資源簡介

高中通用技術蘇教版必修2第四單元控制與設計練習題
一、選擇題
如圖所示的智能自動魚竿支架，它采用獨特的翹翹板式的架竿結構，當放下魚竿時，利用杠桿的原理，魚竿的壓力帶動機械傳動結構，使咬合器自動鎖緊魚竿；上魚后，只要輕抬釣竿，咬合器便會松開，使用極其方便．該魚竿的自動咬合控制的說法不正確的是（　　）
A.
該控制的輸入量是魚竿的壓力
B.
該控制的控制器是機械傳動結構
C.
該控制是閉環控制
D.
該控制不存在反饋環節
如圖所示為掃地機器人，具有360度防跌落保護功能．掃地機器人底部安裝六對紅外線間距檢測裝置，可實時檢測離地距離．行走時如果面臨危險，電腦芯片會產生相應控制信號，調整萬向輪的方向使其后退并改變方向．關于該控制，以下說法不正確的是（　?。?br/>A.
被控對象是掃地機
B.
控制量是馬達轉速
C.
執行器是萬向輪
D.
輸入量是預設與地面距離
如圖所示為一款消防報警器，一般設置在走道處、樓梯口等經常有人出沒的地方，當發生火災時可以發出聲音報警，并且發有閃燈閃爍以提醒在場人員注意．這個消防報警控制系統的控制方式屬于（　?。?br/>A.
手動控制、開環控制
B.
自動控制、開環控制
C.
自動控制、閉環控制
D.
手動控制、閉環控制
小通設計了如圖所示的一款小音箱，帶有音樂播放控制系統。如果把手伸進它的口中，就會播放幾首歌曲，然后自行停止。該控制系統的控制手段和方式屬于()
A.
自動、開環控制
B.
人工、開環控制
C.
自動、閉環控制
D.
人工、閉環控制
某千斤頂按動“頂起”開關后，其中的液壓裝置驅動支撐桿收縮向上頂起；反之，千斤頂則下降。該控制是（）
A.
機械控制
B.
氣動控制
C.
液壓控制
D.
電子控制
許多電子體溫計都有報警提示功能，它的工作原理是：當測得的人體溫度超過36.8℃時，該信號傳送給控制電路，進而啟動電子開關，使報警裝置發出報警聲。該控制系統屬于（）
A.
手動控制、電子控制
B.
自動控制、電子控制
C.
手動控制、機械控制
D.
自動控制、機械控制
如圖為自動識別控制系統。攝像頭檢測的汽車牌照與數據庫中儲存的牌照號碼進行比照，如果比照成功，則啟動電機豎起欄桿放行；如果比照不成功，則不放行。以下關于該控制系統的說法中，合理的是（）
A.
該控制屬于閉環控制
B.
被控對象是汽車的牌照號碼
C.
執行器為欄桿
D.
輸入量為攝像頭檢測的汽車牌照信息
智能馬桶蓋的熱銷引發了國人對這一產品的關注，請回答第12、13兩道題：
智能馬桶蓋具有保持沖洗水溫在30℃左右的功能，當傳感器檢測到水溫不夠時加熱器加熱，反之則停止加熱。以下對該控制裝置分析正確的是（　?。?br/>A.
屬于開環控制，執行器是溫度傳感器
B.
屬于閉環控制，執行器是加熱器
C.
屬于開環控制，執行器是加熱器
D.
屬于閉環控制，執行器是溫度傳感器
如圖所示為一飲水機的結構圖，其中存在一個水位控制系統，它的作用是讓控水槽始終保持一定的水量．當飲水機被使用之后，由于控水槽中水位降低，使得浮體向下移動，從而打開閥門，水桶中的水補充進控水槽．請回答第
9～10題．
在該水位控制系統中，浮體是（　?。?br/>A.
控制器
B.
執行器
C.
被控對象
D.
