2024年青少年機(jī)器人技術(shù)等級考試?yán)碚摼C合三級試題(練習(xí)題及答案)一、單項(xiàng)選擇題（共15題，每題2分，共30分）1.以下哪種機(jī)械結(jié)構(gòu)能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動？A.齒輪傳動B.皮帶傳動C.絲杠螺母副D.鏈傳動2.光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度變化的特性是：A.光照越強(qiáng)，阻值越大B.光照越強(qiáng)，阻值越小C.光照不影響阻值D.僅在特定波長下變化3.若兩個標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪嚙合，主動輪齒數(shù)Z1=20，從動輪齒數(shù)Z2=40，傳動比i為：A.0.5B.2C.1D.44.超聲波傳感器測距時，若檢測到障礙物反射的回波時間為0.01秒（聲速取340m/s），則障礙物距離為：A.1.7米B.3.4米C.0.85米D.6.8米5.舵機(jī)控制信號通常采用哪種調(diào)制方式？A.PWM（脈寬調(diào)制）B.PAM（脈沖幅度調(diào)制）C.PPM（脈沖位置調(diào)制）D.PCM（脈沖編碼調(diào)制）6.以下哪種傳感器可用于檢測機(jī)器人是否偏離直線軌道？A.溫度傳感器B.霍爾傳感器C.灰度傳感器D.濕度傳感器7.多級齒輪傳動中，總傳動比等于各對齒輪傳動比的：A.算術(shù)和B.算術(shù)差C.乘積D.商8.直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入電壓的關(guān)系是：A.電壓越高，轉(zhuǎn)速越低B.電壓越高，轉(zhuǎn)速越高C.電壓不影響轉(zhuǎn)速D.僅在額定電壓下線性相關(guān)9.若程序中需要重復(fù)執(zhí)行某段代碼10次，應(yīng)使用哪種結(jié)構(gòu)？A.if條件判斷B.for循環(huán)C.while循環(huán)D.switchcase分支10.連桿機(jī)構(gòu)中，“死點(diǎn)”位置指的是：A.連桿與從動件共線時的位置B.連桿與主動件共線時的位置C.所有構(gòu)件靜止的位置D.驅(qū)動力無法使機(jī)構(gòu)運(yùn)動的位置11.以下哪種電路元件用于穩(wěn)定電壓？A.電阻B.電容C.二極管D.穩(wěn)壓二極管12.紅外避障傳感器的工作原理是：A.發(fā)射并接收超聲波B.發(fā)射并接收紅外線C.檢測環(huán)境光強(qiáng)度D.測量磁場變化13.若舵機(jī)的控制信號周期為20ms，0度對應(yīng)脈寬1ms，180度對應(yīng)脈寬2ms，則90度對應(yīng)的脈寬為：A.1.25msB.1.5msC.1.75msD.2ms14.以下哪種傳動方式傳動效率最高？A.皮帶傳動B.鏈傳動C.齒輪傳動D.蝸桿傳動15.編寫機(jī)器人循跡程序時，若左側(cè)灰度傳感器檢測到黑線（低電平），右側(cè)檢測到白線（高電平），應(yīng)控制機(jī)器人：A.左轉(zhuǎn)B.右轉(zhuǎn)C.直行D.停止二、多項(xiàng)選擇題（共5題，每題3分，共15分，多選、錯選不得分）16.以下屬于傳動機(jī)構(gòu)的有：A.齒輪組B.連桿C.絲杠D.舵機(jī)17.超聲波傳感器使用時需注意：A.避免強(qiáng)電磁干擾B.檢測距離有最大限制C.可用于液體測距D.溫度會影響聲速計算18.以下哪些編程結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)循環(huán)功能？A.forB.whileC.dowhileD.ifelse19.直流電機(jī)的調(diào)速方法包括：A.改變電源電壓B.改變電樞回路電阻C.改變磁場強(qiáng)度D.改變齒輪傳動比20.灰度傳感器的應(yīng)用場景包括：A.直線循跡B.顏色識別（限黑白）C.障礙物高度檢測D.光照強(qiáng)度測量三、填空題（共10題，每題2分，共20分）21.齒輪的模數(shù)是指齒距與π的比值，單位為______。22.霍爾傳感器可用于檢測______的變化，常見于電機(jī)測速。23.編程中，“變量”的作用是______。24.連桿機(jī)構(gòu)的基本形式是______機(jī)構(gòu)（以四桿為例）。25.光敏電阻屬于______傳感器（按輸出信號類型分類）。26.舵機(jī)的控制信號頻率通常為______Hz（周期20ms）。27.超聲波傳感器的有效檢測角度一般為______度左右（常見參數(shù)）。28.直流電機(jī)的“堵轉(zhuǎn)”是指______時的狀態(tài)。29.電阻的主要作用是限制電流或______。30.循跡機(jī)器人中，灰度傳感器通常安裝在機(jī)器人______位置（填寫“底部”或“頂部”）。四、簡答題（共5題，第3133題每題5分，第3435題每題7分，共29分）31.簡述齒輪傳動的優(yōu)缺點(diǎn)（各答兩點(diǎn)）。32.說明超聲波傳感器測距的基本步驟（用流程描述）。