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2019-2020年高中物理 第六章 傳感器單元測試 新人教版選修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(gè)選項(xiàng)中，有的只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意，有的有多個(gè)選項(xiàng)符合題意，全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，選錯(cuò)或不答的得0分) 1．(多選)下列說法正確的是(　　) A．熱敏電阻能夠把熱量這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量 B．金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，但靈敏度差 C．電熨斗中的雙金屬片是溫度傳感器 D．霍爾元件是能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量的傳感元件 2．(多選)關(guān)于傳感器，下列說法正確的是(　　) A．光照越強(qiáng)，光敏電阻的阻值越大 B．所有傳感器都是由半導(dǎo)體材料做成的 C．霍爾元件可以把磁場的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)化為電壓的大小 D．溫度升高到居里點(diǎn)時(shí)鐵氧體就會(huì)失去磁性 3．關(guān)于光敏電阻和熱敏電阻，下列說法中正確的是(　　) A．光敏電阻是用半導(dǎo)體材料制成的，其阻值隨光照的增強(qiáng)而減小，隨光照的減弱而增大 B．光敏電阻是能把光照強(qiáng)度這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電流這個(gè)電學(xué)量的傳感器 C．熱敏電阻是用金屬鉑制成的，它對(duì)溫度感知很靈敏 D．熱敏電阻是把電學(xué)量轉(zhuǎn)換為熱學(xué)量的傳感器 4．圖C31是火電報(bào)警器電路的示意圖．其中R3為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，這種半導(dǎo)體熱敏材料的電阻率隨溫度的升高而增大．值班室的顯示器為電路中的電流表，電源兩極之間接報(bào)警器．當(dāng)傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流I、報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況分別是(　　) 圖C31 A．I變大，U變小 B．I變小，U變大 C．I變小，U變小 D．I變大，U變大 5．在探究超重和失重規(guī)律時(shí)，某體重為G的同學(xué)站在壓力傳感器上完成一次下蹲動(dòng)作．傳感器和計(jì)算機(jī)相連，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后得到壓力F隨時(shí)間t變化的圖像，則圖C32中的圖像可能正確的是(　　) 　　　 　A　　　　　B　　　　 C　　　 D 圖C32 6．(多選)傳感器是一種采集信息的重要器件．圖C33是用電容器作為傳感器來測定壓力變化的電路，當(dāng)待測壓力作用于可動(dòng)膜片電極上時(shí)，以下說法正確的是(　　) 圖C33 A．若F向上壓膜片電極，則電路中有從a到b的電流 B．若F向上壓膜片電極，則電路中有從b到a的電流 C．若電流表有示數(shù)，則說明壓力F發(fā)生變化 D．若電流表有示數(shù)，則說明壓力F不會(huì)發(fā)生變化 7．(多選)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，圖C34甲為某工廠成品包裝車間的光傳感記錄器示意圖，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(hào)，并在屏幕上顯示出電信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系，如圖乙所示．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，則下列說法正確的是(　　) 　 圖C34 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3600個(gè)工件 D．該傳送帶每小時(shí)輸送7200個(gè)工件 8．壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小．