資源簡介

蘇教版高中通用技術選修第五章 電子控制系統的設計及其應用2
一、綜合題
1．在電子控制技術實踐課上，小明準備設計一個雨水自動化灌溉系統，選擇粗銅導線作為傳感器。請完成以下各題。
（1）小明設計的電路如圖所示，當傳感器檢測到土壤濕度較低時，電動機帶動水泵抽取集雨器中的雨水，對草坪進行噴灌。此時，發光二極管的狀態是　 　 (從A . V4亮和V5滅；B . V4滅和V5亮；C . V4滅和V5滅中選擇合適的選項，將序號填入橫線處)；
（2）以下元器件中，小明不需要用到的是　 　；
（3）為防止電動機長時間空轉燒毀，要求集雨器水位低于b點時，電動機停止工作，則虛線框內應選用的邏輯門是　 　(從A .與門；B .或門；C .與非門；
D .或非門中選擇合適的選項，將序號填入橫線處)；
（4）若要降低系統濕度的設定值，可以將　 　(從A .Rp阻值調小；B .Rp阻值調大；C .R5阻值調小；D .R5阻值調大中選擇合適的選項，將序號填入橫線處)；
（5）為防止因集雨器水位過低，草坪得不到噴灌，小明設計了集雨器水位補償系統：當集雨器水位低于C 點時，繼電器J2吸合，電磁閥打開，進水閥門對集雨器注水。請你根據設計要求，在虛線框內將電阻R6正確地連接到電路中。
2．如圖所示是用555集成設計的恒溫控制器系統，Rt1、RP1為上限溫度檢測電阻，Rt2、RP2為下限溫度檢測電阻。當溫度下降時，2腳電位低于1/3Vcc時，3腳輸出高電平，J吸合，LED(紅)點亮，開始加熱。當溫度升高而使6腳電位高于2/3Vcc時，3腳輸出低電平，J釋放，斷開受控“電熱絲”的電源，停止加熱。分析該電子控制電路，回答以下問題：
（1）該控制系統屬于　 　(在“①閉環電子控制系統；②開環電子控制系統”中選一項，填寫序號)。
（2）該控制系統的執行器是　 　(在“①電熱絲，②繼電器J；③555集成、電阻Rt1、RP1、Rt2、RP2、電容C”中選一項，填寫序號)。
（3）要能達到室內溫度自動控制，電熱絲要與繼電器的　 　(在“①常開；②常閉”中選一項，填寫序號)觸頭串聯，在圖中虛框內畫出該觸頭，并與電路正確連接。　 　
（4）電路工作：溫度達到上限溫度時，電熱絲仍舊在加熱，電路出現該故障，可能的原因是　 　(在“①Rt2與電路虛焊；②RP1與電路虛焊”中選一項，填寫序號)。
3．如圖所示是555集成光控燈模擬電路，當外界光照強時，555集成2、6輸入腳電位很高，輸出腳3低電平，發光二極管V不亮。當外界光照弱時，555集成2、6輸入腳電位很低，輸出腳3高電平，發光二極管V亮。請完成以下任務：
（1）當外界光線由弱轉強，光敏電阻阻值　 　(在①增大；②減小；③不變中選一項)。
（2）安裝電路時，沒有把光敏電阻Rg接入，發光二極管將　 　(在①一直不亮；②一直亮中選一項)。
（3）將光敏電阻Rg接入后發現，不管外界光線強還是弱，二極管始終不亮，可調電阻RP應調　 　(在①大；②小中選一項)。
（4）把該模擬電路改成實用電路，用三極管控制繼電器觸點的閉合和斷開，來控制交流220V電燈，請根據以上要求在虛線框內補全電路。
4．如圖所示是水箱水位閉環控制系統電路圖。a、b、c三個水位探頭(用粗銅電線制作)放置在水箱的不同位置。工作時合上水泵電源開關S，當水位下降至b點以下時，水泵向水箱注水，當水位升至a點時，水泵即停止注水。請完成以下各題：
（1）當水位從a下降到b的過程中，三極管V1處于　 　狀態(在①放大；②飽和；③截止中選擇一項，將序號填寫在橫線處)。
（2）為了顯示水泵的工作狀態，擬用發光二極管(紅色)顯示水泵正在給水箱注水，用發光二極管(綠色)顯示水泵停止注水。現有1.5 V的發光二極管2個(紅色和綠色各1個)，限流電阻1個。請用以上元件在虛線框中補全該電路圖。
