2024高中物理第三章傳感器章末質(zhì)量評(píng)估含解析粵教版選修3-2

PAGE10-章末質(zhì)量評(píng)估(三)(時(shí)間：90分鐘分值：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本大題共10小題，每小題3分，共30分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，選對(duì)的得3分，選錯(cuò)或不答的得0分)1．光敏電阻的阻值能隨光照強(qiáng)度而變更．街旁的路燈，江海里的航標(biāo)都要求在夜晚亮，白天熄，利用光敏電阻的電學(xué)特性制成了自動(dòng)點(diǎn)亮、熄滅的裝置，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)限制，這是利用光敏電阻的()A．壓敏性 B．光敏性C．熱敏性 D．三種特性都利用解析：燈要求夜晚亮、白天熄．則白天有光，黑夜沒有光，則是由光導(dǎo)致電路的電流變更，所以電路中光傳感器導(dǎo)致電阻變更，實(shí)現(xiàn)動(dòng)限制，因此是利用半導(dǎo)體的光敏性．答案：B2.傳感器是一種采集信息的重要器件．如圖所示是一種測(cè)定壓力的電容式傳感器，A為固定電極，B為可動(dòng)電極，組成一個(gè)電容大小可變的電容器．可動(dòng)電極兩端固定，當(dāng)待測(cè)壓力施加在可動(dòng)電極上時(shí)，可動(dòng)電極發(fā)生形變，從而變更了電容器的電容．現(xiàn)將此電容式傳感器與零刻度在中心的靈敏電流表和電源串聯(lián)成閉合電路，已知電流從電流表正接線柱流入時(shí)指針向右偏轉(zhuǎn)，當(dāng)待測(cè)壓力增大時(shí)，下列說法正確的是()A．電容器的電容將減小B．電容器的電荷量將減小C．靈敏電流表指針向左偏轉(zhuǎn)D．靈敏電流表指針向右偏轉(zhuǎn)解析：當(dāng)待測(cè)壓力增大時(shí)，電容器極板間距離減小，依據(jù)電容的確定式C＝eq\f(εS,4πkd)分析得知，電容增大，故A錯(cuò)誤；電容兩端電勢(shì)差不變，依據(jù)Q＝CU可知，電容器的電荷量將增加，故B錯(cuò)誤；由于電容器上極板帶正電，則電路中形成逆時(shí)針方向的充電電流，故靈敏電流表的指針向右偏，故C錯(cuò)誤，D正確.答案：D3.傳感器廣泛應(yīng)用在我們的生產(chǎn)生活中，常用的計(jì)算機(jī)鍵盤就是一種傳感器．如圖所示，鍵盤上每一個(gè)鍵的下面都連一小金屬片，與該金屬片隔有肯定空氣間隙的是另一小的固定金屬片，這兩金屬片組成一個(gè)小電容器．當(dāng)鍵被按下時(shí)，此小電容器的電容發(fā)生變更，與之相連的電子線路就能夠檢測(cè)出哪個(gè)鍵被按下，從而給出相應(yīng)的信號(hào)．這種計(jì)算機(jī)鍵盤運(yùn)用的是()A．溫度傳感器 B．壓力傳感器C．磁傳感器 D．光傳感器解析：由題意可知，電容器通過受壓后變形從而將壓力信號(hào)變成了電信號(hào)，故鍵盤采納的是壓力傳感器．答案：B4．在現(xiàn)代生活中，很多地方須要傳感器，例如，電冰箱制冷系統(tǒng)的自動(dòng)限制就要用到()A．壓力傳感器 B．聲傳感器C．光傳感器 D．溫度傳感器解析：電冰箱制冷系統(tǒng)須要依據(jù)溫度的凹凸進(jìn)行自動(dòng)調(diào)溫限制的，因此須要用溫度傳感器，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確．答案：D5．傳感器是把非電學(xué)量(如高度、溫度、壓力等)的變更轉(zhuǎn)換成電學(xué)量變更的一種元件，它在自動(dòng)限制中有著廣泛的應(yīng)用．如圖是一種測(cè)定液面高度的電容式傳感器的示意圖．金屬棒與導(dǎo)電液體構(gòu)成一個(gè)電容器，將金屬棒和導(dǎo)電液體分別與直流電源的兩極相連接，從電容C和導(dǎo)電液與金屬棒間的電壓U的變更就能反映液面的升降狀況，即①電源接通后，電容C減小，反映h減?、陔娫唇油ê螅娙軨減小，反映h增大③電源接通再斷開后，電壓U減小，反映h減小④電源接通再斷開后，電壓U減小，反映h增大以上推斷正確的是()A．①③ B．①④C．②③ D．②④解析：此電容器的兩個(gè)極板分別是金屬棒與電解液，h增大表示電容器的正對(duì)面積增大，所以電容就增大，充電后斷開，則電量Q不變，h減小，C減小，故①正確，②錯(cuò)誤，而U＝eq\f(Q,C)，U增大，故③錯(cuò)誤，故④正確．答案：B6.下圖是一個(gè)有光照或溫度上升時(shí)排氣風(fēng)扇都能起動(dòng)的自動(dòng)限制裝置，則圖中的電風(fēng)扇是模塊機(jī)器人中的()A．傳感器 B．執(zhí)行器C．限制器 D．敏感元件解析：有光照或溫度上升時(shí)排氣風(fēng)扇都能起動(dòng)，這個(gè)過程是利用了傳感器，圖中的電風(fēng)扇在機(jī)器人中的作用是傳感器的末端執(zhí)行器，起到為機(jī)器人散熱的作用，B正確．答案：B7.如圖所示為熱水系統(tǒng)的恒溫電路，R1是可變電阻，R2是熱敏電阻，當(dāng)溫度低時(shí)，熱敏電阻的阻值很大，溫度高時(shí)，熱敏電阻的阻值很?。?dāng)熱水器中的水位達(dá)到肯定高度(由水位計(jì)限制)且水的溫度低于某一溫度時(shí)，發(fā)熱器才會(huì)開啟并加熱．則下列關(guān)于該恒溫電路的說法中正確的是()A．