2019-2020年高中物理 第5章傳感器及其應用章末綜合檢測試題 魯科版選修3-2一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分在每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項正確，有的有多個選項正確，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1.下列說法正確的是()A金屬導體的電阻率隨溫度升高而減小B半導體的電阻率隨溫度升高而增大C用半導體制成的光敏電阻，可以作為測溫元件D用半導體制成的光敏電阻，可以起到開關(guān)的作用解析：選D.金屬導體的電阻率隨溫度的升高而增大，A項錯；負溫度系數(shù)熱敏電阻半導體的電阻率隨溫度的升高而減小，B項錯；因半導體制成的光敏電阻隨光的強度變化而變化，故不可作為測溫元件，C項錯誤；用半導體制成的光敏電阻，隨光強的改變，其阻值可以大幅度改變，可用于光控開關(guān)進行自動控制，D項正確2.下列應用了溫度傳感器的是()A商場里的自動玻璃門B夜間自動打開的路燈C自動恒溫冰箱D樓梯口的夜間有聲音時就亮的燈解析：選C.對選項的分析如下：選項解析過程結(jié)論A商場里的自動玻璃門是紅外線傳感器B夜間自動打開的路燈的自控電路中是光敏電阻，即光電傳感器C自動恒溫冰箱內(nèi)是靠熱敏電阻的變化控制電路通斷的D樓梯口的夜間有聲音時就亮的燈是由聲電傳感器和光電傳感器雙重控制的3.大多樓道燈具有這樣的功能：天黑時，有聲音它就開啟，而在白天，即使有聲音它也沒有反應在控制電路中應接入的傳感器和傳感器送來的信號應通過的門電路分別是()A光傳感器和紅外線傳感器，與門電路B光傳感器和紅外線傳感器，或門電路C光傳感器和聲傳感器，與門電路D光傳感器和超聲波傳感器，或門電路解析：選C.樓道燈天黑時，有聲音它就開啟，而在白天，即使有聲音它也沒有反應，說明燈是由光的強度和聲音兩個信號同時控制的，且兩個信號要同時滿足，燈才會亮，故電路中有光傳感器和聲傳感器，并且有與門電路，故C正確，A、B、D錯誤4.如圖所示是霍爾元件的工作原理示意圖，如果用d表示薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)，對于一個霍爾元件d、k為定值，如果保持電流I恒定，則可以驗證UH隨B的變化情況以下說法中正確的是()A將永磁體的一個磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面時，UH將變大B在測定地球兩極的磁場強弱時，霍爾元件的工作面應保持水平C在測定地球赤道上的磁場強弱時，霍爾元件的工作面應保持水平D改變磁感線與霍爾元件工作面的夾角，UH將發(fā)生變化解析：選ABD.由UHkIB/d知電壓與磁感應強度成正比，垂直工作面的磁感應強度B越大，電壓越大；將永磁體的一個磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面，磁感應強度B變大，UH將變大，A對霍爾元件的工作面應與B垂直，在測定地球兩極的磁場強弱時應保持水平，在測定地球赤道上的磁場強弱時應保持豎直，故B對C錯垂直工作面的磁感應強度B越大，電壓越大，所以當磁感線與霍爾元件工作面的夾角變化時，UH將發(fā)生變化，D對5.如圖所示是某種汽車上的一種自動測定油箱內(nèi)油面高度的裝置R是滑動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)指針所指的刻度，就可以知道油箱內(nèi)油面的高度，當滑動變阻器的金屬滑片向下移動時()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：選D.當油箱油面升高時，由于杠桿作用使金屬滑片向下移動，而使回路總電阻減小，電流增大，故D項正確6.慣性制導系統(tǒng)已廣泛應用于彈道式導彈工程中，這個系統(tǒng)的重要元件之一是加速度計加速度計構(gòu)造原理的示意圖如圖所示，沿導彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一質(zhì)量為m的滑塊，滑塊兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連；兩彈簧的另一端與固定壁相連滑塊原來靜止，彈簧處于自然長度，滑塊上有指針可通過標尺測出滑塊的位移，然后通過控制系統(tǒng)進行制導設(shè)某段時間內(nèi)導彈沿水平方向運動，指針向左偏離O點的距離為s，則這段時間內(nèi)導彈的加速度()A方向向左，大小為B方向向右，大小為C方向向左，大小為 D方向向右，大小為解析：選D.