檢測裝置
如圖所示的新型節能環保智能人體感應LED燈，是洗手間、走廊和過道的首選產品，既方便又節能，內置人體熱釋電感應裝置和光敏電阻，在環境光線昏暗的情況下，只要有人經過感應范圍就會亮燈，在環境光線充足和無人經過的情況下，都不會亮燈。關于智能人體感應LED燈控制系統，下列說法不正確的是（　　）
A.
該系統屬于自動控制
B.
該系統屬于閉環控制
C.
檢測裝置是人體熱釋電感應裝置和光敏電阻
D.
被控量是燈的亮與滅
如圖所示是定向噴水滅火控制系統示意圖．火災發生時，傳感器檢測火源的方位信息，芯片處理器將信息處理，旋轉電機帶動噴頭噴嘴對準火源位置同時開啟電磁閥門噴出水，從而撲滅火源．關于該控制系統，以下說法中正確的是（　?。?br/>A.
控制方式屬于閉環控制系統
B.
輸入量是煙霧溫度
C.
輸出量是電磁閥門的開啟或關閉
D.
被控量是閥門輸出的水流量
如圖所示是銑床和銑床工作臺的工作示意圖，有銑床內的電機帶動工作臺前進，當工作臺運動到B點碰到限位開關SQ1，通過控制線路使電機反轉工作臺后退，后退到A點工作臺碰到限位開關SQ2，通過控制線路使電機正傳工作臺前進，這樣實現銑床工作臺循環來回運動，下列關于銑床工作臺控制系統分析中，正確的是（　?。?br/>A.
控制方式屬于開環控制
B.
輸入量是限位開關SQ1、SQ2的位置
C.
控制量是工作臺的移動量
D.
被控對象是電機
如圖所示的分別是腳踩式垃圾桶和桶蓋開啟控制原理圖．如圖所示，開桶蓋時，可腳踩踏板，帶動中間的連桿機構，拉動桶蓋開啟；反過來，放開踏板上的腳，那么連桿機構落回到原來位置，桶蓋關閉．該控制系統被控對象（　?。?br/>A.
桶蓋
B.
踏板
C.
連桿
D.
腳
如圖所示，某公司開發了一款焊接機器人，能模仿人進行焊接操作。機器人模仿人的功能和行為的方法屬于（）
A.
黑箱方法
B.
移植方法
C.
虛擬方法
D.
功能模擬方法
下列行為
不屬于黑箱方法的是?
（???
）
A.
B.
C.
D.
恒溫式燃氣熱水器的溫度控制系統為閉環控制。下列因素中，不屬于該溫度控制系統干擾因素的是（）
A.
燃氣的流量
B.
進水的流量
C.
進水的溫度
D.
出水的溫度
數控機床的工作臺位置需要自動控制，它的工作原理是：檢測裝置檢測機床工作臺的實際位移，并將該位移值傳輸給數控裝置與設定位移量進行比較，數控裝置根據比較的偏差值控制伺服裝置運動，驅動機床工作臺到達指定的位置。據此回答問題
比較實際位移量與設定位移量的裝置是（）
?
A.
檢測裝置
B.
數控裝置
C.
輸入裝置
D.
伺服裝置
如圖所示是一款自動伸縮式遮陽篷的示意圖，當傳感器檢測到雨水、陽光時，將感應信號發送給控制器，啟動電機展開遮陽篷。據此回答問題
關于該遮陽篷控制系統，下列說法
不正確的是?
（???
）
A.
輸入量是雨水、陽光信號
B.
控制量是前桿的位移量
C.
執行器是電機
D.
被控對象是遮陽篷
小明設計一個夜晚開窗報警器。當夜晚窗戶被打開時，報警器就發出報警聲，否則不報警。設計時將報警器的喇叭確定為被控對象，下列構思不可行的是
A.
執行器可選用電子開關
B.
可選用定時器設置系統啟動時間
C.
控制方式可定為閉環控制系統
D.
可選用干簧管檢測窗戶是否打開
外出旅游時家中植物無人照看，小明想設計一個精度較高的植物盆栽土壤濕度控制系統。當土壤干燥時，系統能自動澆水直至符合濕度要求。關于該系統的設計，下列構思可行的是（）
A.
