三種可以使用的傳感器來實現(xiàn)這一功能。

答案：

答：該自動控制裝置的工作原理如下：

23.選擇傳感器：根據(jù)具體的應(yīng)用場景，可以選擇以下三種傳感潛之一：

a.溫度傳感器：用于檢測環(huán)境溫度是否超過設(shè)定值。

b.光敏傳感器：用于檢測環(huán)境光線強度是否達到預(yù)設(shè)閾值。

c.聲音傳感器：用于檢測特定聲音信號的出現(xiàn)。

2.控制電路設(shè)計：設(shè)計一個控制電路，該電路能夠接收傳感器的信號，并根據(jù)信號

變化來控制電源的通斷。

3.自動控制流程：

d.當傳感器檢測到特定條件（如溫度過高、光線過喑或特定聲音出現(xiàn)）時，輸出高

電平信號。

e.高電平信號輸入到控制電路，控制電路中的繼電器或晶體管導通，從而切斷電源。

具體傳感器應(yīng)用示例：

f.溫度傳感器：當環(huán)境溫度超過設(shè)定值時，溫度傳感器輸出高電平信號，控制電路

切斷電源。

g.光敏傳感器：當環(huán)境光線強度低于預(yù)設(shè)閾值時，光敏傳感器輸出高電平信號，控

制電路切斷電源。

h.聲音傳感器：當檢測到特定聲音信號時，聲音傳感器輸出高電平信號，控制電路

切斷電源。

解析：

木題考查學生對自動控制裝置設(shè)計原理的理解和應(yīng)用能力。通過選擇合適的傳感器

和設(shè)計控制電路，可以使裝置在特定條件下自動關(guān)閉電源。本題答案不唯一，可以根據(jù)

實際需求和場景選擇不同的傳感器和設(shè)計不同的控制電路。關(guān)鍵在于理解傳感器信號的

轉(zhuǎn)換和電路的控制原理。

第三題

題目描述：

設(shè)計一個簡單的自動控制裝置，用于控制一個燈泡的開關(guān)，當一個特定的聲音信號

被檢測到時，燈泡會自動開啟。該裝置由一個麥克風、一個光敏電阻、一個繼電器和一

個LED燈組成。光敏電阻用來檢測環(huán)境光照強度的變化，而繼電器則負責控制LED燈的

開關(guān)。假設(shè)在沒有聲音信號的情況下，光敏電阻檢測到的光照強度為100%,而在有聲

音信號的情況下，光照強度降低至50機請根據(jù)以上信息，設(shè)計一個電路圖，并簡要說

明其工作原理。

答案：

為了設(shè)計這個自動控制裝置，我們首先需要了解各個元件的基本功能：

24.麥克風：將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號。

25.光敏電阻：能夠感知光線強度變化并輸出相應(yīng)的電壓或電流變化。

26.繼電器：一種能根據(jù)輸入信號（如電信號）改變自身狀態(tài)（導通或斷開）的電子

開關(guān)設(shè)備。

27.LED燈：作為指示燈使用，通過控制其是否點亮來反映系統(tǒng)的狀態(tài)。

電路圖設(shè)計：

?將光敏電阻連接到電路中的電源正極和地之間，其負極接至繼電器的一個輸入端。

?麥克風的輸出端連接到另一個繼電器的輸入端。

?繼電器的另一對觸點分別連接到LED燈的正極和地。

?電源正極連接到LED燈的另一極。

工作原理：

?當沒有聲音信號時，麥克風無輸出，光敏電阻接收到的光照強度較高，其輸出電

壓或電流較低，繼電器不動作，因此LED燈不亮。

?當檢測到聲音信號時，麥克風產(chǎn)生電信號，進而影響光敏電阻的輸出，使其輸出

電壓或電流降低。由于光敏電阻的輸出電壓或電流降低，繼電器接收到的輸入信

號發(fā)生變化，導致繼電器切換至導通狀態(tài)，從而使得LED燈點亮。

答案解析：

此設(shè)計中，利用了光敏電阻對光照強度變化的敏感特性，以及繼電器對電信號的響

應(yīng)特性，實現(xiàn)了根據(jù)環(huán)境光照強度的變化來控制LED燈的點亮或熄滅。同時，通過麥克

風將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號，使整個系統(tǒng)具備了根據(jù)特定聲音信號自動控制LED燈的功

