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2018-2019高中物理第六章传感器章末测评(新人教版选修3-2)

第六章 传感器
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分.第Ⅰ卷40分,第Ⅱ卷60分,共100分,考试时间90分钟.
第Ⅰ卷 (选择题 共40分)
一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分.1~6小题只有一个选项符合题意,7~10小题有多个选项符合题意.全部选对的得4分,选对但不全的得2分,选错或不答的得0分)
?关于光敏电阻和热敏电阻,下列说法中正确的是    ( )
A.光敏电阻是用半导体材料制成的,其阻值随光照的增强而减小,随光照的减弱而增大
B.光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这个电学量的传感器
C.热敏电阻是用金属铂制成的,它对温度感知很灵敏
D.热敏电阻是把电学量转换为热学量的传感器
?如图C3-1所示,电源的电动势为E,内阻为r,RG为光敏电阻(光照强度增加时,其阻值减小).现增加光照强度,则下列判断正确的是    ( )
 
图C3-1
A.B灯变暗,A灯变亮
B.R0两端的电压变大
C.B灯变亮,A灯变暗
D.电源的总功率变小
?在探究超重和失重的规律时,某体重为G的同学站在压力传感器上完成一次下蹲动作.传感器和计算机相连,经计算机处理后得到的压力FN随时间t变化的图像可能是图C3-2中的    ( )
 
A B C D
图C3-2
?某学习小组的同学在用“多用电表研究热敏电阻特性”的实验中,安装好如图C3-3所示的装置.向杯内加入冷水,此时温度计的示数为20℃,多用电表选择适当的倍率,读出热敏电阻的阻值R1.然后向杯内加入热水,当温度计的示数为60℃时,发现多用电表的指针偏转角度较大,则下列说法正确的是    ( )
 
图C3-3
A.多用电表应选用电流挡,温度升高时换用大量程测量
B.多用电表应选用电流挡,温度升高时换用小量程测量
C.多用电表应选用欧姆挡,温度升高时换用倍率大的挡测量
D.多用电表应选用欧姆挡,温度升高时换用倍率小的挡测量
?如图C3-4所示是利用电容器测量角度的传感器示意图.当动片和定片之间的角度θ发生变化时,电容C便发生变化,测出C的变化情况,就可知道θ的变化情况.如图C3-5所示的四个图像中能正确反映C和θ间函数关系的是    ( )
 
图C3-4
 
图C3-5
?图C3-6是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图.门打开时,红外光敏电阻R3受到红外线照射,电阻减小;门关闭会遮蔽红外线源(红外线源没有画出).经实际试验,灯的亮、灭能反映门的开、关状态.与门关闭时相比,门打开时两灯的发光情况以及R2两端的电压U2变化情况分别是    ( )
 
图C3-6
A.红灯亮,U2变大     B.绿灯亮,U2变大
C.绿灯亮,U2变小     D.红灯亮,U2变小
?图C3-7是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路,当待测压力F作用于可动膜片电极上时,以下说法正确的是    ( )
 
图C3-7
A.若F向上压膜片电极,则电路中有从a到b的电流
B.若F向上压膜片电极,则电路中有从b到a的电流
C.若电流表有示数,则说明压力F发生变化
D.若电流表有示数,则说明压力F未发生变化
?如图C3-8甲所示,在升降机顶部安装了一个能够显示弹力大小的传感器,传感器下方挂一根轻质弹簧,弹簧下端挂一个质量为m的小球.若升降机在匀速运行的过程中突然停止,以此时为零时刻,在后面一段时间内传感器所显示的弹力的大小F随时间t变化的图像如图乙所示,g为重力加速度,则下列说法正确的是( )
 
图C3-8
A.升降机停止运动前在向上运动
B.0~t1时间内小球处于失重状态,t1~t2时间内小球处于超重状态
C.t1~t3时间内小球向下运动,动能先减小后增大
D.t3~t4时间内弹簧弹性势能的减少量大于小球动能的增加量
?磁敏电阻的阻值随磁场的增强而增大.在如图C3-9所示的闭合电路中,滑动变阻器的滑片处于中间位置,磁敏电阻置于匀强磁场中.闭合开关S后,若磁场增强,则    ( )
 
