1、第3节实验：传感器的应用限时检测题组一光控开关电路分析1逻辑电路在电子线路中有着重要的应用，某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动控制门电路。天黑了，让路灯自动接通；天亮了，让路灯自动熄灭。图638中RG是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会明显减小。R是可调电阻，起分压作用。“非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号，或将低压信号转变为高压信号，J为路灯总开关控制电路，它在获得高电压时才启动(图中未画出路灯电路)。图638(1)当天黑时，RG的阻值变_，“非”门电路获得_电压，J得到_电压。(填“大”、“小”或“高”、“低”)(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，现要调节自
2、动控制装置，使得它在天色较暗时才会自动接通开关，应将R的阻值调_(填“大”或“小”)一些。解析(1)天黑时，光线减弱，光敏电阻RG的阻值变大，A端输入低电压，Y端输出高电压，J得到高电压，开始控制路灯工作。(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，应将R的阻值调大，使A端输入电压较高，当天色较暗时，RG的电阻变大，A端的电压降低，Y端的电压升高，J得到高电压，开始控制路灯工作。答案(1)大低高(2)大2把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器、开关、电源按如图639甲所示电路连接，制成光电报警装置，当报警器有光照射时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声。光敏电阻：光敏电阻受光照射后，阻
3、值会变小，干簧管继电器：由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，如图乙所示，当线圈中有一定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态。当线圈中没有电流或者电流很微弱时，磁场消失，簧片在弹力的作用下回复到分离状态，试说明光电报警器的工作原理。图639答案当报警器有光照射时，光敏电阻阻值减小，电路中电流增大，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片由原来的分离状态变成闭合状态，蜂鸣器电路接通，蜂鸣器发声；反之，当没有光照射或光照很微弱时，光敏电阻阻值很大，电路中的电流很小，干簧管内的两个铁质簧片处于分离状态，连接蜂鸣器的
4、电路断开，蜂鸣器不发声。3(多选)如图6310所示的光控电路用发光二极管LED模拟路灯，RG为光敏电阻。A为斯密特触发器输入端，在天黑时路灯(发光二极管)会点亮。下列说法正确的是图6310A天黑时，Y处于高电平B天黑时，Y处于低电平C当R1调大时，天更暗时，灯(发光二极管)点亮D当R1调大时，天较亮时，灯(发光二极管)就能点亮解析天黑时，RG阻值增大到一定值，斯密特触发器输入端A的电压上升到某个值，输出端Y突然由高电平跳到低电平；R1调大时，A端电压降低，只有天更暗时，RG电阻更大时，路灯才点亮，故B、C正确。答案BC题组二温控开关电路分析4如图6311所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个
5、简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小。电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接。则图6311A当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下B当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下C工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端D工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、C端解析当温度降低到某一数值，热敏电阻R的阻值增大，电路中电流减小，继电器L对衔铁P吸引力减小，P将不会被吸下，故A错误。当温度升高到某一数值，热敏电阻R的阻值减小，电路中电流增大，继电器L对衔铁P吸引力增大，P将会被吸下，故B正确。恒温箱内温度高到一定数值后，应与电源断开停止加热
6、，由以上分析可知，温度升高后，A、B端断开，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端，故C、D错误。答案B5如图6312所示为一自动控制温度的电路，请说明其工作原理。图6312解析当开关P在弹簧拉力作用下拉到上面与a接触时，电热丝工作；随着温度升高，热敏电阻温度升高，阻值减小，通过电磁铁的电流增大，电磁铁磁性增强到一定程度时把P吸到 b，电热丝停止工作，指示灯亮。答案见解析题组三自动控制电路的分析与设计6(多选)如图6313所示，全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的，当进行排水和脱水工序时，控制铁芯1的线圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门排除污水，以下说法中正确的是图
7、6313A若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为N极，B端为S极B若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为S极，B端为N极C若a、b处输入交变电流，铁芯2不能被吸入线圈中D若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中解析铁芯被通电螺线管磁化。答案AD7(多选)某同学设计的家庭电路保护装置如图6314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，下列说法正确的有图6314A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
8、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，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；家庭电路短路和用电器增多时均不会引起L2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中磁场变化引起L2中磁通量的变化，产生感应电流，吸起K，切断家庭电路，选项D正确。答案ABD8现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为9
9、99.9 )，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 )，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 )，单刀双掷开关一个，导线若干。在室温下对系统进行调节，已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 时阻值为650.0 (1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。图6315(2)电路中应选用滑动变阻器_(填“R1”或“R2”)。(3)按照下列步骤调节此报警系统：电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为_；滑动变阻器的滑片应置于_(填“a”或“b”)端附近
10、，不能置于另一端的原因是_。将开关向_(填“c”或“d“)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至_。(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。解析(1)热敏电阻工作温度达到60 时，报警器报警，故需通过调节电阻箱使其电阻为60 时的热敏电阻的阻值，即调节到阻值650.0 ，使报警器能正常报警，电路图如答案图。(2)U18 V，当通过报警器的电流10 mAIc20 mA，故电路中总电阻R，即900 R1 800 ，故滑动变阻器选R2。(3)热敏电阻为650.0 时，报警器开始报警，模拟热敏电阻的电阻器阻值也应为650.0 ，实验调试时，将开关置于c端，缓慢调节
11、滑动变阻器，直到报警器开始报警。为防止通过报警器电流过大，造成报警器烧坏，应使滑动变阻器的滑片置于b端。答案(1)如图所示(2)R2(3)650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏c报警器开始报警9目前有些居民区内楼道灯的控制，使用的是一种延时开关。该延时开关的简化原理如图6316所示。图中D是红色发光二极管(只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光)，R为限流电阻，K为按钮式开关，虚线框内S表示延时开关电路，当按下K接通电路瞬间，延时开关触发，相当于S闭合。这时释放K后，延时开关S约在1 min后断开，电灯熄灭。根据上述信息和原理图，我们可推断：图6316按钮开
12、关K按下前，发光二极管是_(填“发光的”或“熄灭的”)，按钮开关K按下再释放后，电灯L发光持续时间约_min。这一过程中发光二极管是_。限流电阻R的阻值和灯丝电阻RL相比，应满足R_RL的条件。解析开关K按下前，S为断开，有电流经过发光二极管，故发光二极管是发光的。当按下开关K后，延时开关S闭合，二极管和K被短路，二极管不发光，由于延时开关S约1 min后断开，故电灯L能持续发光1 min，由于R为限流电阻，且二极管只要有很小的电流通过就能发光，故就满足RRL。答案发光的1熄灭的10如图6317所示为一监测锅炉内的压力大小的报警器，在压力小于某个安全值时，绿灯常亮。当压力超过安全值时，红灯亮、电铃响而报警。试说明其工作原理。图6317解析当锅炉内压力超过安全值时，活塞推动金属片使1、2触点连接，电磁铁通电把衔铁吸下来，使3、5点接通，红灯亮，铃响从而起到报警作用。答案见解析