33.對比for循環(huán)與while循環(huán)的適用場景（各舉一例）。34.設(shè)計一個“光控小夜燈”的簡單電路方案，要求：當(dāng)環(huán)境光暗時（光照強(qiáng)度低于閾值），LED燈亮起；光強(qiáng)時熄滅。需畫出電路簡圖（可用文字描述），并說明關(guān)鍵元件的作用。35.分析機(jī)器人“走直線”時偏向一側(cè)的可能原因（至少三點(diǎn)）。五、應(yīng)用題（共1題，16分）36.某機(jī)器人需通過齒輪傳動驅(qū)動車輪，已知：電機(jī)轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘（rpm），額定扭矩2N·m；一級齒輪：主動輪Z1=15，從動輪Z2=45；二級齒輪：主動輪Z3=20，從動輪Z4=60；車輪直徑為10cm（π取3.14）。（1）計算總傳動比；（4分）（2）計算車輪的最終轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分鐘）；（4分）（3）計算車輪的線速度（米/秒）；（4分）（4）若需要提高車輪轉(zhuǎn)速，可采取哪些措施？（至少兩點(diǎn)）（4分）答案及解析一、單項(xiàng)選擇題1.C（絲杠螺母副通過旋轉(zhuǎn)絲杠使螺母直線移動）2.B（光敏電阻是半導(dǎo)體元件，光照越強(qiáng)，載流子增多，阻值降低）3.B（傳動比i=Z2/Z1=40/20=2）4.A（距離=聲速×?xí)r間/2=340×0.01/2=1.7米）5.A（舵機(jī)通過PWM信號的脈寬控制角度）6.C（灰度傳感器檢測地面黑白差異，用于循跡）7.C（多級傳動比為各對傳動比的乘積）8.B（直流電機(jī)轉(zhuǎn)速與電壓近似成正比，電壓越高轉(zhuǎn)速越快）9.B（for循環(huán)適合已知循環(huán)次數(shù)的場景）10.D（死點(diǎn)位置時驅(qū)動力無法產(chǎn)生有效力矩，機(jī)構(gòu)無法運(yùn)動）11.D（穩(wěn)壓二極管用于穩(wěn)定電壓，如7805系列）12.B（紅外避障傳感器發(fā)射紅外線，接收反射光判斷障礙物）13.B（0度1ms，180度2ms，每度對應(yīng)(21)/180=1/180ms/度，90度對應(yīng)1+90×(1/180)=1.5ms）14.C（齒輪傳動效率約95%98%，高于皮帶、鏈、蝸桿傳動）15.A（左側(cè)檢測到黑線，說明機(jī)器人偏右，需左轉(zhuǎn)調(diào)整）二、多項(xiàng)選擇題16.ABC（舵機(jī)是執(zhí)行器，非傳動機(jī)構(gòu)）17.ABD（超聲波在液體中衰減大，一般不用于液體測距）18.ABC（ifelse是分支結(jié)構(gòu)，無循環(huán)功能）19.ABC（改變齒輪傳動比是機(jī)械調(diào)速，非電機(jī)本身調(diào)速方法）20.AB（灰度傳感器通過反射光強(qiáng)度檢測黑白，無法測高度或光照強(qiáng)度）三、填空題21.毫米（mm）22.磁場（或磁信號）23.存儲數(shù)據(jù)（或臨時保存變量值）24.四桿（或曲柄搖桿、雙曲柄等具體形式，但基礎(chǔ)形式為四桿）25.模擬（輸出連續(xù)電信號）26.50（20ms周期對應(yīng)頻率1/0.02=50Hz）27.30（常見超聲波傳感器檢測角度約30度）28.電機(jī)轉(zhuǎn)子被卡住無法轉(zhuǎn)動（或負(fù)載過大導(dǎo)致停轉(zhuǎn)）29.分壓（或分配電壓）30.底部（貼近地面檢測軌道）四、簡答題31.優(yōu)點(diǎn)：傳動比準(zhǔn)確、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊；缺點(diǎn)：制造精度要求高、噪音較大、不適用于大中心距傳動。（各兩點(diǎn)，合理即可）32.步驟：①傳感器發(fā)射超聲波；②開始計時；③接收反射回波；④停止計時；⑤計算時間差；⑥距離=聲速×?xí)r間差/2（需考慮溫度對聲速的修正）。33.for循環(huán)適用于已知循環(huán)次數(shù)的場景（如“循環(huán)10次點(diǎn)亮LED”）；while循環(huán)適用于未知次數(shù)但滿足條件時循環(huán)的場景（如“當(dāng)光線暗時持續(xù)報警”）。34.電路方案：電源（電池）→光敏電阻（與定值電阻串聯(lián)分壓）→比較器（如LM393）→LED。關(guān)鍵元件：光敏電阻隨光強(qiáng)變化阻值，與定值電阻分壓后輸出模擬信號；比較器將模擬信號與閾值（由電位器調(diào)節(jié)）比較，輸出高低電平控制LED通斷。35.可能原因：①兩側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速不一致（如電壓差異、齒輪磨損）；②車輪直徑或摩擦力不同；③機(jī)械結(jié)構(gòu)偏移（如車架變形、輪軸安裝不平行）；④傳感器檢測誤差（如循跡傳感器位置不對稱）。五、應(yīng)用題36.（1）總傳動比i=i1×i2=(Z2/Z1)×(Z4/Z3)