图C3-9
A.电压表的示数变大
B.电压表的示数变小
C.电流表的示数变大
D.电流表的示数变小
 某电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件,在接线柱间以如图C3-10所示的“Z”字形连接(两个接线柱间只有一个元件).为了确定各元件的种类,小华同学用电流传感器(相当于电流表)与直流电源、滑动变阻器、开关串联后,分别将“A、B”“B、C”“C、D”接入电路,闭合开关,计算机显示的电流随时间变化的图像分别如图C3-11甲、乙、丙所示,则下列判断中正确的是    ( )
 
图C3-10
 
图C3-11
A.A、B间是电容器
B.B、C间是电感线圈
C.C、D间是电容器
D.C、D间是定值电阻
第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、实验题(本题共2小题,11题6分,12题9分,共15分)
 图C3-12是一种自动控制水温的装置,加热电路的两个端点P、Q应接在触头a、b之间还是c、d之间?热敏电阻两端M、N应接在哪两个触头之间?
 
图C3-12




 有一种角速度计可以测量航天器转动的角速度,其结构如图C3-13所示,角速度计固定在待测装置上,元件A可在光滑杆上滑动,静止时,电压表的示数刚好为零.当系统绕竖直轴OO'转动时,元件A在光滑杆上产生位移,电压表的示数发生变化,成为航天器制导系统的信息源.已知A的质量为m,弹簧的劲度系数为k,自然长度为l0,电源的电动势为E,内阻不计,滑动变阻器B的总长度为l,当系统以角速度ω转动时,电压表的示数U与ω的函数关系为 .
 
图C3-13
三、说明与计算题(本题共4小题,13题10分,14题10分,15题12分,16题13分,共45分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分)
 在蜂鸣式温度报警器的电路中,若将RT和R1的位置互换,R1取适当阻值,如图C3-14所示,还能进行高温报警吗?为什么?
 
图C3-14



 逻辑电路在电子线路中有着重要的应用.某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动控制门电路.天黑了,让路灯自动接通;天亮了,让路灯自动熄灭.图C3-15中RG是一个光敏电阻,当有光线照射时,光敏电阻的阻值会显著减小.R是可调电阻,起分压作用.“非”门电路能将输入的高电平转变为低电平,或将低电平转变为高电平,J为路灯总开关控制继电器,它在获得高电压时才启动(图中未画路灯电路).
(1)当天黑时,RG变大还是变小?“非”门电路获得高电平还是低电平?J得到高电压还是低电压?
(2)如果路灯的开关自动接通时天色还比较亮,现要调节自动控制装置,使得它在天色较黑时才会自动接通开关,应将R调大一些还是调小一些?
 
图C3-15




 电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器,它们一般具有加热和保温功能,其工作原理大致相同.图C3-16为某种电热式电器的简化电路图,主要元件有电阻丝R1、R2和自动开关S.
(1)当自动开关S闭合或断开时,用电器分别处于什么状态?
 (2)用电器由照明电路供电(U=220V),设加热时用电器的电功率为400W,保温时用电器的电功率为40W,则R1和R2的阻值分别为多大?
 
图C3-16








 [2017•石家庄二中期末]在科技活动中,某同学利用自制的电子秤来称量物体的质量,如图C3-17所示为电子秤的原理图.托盘和弹簧的电阻与质量均不计,滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接,当托盘中没有放物体时,电压表示数为零.设变阻器的总电阻为R,总长度为L,电源电动势为E,内阻为r,限流电阻的阻值为R0,弹簧劲度系数为k,重力加速度为g,不计一切摩擦和其他阻力,电压表为理想电压表.当托盘上放上某物体时,电压表的示数为U,求此时所称量的物体的质量.
 
