新教材適用高中物理第5章傳感器測評新人教版選擇性必修第二冊

第五章測評(時間:90分鐘滿分:100分)一、單項選擇題(本題共8小題,每小題3分,共24分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的)1.許多汽車的車窗有防夾手功能。車窗在關閉過程中遇到障礙時會停止并打開。實現(xiàn)該功能可能運用的傳感器是 ()A.生物傳感器 B.氣體傳感器C.溫度傳感器 D.壓力傳感器答案:D2.電磁爐里面安裝了溫度感應裝置,可以感應器皿溫度的變更,限制加熱的溫度,這種裝置最重要的元件是熱敏電阻,其特點是()A.溫度變更,電阻值隨之變更B.溫度變更,電阻內(nèi)部會產(chǎn)生感應電流C.溫度變更,電阻值保持恒定D.以上說法都不對答案:A3.右圖是視察電阻值隨溫度變更狀況的示意圖?，F(xiàn)把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴?關于歐姆表的讀數(shù)變更狀況正確的是(設水對電阻阻值的影響不計)()A.假如R為金屬熱電阻,讀數(shù)變大,且變更特別明顯B.假如R為金屬熱電阻,讀數(shù)變小,且變更不明顯C.假如R為用半導體材料制成的熱敏電阻,讀數(shù)變更特別明顯D.假如R為用半導體材料制成的熱敏電阻,讀數(shù)變更不明顯答案:C解析:金屬熱電阻的阻值隨溫度的上升而增大,但靈敏度較差;熱敏電阻隨溫度的上升電阻發(fā)生變更,且靈敏度高,故選項C正確。4.電熨斗能自動限制溫度,在熨燙不同的織物時,設定的溫度可以不同,下圖為電熨斗的結構圖。電熨斗內(nèi)部裝有雙金屬片,雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬,若把熨燙的棉麻衣物換成絲綢衣物,則如何調(diào)整調(diào)溫旋鈕 ()織物材料尼龍合成纖維絲綢羊毛麻熨燙溫度低→高A.向下 B.向上C.保持原狀 D.不能確定答案:B解析:常溫下,上下觸點是接觸的,這樣插上電源時,電熨斗起先加溫,當溫度上升時,雙金屬片上層形變大,雙金屬片向下彎曲,觸點分別,停止加熱?，F(xiàn)把棉麻衣物換成絲綢衣物,熨燙溫度變低,要使溫度低時就斷開,應把調(diào)溫旋鈕向上旋轉,這樣在金屬形變較小時就能斷開電路。選項B正確。5.右圖是電容式話筒的示意圖,它是利用電容制作的傳感器,話筒的振動膜前面有薄薄的金屬層,膜后距膜幾十微米處有一金屬板,振動膜上的金屬層和這個金屬板構成電容器的兩極,在兩極間加一電壓U,人對著話筒說話時,振動膜前后振動,使電容發(fā)生變更,使聲音信號被話筒轉化為電信號。其中導致電容變更的緣由是電容器兩板間的()A.距離變更 B.正對面積變更C.介質變更 D.電壓變更答案:A解析:平行板電容器的電容C∝εrSd6.下圖是一火警報警器的部分電路示意圖。其中R2為用半導體負溫度系數(shù)熱敏材料制成的傳感器,電流表為值班室的顯示器,a、b之間接報警器。當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時,顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變更狀況是()A.I變大,U變大 B.I變大,U變小C.I變小,U變大 D.I變小,U變小答案:D解析:R2所在處出現(xiàn)火情時,溫度上升,則R2的阻值減小。R2減小→R總減小→I干增大→U1和Ur增大→U3減小→I減小,故顯示器的電流I變小,由U=E-I干r,I干變大,知U變小,故選項D正確。7.氧化錫傳感器主要用于汽車尾氣中一氧化碳濃度的檢測。