有位同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖C35甲所示，將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間放置一個(gè)絕緣小球．小車向右做直線運(yùn)動(dòng)的過程中，電流表的示數(shù)如圖乙所示，下列判斷正確的是(　　) 圖C35 A．t1～t2時(shí)間內(nèi)，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng) B．t1～t2時(shí)間內(nèi)，小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng) C．t2～t3時(shí)間內(nèi)，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng) D．t2～t3時(shí)間內(nèi)，小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 9．(多選)某電學(xué)黑箱內(nèi)可能有電容器、電感線圈、定值電阻等元件，在接線柱間以如圖C36所示的“Z”字形連接(兩接線柱間只有一個(gè)元件)．為了確定各元件的種類，小華同學(xué)用電流傳感器(相當(dāng)于電流表)與直流電源、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)串聯(lián)后，分別將“A、B”“B、C”“C、D”接入電路，閉合開關(guān)，計(jì)算機(jī)顯示的電流隨時(shí)間變化的圖像分別如圖C37甲、乙、丙所示，則下列判斷中正確的是(　　) 圖C36 圖C37 A．A、B間是電容器 B．B、C間是電感線圈 C．C、D間是電容器 D．C、D間是定值電阻 10．如圖C38甲所示，面積S＝0.2 m2的線圈，匝數(shù)n＝630匝，總電阻r＝1.0 Ω，線圈處在變化的磁場中，設(shè)磁場方向垂直于紙面向外為正方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按圖乙所示的規(guī)律變化，方向垂直于線圈平面．圖甲中的傳感器可看成一個(gè)純電阻R，并標(biāo)有“3 V　0.9 W”的字樣，滑動(dòng)變阻器R0上標(biāo)有“10 Ω　1 A”的字樣，則下列說法正確的是(　　 ) 圖C38 A．通過電流表的電流方向向左 B．為了保證電路的安全，電路中允許通過的最大電流為1 A C．線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間在變化 D．若滑動(dòng)變阻器的滑片置于最左端，為了保證電路的安全，圖乙中t0的最小值為40 s 第Ⅱ卷(非選擇題　共60分) 二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題，11題6分，12題9分，共15分) 11．圖C39是一種自動(dòng)控制水溫的裝置，加熱電路的兩個(gè)端點(diǎn)P、Q應(yīng)接在觸頭a、b之間還是c、d之間？熱敏電阻兩端M、N應(yīng)接在哪兩個(gè)觸頭之間？ 圖C39 12．某實(shí)驗(yàn)小組探究一種熱敏電阻的溫度特性．現(xiàn)有器材如下：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(qǐng)你在如圖C310所示的實(shí)物圖上連線． 圖C310 (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流值； 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Rt關(guān)系圖像如圖C311所示，請(qǐng)根據(jù)圖像寫出該熱敏電阻的Rt關(guān)系式：R＝________＋________t(Ω)(保留三位有效數(shù)字)． 圖C311 三、計(jì)算題(本題共3小題，13題12分，14題15分，15題18分，共45分．解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分) 13．邏輯電路在電子線路中有著重要的應(yīng)用．某同學(xué)利用“非”門電路設(shè)計(jì)了一個(gè)路燈自動(dòng)控制門電路．天黑了，讓路燈自動(dòng)接通；天亮了，讓路燈自動(dòng)熄滅．圖C312中的RG是一個(gè)光敏電阻，當(dāng)有光線照射時(shí)，光敏電阻的阻值會(huì)顯著減小．R是可調(diào)電阻，起分壓作用．“非”門電路能將輸入的高壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪盒盘?hào)，或?qū)⒌蛪盒盘?hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏盒盘?hào)，J為路燈總開關(guān)控制繼電器，它在獲得高電壓時(shí)才啟動(dòng)(圖中未畫路燈電路)． (1)當(dāng)天黑時(shí)，RG變大還是變小？