图C3-17




1.A [解析]光敏电阻是把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量的元件;热敏电阻是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量的元件,选项B、D错误;热敏电阻和光敏电阻都是用半导体材料制成的,半导体具有光敏性和热敏性,选项A正确,选项C错误.
2.B [解析]增加光照强度时,RG的阻值减小,电路的总电阻减小.根据闭合电路的欧姆定律可知,电路中的总电流增大,路端电压减小,A灯变暗,R0两端的电压变大,RG两端的电压变小,B灯变暗,电源的总功率增大,选项B正确.
3.D [解析]该同学站在压力传感器上完成一次下蹲动作的过程中,先向下加速,后向下减速,其加速度先向下后向上,即先失重后超重,选项D正确.
4.D [解析]测电阻应选用欧姆挡.当温度升高时,热敏电阻的阻值受温度变化的影响,多用电表的指针偏转角度增大,说明电阻的阻值变小,所以应换用倍率小的挡测量,选项D正确.
5.A [解析]因为电容和两块极板之间正对面积的大小是成正比的,而θ的增大使得动片和定片的正对面积减小,所以使得C减小,且正对面积随θ的增大而线性减小,选项A正确.
6.D [解析]门打开时,R3的阻值减小,导致总电阻R总减小和总电流I总增大,内电压Ur和R1两端的电压U1均变大,R2两端的电压U2=E-(U1+Ur)减小,通过R3的电流I3=I总-U_2/R_2 增大,电磁继电器磁性增强,把衔铁吸下,红灯亮,绿灯灭,选项D正确.
7.AC [解析]当F向上压膜片电极时,电容C变大,而C=Q/U,U不变,故Q变大,电容器充电,电路中有从a到b的电流,选项A正确,选项B错误;若电流表有示数,则说明压力F发生变化,选项C正确,选项D错误.
8.AD [解析]由图像可知,0~t2时间内弹簧的弹力小于小球的重力,则升降机停止运动后,由于惯性,小球继续运动使得弹簧的长度变小,说明升降机停止运动前在向上运动,选项A正确,选项B错误;小球在整个过程中做简谐运动,在t1~t3时间内向下运动,动能先增大后减小,选项C错误;t3~t4时间内小球在上升,则此段时间内弹簧弹性势能的减少量等于小球动能的增加量与小球重力势能的增加量之和,选项D正确.
9.AD
10.ABD [解析]电容器在充电时,电路中有充电电流,充电完毕后,电路中的电流为零,所以A、B间应是电容器,选项A正确;电感线圈由于自感的作用,使得电路中的电流只能先慢慢增大,然后稳定不变,故B、C间是电感线圈,选项B正确;电阻接入电路中时,电流立即达到稳定值,所以C、D间是定值电阻,选项C错误,选项D正确.
11.a、b之间 e、f之间
[解析]P、Q应该分别接在触头a、b之间,同时,M、N应该分别接在触头e、f之间,其工作原理是:加热装置开始加热,当水温升高时,热敏电阻的阻值减小,电磁铁中的电流增大,吸引力增大,衔铁被吸下,a、b之间断开,使加热装置停止加热;当水温降低到一定程度时,热敏电阻的阻值增大,电磁铁中的电流减小,吸引力减小,衔铁被弹簧拉上去,a、b之间连接,加热装置开始加热,从而实现对水温的控制.
12.U=(mω^2 l_0 E)/(kl"-" mω^2 l),其中ω≤√(kl/(m"(" l_0+l")" ))
[解析]当系统以角速度ω转动时,设弹簧的伸长量为x,弹簧的弹力提供元件A做圆周运动的向心力,即kx=mω2(l0+x),电压表的示数U=x/lE
解得U与ω的函数关系为U=(mω^2 l_0 E)/(kl"-" mω^2 l)
当x=l时,U=E,ω=√(kl/(m"(" l_0+l")" )),故ω应满足ω≤√(kl/(m"(" l_0+l")" )).
13.略
[解析]RT和R1两个电阻的比值大小决定了A端电平的高低,决定了触发器是否触发,也就决定了报警器是否报警.若RT和R1的位置互换,报警器就变成了低温报警器.
14.(1)变大 低电平 高电压 (2)大
[解析](1)天黑时,光线减弱,光敏电阻的阻值RG变大,A端输入低电平,Y端输出高电平,J得到高电压,开始控制路灯工作.
(2)如果路灯的开关自动接通时天色还比较亮,应将R调大,这样A端输入电平较高,不会触发继电器.
15.(1)S闭合时,处于加热状态 S断开时,处于保温状态 (2)121Ω 1089Ω
[解析](1)当S闭合时,R2被短路,此时电路总电阻较小,由P=U^2/R知功率较大,此时为加热状态;当S断开时,R1、R2串联,电路总电阻较大,功率较小,此时为保温状态.
(2)S闭合时,用电器处于加热状态,有Pmax=U^2/R_1
S断开时,用电器处于保温状态,有Pmin=U^2/(R_1+R_2 )
联立解得R1=121Ω,R2=1089Ω.
16.(kL"(" R_0+R+r")" )/RgEU
[解析]设托盘上放上质量为m的物体时,弹簧的压缩量为x,
由题设知mg=kx
则x=mg/k
由闭合电路欧姆定律知I=E/(R+R_0+r)
又知U=I•R'=I•x/LR
联立解得m=(kL"(" R_0+R+r")" )/RgEU.

 

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