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2019年高中物理 第六章 傳感器單元測評 新人教版選修3-2 一、選擇題(本題有12小題，每小題4分，共48分．) 1．關(guān)于干簧管，下列說法正確的是(　　) A．干簧管接入電路中相當(dāng)于電阻的作用 B．干簧管是根據(jù)熱脹冷縮的原理制成的 C．干簧管接入電路中相當(dāng)于開關(guān)的作用 D．干簧管是作為電控元件以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的 答案：C 2．(多選題)為了保護(hù)電腦元件不受損害，在電腦內(nèi)部有很多傳感器，其中最重要的就是溫度傳感器，常用的溫度傳感器有兩種，一種是用金屬做的熱電阻，另一種是用半導(dǎo)體做的熱敏電阻．關(guān)于這兩種溫度傳感器的特點(diǎn)說法正確的是(　　) A．金屬做的熱電阻隨著溫度的升高電阻變大 B．金屬做的熱電阻隨著溫度的升高電阻變小 C．用半導(dǎo)體做的熱敏電阻隨著溫度的升高電阻變大 D．用半導(dǎo)體做的熱敏電阻隨著溫度的升高電阻變小 解析：金屬的電阻率隨著溫度的升高而變大，半導(dǎo)體在溫度升高時(shí)電阻會變?。? 答案：AD 3．街旁的路燈、江海里的航標(biāo)都要求在夜晚亮、白天熄，利用半導(dǎo)體的電學(xué)特性制成了自動(dòng)點(diǎn)亮、熄滅的裝置，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，這是利用半導(dǎo)體的(　　) A．壓敏性　　　　　　 B．光敏性 C．熱敏性 D．三種特性都利用 答案：B 4．(多選題) 有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件，將這三只元件分別接入如圖所示電路中的A、B兩點(diǎn)后，用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說法中正確的是 (　　) A．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是熱敏電阻 B．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化，這只元件一定是定值電阻 C．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是光敏電阻 D．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相同，這只元件一定是定值電阻 解析：熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化，定值電阻和光敏電阻不隨溫度變化；光敏電阻的阻值隨光照變化而變化，定值電阻和熱敏電阻不隨之變化． 答案：AC 5. 傳感器是一種采集信息的重要器件，如圖是由電容器作為傳感器來測定壓力變化的電路，當(dāng)待測壓力作用于膜片電極上時(shí)，下列說法中正確的是 (　　) ①若F向下壓膜片電極，電路中有從a到b的電流　②若F向下壓膜片電極，電路中有從b到a的電流?、廴鬎向下壓膜片電極，電路中不會有電流產(chǎn)生?、苋綦娏鞅碛惺緮?shù)，說明壓力F發(fā)生變化?、萑綦娏鞅碛惺緮?shù)，說明壓力F不會發(fā)生變化 A．②④ B．①④ C．③⑤ D．①⑤ 解析：當(dāng)下壓時(shí)，因?yàn)镃＝，d減小，C增大，在U不變時(shí)，因?yàn)镃＝，Q增大，從b向a有電流流過，②正確；當(dāng)F變化時(shí)，電容器兩板的間距變化，電容變化，電容器上的帶電量發(fā)生變化，電路中有電流，④正確，故選A. 答案：A 6. 如圖所示，R1為定值電阻，R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，當(dāng)溫度降低時(shí)，電阻變大，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時(shí) (　　) A．R1兩端的電壓增大 B．電流表的示數(shù)增大 C．小燈泡的亮度變強(qiáng) D．小燈泡的亮度變?nèi)? 解析： R2與燈L并聯(lián)后與R1串聯(lián)，與電源構(gòu)成閉合電路，當(dāng)溫度降低時(shí)，電阻R2增大，外電路電阻增大，電流表讀數(shù)減小，燈L兩端電壓增大，燈泡亮度變強(qiáng)，R1兩端電壓減小，故C正確，其余各項(xiàng)均錯(cuò)． 答案：C 7. 為監(jiān)測某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì)．