能。這一設(shè)計簡單易行，適用于家庭娛樂或?qū)嶒灜h(huán)境中。

第四題：

（1）請設(shè)計一個簡單的自動控制裝置，用以控制一盞電燈在溫度高于一定值時自

動開啟，低于該溫度時自動關(guān)閉。請描述裝置的組成及其工作原理。

（2）根據(jù)你的設(shè)計，畫出該自動控制裝置的電路圖。

（3）請說明如何調(diào)節(jié)該裝置的溫度控制范圍。

答案及解析：

(1)裝置組成：溫度傳感器、繼電器、開關(guān)、電源、電燈。

工作原理：當溫度高于設(shè)定值時，溫度傳感器輸出高電平信號，觸發(fā)繼電器動作，

閉合開關(guān)，使電燈點亮；當溫度低于設(shè)定值時，溫度傳感器輸出低電平信號，繼電器釋

放，開關(guān)斷開，電燈熄滅.

(2)電路圖如下：

+---++---++---+

I|-->||-->|I

I溫度傳感器II繼電器II開關(guān)I

I|<-----1|<-----1I

電源I

電燈I

(3)調(diào)節(jié)方法：

①調(diào)節(jié)溫度傳感器的閾值：通過調(diào)整溫度傳感器的熱敏元件，改變其響應(yīng)溫度,

從而實現(xiàn)溫度控制范圍的調(diào)節(jié)。

②調(diào)節(jié)繼電器線圈電阻：通過改變繼電器線圈電阻，改變繼電器吸合電流，從而

實現(xiàn)溫度控制范圍的調(diào)節(jié)。

③調(diào)節(jié)開關(guān)：通過調(diào)整開關(guān)的位置，改變電路中電流的路徑，實現(xiàn)溫度控制范圍

的調(diào)節(jié)。

第五題

題目描述：

某中學的物理興趣小組為了研究自動控制裝置的工作原理，設(shè)計了一個簡單的自動

控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個傳感器、一個執(zhí)行器和一個控制器。傳感器用來檢測環(huán)境中

的某種變化（如溫度變化），并將這種變化轉(zhuǎn)換成電信號；執(zhí)行器根據(jù)接收到的電信號

調(diào)整工作狀態(tài)（如改變燈光亮度）；控制器則接收來自傳感器的信號，并做出相應(yīng)的響

應(yīng)。假設(shè)該控制系統(tǒng)中，傳感器檢測到的溫度變化與輸出的信號強度成正比，且控制器

在檢測到溫度變化超過設(shè)定閾值時會觸發(fā)執(zhí)行器動作。

28.若傳感器檢測到的溫度變化量為QOC）,此時輸出的電信號強度為當溫

度變化量變?yōu)椋?7C）時，輸出的電信號強度是多少？

29.設(shè)定的溫度變化閾值為（3兀），若當前溫度變化量為（2"C）,控制器會觸發(fā)執(zhí)行

器的動作嗎？請解釋原因。

30.若要使控制器在溫度變化量達到（40C）時才觸發(fā)執(zhí)行器動作，請計算此時傳感器

輸出的電信號強度應(yīng)設(shè)置為多少？

答案：

31.答案：當溫度變化量為（2幾）時，輸出的電信號強度為（30）。因為傳感器檢測

到的溫度變化與輸出的信號強度成正比，可以得出比例常數(shù)為因此,

當溫度變化量為（紗C）時，輸出的電信號強度為（27CX1.僅廣C=3S）.