它的電阻隨一氧化碳濃度的變更而變更。在如圖甲所示的電路中,不同的一氧化碳濃度對應著傳感器的不同電阻,這樣,顯示儀表的指針就與一氧化碳濃度有了對應關系,視察儀表指針就能推斷一氧化碳濃度是否超標。有一種氧化錫傳感器,其技術資料中給出的是電導(即電阻的倒數(shù))—濃度曲線如圖甲,請推斷,電壓表示數(shù)U0與一氧化碳濃度c之間的對應關系可能正確的是()甲乙答案:B解析:當一氧化碳濃度增大時,傳感器的導電實力增大,電阻R傳減小,由閉合電路歐姆定律知,電路中的電流I=ER0+R+R傳+r增大,電壓表的示數(shù)U0=IR0=ER0R0+R8.為了保證汽車剎車時車輪不被抱死,使車輪仍有肯定的滾動而不是純滑動,為此須要一種測定車輪是否還在轉動的裝置,這樣既可以提高剎車效果,又不使車輪失去限制。這種檢測裝置稱為電磁脈沖傳感器。假如該裝置檢測出車輪不再轉動,它就會自動放松剎車機構,讓車輪仍保持轉動狀態(tài),這就是ABS防抱死系統(tǒng)。下圖是電磁脈沖傳感器示意圖,B是一根永久磁體,外面繞有線圈,它們的左端靠近一個鐵質齒輪A。齒輪與轉動的車輪是同步的,則以下說法正確的是()A.車輪轉動時,由于齒輪在永久磁體的磁場中切割磁感線,產(chǎn)生感應電流B.車輪轉動時,由于齒輪被磁化使線圈中的磁場發(fā)生變更,產(chǎn)生感應電流C.車輪轉速減慢時,輸出電流的周期變小,電流也變小D.車輪轉速減慢時,輸出電流的周期變大,電流也變大答案:B解析:此傳感器是利用線圈中磁通量的變更產(chǎn)生感應電流的原理來實現(xiàn)檢測的。當車輪轉動時,帶動齒輪轉動。相當于將鐵塊插入和拔出線圈,從而使線圈中磁通量發(fā)生變更而產(chǎn)生感應電流,故選項A錯誤,B正確。當車輪轉速減慢時,線圈中磁通量的變更減慢,產(chǎn)生的感應電流的周期變大,由E=ΔΦ二、多項選擇題(本題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求,全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分)9.下圖為煙霧散射或火災報警器的結構和原理圖,下列關于該火災報警器的說法正確的是()A.發(fā)光二極管、光電三極管都是由半導體材料制成的B.光電三極管與光敏電阻一樣,都是光敏感元件,都是將光信號轉換為電信號C.發(fā)光二極管發(fā)出的是脈沖微光D.假如把擋板撤去,火災報警器照樣工作答案:AB解析:發(fā)光二極管工作時是持續(xù)發(fā)光的,擋板撤去,光始終照到光電三極管上,始終發(fā)出警報,和有無火災無關。10.下圖是測試熱敏電阻RT的試驗電路圖,滑動變阻器已調(diào)整到某一適當?shù)闹怠Ｔ囼炛幸暡斓疆敎囟壬仙龝r燈更亮。對于試驗現(xiàn)象分析正確的有()A.溫度上升,電路中的電流減小B.溫度上升,電路中的電流增大C.溫度上升,熱敏電阻的阻值增大D.溫度上升,熱敏電阻的阻值減小答案:BD解析:當溫度上升時燈更亮,則電路中的電流增大,由閉合電路歐姆定律可知,電路中的熱敏電阻的阻值減小,故B、D正確,A、C錯誤。11.下圖是一位同學設計的防盜門報警器的簡化電路示意圖。門打開時,紅外光敏電阻R3受到紅外線照耀,電阻減小;門關閉會遮擋紅外線源(紅外線源沒有畫出)。經(jīng)實際試驗,燈的亮滅能反映門的開、關狀態(tài)。門打開時兩燈的發(fā)光狀況以及R2兩端電壓UR2與門關閉時相比()A.紅燈亮,UR2變大 B.綠燈亮,UR2變大C.綠燈滅,UR2變小 D.紅燈亮,UR2變小答案:CD解析:門打開時R3減小,導致R總減小和I總增大,Ur和UR1變大,UR2=E-(UR1+Ur)減小,IR3=I總-12.