該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口．在垂直于上下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極．污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓U.若用Q表示污水流量(單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積)，下列說法中正確的是(　　) A．若污水中正離子較多，則前表面比后表面電勢高 B．若污水中負(fù)離子較多，則前表面比后表面電勢高 C．污水中離子濃度越高電壓表的示數(shù)將越大 D．污水流量Q與U成正比，與a、b無關(guān) 解析：由左手定則可以判斷出正離子較多時(shí)，正離子受到的洛倫茲力使其向后表面偏轉(zhuǎn)聚集而導(dǎo)致后表面電勢升高，同理負(fù)離子較多時(shí)，負(fù)離子向前表面偏轉(zhuǎn)聚集而導(dǎo)致前表面電勢低，故A項(xiàng)、B項(xiàng)錯(cuò)誤；設(shè)前、后表面間的最高電壓為U，則＝qvB，所以U＝vBb，由此可知U與離子濃度無關(guān)，故C項(xiàng)錯(cuò)；因Q＝vbc，而U＝vBb，所以Q＝，D項(xiàng)正確． 答案：D 8．小強(qiáng)在用恒溫箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)恒溫箱的溫度持續(xù)升高，無法自動(dòng)控制．經(jīng)檢查，恒溫箱的控制器沒有故障．參照右圖，下列對故障判斷正確的是(　　) A．只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障 B．只可能是溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障 C．熱敏電阻和溫度設(shè)定裝置都可能出現(xiàn)故障 D．可能是加熱器出現(xiàn)故障 解析：由恒溫箱原理圖可知，若熱敏電阻出現(xiàn)故障或溫度設(shè)定出現(xiàn)故障都會向控制器傳遞錯(cuò)誤信息，導(dǎo)致控制器發(fā)出錯(cuò)誤指令，故C項(xiàng)正確，A項(xiàng)、B項(xiàng)錯(cuò)誤．若加熱器出現(xiàn)故障，只有一種可能，即不能加熱，而題中加熱器一直加熱才會使溫度持續(xù)升高，故D項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：C 9．對于常見的可燃?xì)怏w濃度的檢測，現(xiàn)在一般用催化燃燒檢測器．它的原理如下：傳感器的核心為一惠斯通電橋，其中一橋臂上有催化劑，當(dāng)與可燃?xì)怏w接觸時(shí)，可燃?xì)怏w在有催化劑的電橋上燃燒，該橋臂的電阻發(fā)生明顯變化，其余橋臂的電阻不變化，從而引起整個(gè)電路的輸出發(fā)生變化，而該變化與可燃?xì)怏w的濃度成比例，從而實(shí)現(xiàn)對可燃?xì)怏w的檢測．由此可推斷有催化劑的橋臂上的電阻材料為(　　) A．銅 B．合金 C．半導(dǎo)體 D．絕緣體 解析：可燃?xì)怏w燃燒后電阻發(fā)生變化的原因，是由于溫度升高造成的，所以此電阻應(yīng)屬于熱敏電阻，而能夠隨溫度變化其電阻有較明顯變化的材料只可能是選項(xiàng)中的半導(dǎo)體材料，故選C. 答案：C 10．(多選題)利用光敏電阻制作的光傳感器，記錄了傳送帶上工件的輸送情況．如圖中甲所示為某工廠成品包裝車間的光傳感記錄器，光傳感器B能接收到發(fā)光元件A發(fā)出的光，每當(dāng)工件擋住A發(fā)出的光時(shí)，光傳感器就輸出一個(gè)電信號，并在屏幕上顯示出電信號與時(shí)間的關(guān)系，如圖中乙所示．若傳送帶始終勻速運(yùn)動(dòng)，每兩個(gè)工件間的距離為0.2 m，則下述說法正確的是(　　) 甲 　　 乙 A．傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.1 m/s B．傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.2 m/s C．該傳送帶每小時(shí)輸送3 600個(gè)工件 D．該傳送帶每小時(shí)輸送7 200個(gè)工件 解析：有工件通過時(shí)，擋住A射向光傳感器B的光，B的電阻增大，輸出一個(gè)高電壓，故知兩相鄰工件通過時(shí)間t＝1 s，傳送帶的速度v＝ m/s＝0.2 m/s.每小時(shí)傳送工件3 600個(gè)． 答案：BC 11．