32.答案：控制器不會觸發(fā)執(zhí)行器的動作。因為當前溫度變化量為（25C）,沒有超

過設(shè)定的溫度變化閾值（3兀）。

33.答案：要使控制器在溫度變化量達到（40℃）時才觸發(fā)執(zhí)行器動作，此時傳感器

輸出的電信號強度應(yīng)設(shè)置為（60）。依據(jù)題目中的比例關(guān)系，當溫度變化量為

（40D）時，輸出的電信號強度為（47CX1.5V/C=66）。

解析：

34.首先，根據(jù)題目條件，當溫度變化量為（/兀）時，輸出的電信號強度為（/*'）,

由此可以確定比例常數(shù)為（/.叩/℃）。通過這個比例常數(shù)，我們可以計算出不同

溫度變化量對應(yīng)的電信號強度。

35.對于第二問，通過比較當前溫度變化量（笏C）和設(shè)定的閾值（30℃）,可以判斷控

制器是否需要觸發(fā)執(zhí)行器的動作。

36.最后一問涉及的是如何通過調(diào)整傳感器輸出的電信號強度來滿足特定的觸發(fā)條

件。通過已知的比例關(guān)系，我們可以推算出當溫度變化量達到（勿C）時，傳感器

應(yīng)輸出的電信號強度。

《第3節(jié)大顯身手的傳感器》同步訓練（答案在后面）

一、單項選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）

1、以下哪種傳感器通常用于測量液體溫度？

A.光電傳感器

B.壓力傳感器

C.熱電偶傳感器

D.紅外傳感器

2、在下列應(yīng)用中，哪一項不是超聲波傳感器的主要應(yīng)用領(lǐng)域？

A.超聲波清洗

B.超聲波測距

C.超聲波焊接

D.超聲波成像

3、在以下傳感器中，能夠?qū)囟刃盘栟D(zhuǎn)換為電信號的傳感器是：

A.光電傳感器

B.壓力傳感器

C.溫度傳感器

D.濕度傳感器

4、在以下應(yīng)用中，傳感器主要用于測量位移的是：

A.汽車制動系統(tǒng)

B.自動門的感應(yīng)系統(tǒng)

C.溫度控制系統(tǒng)

D.車輛限速系統(tǒng)

5、以下哪種傳感器主要用于測量物體的位移？

A.壓力傳感器B.位移傳感器C.溫度傳感器D.濕度傳感器

6、當溫度升高時，半導體材料的電阻率會如何變化？

A.增加B.減少C.保持不變D.變化不確定

7、在傳感流中，下列哪種現(xiàn)象不是將非電學量轉(zhuǎn)換為電學量的原理？（）

A.光電效應(yīng)

B.熱電效應(yīng)

C.磁電效應(yīng)

D.壓電效應(yīng)

二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）

1、下列關(guān)于傳感器的描述，正確的是：

A.傳感器是一種將非電學量轉(zhuǎn)換為電學量的裝置

B.所有傳感器都能實現(xiàn)信號的放大和傳輸

C.傳感器廣泛應(yīng)用于自動化、測量和控制等領(lǐng)域

D.傳感器的工作原理都是基于光電效應(yīng)

