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第十三章　第72練　電磁振蕩　電磁波　傳感器　實驗十六：利用傳感器制作簡單的自動控制裝置
[分值：60分]
1~6題每小題5分，共30分
1.(2025·江蘇蘇州市開學考)如圖所示的磁場中，能產生電磁波的是(　　)
2.(2025·江蘇南通市調研)無線電廣播系統方框圖如圖所示，下列關于a、b裝置說法正確的是(　　)
A.a是調制、b是調諧 B.a是調制、b是解調
C.a是調諧、b是解調 D.a是調諧、b是調制
3.(2025·江蘇泰州市模擬)如圖所示的后車安裝了“預碰撞安全系統”，其配備的雷達會發射毫米級電磁波(毫米波)，并對前車反射的毫米波進行運算，則(　　)
A.毫米波的頻率比可見光高
B.毫米波遇到前車時會發生明顯衍射現象
C.經前車反射后毫米波的速度將比反射前大
D.前車的金屬尾板遇到毫米波時會產生極其微弱的感應電流
4.(2024·江蘇南通市模擬)LC振蕩電路中，此時電容器上極板帶正電，電流方向如圖所示，則(　　)
A.線圈兩端電壓減小
B.線圈中的電流減小
C.線圈中的磁通量減小
D.線圈中的磁場能減小
5.(來自教材改編)(2024·江蘇徐州市開學考)如圖，為測量儲物罐中不導電液體的高度，將與儲物罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構成的電容C置于儲物罐中，電容C可通過開關S與電感L或電源相連，如圖所示。當開關從a撥到b時，由電感L和電容C構成的回路中產生振蕩電流。現知道平行板電容器極板面積一定、兩極板間距離一定的條件下，平行板電容器的電容與兩極板間是否有電介質存在著確定的關系，當兩極板間充入電介質時，電容增大。通過檢測振蕩電流的頻率變化，可以推知液面的升降情況。關于此裝置，下面說法正確的是(　　)
A.電源電動勢越小，則振蕩電流的頻率越低
B.開關接通b后，當電路中電流最大時，電容器兩端的電壓最大
C.開關從a撥向b瞬間，電感L的自感電動勢為零
D.檢測到振蕩電流的頻率增加，說明液面高度在降低
6.(來自教材改編)(2024·江蘇南通市檢測)如圖所示為蘋果自動分揀裝置的示意圖。該裝置把大小不同的蘋果，按一定質量標準自動分揀為大蘋果和小蘋果。該裝置的托盤秤壓在壓力傳感器R1上。R1所受壓力越大阻值越小，當R2兩端電壓超過某一值時，使控制電路接通，電磁鐵吸動分揀板上的銜鐵。該控制電路中包含保持電路，能夠確保蘋果在分揀板上運動時電磁鐵始終保持吸動狀態。下列說法正確的是(　　)
A.為了選出質量更大的蘋果可以增加纏繞電磁鐵線圈的匝數
B.為了選出質量更大的蘋果可以將電源A的輸出電壓減小
C.為了選出質量更大的蘋果可以增大R2的阻值
D.質量大的蘋果將進入上通道
7題6分，8題10分，9題14分，共30分
7.(來自教材改編)(2024·北京卷·12)如圖所示為一個加速度計的原理圖。滑塊可沿光滑桿移動，滑塊兩側與兩根相同的輕彈簧連接；固定在滑塊上的滑動片M下端與滑動變阻器R接觸良好，且不計摩擦；兩個電源的電動勢E相同，內阻不計。兩彈簧處于原長時，M位于R的中點，理想電壓表的指針位于表盤中央。當P端電勢高于Q端時，指針位于表盤右側。將加速度計固定在水平運動的被測物體上，則下列說法正確的是(　　)
A.若M位于R的中點右側，P端電勢低于Q端
B.電壓表的示數隨物體加速度的增大而增大，但不成正比
C.若電壓表指針位于表盤左側，則物體速度方向向右
D.若電壓表指針位于表盤左側，則物體加速度方向向右
8.(10分)(2024·貴州卷·12)某實驗小組根據熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規律，探測溫度控制室內的溫度。選用的器材有：
熱敏電阻RT；
電流表G(內阻Rg為240 Ω，滿偏電流為Ig)；
定值電阻R(阻值為48 Ω)；
電阻箱R0(阻值0~999.9 Ω)；