電容式傳感器是用來將各種非電信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置，由于電容器的電容C取決于極板正對面積S、極板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個(gè)因素，當(dāng)某一物理量發(fā)生變化時(shí)就能引起上述某個(gè)因素的變化，從而又可推出另一物理量的值，如圖所示是四種電容式傳感器的示意圖，關(guān)于這四種傳感器的作用，下列說法不正確的是(　　) 甲 乙 丙 丁 A．甲圖的傳感器可以用來測量角度 B．乙圖的傳感器可以用來測量液面的高度 C．丙圖的傳感器可以用來測量壓力 D．丁圖的傳感器可以用來測量速度 解析：甲圖角度變化能導(dǎo)致極板正對面積變化；乙圖高度變化能導(dǎo)致極板正對面積變化；丙圖F變化能導(dǎo)致極板間距變化；丁圖物體位置變化導(dǎo)致電介質(zhì)變化．所以，甲、乙、丙、丁分別是測角度、高度、壓力、位移的物理量． 答案：D 12. 如圖所示是某種汽車上的一種自動(dòng)測定油箱內(nèi)油面高度的裝置．R是滑動(dòng)變阻器，它的金屬滑片是杠桿的一端，從油量表(由電流表改裝而成)指針?biāo)傅目潭?，就可以知道油箱?nèi)油面的高度，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑片向下移動(dòng)時(shí)(　　) A．電路中的電流減小，油箱油面降低 B．電路中的電流減小，油箱油面升高 C．電路中的電流增大，油箱油面降低 D．電路中的電流增大，油箱油面升高 解析：當(dāng)油箱油面升高時(shí)，由于杠桿作用使金屬滑片向下移動(dòng)，而使回路總電阻減小，電流增大，故D項(xiàng)正確． 答案：D 第Ⅱ卷(非選擇題，共52分) 二、實(shí)驗(yàn)題(本題有2小題，共14分．請按題目要求作答) 13．(6分)影響物質(zhì)材料電阻率的因素很多，一般金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大，而半導(dǎo)體材料的電阻率則與之相反，隨溫度的升高而減?。痴n題研究組在研究某種導(dǎo)電材料的用電器件Z的導(dǎo)電規(guī)律時(shí)，利用如圖甲所示的分壓電路測得其電壓與電流的關(guān)系如下表所示： U/V 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.50 1.60 I/A 0.20 0.45 0.80 1.25 1.80 2.81 3.20 甲 　　 乙 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，判斷用電器件Z可能屬于上述哪類材料？_______ _______________________________________________________________. (2)把用電器件Z接入圖乙所示的電路中，閉合開關(guān)，電流表的讀數(shù)為1.8 A，電池的電動(dòng)勢為3 V，內(nèi)阻不計(jì)，電阻R的電功率為________． 解析：(1)由表格中數(shù)據(jù)可得，電阻隨電壓的增大而減小，而電壓越大，用電器件溫度越高，所以材料為半導(dǎo)體． (2)查表I＝1.8 A時(shí)，Z的電壓為1.2 V， 則UR＝E2－UZ＝3 V－1.2 V＝1.8 V， PR＝IUR＝3.24 W. 答案：(1)半導(dǎo)體(2分) (2)3.24 W(4分) 14．(8分)某實(shí)驗(yàn)小組探究一種熱敏電阻的溫度特性．現(xiàn)有器材：直流恒流電源(在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定)、電壓表、待測熱敏電阻、保溫容器、溫度計(jì)、開關(guān)和導(dǎo)線若干等． (1)若用上述器材測量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，請你在圖甲的實(shí)物圖上連線． 甲 　　 乙 (2)實(shí)驗(yàn)的主要步驟： ①正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，接通電源，調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電源值； ②在保溫容器中添加少量熱水，待溫度穩(wěn)定后，閉合開關(guān)，_________， ________________________，斷開開關(guān)； ③重復(fù)第②步操作若干次，測得多組數(shù)據(jù)． (3)實(shí)驗(yàn)小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值，并據(jù)此繪得圖乙的R－t關(guān)系圖線，請根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的R－t關(guān)系式：R＝______＋______t(Ω)(保留三位有效數(shù)字)． 