當指針向左偏離O點距離為s時，左邊彈簧被壓縮s，右邊彈簧被拉伸s，選滑塊為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有：a，方向向右，所以D正確7.鐵路上使用一種電磁裝置向控制中心傳輸信號以確定火車的位置能產(chǎn)生勻強磁場的磁鐵，被安裝在火車首節(jié)車廂下面，如圖甲所示(俯視圖)當它經(jīng)過安放在兩鐵軌間的線圈時，便會產(chǎn)生電信號，被控制中心接收當火車通過線圈時，若控制中心接收到的線圈兩端的電壓信號如圖乙所示，則說明火車在做()A勻速直線運動B勻加速直線運動C勻減速直線運動D加速度逐漸增大的變加速直線運動解析：選B.由圖線可以看出，接收到的電壓信號越來越大，且均勻增大，根據(jù)公式EBlv可知火車速度正均勻增加，即火車做勻加速直線運動，所以B正確xx年度諾貝爾物理學獎授予了法國和德國的兩位科學家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)“巨磁電阻效應”，基于巨磁電阻效應開發(fā)的用于讀取硬盤數(shù)據(jù)的技術(shù)，被認為是納米技術(shù)的第一次真正應用在下列有關(guān)其他電阻應用的說法中，正確的是()A電阻在電路中主要起到通過直流、阻礙交流的作用B熱敏電阻可應用于溫度測控裝置中C光敏電阻是一種光電傳感器D電阻絲可應用于電熱設(shè)備中解析：選BCD.熱敏電阻對溫度很敏感，光敏電阻對光照很敏感，電阻絲可用于電加熱，這很常見，所以B、C、D均正確交流電、直流電均可通過電阻，電阻對它們均可產(chǎn)生阻礙作用，所以A錯誤如圖(a)所示的電路中，光敏電阻R2加上圖(b)所示的光照時，R2兩端的電壓變化規(guī)律是()解析：選B.光敏電阻隨光照的增強電阻減小，電路中電流增大，電阻R1兩端電壓增大，R2兩端電壓減小，但不能減小到零故選項B正確在溫控電路中，通過熱敏電阻阻值隨溫度的變化可實現(xiàn)對電路相關(guān)物理量的控制如圖所示電路，R1為定值電阻，R2為半導體熱敏電阻(溫度越高電阻越小)，C為電容器當環(huán)境溫度降低時()A電容器C的帶電荷量增大B電壓表的讀數(shù)減小C電容器C兩板間的電場強度減小DR1消耗的功率減小解析：選AD.溫度降低時，R2電阻增大，由I知，I減小，內(nèi)電壓與R1兩端電壓減小，R2兩端電壓增大，所以電容器帶電荷量增大，電容器兩極板間電場強度增大，A正確，C錯誤由于內(nèi)電壓減小，所以路端電壓增大，B錯誤由于電流減小，所以R1消耗的功率減小，D正確二、填空、實驗題(本題共2小題，11題4分，12題10分，共14分按題目要求作答)如圖所示，實線是某同學利用力傳感器懸掛一砝碼在豎直方向運動時，數(shù)據(jù)采集器記錄下的力傳感器中拉力的大小變化情況從圖中可知道該砝碼的重力約為_N，A、B、C、D四段圖線中砝碼處于超重狀態(tài)的為_，處于失重狀態(tài)的為_解析：當拉力的大小不變時，力傳感器懸掛的砝碼在豎直方向是勻速運動，此時力傳感器的讀數(shù)就是砝碼的重力，約4.8 N當力傳感器讀數(shù)大于重力，砝碼處于超重狀態(tài)，即A、D狀態(tài)當力傳感器讀數(shù)小于重力，砝碼處于失重狀態(tài)，即B、C狀態(tài)答案：4.8A、DB、C某實驗小組探究一種熱敏電阻的溫度特性現(xiàn)有器材：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、開關(guān)和導線等(1)若用上述器材測量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，請你在實物圖上連線(2)實驗的主要步驟：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流值；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)；重復第步操作若干次，測得多組數(shù)據(jù)(3)實驗小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值，并據(jù)此繪得Rt關(guān)系圖線如圖所示，請根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的Rt關(guān)系式：R_t()(保留3位有效數(shù)字)解析：改變溫度后，熱敏電阻阻值改變，電壓表示數(shù)改變，從圖線知R與t成線性關(guān)系，且縱軸上截距(當t0 時)R100 .