該控制系統可選用開環控制方式
B.
該控制系統控制手段可選用定時的機械控制
C.
檢測元件可選用濕度傳感器
D.
檢測裝置可放置在花盆邊緣的土壤表面
二、分析評價題
隨著科學技術的發展,智能家居進入了普通的家庭。圖中所示為其中的溫度控制系統示意圖,在寒冷的冬天,當我們準備回家時.通過手機打開空調并設置所需溫度,讓我們一進門就能感受到家的溫暖。它的主要特點是:實現對室內溫度的遠程控制。試分析:
(1)針對其主要特點,它要解決的主要問題是:通過對網絡通信、自動控制等技術的綜合運用,將家居生活有關的設施集成,構建高效的室內溫度控制系統,
提升家居的安全性、便利性、舒適性,
并實現環保節能的居住環境。這體現了技術的性,這遵循設計的原則。
(2)它解決問題的技術方法是:利用手機、電腦等終端設備和網絡通信技術,
通過智能系統實現對空調的遠程操作,
從而實現對室內溫度的控制,
構成了控制系統(選填“開環”或者“閉環”)
。其中,
控制器,
執行器是。
(3)它的1個優點是:
(4)說出它的1個缺點,并針對你發現的缺點,提出改進意見:
三、技術應用題
如圖所示是家用燃氣減壓閥結構示意圖，橡膠薄膜把上氣室和減壓室分割成相互獨立的空間，上氣室的呼吸孔與大氣相連。高壓氣體通過進氣嘴進入減壓室內，減壓室內氣壓升高橡膠薄膜被頂起，進氣嘴關閉停止進氣；減壓室內氣壓下降，進氣嘴打開，高壓氣再次進入減壓室，從而控制減壓室內氣壓。請根據結構示意圖和工作過程描述，完成以下任務：
（1）該氣壓控制系統的控制手段和控制方式分別屬于________、________（在“①開環控制；②閉環控制；③人工控制；④自動控制”中選擇合適的選項，將序號填入“________”處）控制；
（2）該控制系統的執行器、被控對象分別是________、________（在“①進氣嘴；②杠桿；③橡膠薄膜；④減壓室內的氣體”中選擇合適的選項，將序號填入“________”處）；
（3）為了使減壓室內的氣壓增大，調節螺塞應該________（在“①往上調：②往下調；③上下調都可以”中選擇合適的選項，將序號填入“________”處）；
（4）該氣壓控制會受到各種干擾，以下因素中不屬于干擾因素的是________（在“①橡膠薄膜老化；②呼吸孔堵塞；③減壓室內氣壓變化；④燃氣瓶內的氣壓減少”中選擇合適的選項，將序號填入“________”處）。
一個抽屜燈光控制系統，由兩個子系統組成。抽屜開關子系統的功能：當傳感器1檢測到抽屜打開信號后，電子芯片下達命令給電子開關，啟動亮度控制子系統；抽屜打開后，傳感器2檢測到外界亮度低于設定亮度時，電子芯片調節可調電阻的阻值，改變LED燈的亮度，進而使抽屜內的亮度維持在設定亮度。根據說明，完成以下任務。
（1）抽屜開關子系統的控制手段是________（在“①自動控制；②手動控制；③開環控制；④閉環控制”中選擇合適的選項，將序號填在“_____”處）；亮度控制子系統的控制方式是________（在“①自動控制；②手動控制；③開環控制；④閉環控制”中選擇合適的選項，將序號填在“_____”處）。
（2）亮度控制子系統的被控對象、執行器分別是________、________。
（3）傳感器1將檢測到的抽屜打開信號傳遞給電子芯片，這一過程稱為________（在“①干擾；②反饋；③輸入；④輸出”中選擇合適的選項，將序號填在“_____”處）。