某同學設計的家庭電路愛護裝置如圖所示,鐵芯左側線圈L1由火線和零線并行繞成。當右側線圈L2中產(chǎn)生電流時,電流經(jīng)放大器放大后,使電磁鐵吸起鐵質開關S,從而切斷家庭電路。僅考慮L1在鐵芯中產(chǎn)生的磁場,下列說法正確的有()A.家庭電路正常工作時,L2中的磁通量為零B.家庭電路中運用的電器增多時,L2中的磁通量不變C.家庭電路發(fā)生短路時,開關S將被電磁鐵吸起D.地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時,開關S將被電磁鐵吸起答案:ABD解析:由于線圈L1用零線和火線雙線繞制而成,正常狀況下零線和火線中的電流等大反向,線圈L1內(nèi)產(chǎn)生的磁場相互抵消,線圈L2中磁通量為零,選項A正確;當家用電器增多時,通過零線和火線的電流同時增大,合磁場仍為零,即線圈L2中磁通量不變,仍為零,選項B正確;家庭電路發(fā)生短路時造成通過零線和火線的電流同時增大,線圈L2中磁通量不變,不會產(chǎn)生感應電流,開關S也不會被電磁鐵吸起,選項C錯誤;地面上的人接觸火線時,火線和大地構成閉合回路,零線中電流小于火線,此時線圈L1產(chǎn)生變更的磁場,引起線圈L2中磁通量變更產(chǎn)生感應電流,電磁鐵線圈有電流通過,產(chǎn)生磁性,將開關S吸起,選項D正確。三、非選擇題(本題共6小題,共60分)13.(6分)霍爾效應是電磁基本現(xiàn)象之一。如圖所示,在一矩形半導體薄片的P、Q間通入電流I,同時外加與薄片垂直的磁場B,在M、N間出現(xiàn)電壓UH,這個現(xiàn)象稱為霍爾效應,UH稱為霍爾電壓,且滿意UH=kIBd,式中d為薄片的厚度,k(1)若該半導體材料是空穴(可視為帶正電粒子)導電,電流與磁場方向如上圖所示,該同學用電壓表測量UH時,應將電壓表的“+”接線柱與(選填“M”或“N”)端通過導線相連。

(2)已知薄片厚度d=0.40mm,該同學保持磁感應強度B=0.10T不變,變更電流I的大小,測量相應的UH值,記錄數(shù)據(jù)如下表所示。I/(10-3A)3.06.09.012.015.018.0UH/(10-3V)1.11.93.44.56.26.8依據(jù)表中數(shù)據(jù)畫出UH-I圖線,利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為×10-3V·m·A-1·T-1。(保留兩位有效數(shù)字)

答案:(1)M(2)如圖所示1.5解析:(1)通過矩形半導體薄片中的電流由P向Q,依據(jù)左手定則可知帶正電粒子受到的洛倫茲力由N端指向M端,即帶正電粒子向M端偏轉,所以M端聚集正電荷,M端電勢高于N端,故電壓表的“+”接線柱應接M端。(2)由UH=kIBd可得霍爾系數(shù)k=UHdIB,由圖線可得斜率k'=UHI=0.38V/A,故k=dk'B=0.40×10-3×0.380.10V·m14.(8分)某同學利用定值電阻R0、電阻箱R1等試驗器材測量電池a的電動勢和內(nèi)阻,試驗裝置如圖甲所示,試驗時多次變更電阻箱的阻值,記錄外電路的總電阻阻值R,用電壓傳感器測得路端電壓U,并在計算機上顯示出如圖乙所示的1U-1R關系圖線(1)由圖線a可知電池a的電動勢Ea=V,內(nèi)阻ra=Ω。

(2)若用同一個電阻R先后與電池a及電池b連接,則兩電池的輸出功率PaPb,兩電池的效率ηaηb。(均選填“大于”“等于”或“小于”)