2、以下哪些傳感器可以用于檢測液體溫度？

A.熱敏電阻

B.光敏電阻

C.霍爾傳感器

D.熱電偶

3、在使用溫度傳感器測量溫度時，通常會選用以下哪種類型的傳感器？

A.熱電偶傳感器B.電阻應(yīng)變片C.濕敏電阻D.PT100傳感器

三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）

第一題

在實驗室中，某同學利用一個電壓表、一個定值電阻R和一個滑動變阻器設(shè)計了一

個簡易溫度計，其工作原理是通過改變滑動變阻器接入電路的阻值來改變電路中的電流,

從而使得電壓表顯示的電壓值發(fā)生變化，進而反映出環(huán)境溫度的變化。已知該電壓表的

量程為0-3V,內(nèi)阻為5kQ；定值電阻R的阻值為IkQ。當環(huán)境溫度升高時，電壓表的

示數(shù)如何變化？請分析并解釋原因。

第二題

在某實驗室中，使用一個熱敏電阻作為溫度傳感器來檢測實驗室內(nèi)溫度的變化。當

溫度從20°C升高到40。C時,熱敏電阻的阻值從1000。變化到了800。。已知該熱敏

電阻在30°C時的阻值為950Q。假設(shè)熱敏電阻的阻值與溫度之間的關(guān)系可以近似表示

為線性關(guān)系。求熱敏電阻在35°C時的阻值是多少？

1.當溫度（7=276）時，阻值（《二70000）；

2.當溫度（7=4〃6）時，阻值（〃=8。0。）；

3.當溫度（7=3。6）時，阻值（不=95。0）。

首先，利用第二個條件建立方程組：

從這兩個方程中，我們可以通過消元法來解出（為和（6）。將第一個方程減去第二個

方程，得到：

\_1OO=-2OR

從而得出：

匠-50/。q

再將（攵二-⑦代入任一方程求解（僅，以第一個方程為例：

[1000=20（-5）+61[1000=-100+b\[b=11OOQ]

因此，熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系為：

1R=-5T+1100\

接下來，我們要計算當溫度（7=35。時的阻值⑴：

出二-5（35）+"04[^=-175+JJOO][/^=9250]

第三題：

傳感器在智能家居系統(tǒng)中的應(yīng)用

設(shè)計一個智能家居系統(tǒng)，該系統(tǒng)需要具備以下功能：

（1）通過光線傳感器檢測室內(nèi)光線強度，當光線強度低于設(shè)定閾值時，自動開啟

室內(nèi)照明設(shè)備；

（2）利用溫度傳感器監(jiān)測室內(nèi)溫度，當溫度超過設(shè)定上限時，自動啟動空調(diào)制冷;

（3）通過聲音傳感器檢測室內(nèi)噪音水平，當噪音水平超過設(shè)定閾值時，自動播放

輕柔音樂以降低噪音。

請根據(jù)上述要求，設(shè)計一個簡單的電路圖，并說明如何通過編程實現(xiàn)上述功能。

第四題

題目描述：

某實驗小組利用多用電表測量一未知電阻值（約幾百歐姆），并使用它來探究電壓

變化時通過電阻的電流變叱規(guī)律。已知電源電動勢為6V,內(nèi)阻忽略不計；該未知電阻

R0的阻值約為幾百歐姆。小組成員連接電路后發(fā)現(xiàn)，當外接電阻為100Q時，測得的電

壓為2V；當外接電阻為200。時，測得的電壓為1.5V。

4.根據(jù)上述數(shù)據(jù)，求出未知電阻RO的阻值。

5.為了進一步研窕R0在不同電壓下的電流變化規(guī)律，小組成員準備在原電路基礎(chǔ)

上增加一個可調(diào)電壓源，使其能夠提供從0到6V之間的任意電壓。請設(shè)計一個

簡單的電路方案，確保在調(diào)節(jié)電壓的過程中，電流表的示數(shù)不會超過最大量程。

電流表量程為3A,內(nèi)阻忽略不計。

6.求解未知電阻RO的阻值

根據(jù)歐姆定律，我們可以列出兩個方程：

?當外接電阻為100Q時，電壓為2V：

E_'

為+Rextl1-

其中（另二6P），（Rextl=100Q）,因此：

[6_]

.Ro+100='

?當外接電阻為200。時，電壓為1.5V：

E

---------二

Ro+Rcxt2

其中?t2=200Q）,因此：

6

7

.Ro+200--

由于電流（乙）和（與相同（因為都是通過相同的電阻R0）,我們可以設(shè)置等式：

[6_6]

凡+100-R0+200

通過交叉相乘得到：

[6{R0+200）=6（自+100）1

簡化得到：

[Ro+200=Ro+

這表明我們的假設(shè)是正確的，接下來我們可以通過其中一個方程求解R0的具體值。

使用第一個方程：

6