（4）實際使用中發現抽屜內的亮度太亮，現在需要降低亮度的有效優化措施是________（在“①提高傳感器2的靈敏度；②降低亮度設定值；③選用亮度值更低的LED燈；④降低傳感器的靈敏度”中選擇合適的選項，將序號填在“_____”處）。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】由題可知，該控制系統的輸入量為魚竿受到的壓力大小，控制器是機械傳動結構，執行器是咬合器，被控對象是魚竿。該控制系統不存在反饋，屬于開環控制系統。
故選：C。
本題考查控制系統的基本應用．控制系統根據人為的干預程度，可以分為手動控制和自動控制．
正確理解開環控制系統與閉環控制系統．
2.【答案】B
【解析】掃地機器人控制系統的輸入量是預設與地面距離，控制器是電腦芯片，執行器是萬向輪，被控對象是掃地機，控制量是萬向輪的方向。
故選：B。
本題考查控制系統的工作過程．控制系統主要包括：
（1）輸入量（給定量）：即控制系統的給定量；
（2）輸出量（被控量）：即控制系統所要控制的量，也是控制系統的輸出信號；
（3）被控制對象：即控制系統中所要求的裝置或生產過程；
（4）執行器：即直接對被控對象進行控制的裝置或元件；
（5）控制器：即對輸入信號進行處理并發出控制命令的裝置或元件；
（6）控制量：即執行器的輸出信號．
正確書寫控制系統的方框圖．
3.【答案】B
【解析】消防報警器的控制三要素是控制目標：在發生火災時發出聲光報警提醒，控制對象是報警器，控制手段是自動控制，不是人工打開報警器。該控制系統中輸出量：聲音與光不會對消防報警器的控制過程產生任何影響，這種控制的方式為開環控制系統。
故選：B。
本題考查控制的手段與方式等知識點，首先要分析控制三要素，即控制目標、對象與手段，進而選擇控制方式．
本題考查自動控制與開環控制系統，自動控制不需要人的直接參與，開環控制則沒有反饋環節，正確掌握知識點才能選出正確答案．
4.【答案】A
【解析】略
5.【答案】C
【解析】
【分析】
本題考查的是控制的區分。
【解答】
千斤頂按動“頂起”開關后，其中的液壓裝置驅動支撐桿收縮向上頂起；反之，千斤頂則下降，故該控制是液壓控制。
?故選C。
6.【答案】B
【解析】
【分析】
本題考查的是自動控制的辨別。
【解答】
體溫過高報警控制中，沒有人參與，其中執行機構是電子開關。
?故選B。
7.【答案】D
【解析】
【分析】本題考查學生對控制系統工作過程的理解。
【解答】該控制是開環控制，輸入量是攝像頭檢測的汽車牌照信息，執行器是電機，被控對象是欄桿。故選D。
8.【答案】B
【解析】傳感器檢測的水溫為實際水溫，與設定的水溫30℃進行比較，不夠則加熱，反之則停止加熱，故存在反饋環節，屬于閉環控制系統，加熱器屬于執行器，溫度傳感器屬于檢測裝置。
故選：B。
智能馬桶蓋具有保持沖洗水溫在30℃左右的功能，保持水溫過程中存在反饋環節。
本題考查認識閉環控制系統，執行器的輸出為控制量，直接控制被控對象。本題屬于簡單題。
9.【答案】D
【解析】本控制系統中，浮體的理想位置對應水槽的設定水位，當實際位置和設定的水位不一致時，浮體移動，閥門將被打開，水將補進到控水槽，水位上升，從而浮體位置上移。
該水位控制系統中，浮體是檢測裝置，用于檢測設定水位與實際水位的高低是否吻合。
所以浮體是檢測裝置。
本題中，控制器是浮體和閥門塞，執行器是閥門（塞），被控對象是控水槽，被控量是水槽的水位，檢測裝置是浮體。
故選：D。
在控制系統中，將輸出的結果反饋到輸入端的這個組成部分是反饋環節，反饋環節一般由檢測裝置完成．
本題考查了控制系統的組成和描述，在實際問題中，控制系統的各個組成部分分別對應控制中的哪些量，本題屬于難題．
10.【答案】B
【解析】節能環保智能人體感應LED燈控制系統的輸入量是人體和外界光線信號，輸出量是燈的亮滅情況，不存在反饋環節，屬于開環控制系統。
