高中物理选修3-2第6章传感器章末测评B卷(人教版带答案)

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高中物理选修3-2第6章传感器章末测评B卷(人教版带答案)

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第六章测评B(高考体验卷)
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分;其中第1~7题为单选题;第8~10题为多选题,全部选对得5分,选不全得2分,有选错或不答的得0分)
1.(2013•安徽四校联考)如图所示为一只“极距变化型电容式传感器”的部分构件示意图。当动极板和定极板之间的距离d变化时,电容C便发生变化,通过测量电容C的变化就可知道两极板之间距离d的变化情况。在下列图中能正确反映C与d之间变化规律的图象是(  )
 
 
2.(2013•北京西城期末)如图所示,电路中RT为热敏电阻,当温度升高时,RT阻值变小。R1和R2为定值电阻。开关S闭合后,RT的温度升高,则下列物理量中变小的是(  )
 
A.通过RT的电流    B.通过R1的电流
C.通过R2的电流    D.电容器两极板间的电场强度
3.(2013•江苏单科,4)在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图所示。M是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻RM发生变化,导致S两端电压U增大,装置发出警报,此时(  )
 
A.RM变大,且R越大,U增大越明显
B.RM变大,且R越小,U增大越明显
C.RM变小,且R越大,U增大越明显
D.RM变小,且R越小,U增大越明显
4.(2013•江苏名校质检)如图所示,R1、R2、R3是固定电阻,R4是光敏电阻。当开关S闭合后在没有光照射时,a、b两点等电势,当用光照射R4时(  )
 
A.R4的阻值变小,a点电势高于b点电势
B.R4的阻值变小,a点电势低于b点电势
C.R4的阻值变大,a点电势高于b点电势
D.R4的阻值变大,a点电势低于b点电势
5.(2011•北京理综,18)“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处,从几十米高处跳下的一种极限运动。某人做蹦极运动,所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图所示。将蹦极过程近似为在竖直方向的运动,重力加速度为g。据图可知,此人在蹦极过程中最大加速度约为(  )
 
A.g    B.2g  C.3g    D.4g
6.(2012•上海单科,7)如图,低电位报警器由两个基本门电路与蜂鸣器组成,该报警器只有当输入电压过低时蜂鸣器才会发出警报。其中(  )
 
A.甲是“与”门,乙是“非”门  B.甲是“或”门,乙是“非”门
C.甲是“与”门,乙是“或”门  D.甲是“或”门,乙是“与”门
7.(2013•上海徐汇区模拟)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置,其工作原理如图所示。将压敏电阻固定在升降机底板上,其上放置一个物块,在升降机运动过程的某一段时间内,发现电流表的示数I不变,且I大于升降机静止时电流表的示数I0,在这段时间内(  )
 
A.升降机可能匀速上升   B.升降机一定在匀减速上升
C.升降机一定处于失重状态  D.通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时大
8.(2011•江苏单科,6)美国科学家Willard S.Boyle与George E.Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖。CCD是将光学量转变成电学量的传感器。下列器件可作为传感器的有(  )
A.发光二极管    B.热敏电阻  C.霍尔元件   D.干电池
9.(2013•江西吉安质检)巨磁电阻(GMR)电流传感器可用来准确检测大容量远距离直流输电线路中的强电流,其原理利用了巨磁电阻效应。巨磁电阻效应是指某些磁性材料的电阻R在一定磁场作用下随磁感应强度B的增加而急剧减小的特性。如图所示为检测电路的原理图,设输电线路电流为I(不是GMR中的电流)GMR为巨磁电阻,R1、R2为定值电阻。已知输电线路电流I在巨磁电阻GMR处产生的磁场的磁感应强度B的大小与I成正比,下列有关说法正确的是(  )
 
A.如果I增大,电压表V1示数减小,电压表V2示数增大
B.如果I增大,电流表A示数减小,电压表V1示数增大
C.如果I减小,电压表V1示数增大,电压表V2示数增大
D.如果I减小,电流表A示数减小,电压表V2示数减小
10.(2013•湖南怀化模拟)电源、开关S和S′、定值电阻R1、光敏电阻R2和电容器连接成如图所示电路,电容器的两平行板水平放置。当开关S、S′闭合,并且无光照射光敏电阻R2时,一带电液滴恰好静止在电容器两板间的M点。当用强光照射光敏电阻R2时,光敏电阻的阻值变小,则(  )
 