斜率為R/t0.400，所以R1000.400t()答案：(1)如圖所示(2)記錄溫度計示數(shù)記錄電壓表示數(shù)(3)1000.400三、計算題(本題共4小題，共46分解答時應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)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)(10分)如圖甲所示為半導體材料做成的熱敏電阻的阻值隨溫度變化的曲線，圖乙為用此熱敏電阻RT和繼電器設(shè)計的溫控電路，設(shè)繼電器的線圈電阻為Rx50 ，當繼電器線圈中的電流IC大于或等于20 mA時，繼電器的銜鐵被吸合左側(cè)電源電動勢為6 V，內(nèi)阻可不計，溫度滿足什么條件時，電路右側(cè)的小燈泡會發(fā)光？解析：熱敏電阻與繼電器串聯(lián)，若使電流不小于IC20 mA，則總電阻不大于R總300 .(4分)由于R總RTRx，則RT不大于250 .(4分)由甲圖可看出，當RT250 時，溫度t50 ，即溫度不小于50 .(2分)答案：溫度不小于50 時，電路右側(cè)的小燈泡會發(fā)光(10分)在科技活動中某同學利用自制的電子秤來稱量物體的質(zhì)量如圖所示，托盤和彈簧的質(zhì)量均不計，滑動變阻器的滑動端通過一水平絕緣輕桿與彈簧上端相連，當托盤中沒有放物體時，電壓表示數(shù)剛好為零設(shè)滑動變阻器的總電阻為R，總長度為L，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，限流電阻的阻值為R0，彈簧的勁度系數(shù)為k，不計一切摩擦和其他阻力，電壓表為理想電壓表當托盤上放上某物體時，電壓表的示數(shù)為U，求此時所稱量物體的質(zhì)量解析：設(shè)托盤上放上質(zhì)量為m的物體時彈簧壓縮量為x，由平衡條件得mgkx(2分)此時滑動變阻器滑片已下滑x，由分壓原理知，電壓表上的電壓值：UE(4分)由兩式得m.(4分)答案：(12分)將金屬塊m用壓縮的輕彈簧卡在一個矩形的箱中，如圖所示在箱的上頂板和下底板裝有壓力傳感器，箱可以沿豎直軌道運動，當箱以a2.0 m/s2的加速度豎直向上做勻減速運動時，上頂板的壓力傳感器顯示的壓力為6.0 N，下底板的壓力傳感器顯示的壓力為10.0 N(g取10 m/s2)(1)若上頂板壓力傳感器的示數(shù)是下底板壓力傳感器的示數(shù)的一半，試判斷箱的運動情況；(2)要使上頂板壓力傳感器的示數(shù)為零，箱沿豎直方向運動的情況可能是怎樣的？解析：(1)下底板傳感器的示數(shù)等于輕彈簧的彈力F，金屬塊受力如圖所示上頂板的壓力為N6.0 N，彈簧的彈力F10.0 N和重力mg，加速度為a，方向向下由牛頓第二定律有mgNFma，求得金屬塊的質(zhì)量m0.5 kg.(2分)當上頂板傳感器的示數(shù)是下底板傳感器示數(shù)的一半時，彈簧的彈力仍是F，則上頂板壓力為.設(shè)箱和金屬塊的加速度為a1，有mgFma1，(2分)解得a10.表明箱處于靜止或做勻速直線運動(2分)(2)當上頂板的壓力恰好等于零時，有mgFma2(2分)解得a210 m/s2，“”號表示加速度方向向上(2分)若箱和金屬塊豎直向上的加速度大于10 m/s2，彈簧將被進一步壓縮，金屬塊要離開上頂板，上頂板壓力傳感器的示數(shù)也為零只要豎直向上的加速度大于或等于10 m/s2，不論箱是向上加速運動或向下減速運動，上頂板壓力傳感器的示數(shù)都為零(2分)答案：見解析(14分)如圖所示為檢測某傳感器的電路圖傳感器上標有“3 V，0.9 W”的字樣(傳感器可看作一個純電阻)，滑動變阻器R0上標有“10 ，1 A”的字樣，電流表的量程為00.6 A，電壓表的量程為03 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？(3)如果傳感器的電阻變化超過標準值1 ，則該傳感器就失去作用實際檢測時，將一個恒壓電源加在圖中a、b之間，閉合開關(guān)S，通過調(diào)節(jié)R0，來改變電路中的電流和R0兩端的電壓檢測記錄如下：電壓表示數(shù)U/V電流表示數(shù)I/A第一次1.480.16第二次0.910.22若不計檢測電路對傳感器電阻的影響，你認為這個傳感器是否仍可使用？此時a、b間所加的電壓是多少？解析：(1)R傳 10 ，(1分)I傳 A0.3 A(1分)(2)最大電流II傳0.3 A(1分)電源電壓最大值UmU傳U0，(1分)U傳為傳感器的額定電壓，U0為R010 時R0兩端的電壓，即U0I傳R00.310 V3 V，(1分)故UmU傳U03 V3 V6 V(1分)(3)設(shè)實際檢測時加在a、b間的電壓為U，傳感器的實際電阻為R傳，根據(jù)第一次實驗記錄數(shù)據(jù)有UI1R傳U1，(2分)根據(jù)第二次實驗記錄數(shù)據(jù)有：UI2R傳U2，(2分)代入數(shù)據(jù)解得：R傳9.5 ，U3 V(2分)傳感器的電阻變化為RR傳R傳10 9.5 0.5 1 ，所以此傳感器仍可使用(2分)答案：(1)10 0.3 A(2)6 V(3)仍可使用3 V