答案:(1)20.5(2)小于大于解析:(1)由閉合電路歐姆定律得,E=U+UR·r整理得1將題圖乙中的數(shù)據(jù)代入上式可得Ea=2V,ra=0.5Ω。(2)由題圖乙中的兩圖線可知,當R相同時,1Ua>1Ub,即Ua<Ub,又Pa=Ua2R,電池的效率η=IUIE×100%=UE×100%=R由題圖乙可知,ra<rb,所以ηa>ηb。15.(8分)圖甲為半導體材料做成的熱敏電阻的阻值隨溫度變更的曲線,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=50Ω,當繼電器線圈中的電流Ic大于或等于20mA時,繼電器的銜鐵被吸合。左側電源電動勢為6V,內(nèi)阻可不計,溫度滿意什么條件時,電路右側的小燈泡會發(fā)光?甲乙答案:溫度不小于50℃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=20mA,則總電阻不大于R總=EIc由于R總=RT+Rx,則RT不大于250Ω。由題圖甲可看出,當RT=250Ω時,溫度t=50℃,即溫度不小于50℃。16.(10分)如圖所示,將質量為m的金屬塊用壓縮的輕彈簧卡在一矩形的箱中。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=2.0m/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6.0N,下底板的壓力傳感器顯示的壓力為10.0N。g取10m/s2。(1)若上頂板壓力傳感器的示數(shù)是下底板壓力傳感器示數(shù)的一半,試推斷箱的運動狀況。(2)要使上頂板壓力傳感器的示數(shù)為零,箱沿豎直方向運動的狀況可能是怎樣的?答案:(1)勻速直線運動(2)做向上勻加速或向下勻減速直線運動,加速度為10m/s2解析:設上頂板壓力傳感器的示數(shù)為F1,下底板壓力傳感器的示數(shù)為F2,對物體應用牛頓其次定律有F1+mg-F2=ma,代入數(shù)據(jù)得m=0.5kg。(1)由于彈簧長度不變更,所以下底板的示數(shù)不變,F2=2F1',依據(jù)牛頓其次定律得F1'+mg-F2=ma1,代入數(shù)據(jù)得a1=0,物體做勻速直線運動。(2)當上頂板壓力傳感器示數(shù)為零時,下底板壓力傳感器示數(shù)還是不變,由牛頓其次定律得F2-mg=ma2,解得a2=10m/s2。加速度方向向上,物體可以向上做勻加速運動,也可以向下做勻減速運動。17.(12分)下圖是一種測量血壓的壓力傳感器工作時的示意圖。薄金屬片P固定有4個可以形變的電阻R1、R2、R3、R4,如圖乙。圖甲是它的側面圖,這4個電阻連成的電路如圖丙所示。試回答下列問題:甲乙丙(1)起先時金屬片中心O點未加任何壓力,欲使電壓表無示數(shù),則4個電阻應滿意怎樣的關系?(2)當O點加一個壓力F后金屬片P發(fā)生形變,這時4個電阻也隨之發(fā)生形變,形變后各電阻阻值大小如何變更?答案:(1)R(2)R1、R4增大,R2、R3減小解析:本題主要考查壓力傳感器的工作原理,提高學生的理論分析實力和科學思維。(1)本問題是求電路A、B兩點的電壓與4個電阻的關系。由于電壓表的電阻可以看作無窮大,因此本電路是R1與R2串聯(lián),R3與R4串聯(lián),然后它們再并聯(lián)。設上面部分電流為I上,下面部分電流為I下,要使A點電勢等于B點電勢,則應有電阻R1上的電壓等于R3上的電壓,電阻R2上的電壓等于電阻R4上的電壓,即I上R1=I下R3 ①I上R2=I下R4 ②聯(lián)立①②式得R1(2)當O點加垂直于金屬片的壓力后,金屬片發(fā)生形變,由于電阻是固定在金屬片上的,因此R1、R4被拉長,R2、R3被拉寬,即R1、R4增大,R2、R3減小,這時A、