故選：B。
節能環保智能人體感應LED燈控制系統通過檢測人體和外界光線信號，經控制電路對LED燈進行控制。
本題考查控制系統的工作與運行過程。
11.【答案】D
【解析】A、確定了火源位置后，噴水滅火，不存在反饋環節，屬于開環控制系統，故錯誤。
B、輸入量是檢測到的火源方位信息，不是煙霧溫度，故錯誤。
C、電磁閥門開啟或關閉決定出水量多少，故電磁閥門屬于執行器，故錯誤。
D、被控量即輸出量，該控制系統的控制目標是噴水滅火，故輸出量為噴頭的水流量，故正確。
故選：D。
定向噴水滅火控制系統能對準火源噴水滅火，輸入量為火源位置，輸出量為出水量．
本題考查開環控制系統的分析，傳感器的作用是將非電量信號轉換為電信號．本題屬于中檔題．
12.【答案】B
【解析】A、該控制系統保持銑床工作臺循環來回運動，控制狀態的保持，屬于閉環控制系統，故錯誤；
B、當工作臺碰到限位開關SQ1或SQ2，就觸發電機的轉動方向，故輸出量為工作臺的實際位置，輸入量是限位開關SQ1、SQ2的位置，故正確；
C、電機直接帶動工作臺的運動，電機屬于執行器，控制量是電機的轉動方向，故錯誤；
D、該控制系統的控制目標是保持銑床工作臺循環來回運動，控制對象是工作臺，故錯誤。
故選：B。
本題考查控制系統的分析，銑床工作臺控制系統保持銑床工作臺循環來回運動．
本題考查控制系統的分析，開環控制系統控制對象狀態的改變，而閉環控制系統控制對象狀態的保持．本題屬于簡單題．
13.【答案】A
【解析】腳踩式垃圾桶桶蓋開啟控制系統的被控對象是桶蓋，輸入量是腳的踩踏信號，控制器是踏板，執行器是連桿。
故選：A。
本題考查控制系統的組成．被控制對象：即控制系統中所要求的裝置或生產過程．
正確理解被控對象的含義．
14.【答案】D
【解析】
【分析】
本題考查功能模擬方法，指導焊接機器人能模仿人進行焊接操作屬于的方法是解題關鍵。
【解答】
功能模擬法是以功能和行為的相似性為基礎，用“模型”模擬“原型”的功能和行為的方法，機器人是模仿人的功能而不是結構。
故選D。
15.【答案】D
【解析】
【分析】考查黑箱方法，是概念的理解應用，屬于基礎題。
黑箱法是指對系統的輸入與輸出關系的研究，進而推斷出系統內部結構及其功能的方法。
【解答】A.中醫把脈、B.聽拍打聲挑西瓜、C.地下管道聽診都是通過研究輸入輸出的關系，進而推斷系統內部結構及其功能的方法，是典型的黑箱法；
D.口腔檢查是直觀檢查，不屬于黑箱法。
故選D。
16.【答案】D
【解析】
【分析】本題考查控制系統的干擾因素；在控制系統中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。
【解答】恒溫式燃氣熱水器的溫度控制系統的輸入量為設定的溫度，輸出量為出水的實際溫度，出水的溫度會改變控制系統的工作，屬于干擾因素。
故選D。
17.【答案】B
【解析】
【分析】
本題考查的是自動控制。
【解答】
在數控車床中，比較實際位移量與設定位移量的裝置是數控裝置。
?故選B。
18.【答案】B
【解析】
【分析】
本題考查了控制系統方框圖，要求學生掌握具體案例的方框圖對應量，簡單控制系統分析。
理解開環控制系統的各個量，以及它們的作用是解決本題的關鍵：控制器，控制信號發出，執行器，執行控制器發出的控制信號作用于被控對象，執行器的輸出值，控制量，被控對象的輸出值，被控量。
【解答】
根據題意，本題中輸入量是水或者陽光，故A正確；
執行器是電機，故C正確；
遮陽傘是被控對象，故D正確；
控制量是執行器電機的輸出狀態，旋轉，故B不正確。