A.液滴向下运动 
B.液滴向上运动
C.R2两端的电势差是否升高无法分析
D.当光照强度不变时断开S′,把电容器的上极板向上移一小段距离,则上极板的电势比A点的电势高
二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)
11.(6分)(2013•上海单科,28)如图,研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上,利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间,底板上的标尺可以测得水平位移。
 
保持水平槽口距底板高度h=0.420 m不变。改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置,测出小球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d,记录在表中。
v0(m/s) 0.741 1.034 1.318 1.584
t(ms) 292.7 293.0 292.8 292.9
d(cm) 21.7 30.3 38.6 46.4
(1)由表中数据可知,在h一定时,小球水平位移d与其初速度v0成________关系,与________无关。
(2)一位同学计算出小球飞行时间的理论值t理= = =289.8 ms,发现理论值与测量值之差约为3 ms。经检查,实验及测量无误,其原因是_____________________。
(3)另一位同学分析并纠正了上述偏差后,另做了这个实验,竟发现测量值t依然大于自己得到的理论值t理′,但二者之差在3~7 ms之间,且初速度越大差值越小。对实验装置的安装进行检查,确认斜槽槽口与底座均水平,则导致偏差的原因是_____________________。
12.(10分)(2013•山东理综,21,(2))霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。如图甲所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N间出现电压UH,这个现象称为霍尔效应,UH为霍尔电压,且满足UH=k ,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。
 

(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图甲所示,该同学用电压表测量UH时,应将电压表的“+”接线柱与________(填“M”或“N”)端通过导线连接。
(2)已知薄片厚度d=0.40 mm,该同学保持磁感应强度B=0.10 T不变,改变电流I的大小,测量相应的UH值,记录数据如下表所示。
I(×10-3 A) 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0
UH(×10-3 V) 1.1 1.9 3.4 4.5 6.2 6.8
根据表中数据画出UHI图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为__________×10-3 V•m•A-1•T-1(保留2位有效数字)。
 
(3)该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图乙所示的测量电路。S1、S2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出)。为使电流自Q端流入,P端流出,应将S1掷向________(填“a”或“b”),S2掷向________(填“c”或“d”)。
 

为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串接在电路中。在保持其他连接不变的情况下,该定值电阻应串接在相邻器件________和________(填器件代号)之间。
三、解答题(本题共2小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(16分)(2013•重庆江津联考)如图所示为某校科技活动小组制作的恒温箱的电路示意图,电热丝是恒温箱的加热元件。图中的水银温度计为导电温度计,上面的金属丝A的高度可以调整,下面的金属丝B与温度计的水银接触,该温度计的水银液泡被放置到恒温箱内。请根据此电路图说明恒温箱工作的原理。
 
14.(18分)(2013•江苏常州模拟)有一种测量物体重量的电子秤,其电路主要由三部分构成:踏板、压力传感器R(实际上是一个阻值可随压力变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质上是电流表),原理图如图中的虚线所示,不计踏板的质量。已知电流表的量程为2 A,内阻为1 Ω,电源电动势为12 V,内阻为1 Ω,电阻R随压力F变化的函数式为R=30-0.01F(F和R的单位分别为N和 Ω)。
 
(1)求该秤能测量的最大体重。
(2)通过计算,得出该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘的哪个刻度处?
(3)写出该秤测量的重力与电流表中电流的函数关系。
 