（3）為了防止控制電路出現故障時水溢出水箱，在水箱上端d處設置一個探頭(用粗銅電線制作)，當水位升高至d處時，蜂鳴器能自動報警，以提醒人員斷開水泵電源開關S。現有5 V電源1個；蜂鳴器1個；可調電阻1個；四二輸入與非門1片(用其中的1個與非門即可，引出腳為1—3腳)；導線若干。請用導線連接以下元器件中未連接的部分，組成報警電路。
5．如圖所示是小明根據電腦CPU降溫原理改編設計的自動降溫通風裝置部分電路，其中IC是運算放大器，輸入輸出邏輯關系見圖中表格。當溫度達到或超過40℃時，該裝置風扇電機工作，實現通風降溫。請完成以下任務。
（1）小明制作上述電路時使用的三極管均為硅管。為判別三極管類型，他把多用電表調到合適的電阻擋，調零后用黑表筆接觸其中一個三極管管腳J1，紅表筆接觸另兩個管腳，發現兩次測得的電阻均較小(約500 Ω左右)。再用紅表筆接管腳J1，黑表筆接觸另兩個管腳，發現兩次測得的電阻均較大(約100 kΩ左右)。則該三極管是　 　(在①NPN型管，管腳J1為基極；②為PNP型管，管腳J1為基極中選擇一項，將序號填寫在橫線處)；
（2）現有以下四個型號的直流電磁繼電器，小明制作電路時應選用的直流電磁繼電器為　 　(從以下繼電器中選擇一項，將序號填寫在將序號填寫在橫線處)；
（3）上述電路還缺少溫度分壓電路，為實現溫度達到或超過40℃時，該裝置風扇電機工作，實現通風降溫，Rt是負溫度系數熱敏電阻。請根據電路的邏輯關系在虛線框中幫助小明把電路連接完整。
（4）測試時，小明將Rt放入盛有冷水的燒杯，插入溫度計，加入熱水使水溫等于40℃，調節RP1使　 　(在①V5發光；②V6發光中選擇一項，將序號填寫在橫線處)。然后他用多用電表10VDC擋，測量R4兩端(g、h兩點)電壓，電壓為　 　(在①6V；②5.3V；③0V中選擇一項，將序號填寫在橫線處)。若小明想在30℃就讓風扇工作，他應該　 　RP1(在①增大；②減小中選擇一項，將序號填寫在橫線處)。
6．如圖所示是小通設計的水箱水位控制裝置的部分電路。要求水位低于低水位L 位置時，水泵才開始抽水，水位達到高水位H 位置時，水泵停止抽水。請完成以下任務：
（1）請根據電路的邏輯關系及設計要求，在a、b、c三點中選擇合適的點分別于1、2、3三點連接。
（2）如果水位在低水位L以下，V的狀態是　 　(在①亮；②滅中選擇一項，將序號填寫在橫線處)。
（3）如果水位在高水位H和低水位L之間時，電動機的工作狀態是　 　(在①抽水；②不抽水；③無法確定中選擇一項，將序號填寫在橫線處)。
（4）小通同學進行電路調試時，發現電流太小，無法驅動水泵正常工作。于是，小通用三極管控制直流繼電器觸點的閉合與斷開，用電磁繼電器的觸點作為水泵的接通開關，水泵由48 V直流電源供電。請你根據題目要求，選擇合適的三極管，在虛線框中幫助小通畫全電路。
7．趙永明同學為了幫助山村里的家鄉發展副業生產，他決定利用自己學到的電子控制技術，動手設計一個簡易的閉環電子控制系統，以解決雞蛋孵化的溫度控制問題。通過試驗得知孵化適宜溫度在37～39℃范圍內。
（1）圖1是趙永明同學設計的部分電路，圖中Rt是負溫度系數的熱敏電阻，CF741的引腳關系如右表所示。當溫度加熱到39℃時，電熱絲停止加熱。當發光二極管V1發光、V2不發光時，電熱絲　 　(在①加熱；②不加熱中選擇一項，將序號填寫在橫線處)。請根據設計要求分析電路圖的輸入及控制部分補畫其輸出部分　 　(在圖1的虛線框內選擇合適的小圓圈端子連接電路)。
圖1
（2）調試過程中，趙永明同學發現，當溫度為40℃時電熱絲才停止加熱，合理的做法是　 　(在①調小Rp；②調大Rp；③電阻R1更換小一點的；④電阻R2更換小一點的中選擇合適的選項，將序號填寫在橫線處)。
（3）實踐中，趙永明同學發現圖1所示電路只能進行單點溫度控制，導致繼電器觸點開閉頻繁，于是，他對電路做了如下改進，輸入部分采用兩個負溫度系數的熱敏電阻Rt1、Rt2和兩個電位器Rp1、Rp2，其中Rp1用于控制下限，Rp2用于控制上限。請根據設計要求分析電路圖的控制及輸出部分補畫其輸入部分(在圖2的虛線框內選擇合適的小圓圈端子連接電路)。