解析：(1)連線如圖． (2)每次加熱水后都需要重新讀出溫度計(jì)和電壓表的示數(shù)．故閉合開關(guān)，應(yīng)記錄電壓表電壓值、溫度計(jì)數(shù)值． (3)根據(jù)R－t圖象可以看出，R與t之間是線性關(guān)系． 設(shè)R＝a＋bt(Ω)， 由圖線可求得：b＝＝0.400. 當(dāng)t＝0時(shí)，a＝100 Ω，故R＝100＋0.400 t(Ω)． 答案：(1)見解析圖(2分) (2) 記錄電壓表和溫度計(jì)示數(shù)(2分) (3) 100　 0.400(4分) 三、計(jì)算題(本題有3小題，共38分．解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 15．(10分)如圖所示為檢測某傳感器的電路圖．傳感器上標(biāo)有“3 V,0.9 W”的字樣(傳感器可看做一個(gè)純電阻)，滑動(dòng)變阻器R0上標(biāo)有“10 Ω，1 A”的字樣，電流表的量程為0.6 A，電壓表的量程為3 V．求： (1)傳感器的電阻和額定電流． (2)為了確保電路各部分的安全，在a、b之間所加的電源電壓最大值是多少？ 解析：(1)R傳＝＝10 Ω，(2分) I傳＝＝0.3 A．(2分) (2)最大電流I＝I傳＝0.3 A，(1分) 電源電壓最大值Um＝U傳＋U0，(2分) U傳為傳感器的額定電壓， U0為R0m＝10 Ω時(shí)R0兩端的電壓， 即U0＝I傳·R0m＝0.3×10 V＝3 V，(2分) 小于電壓表量程， 所以Um＝U傳＋U0＝3 V＋3 V＝6 V．(1分) 答案：(1)10 Ω　0.3 A (2)6 V 16. (13分)如圖所示，“神舟”十號飛船發(fā)射升空時(shí)，火箭內(nèi)測試儀平臺上放一個(gè)壓力傳感器，傳感器上面壓一質(zhì)量為M的物體，火箭點(diǎn)火后從地面向上加速升空，當(dāng)升到某一高度時(shí)，加速度為a＝，壓力傳感器此時(shí)顯示出物體對平臺的壓力為點(diǎn)火前壓力的，已知地球的半徑為R，g為地面附近的重力加速度，求此時(shí)火箭離地面的高度． 解析：設(shè)此時(shí)火箭升空高度為H，此處重力加速度為g′， 則有F－Mg′＝Ma(4分) 由萬有引力定律得(R＋H)2g′＝R2g(4分) 又F＝Mg(2分) 解得H＝.(3分) 答案： 17．(15分)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種測定風(fēng)力的裝置，其原理如圖所示，迎風(fēng)板與一輕彈簧的一端N相接，穿在光滑的金屬桿上．彈簧是絕緣材料制成的，其勁度系數(shù)k＝1 300 N/m，自然長度L0＝0.5 m，均勻金屬桿用電阻率較大的合金制成，迎風(fēng)板面積S＝0.5 m2，工作時(shí)總是正對著風(fēng)吹來的方向．電路中左端導(dǎo)線與金屬桿M端相連，右端導(dǎo)線接在N點(diǎn)并可隨迎風(fēng)板在金屬桿上滑動(dòng)，且與金屬桿接觸良好．限流電阻的阻值R＝1 Ω，電源的電動(dòng)勢E＝12 V，內(nèi)阻r＝0.5 Ω.合上開關(guān)，沒有風(fēng)吹時(shí)，彈簧處于原長，電壓表的示數(shù)U1＝3.0 V；如果某時(shí)刻由于風(fēng)吹使迎風(fēng)板向左壓縮彈簧，電壓表示數(shù)為U2＝2.0 V，求： (1)金屬桿單位長度的電阻； (2)此時(shí)作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力． 解析：設(shè)無風(fēng)時(shí)金屬桿接入電路的電阻為R1， 風(fēng)吹時(shí)接入電路的電阻為R2，由題意得 (1)無風(fēng)時(shí)：U1＝R1(2分) 得R1＝＝ Ω＝0.5 Ω(2分) 所以金屬單位長度的電阻 r＝＝ Ω/m＝1 Ω/m.(2分) (2)有風(fēng)時(shí)：U2＝R2(2分) 得R2＝＝ Ω＝0.3 Ω(2分) 此時(shí)，彈簧長度L＝＝ m＝0.3 m(1分) 壓縮量x＝L0－L＝(0.5－0.3) m＝0.2 m(2分) 由平衡得此時(shí)風(fēng)力 F＝kx＝1 300×0.2 N＝260 N. (2分) 答案：(1)1 Ω　(2)260 N