故選B。
19.【答案】C
【解析】
【分析】本題考查控制與設計中自動控制、開環系統與閉環系統的選擇等相關知識點。
【解答】
當夜晚窗戶被打開時，報警器就發出報警聲，否則不報警，整個控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響，輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞，故應選用開環系統，C選用了閉環系統錯誤，但符合題意。
故選C。
20.【答案】C
【解析】
【分析】本題考查控制系統的組成。
【解答】濕度控制系統一般選用閉環系統，結合題干描述，這是閉環控制系統，選項A錯誤；精度較高時，選用電子控制系統比較適宜，選項B錯誤；濕度傳感器可以檢測土壤濕度，選項C正確；濕度傳感器應安裝在花盆中心，測得的濕度最為準確，選項D錯誤。
21.【答案】(1)它要解決的主要問題是:①綜合②可持續發展
(2)它解決問題的技術方法是:①閉環②智能系統③空調
(3)它的1個優點是:實現對室內溫度的遠程控制;
(4)
它的1個缺點是:
每次都需要手動操作打開并設置空調溫度。
???????改進意見：在手機端增加定時控制功能,實現自動控制。
【解析】本題主要考查技術的性質，設計成果的評價，設計的一般原則，開閉環控制系統的判斷和控制系統的工作過程。
（1）該溫度控制系統運用了網絡通信、自動控制等技術，體現了技術的綜合性，提升了環保節能的居住環境，體現了設計的可持續發展原則。
（2）溫度控制系統的輸入是設定的溫度值，輸出是實際的溫度，二者之間有聯系可以形成反饋，是閉環控制系統。根據對其工作過程分析得出，控制器是智能系統，執行器是空調。
（3）根據題意可知該控制系統的優點是：可以實現對室內溫度的遠程控制。
（4）該控制系統每次都需要手動進行操控，故缺點：每次都需要手動操作打開并設置空調溫度。對其的改進意見：在手機端增加定時控制功能，實現自動控制。
22.【答案】（1）④?
②
（2）①?
④
（3）②
（4）③
【解析】本題考查控制手段與控制方式，執行器和被控對象。
（1）控制過程無需人的干預，控制手段屬于自動控制；該控制系統的目的是控制減壓室的氣壓，實際氣壓的變化會影響控制系統，控制方式屬于閉環控制。（2）進氣嘴打開，直接影響減壓室內的氣體壓力大小，執行器是進氣嘴，控制對象是減壓室內的氣體。
（3）氣體質量不變，體積變小，氣壓增大，故將調節螺塞往下調。
???????（4）干擾因素是指除了輸入量以外會影響輸出量的因素，減壓室內氣壓變化是輸出量，由于是閉環控制系統，因此也是輸入量，不屬于干擾因素。
23.【答案】（1）①?
④
（2）抽屜?
可調電阻、LED燈
（3）③
（4）②
【解析】本題考查控制系統的控制手段和方式、控制系統的組成及系統的優化。（1）控制手段指手動控制和自動控制，開關子系統工作過程沒有人全程參與和直接干預，為自動控制；控制方式包含開環控制和閉環控制，亮度控制子系統采集輸出亮度信息，并據此調節LED亮度，故為閉環控制。（2）輸入量為設定亮度，輸出量為實際亮度，被控對象為抽屜，執行器為直接對被控對象進行控制的裝置或元件，即可調電阻和LED燈。（3）傳感器1是抽屜開關子系統中的部件，在開環系統中的作用是檢測輸入信號，傳感器1將檢測到的抽屜打開信號傳遞給電子芯片是輸入過程。（4）在控制系統工作正常情況下，抽屜亮度太高，降低亮度設定值可以使抽屜內亮度降低。其余措施均不能改變最終抽屜亮度。
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