圖2
（4）按照圖2所示電路調試到滿足設計要求時，兩電位器Rp1、Rp2之間的大小關系是　 　(在①Rp1＞Rp2；②Rp1＝Rp2；③Rp1＜Rp2中選擇一項，將序號填寫在橫線處)。
答案解析部分
1．【答案】（1）A
（2）D
（3）A
（4）B
（5）虛線框內電阻R6的連線以下兩種均可。
【知識點】與門、或門和非門；與非門、或非門；簡單的組合邏輯電路的分析、制作和測試；常用電子元器件
2．【答案】（1）①
（2）①
（3）①；
（4）①
【知識點】控制的手段和方法；簡單的組合邏輯電路的分析、制作和測試
3．【答案】（1）②
（2）②
（3）②
（4）
【知識點】簡單的組合邏輯電路的分析、制作和測試
4．【答案】（1）②
（2）解：如圖所示
（3）解：如圖所示
【知識點】生活中常見的閉環電子控制系統的工作過程；與非門、或非門；常用電子元器件
【解析】【解答】(1)水位從a降到b的過程中，水泵不往水箱加水，繼電器J不得電，即三極管V2處于截止狀態，基極電位為低電平，所以三極管V1的集成極電位也為低電平，即V1處于飽和狀態；
(2)多余輸入端的處理可以接高電位，也可以與另一輸入端相連接，蜂鳴器兩個輸入端有電位差就會鳴叫。
【分析】本題考查了對二極管、三極管、與非門、蜂鳴器等基本電子元器件的功能理解及應用和CT74LS00與非門集成塊的實際應用。
5．【答案】（1）①
（2）④
（3）
（4）②；②；①
【知識點】閉環控制系統的工作過程；晶體三極管的開關特性及其在數字電路中的應用；常見的直流繼電器的構造和工作原理
6．【答案】（1）
（2）②
（3）③
（4）
【知識點】簡單開環控制系統的基本組成和工作過程；簡單的組合邏輯電路的分析、制作和測試
7．【答案】（1）①；
（2）②
（3）
（4）①
【知識點】生活中常見的閉環電子控制系統的工作過程
1 / 1蘇教版高中通用技術選修第五章 電子控制系統的設計及其應用2
一、綜合題
1．在電子控制技術實踐課上，小明準備設計一個雨水自動化灌溉系統，選擇粗銅導線作為傳感器。請完成以下各題。
（1）小明設計的電路如圖所示，當傳感器檢測到土壤濕度較低時，電動機帶動水泵抽取集雨器中的雨水，對草坪進行噴灌。此時，發光二極管的狀態是　 　 (從A . V4亮和V5滅；B . V4滅和V5亮；C . V4滅和V5滅中選擇合適的選項，將序號填入橫線處)；
（2）以下元器件中，小明不需要用到的是　 　；
（3）為防止電動機長時間空轉燒毀，要求集雨器水位低于b點時，電動機停止工作，則虛線框內應選用的邏輯門是　 　(從A .與門；B .或門；C .與非門；
D .或非門中選擇合適的選項，將序號填入橫線處)；
（4）若要降低系統濕度的設定值，可以將　 　(從A .Rp阻值調小；B .Rp阻值調大；C .R5阻值調小；D .R5阻值調大中選擇合適的選項，將序號填入橫線處)；
（5）為防止因集雨器水位過低，草坪得不到噴灌，小明設計了集雨器水位補償系統：當集雨器水位低于C 點時，繼電器J2吸合，電磁閥打開，進水閥門對集雨器注水。請你根據設計要求，在虛線框內將電阻R6正確地連接到電路中。
【答案】（1）A
（2）D
（3）A
（4）B
（5）虛線框內電阻R6的連線以下兩種均可。
【知識點】與門、或門和非門；與非門、或非門；簡單的組合邏輯電路的分析、制作和測試；常用電子元器件
2．如圖所示是用555集成設計的恒溫控制器系統，Rt1、RP1為上限溫度檢測電阻，Rt2、RP2為下限溫度檢測電阻。當溫度下降時，2腳電位低于1/3Vcc時，3腳輸出高電平，J吸合，LED(紅)點亮，開始加熱。當溫度升高而使6腳電位高于2/3Vcc時，3腳輸出低電平，J釋放，斷開受控“電熱絲”的電源，停止加熱。分析該電子控制電路，回答以下問題：
（1）該控制系統屬于　 　(在“①閉環電子控制系統；②開環電子控制系統”中選一項，填寫序號)。
