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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于開關(guān)的作用 D．干簧管是作為電控元件以實現(xiàn)自動控制的 答案：C 2．(多選題)為了保護電腦元件不受損害，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)體在溫度升高時電阻會變?。? 答案：AD 3．街旁的路燈、江海里的航標都要求在夜晚亮、白天熄，利用半導(dǎo)體的電學(xué)特性制成了自動點亮、熄滅的裝置，實現(xiàn)了自動控制，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，當待測壓力作用于膜片電極上時，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?、谌鬎向下壓膜片電極，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　⑤若電流表有示數(shù)，說明壓力F不會發(fā)生變化 A．②④ B．①④ C．③⑤ D．①⑤ 解析：當下壓時，因為C＝，d減小，C增大，在U不變時，因為C＝，Q增大，從b向a有電流流過，②正確；當F變化時，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為負溫度系數(shù)的熱敏電阻，當溫度降低時，電阻變大，L為小燈泡，當溫度降低時 (　　) 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 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，當溫度降低時，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，R1兩端電壓減小，故C正確，其余各項均錯． 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．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)強度大小為B的勻強磁場，在前后兩個內(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，電壓表將顯示兩個電極間的電壓U.若用Q表示污水流量(單位時間內(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，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，同理負離子較多時，負離子向前表面偏轉(zhuǎn)聚集而導(dǎo)致前表面電勢低，故A項、B項錯誤；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項錯；因Q＝vbc，而U＝vBb，所以Q＝，D項正確． 答案：D 8．小強在用恒溫箱進行實驗時，發(fā)現(xiàn)恒溫箱的溫度持續(xù)升高，無法自動控制．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誤信息，導(dǎo)致控制器發(fā)出錯誤指令，故C項正確，A項、B項錯誤．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項錯誤． 答案：C 9．對于常見的可燃氣體濃度的檢測，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，當與可燃氣體接觸時，可燃氣體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，從而引起整個電路的輸出發(fā)生變化，而該變化與可燃氣體的濃度成比例，從而實現(xiàn)對可燃氣體的檢測．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：可燃氣體燃燒后電阻發(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，每當工件擋住A發(fā)出的光時，光傳感器就輸出一個電信號，并在屏幕上顯示出電信號與時間的關(guān)系，如圖中乙所示．若傳送帶始終勻速運動，每兩個工件間的距離為0.2 m，則下述說法正確的是(　　) 甲 　　 乙 A．傳送帶運動的速度是0.1 m/s B．傳送帶運動的速度是0.2 m/s C．該傳送帶每小時輸送3 600個工件 D．該傳送帶每小時輸送7 200個工件 解析：有工件通過時，擋住A射向光傳感器B的光，B的電阻增大，輸出一個高電壓，故知兩相鄰工件通過時間t＝1 s，傳送帶的速度v＝ m/s＝0.2 m/s.每小時傳送工件3 600個． 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)這幾個因素，當某一物理量發(fā)生變化時就能引起上述某個因素的變化，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：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． 答案：D 第Ⅱ卷(非選擇題，共52分) 二、實驗題(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，隨溫度的升高而減小．某課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，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，電池的電動勢為3 V，內(nèi)阻不計，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，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)某實驗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、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，請你在圖甲的實物圖上連線． 甲 　　 乙 (2)實驗的主要步驟： 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t＝0時，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示數(shù)(2分) (3) 100　 0.400(4分) 三、計算題(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．傳感器上標有“3 V,0.9 W”的字樣(傳感器可看做一個純電阻)，滑動變阻器R0上標有“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，火箭內(nèi)測試儀平臺上放一個壓力傳感器，傳感器上面壓一質(zhì)量為M的物體，火箭點火后從地面向上加速升空，當升到某一高度時，加速度為a＝，壓力傳感器此時顯示出物體對平臺的壓力為點火前壓力的，已知地球的半徑為R，g為地面附近的重力加速度，求此時火箭離地面的高度． 解析：設(shè)此時火箭升空高度為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點并可隨迎風(fēng)板在金屬桿上滑動，且與金屬桿接觸良好．限流電阻的阻值R＝1 Ω，電源的電動勢E＝12 V，內(nèi)阻r＝0.5 Ω.合上開關(guān)，沒有風(fēng)吹時，彈簧處于原長，電壓表的示數(shù)U1＝3.0 V；如果某時刻由于風(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)此時作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力． 解析：設(shè)無風(fēng)時金屬桿接入電路的電阻為R1， 風(fēng)吹時接入電路的電阻為R2，由題意得 (1)無風(fēng)時：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：U2＝R2(2分) 得R2＝＝ Ω＝0.3 Ω(2分) 此時，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) 由平衡得此時風(fēng)力 F＝kx＝1 300×0.2 N＝260 N. (2分) 答案：(1)1 Ω　(2)260 N