電源E(電動勢恒定，內阻不計)；
單刀雙擲開關S1、單刀單擲開關S2；
導線若干。
請完成下列步驟：
(1)(2分)該小組設計了如圖(a)所示的電路圖。根據圖(a)，完成圖(b)中的實物圖連線。
(2)(4分)開關S1、S2斷開，將電阻箱的阻值調到　　　　　　(填“最大”或“最小”)。開關S1接1，調節電阻箱，當電阻箱讀數為60.0 Ω時，電流表示數為Ig。再將S1改接2，電流表示數為，斷開S1。得到此時熱敏電阻RT的阻值為　　　　　　 Ω。
(3)(2分)該熱敏電阻RT阻值隨溫度t變化的RT-t曲線如圖(c)所示，結合(2)中的結果得到溫度控制室內此時的溫度約為　　　　　　 ℃(結果取整數)。
(4)(2分)開關S1接1，閉合S2，調節電阻箱，使電流表示數為Ig。再將S1改接2，如果電流表示數為(k>1)，則此時熱敏電阻RT=　　　　　　 Ω(用k表示)，根據圖(c)即可得到此時溫度控制室內的溫度。
9.(14分)(2024·江蘇省名校聯考)智能化育苗蔬菜基地對環境要求嚴格，其中包括對光照強度的調控，光照強度簡稱照度I，反映光照的強弱，光越強，照度越大，單位為勒克斯(lx)。為了控制照度，科技人員設計了圖甲所示的智能光控電路。
(1)(2分)智能光控電路的核心元件是光敏電阻R，某同學用如圖乙所示電路，測量光敏電阻在不同照度時的阻值，實驗所用器材：電源E1(9 V)、滑動變阻器R4(最大阻值為20 Ω)，電壓表(量程為0~3 V，內阻為3 kΩ)和毫安表(量程為0~3 mA，內阻不計)。定值電阻R0=6 kΩ、開關、導線若干。則在閉合電路開關前應該把滑動變阻器的滑片移到　　　(選填“左”或“右”)端。
(2)(4分)某次測量時電壓表的示數如圖丙所示，其讀數為　　　 V，電流表讀數為1.5 mA，此時光敏電阻的阻值為　　　 kΩ。
(3)(4分)通過測量得到6組數據如表，請在圖丁中作出阻值R隨照度I變化的圖像，由圖可判斷光敏電阻的阻值與照度　　　反比例函數關系(選填“滿足”或“不滿足”)。
照度I(klx) 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0
電阻R(kΩ) 7.5 4.0 2.8 2.3 2.0 1.8
(4)(2分)該同學用上述光敏電阻接入圖甲所示的電路，其中電源電動勢E=6.0 V，內阻不計，電阻R1=100 Ω，電阻箱R2的阻值調節范圍是0~9 999.9 Ω，光敏電阻R的電壓U增加到2.0 V時照明系統開始工作，為了使照度降低到4 klx時，自動控制系統開始補光，R2的阻值應該調節為　　　 kΩ。
(5)(2分)要加快蔬菜的生長，適度提高光照時間，可調節的方法是　　　。
參考解析
1.D　[A選項是恒定的磁場，不能產生電磁波，故A錯誤；B、C選項都是均勻變化的磁場，產生恒定的電場，而恒定的電場不會產生磁場，不能產生電磁波，故B、C錯誤；D選項是振蕩磁場，會產生振蕩的電場，電場和磁場交替產生，在空間中傳播，形成電磁波，故D正確。]
2.B　[在無線電廣播中，人們先將聲音信號轉換為電信號，然后將這些信號由高頻電磁波帶著向周圍空間傳播，可知a是調制。而在另一地點，人們利用接收天線接收到這些電磁波后，又將其中的電信號還原成聲音信號，這就是無線電廣播的大致過程。其中“收音”的順序大致為：天線接收電磁波→調諧器選出某一頻率的電磁波→解調器從高頻電流中取出音頻電信號，放大后送到揚聲器→揚聲器把音頻電信號轉換成聲音，可知b是解調，故選B。]
3.D　[從電磁波譜的順序可知毫米波的頻率比可見光低，故A錯誤；毫米波的波長遠小于車的大小，所以遇到前車時不會發生明顯衍射現象，故B錯誤；電磁波在空中傳播的速度不會變化，故C錯誤；系統判斷有可能發生碰撞時會發出蜂鳴并顯示警示信號，說明前車的金屬尾板遇到毫米波時一定會產生極其微弱的感應電流，故D正確。]
4.A　[根據安培定則，線圈中的電流從上向下看是逆時針，上極板帶正電，表明電容器正在放電，磁場能在增大，電流增大；根據Q＝CU可知，電容器兩極板間的電壓在減小，則線圈兩端電壓減小，故A正確，B、D錯誤；電流增大，線圈中的磁通量增大，故C錯誤。]