“非”門電路獲得高電壓還是低電壓？J得到高電壓還是低電壓？ (2)如果路燈開關(guān)自動(dòng)接通時(shí)天色還比較亮，現(xiàn)要調(diào)節(jié)自動(dòng)控制裝置，使得它在天色較暗時(shí)才會(huì)自動(dòng)接通開關(guān)，應(yīng)將R調(diào)大一些還是調(diào)小一些？ 圖C312 14．電熱毯、電飯鍋等是人們常用的電熱式家用電器，它們一般具有加熱和保溫功能，其工作原理大致相同．圖C313為某種電熱式電器的簡化電路圖，主要元件有電阻絲R1、R2和自動(dòng)開關(guān)S. (1)當(dāng)自動(dòng)開關(guān)S閉合和斷開時(shí)，用電器分別處于什么狀態(tài)？ (2)用電器由照明電路供電(U＝220 V)，設(shè)加熱時(shí)用電器的電功率為400 W，保溫時(shí)用電器的電功率為40 W，則R1和R2分別為多大？ 圖C313 15．在航天事業(yè)中要用角速度計(jì)測得航天器的自轉(zhuǎn)角速度，角速度計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖C314所示，當(dāng)系統(tǒng)繞軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)元件A在光滑桿上發(fā)生滑動(dòng)，并輸出電信號(hào)成為航天器的制導(dǎo)信號(hào)源．已知元件A的質(zhì)量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，原長為l0，電源的電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器總長為l，電阻分布均勻，系統(tǒng)靜止時(shí)滑動(dòng)變阻器的觸頭P在中點(diǎn)，與固定接頭Q正對(duì)．當(dāng)系統(tǒng)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，求： (1)彈簧的形變量x與ω的關(guān)系式； (2)電壓表示數(shù)U與角速度ω的關(guān)系式． 圖C314 參考答案 單元測評(píng)(三) 1．BCD　[解析] 熱敏電阻能夠把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；選項(xiàng)B、C、D正確． 2．CD　[解析] 光敏電阻由半導(dǎo)體材料制成，溫度升高，半導(dǎo)體導(dǎo)電性增強(qiáng)，光敏電阻阻值減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；并不是所有傳感器都是由半導(dǎo)體材料制成的，例如金屬熱電阻就是由金屬制成的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在磁場中霍爾元件可以輸出霍爾電壓，將磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小轉(zhuǎn)化為電壓的大小，選項(xiàng)C正確；鐵氧體常溫下具有磁性，當(dāng)溫度升高到103 ℃附近的居里點(diǎn)時(shí)，磁性就會(huì)消失，選項(xiàng)D正確． 3．A　[解析] 光敏電阻是把光照強(qiáng)度這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量的元件；熱敏電阻是把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量的元件，故選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；熱敏電阻和光敏電阻都是用半導(dǎo)體材料制成的，半導(dǎo)體具有光敏性和熱敏性，故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤． 4．D　[解析] 當(dāng)R3所在處出現(xiàn)火情時(shí)，R3的阻值增大，電路中的總電阻增大，總電流減小，路端電壓增大，所以報(bào)警器兩端的電壓增大，電流表所在支路的電流也增大，選項(xiàng)D正確． 5．D　[解析] 該同學(xué)站在壓力傳感器上完成一次下蹲動(dòng)作的過程中，先向下加速，后向下減速，其加速度先向下后向上，即先失重后超重，選項(xiàng)D正確． 6．