参考答案
1.解析:由电容器的电容决定式,C= ,C与d成反比,能正确反映C与d之间变化规律的图象是A。
答案:A
2.解析:开关S闭合后,RT的温度升高,RT阻值变小,通过RT的电流增大,通过R1的电流增大,通过R2的电流减小,电容器两极板间的电场强度增大,选项C正确。
答案:C
3.解析:根据闭合电路欧姆定律,当RM变小时,电路中电流增大,S两端电压U增大,且R越大,在RM减小时,RM与R的并联电阻值变化越明显,电路中电流变化越明显,S两端电压U增大得也越明显,选项C正确。
答案:C
4.解析:光照射光敏电阻时,阻值变小,光敏电阻分压减小,a点电势降低,所以B对。
答案:B
5.解析:由图象可知,此人的重力mg= F0,则F0= mg。运动中此人受力最大为 F0,即3mg。所以最大加速度a= = =2g,选项B正确。
答案:B
6.解析:高、低电压都可以通过甲,则甲是“或”门;低电压通过乙后,输出为高电压使蜂鸣器导通发出警报;高电压通过乙后输出为低电压,蜂鸣器不导通,不发出警报,则乙是“非”门,选项B正确。
答案:B
7.解析:发现电流表的示数I不变,且I大于升降机静止时电流表的示数I0,在这段时间内,说明压敏电阻中电流减小,压敏电阻的阻值增大,通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时小,说明升降机加速度向下,处于失重状态,选项A、B、D错误,C正确。
答案:C
8.解析:霍尔元件是应用霍尔效应的半导体,所谓霍尔效应,是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时,产生横向电位差的物理现象,可见霍尔元件可以把磁感应强度这个磁学量转化为电压这一电学量,热敏电阻可以把热学量转化为电学量,选项B、C正确。
答案:BC
9.解析:如果I增大,巨磁电阻(GMR)电流传感器处磁场的磁感应强度B增大,巨磁电阻的电阻减小,巨磁电阻中电流增大,电流表A示数增大,电压表V2示数增大,电压表V1示数减小,选项A正确B错误;如果I减小,巨磁电阻(GMR)电流传感器处磁场的磁感应强度B减小,巨磁电阻的电阻增大,巨磁电阻中电流减小,电流表A示数减小,电压表V2示数减小,电压表V1示数增大,选项D正确C错误。
答案:AD
10.解析:当用强光照射光敏电阻R2时,光敏电阻的阻值变小,R2两端的电势差降低,R1两端的电势差升高,电容器极板之间电压升高,液滴向上运动,选项B正确、AC错误;当光照强度不变,断开S′时,电容器带电量不变,把电容器的上极板向上移一小段距离,则上极板的电势比A点的电势高,选项D正确。
答案:BD
11.解析:(1)由题表中数据可知,h一定时,小球的水平位移d与初速度v0成正比关系,与时间t无关。
(2)该同学计算时重力加速度取的是10 m/s2,一般情况下应取9.8 m/s2,从而导致约3 ms的偏差。
(3)小球运动中受到空气阻力作用,使测量值大于理论值。
答案:(1)正比 时间t
(2)重力加速度数值取了10 m/s2
(3)小球受到空气阻力作用
12.解析:(1)根据左手定则可判断带正电粒子向M端偏转,故应将电压表的“+”接线柱与M端连接。
(2)作出UHI图线如图所示。由UH=k 得k= ,从直线上选取一点,读出其坐标值,再将题目中给出的B、d的值代入,可计算出k=1.5×10-3 V•m•A-1•T-1。
 
(3)S1掷向b,S2掷向c。加入定值电阻的目的是为了防止两个开关同时掷向a、c或b、d而将电源短路,故应将定值电阻串接在相邻器件E和S1或E和S2之间。
答案:(1)M (2)1.5(1.4或1.6) (3)b c S1 E(或E S2)
13.解析:通电后当恒温箱内的温度未达到导电温度计金属丝A所指示的温度时,电热丝被连接在电路中,使恒温箱温度升高。当导电温度计中的水银柱上升到金属丝A指示的温度时,继电器线圈被接通,衔铁被吸下,电热丝断电,停止加热。温度降低后线圈电路断开,衔铁被释放,电热丝再次被连入电路,如此反复,从而保持恒温箱内温度恒定。
答案:见解析
14.解析:(1)由电流表量程可知电路中最大电流为2 A
由闭合电路欧姆定律E=I(R+r+rg)
可解得压力传感器R的最小值为4 Ω
由电阻R随压力F的变化的函数式为R=30-0.01F
可得压力最大值F=2 600 N,及该秤能测量的最大体重为2 600 N
(2)踏板空载时,F=0,R=30 Ω
由闭合电路欧姆定律,E=I(R+r+rg)
可解得I=0.375 A
即该秤零刻度线应标在电流表G刻度盘的0.375 A刻度处。
(3)由E=I(R+r+rg)和R=30-0.01F可得
E=I(30-0.01F+r+rg)
将电动势E=12 V、内阻r=1 Ω、电流表内阻rg=1 Ω
代入化简得F=3 200-
答案:(1)2 600 N (2)0.375 A (3)F=3 200-
 

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