（2）該控制系統的執行器是　 　(在“①電熱絲，②繼電器J；③555集成、電阻Rt1、RP1、Rt2、RP2、電容C”中選一項，填寫序號)。
（3）要能達到室內溫度自動控制，電熱絲要與繼電器的　 　(在“①常開；②常閉”中選一項，填寫序號)觸頭串聯，在圖中虛框內畫出該觸頭，并與電路正確連接。　 　
（4）電路工作：溫度達到上限溫度時，電熱絲仍舊在加熱，電路出現該故障，可能的原因是　 　(在“①Rt2與電路虛焊；②RP1與電路虛焊”中選一項，填寫序號)。
【答案】（1）①
（2）①
（3）①；
（4）①
【知識點】控制的手段和方法；簡單的組合邏輯電路的分析、制作和測試
3．如圖所示是555集成光控燈模擬電路，當外界光照強時，555集成2、6輸入腳電位很高，輸出腳3低電平，發光二極管V不亮。當外界光照弱時，555集成2、6輸入腳電位很低，輸出腳3高電平，發光二極管V亮。請完成以下任務：
（1）當外界光線由弱轉強，光敏電阻阻值　 　(在①增大；②減小；③不變中選一項)。
（2）安裝電路時，沒有把光敏電阻Rg接入，發光二極管將　 　(在①一直不亮；②一直亮中選一項)。
（3）將光敏電阻Rg接入后發現，不管外界光線強還是弱，二極管始終不亮，可調電阻RP應調　 　(在①大；②小中選一項)。
（4）把該模擬電路改成實用電路，用三極管控制繼電器觸點的閉合和斷開，來控制交流220V電燈，請根據以上要求在虛線框內補全電路。
【答案】（1）②
（2）②
（3）②
（4）
【知識點】簡單的組合邏輯電路的分析、制作和測試
4．如圖所示是水箱水位閉環控制系統電路圖。a、b、c三個水位探頭(用粗銅電線制作)放置在水箱的不同位置。工作時合上水泵電源開關S，當水位下降至b點以下時，水泵向水箱注水，當水位升至a點時，水泵即停止注水。請完成以下各題：
（1）當水位從a下降到b的過程中，三極管V1處于　 　狀態(在①放大；②飽和；③截止中選擇一項，將序號填寫在橫線處)。
（2）為了顯示水泵的工作狀態，擬用發光二極管(紅色)顯示水泵正在給水箱注水，用發光二極管(綠色)顯示水泵停止注水。現有1.5 V的發光二極管2個(紅色和綠色各1個)，限流電阻1個。請用以上元件在虛線框中補全該電路圖。
（3）為了防止控制電路出現故障時水溢出水箱，在水箱上端d處設置一個探頭(用粗銅電線制作)，當水位升高至d處時，蜂鳴器能自動報警，以提醒人員斷開水泵電源開關S。現有5 V電源1個；蜂鳴器1個；可調電阻1個；四二輸入與非門1片(用其中的1個與非門即可，引出腳為1—3腳)；導線若干。請用導線連接以下元器件中未連接的部分，組成報警電路。
【答案】（1）②
（2）解：如圖所示
（3）解：如圖所示
【知識點】生活中常見的閉環電子控制系統的工作過程；與非門、或非門；常用電子元器件
【解析】【解答】(1)水位從a降到b的過程中，水泵不往水箱加水，繼電器J不得電，即三極管V2處于截止狀態，基極電位為低電平，所以三極管V1的集成極電位也為低電平，即V1處于飽和狀態；
(2)多余輸入端的處理可以接高電位，也可以與另一輸入端相連接，蜂鳴器兩個輸入端有電位差就會鳴叫。
【分析】本題考查了對二極管、三極管、與非門、蜂鳴器等基本電子元器件的功能理解及應用和CT74LS00與非門集成塊的實際應用。
5．如圖所示是小明根據電腦CPU降溫原理改編設計的自動降溫通風裝置部分電路，其中IC是運算放大器，輸入輸出邏輯關系見圖中表格。當溫度達到或超過40℃時，該裝置風扇電機工作，實現通風降溫。請完成以下任務。
（1）小明制作上述電路時使用的三極管均為硅管。為判別三極管類型，他把多用電表調到合適的電阻擋，調零后用黑表筆接觸其中一個三極管管腳J1，紅表筆接觸另兩個管腳，發現兩次測得的電阻均較小(約500 Ω左右)。再用紅表筆接管腳J1，黑表筆接觸另兩個管腳，發現兩次測得的電阻均較大(約100 kΩ左右)。則該三極管是　 　(在①NPN型管，管腳J1為基極；②為PNP型管，管腳J1為基極中選擇一項，將序號填寫在橫線處)；
