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.doc

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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，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UH＝kIB/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量為m的滑塊，滑塊兩側分別與勁度系數均為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．設某段時間內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)．當它經過安放在兩鐵軌間的線圈時，便會產生電信號，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，根據公式E＝Blv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“巨磁電阻效應”，基于巨磁電阻效應開發(fā)的用于讀取硬盤數據的技術，被認為是納米技術的第一次真正應用．在下列有關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對電路相關物理量的控制．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．電壓表的讀數減小 C．電容器C兩板間的電場強度減小 D．R1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，數據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就是砝碼的重力，約4.8 N．當力傳感器讀數大于重力，砝碼處于超重狀態(tài)，即A、D狀態(tài)．當力傳感器讀數小于重力，砝碼處于失重狀態(tài)，即B、C狀態(tài)． 答案：4.8　A、D　B、C 某實驗小組探究一種熱敏電阻的溫度特性．現有器材：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： ①正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，接通電源，調節(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，________，________，斷開開關； ③重復第②步操作若干次，測得多組數據． (3)實驗小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值，并據此繪得R－t關系圖線如圖所示，請根據圖線寫出該熱敏電阻的R－t關系式：R＝____＋____t(Ω)(保留3位有效數字)． 解析：改變溫度后，熱敏電阻阻值改變，電壓表示數改變，從圖線知R與t成線性關系，且縱軸上截距(當t＝0 ℃時)R＝100 Ω.斜率為ΔR/Δt＝0.400，所以R＝100＋0.400t(Ω)． 答案：(1)如圖所示 (2)②記錄溫度計示數　記錄電壓表示數 (3)100　0.400 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，有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位) (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和繼電器設計的溫控電路，設繼電器的線圈電阻為Rx＝50 Ω，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．左側電源電動勢為6 V，內阻可不計，溫度滿足什么條件時，電路右側的小燈泡會發(fā)光？ 解析：熱敏電阻與繼電器串聯(lián)，若使電流不小于IC＝20 mA，則總電阻不大于R總＝＝300 Ω.(4分) 由于R總＝RT＋Rx，則RT不大于250 Ω.(4分) 由甲圖可看出，當RT＝250 Ω時，溫度t＝50 ℃，即溫度不小于50 ℃.(2分) 答案：溫度不小于50 ℃時，電路右側的小燈泡會發(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量．如圖所示，托盤和彈簧的質量均不計，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，電壓表示數剛好為零．設滑動變阻器的總電阻為R，總長度為L，電源電動勢為E，內阻為r，限流電阻的阻值為R0，彈簧的勁度系數為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，電壓表的示數為U，求此時所稱量物體的質量． 解析：設托盤上放上質量為m的物體時彈簧壓縮量為x， 由平衡條件得mg＝kx①(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： U＝E②(4分) 由①②兩式得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a＝2.0 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是下底板壓力傳感器的示數的一半，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N＝6.0 N，彈簧的彈力F＝10.0 N和重力mg，加速度為a，方向向下． 由牛頓第二定律有mg＋N－F＝ma，求得金屬塊的質量m＝0.5 kg.(2分) 當上頂板傳感器的示數是下底板傳感器示數的一半時，彈簧的彈力仍是F，則上頂板壓力為.設箱和金屬塊的加速度為a1，有mg＋－F＝ma1，(2分) 解得a1＝0.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mg－F＝ma2(2分) 解得a2＝－10 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 Ω，1 A”的字樣，電流表的量程為0～0.6 A，電壓表的量程為0～3 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？ (3)如果傳感器的電阻變化超過標準值1 Ω，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S，通過調節(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U/V 電流表示數I/A 第一次 1.48 0.16 第二次 0.91 0.22 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＝＝ Ω＝10 Ω，(1分) I傳＝＝ A＝0.3 A．(1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，(1分) U傳為傳感器的額定電壓，U0為R0＝10 Ω時R0兩端的電壓，即U0＝I傳R0＝0.310 V＝3 V，(1分) 故Um＝U傳＋U0＝3 V＋3 V＝6 V．(1分) (3)設實際檢測時加在a、b間的電壓為U，傳感器的實際電阻為R傳′，根據第一次實驗記錄數據有 U＝I1R傳′＋U1，(2分) 根據第二次實驗記錄數據有：U＝I2R傳′＋U2，(2分) 代入數據解得：R傳′＝9.5 Ω，U＝3 V．(2分) 傳感器的電阻變化為ΔR＝R傳－R傳′＝10 Ω－9.5 Ω＝0.5 Ω＜1 Ω， 所以此傳感器仍可使用．(2分) 答案：(1)10 Ω　0.3 A　(2)6 V　(3)仍可使用　3 V