5.D　[振蕩電流的頻率為f＝，則振蕩頻率與電源電動勢無關，故A錯誤；開關接通b后，當電路中電流最大時，電容器放電完畢，此時電容器兩端電壓最小，故B錯誤；開關從a撥向b瞬間，電流最小，電流變化率最大，即電感L的自感電動勢最大，故C錯誤；檢測到振蕩電流的頻率增加，說明電容器的電容減小，根據C＝，可知εr減小，即液面高度在降低，故D正確。]
6.B　[大蘋果通過托盤秤時，R2兩端的電壓達到使控制電路接通的電壓，使電磁鐵吸動分揀板上的銜鐵，大蘋果進入下面的通道，故D錯誤；當R2兩端電壓超過某一值時，控制電路接通，電磁鐵吸動銜鐵，可知控制電路是否接通與電磁鐵線圈匝數無關，故A錯誤；為了選出質量更大的蘋果，就要使得R2兩端電壓保持不變，因R1減小，而其他條件不變的情況下，可以減小和傳感器R1相連接電路中電源A的輸出電壓，故B正確；為了選出質量更大的蘋果，就要使得R2兩端電壓保持不變，因壓力越大，電阻R1越小，此時回路中的電流就越大，R2的電壓就會變得更大，則要想保持R2的電壓和原來一致，可以適當減小R2的阻值，故C錯誤。]
7.D　[由題意可知，M位于R中點位置時與兩電源間的電勢相等，設R的中點電勢為零，則M位于R的中點右側，P端電勢高于Q端電勢，A錯誤；由歐姆定律及電阻定律可知，P端與Q端電勢差與M偏離R中點的距離x成正比，由牛頓第二定律可知2kx＝ma，k為彈簧的勁度系數，m為滑塊的質量，則a與x成正比，故電壓表的示數與物體的加速度成正比，B錯誤；若電壓表指針位于表盤左側，只能確定加速度的方向，不能確定速度的方向，C錯誤；若電壓表指針位于表盤左側，滑塊左側彈簧壓縮、右側彈簧伸長，滑塊所受合力向右，故物體加速度方向向右，D正確。]
8.(1)見解析圖　(2)最大　300　(3)9
(4)50(k－1)
解析　(1)由題圖(a)所示的電路圖，題圖(b)中的實物圖連線如圖所示。
(2)由題圖(a)可知，電阻箱起到保護電路的作用，因此開關閉合前，將電阻箱的阻值調到最大。
開關S1接1時，由閉合電路歐姆定律可得Ig＝
S1接2時，則有
聯立解得RT＝R0＋Rg＝60 Ω＋240 Ω＝300 Ω
(3)由題圖(c)可知，RT＝300 Ω時，對應的溫度約為9 ℃。
(4)開關S1接1，閉合S2，調節電阻箱，使電流表示數為Ig，由并聯電路的分流作用，結合Rg＝5R，可得干路電流為6Ig，
則有并聯部分的電阻R并＝
由閉合電路歐姆定律可得
6Ig＝
結合Ig＝
R0＝60 Ω
解得R0'＝10 Ω
S1接2時，電流表示數為(k>1)，
同理可得干路電流為Ig，
由閉合電路歐姆定律可得
Ig＝
結合6Ig＝
其中R并＝40 Ω
解得RT＝(k－1)(R并＋R0')＝50(k－1) Ω。
9.(1)左　(2)1.80　3.6　(3)見解析圖　不滿足　(4)7.9　(5)減小R2的阻值
解析　(1)為了保證電路的安全應將滑動變阻器滑片滑到左端，從而使光敏電阻兩端的電壓為零；
(2)電壓表的最小刻度值為0.1 V，如圖丙所示，電壓表的讀數為1.80 V，
根據串聯電路電壓與電阻成正比的關系，光敏電阻兩端的電壓為×(3 kΩ＋6 kΩ)＝5.40 V
電流表讀數為1.5 mA，故此時光敏電阻的阻值為R＝ Ω＝3.6 kΩ
(3)如圖所示，根據圖像可知縱坐標與橫坐標的乘積不是一個常數，所以光敏電阻的阻值R與照度不滿足反比例函數關系。
(4)根據閉合電路歐姆定律I＝
根據圖像可知在照度降低到4 klx時，對應的阻值為R＝4 kΩ
又有U＝IR
其中U＝2 V
聯立可得R2＝7.9 kΩ
(5)當減小R2的阻值時，根據閉合電路歐姆定律可知，總電流變大，R兩端的電壓變大，從而導致自動控制系統正常工作時的最小照度高于4 klx，加快蔬菜的生長。

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