AC　[解析] 當(dāng)F向上壓可動(dòng)膜片電極時(shí)，電容C變大；而C＝，U不變，故Q變大，電容器充電，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若電流表有示數(shù)，說明壓力F發(fā)生變化，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 7．BC　[解析] 從乙圖可以知道，每間隔1秒的時(shí)間光傳感器就輸出一個(gè)電信號(hào)，而在這一段時(shí)間內(nèi)傳送帶運(yùn)動(dòng)了兩個(gè)工件之間的距離，所以傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是v＝ m/s＝0.2 m/s.故A錯(cuò)誤，B正確；傳送帶每小時(shí)傳送的距離為s＝vt＝0.23600 m，工件個(gè)數(shù)為n＝＝3600個(gè)，C正確，D錯(cuò)誤． 8．D　[解析] 由小球的受力情況可知a∝FN，而壓敏電阻的阻值隨壓力的增大而減小，則電流的大小反映了加速度的大小，故t2～t3時(shí)間內(nèi)小車做勻加速運(yùn)動(dòng)，t1～t2時(shí)間內(nèi)小車做加速度增大的變加速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確． 9．ABD　[解析] 由題圖甲可知，電流先達(dá)到最大，然后變?yōu)榱?，因電容器在充電時(shí)，電路中有充電電流，充電完畢后，電路中的電流為零，所以A、B間應(yīng)是電容器，選項(xiàng)A正確；題圖乙中電流先慢慢增大，然后不再發(fā)生變化，而電感線圈由于自感的作用，使得電路中的電流只能先慢慢增大，然后穩(wěn)定不變，故B、C間是電感線圈，選項(xiàng)B正確；題圖丙中電流立即達(dá)到最大值，最后電流的大小保持不變，所以C、D間是定值電阻，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確． 10．D　[解析] 由楞次定律可知，通過電流表的電流方向向右；傳感器正常工作時(shí)的電阻R＝＝＝10 Ω，工作電流I＝＝＝0.3 A，由于滑動(dòng)變阻器的工作電流是1 A，所以電路中允許通過的最大電流為Imax＝0.3 A；由于磁場隨時(shí)間均勻變化，所以線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢是不變的；滑動(dòng)變阻器的滑片位于最左端時(shí)，外電路的電阻為R外＝20 Ω，故電動(dòng)勢的最大值Emax＝＝＝，又Emax＝Imax(R外＋r)，聯(lián)立解得t0＝40 s．故只有選項(xiàng)D正確． 11．a(chǎn)、b 之間　e、f之間 [解析] P、Q應(yīng)該分別接在觸頭a、b之間，同時(shí)，M、N應(yīng)該分別接e、f，其工作原理是，當(dāng)水溫升高時(shí)，熱敏電阻的阻值減小，電磁鐵中的電流增大，吸引力增大，使銜鐵被吸下，a、b斷開，使加熱裝置停止加熱；當(dāng)水溫降低到一定程度時(shí)，熱敏電阻阻值增大，電磁鐵中的電流減小，吸引力減小，銜鐵被彈簧拉上去，使a、b之間連接，加熱裝置開始加熱，從而實(shí)現(xiàn)水溫控制． 12．(1)如圖所示 (2)②記錄電壓表的示數(shù)　記錄溫度計(jì)的示數(shù) (3)100　0.400 [解析] 每次添加熱水后，都需要重新讀出溫度計(jì)和電壓表的示數(shù)．根據(jù)繪得的Rt圖像可以看出，電阻值R與溫度t之間是線性關(guān)系，故可寫成數(shù)學(xué)表達(dá)式R＝a＋bt(Ω)，其中b為直線的斜率，據(jù)圖線可得b＝＝0.400，a＝100，所以上式可寫為R＝100＋0.400t(Ω)． 13．(1)變大　低　高　(2)大 [解析] (1)天黑時(shí)，光線減弱，光敏電阻的阻值RG變大，A端輸入低電壓，Y端輸出高壓信號(hào)，J得到高壓，開始控制路燈工作． (2)如果路燈開關(guān)自動(dòng)接通時(shí)天色還比較亮，應(yīng)將R調(diào)大，這樣A端輸入電壓較高，不會(huì)觸發(fā)繼電器． 14．(1)S閉合時(shí)，處于加熱狀態(tài)；S斷開時(shí)，處于保溫狀態(tài) (2)121 Ω　1089 Ω [解析] (1)當(dāng)S閉合時(shí)，R2被短路，此時(shí)電路總電阻最小，由P＝知功率最大，此時(shí)為加熱狀態(tài)，當(dāng)S斷開時(shí)，R1、R2串聯(lián)，電路總電阻最大，功率最小，此時(shí)為保溫狀態(tài)． (2)S閉合時(shí)，處于加熱狀態(tài)，有Pmax＝； S斷開時(shí)，處于保溫狀態(tài)，有Pmin＝. 聯(lián)立解得R1＝121 Ω，R2＝1089 Ω. 15．(1)x＝ (2)U＝ [解析] (1)由牛頓第二定律知kx＝mω2(l0＋x)，即kx－mω2x＝mω2l0， 故x＝. (2)由串聯(lián)電路的規(guī)律知U＝E＝.