（2）現有以下四個型號的直流電磁繼電器，小明制作電路時應選用的直流電磁繼電器為　 　(從以下繼電器中選擇一項，將序號填寫在將序號填寫在橫線處)；
（3）上述電路還缺少溫度分壓電路，為實現溫度達到或超過40℃時，該裝置風扇電機工作，實現通風降溫，Rt是負溫度系數熱敏電阻。請根據電路的邏輯關系在虛線框中幫助小明把電路連接完整。
（4）測試時，小明將Rt放入盛有冷水的燒杯，插入溫度計，加入熱水使水溫等于40℃，調節RP1使　 　(在①V5發光；②V6發光中選擇一項，將序號填寫在橫線處)。然后他用多用電表10VDC擋，測量R4兩端(g、h兩點)電壓，電壓為　 　(在①6V；②5.3V；③0V中選擇一項，將序號填寫在橫線處)。若小明想在30℃就讓風扇工作，他應該　 　RP1(在①增大；②減小中選擇一項，將序號填寫在橫線處)。
【答案】（1）①
（2）④
（3）
（4）②；②；①
【知識點】閉環控制系統的工作過程；晶體三極管的開關特性及其在數字電路中的應用；常見的直流繼電器的構造和工作原理
6．如圖所示是小通設計的水箱水位控制裝置的部分電路。要求水位低于低水位L 位置時，水泵才開始抽水，水位達到高水位H 位置時，水泵停止抽水。請完成以下任務：
（1）請根據電路的邏輯關系及設計要求，在a、b、c三點中選擇合適的點分別于1、2、3三點連接。
（2）如果水位在低水位L以下，V的狀態是　 　(在①亮；②滅中選擇一項，將序號填寫在橫線處)。
（3）如果水位在高水位H和低水位L之間時，電動機的工作狀態是　 　(在①抽水；②不抽水；③無法確定中選擇一項，將序號填寫在橫線處)。
（4）小通同學進行電路調試時，發現電流太小，無法驅動水泵正常工作。于是，小通用三極管控制直流繼電器觸點的閉合與斷開，用電磁繼電器的觸點作為水泵的接通開關，水泵由48 V直流電源供電。請你根據題目要求，選擇合適的三極管，在虛線框中幫助小通畫全電路。
【答案】（1）
（2）②
（3）③
（4）
【知識點】簡單開環控制系統的基本組成和工作過程；簡單的組合邏輯電路的分析、制作和測試
7．趙永明同學為了幫助山村里的家鄉發展副業生產，他決定利用自己學到的電子控制技術，動手設計一個簡易的閉環電子控制系統，以解決雞蛋孵化的溫度控制問題。通過試驗得知孵化適宜溫度在37～39℃范圍內。
（1）圖1是趙永明同學設計的部分電路，圖中Rt是負溫度系數的熱敏電阻，CF741的引腳關系如右表所示。當溫度加熱到39℃時，電熱絲停止加熱。當發光二極管V1發光、V2不發光時，電熱絲　 　(在①加熱；②不加熱中選擇一項，將序號填寫在橫線處)。請根據設計要求分析電路圖的輸入及控制部分補畫其輸出部分　 　(在圖1的虛線框內選擇合適的小圓圈端子連接電路)。
圖1
（2）調試過程中，趙永明同學發現，當溫度為40℃時電熱絲才停止加熱，合理的做法是　 　(在①調小Rp；②調大Rp；③電阻R1更換小一點的；④電阻R2更換小一點的中選擇合適的選項，將序號填寫在橫線處)。
（3）實踐中，趙永明同學發現圖1所示電路只能進行單點溫度控制，導致繼電器觸點開閉頻繁，于是，他對電路做了如下改進，輸入部分采用兩個負溫度系數的熱敏電阻Rt1、Rt2和兩個電位器Rp1、Rp2，其中Rp1用于控制下限，Rp2用于控制上限。請根據設計要求分析電路圖的控制及輸出部分補畫其輸入部分(在圖2的虛線框內選擇合適的小圓圈端子連接電路)。
圖2
（4）按照圖2所示電路調試到滿足設計要求時，兩電位器Rp1、Rp2之間的大小關系是　 　(在①Rp1＞Rp2；②Rp1＝Rp2；③Rp1＜Rp2中選擇一項，將序號填寫在橫線處)。
【答案】（1）①；
（2）②
（3）
（4）①
【知識點】生活中常見的閉環電子控制系統的工作過程
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