假如熱水器中沒有水，電路中B點(diǎn)處于高電勢(shì)B．當(dāng)水的溫度低于某一溫度時(shí)A點(diǎn)處于低電勢(shì)C．為將發(fā)熱器開啟的水溫調(diào)高一些，應(yīng)增大R1的阻值D．為將發(fā)熱器開啟的水溫調(diào)高一些，應(yīng)減小R1的阻值解析：當(dāng)水位達(dá)到肯定高度，輸入也是高電勢(shì)，門電路輸出高電勢(shì)，發(fā)熱器工作，所以假如熱水器中沒有水，電路中B點(diǎn)處于低電勢(shì)，故A錯(cuò)誤；同理可知，當(dāng)水的溫度低于某一溫度時(shí)熱敏電阻比較大，R2兩端的電壓大，輸入門電路的電勢(shì)高，即當(dāng)水的溫度低于某一溫度時(shí)A點(diǎn)處于高電勢(shì)，故B錯(cuò)誤；為將發(fā)熱器開啟的水溫調(diào)高一些，即熱敏電阻更小時(shí)，兩端的電壓才高，所以只要將R1減小，R2相對(duì)增大，此時(shí)R2兩端的電壓變大，要想輸入高電勢(shì)，只有熱敏電阻小些，即溫度高些才可以，故C錯(cuò)誤，D正確．答案：D8.某同學(xué)設(shè)計(jì)的散熱排風(fēng)限制電路如圖所示，M為排風(fēng)扇，R是可變電阻，R0是半導(dǎo)體熱敏電阻，其阻值隨溫度上升而減?。拗崎_關(guān)電路具有下列特性：當(dāng)A點(diǎn)電勢(shì)ΦA(chǔ)＜Φ0時(shí)，限制開關(guān)處于斷路狀態(tài)；當(dāng)ΦA(chǔ)≥Φ0時(shí)，限制開關(guān)接通電路，M起先運(yùn)轉(zhuǎn)．下列說法中正確的是()A．環(huán)境溫度上升時(shí)，A點(diǎn)電勢(shì)上升B．可變電阻R阻值調(diào)大時(shí)，A點(diǎn)電勢(shì)降低C．可變電阻R阻值調(diào)大時(shí)，排風(fēng)扇起先工作的臨界溫度上升D．若用金屬熱電阻代替半導(dǎo)體熱敏電阻，電路仍能正常工作解析：當(dāng)環(huán)境溫度上升時(shí)，半導(dǎo)體熱敏電阻R0，其阻值隨溫度上升而減小．則電路中的電流增大，所以A點(diǎn)的電勢(shì)上升，故A正確；可變電阻R阻值調(diào)大時(shí)，導(dǎo)致電路的電流減小，則A點(diǎn)電勢(shì)上升，故B錯(cuò)誤；可變電阻R阻值調(diào)大時(shí)，導(dǎo)致電路的電流減小，則A點(diǎn)電勢(shì)上升，由于當(dāng)A點(diǎn)電勢(shì)ΦA(chǔ)＜Φ0時(shí)，限制開關(guān)處于斷路狀態(tài)；當(dāng)ΦA(chǔ)≥Φ0時(shí)，限制開關(guān)接通電路，M起先運(yùn)轉(zhuǎn)．工作臨界溫度沒變，而是提前被接通，故C錯(cuò)誤；若用金屬熱電阻代替半導(dǎo)體熱敏電阻，當(dāng)溫度上升時(shí)，其阻值增大，導(dǎo)致A點(diǎn)電勢(shì)降低，則開關(guān)會(huì)處于斷開狀態(tài)，所以起不到散熱排風(fēng)的作用，故D錯(cuò)誤．答案：A9．為了保證汽車剎車時(shí)車輪不被抱死，使車輪仍有肯定的滾動(dòng)而不是純滑動(dòng)，這樣既可以提高剎車效果，又不使車輪失去限制．為此須要一種測(cè)定車輪是否還在轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置，這種檢測(cè)裝置稱為電磁脈沖傳感器，假如該裝置檢測(cè)出車輪不再轉(zhuǎn)動(dòng)，它就會(huì)自動(dòng)放松剎車機(jī)構(gòu)，讓車輪仍保持轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，這就是ABS防抱死系統(tǒng)．如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(gè)鐵質(zhì)齒輪A，齒輪與轉(zhuǎn)動(dòng)的車輪是同步的，則以下說法正確的是()A．車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于齒輪在永久磁體的磁場(chǎng)中切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流B．車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于齒輪被磁化使線圈中的磁場(chǎng)發(fā)生變更，產(chǎn)生感應(yīng)電流C．車輪轉(zhuǎn)速減慢時(shí)，輸出電流的周期變?。娏鲝?qiáng)度也變小D．車輪轉(zhuǎn)速減慢時(shí)，輸出電流的周期變大，電流強(qiáng)度也變大解析：此傳感器是利用線圈中磁通量的變更產(chǎn)生感應(yīng)電流的原理來實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的．當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)．相當(dāng)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(yīng)電流．故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)車輪轉(zhuǎn)速減慢時(shí)，線圈中磁通量的變更減慢，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的周期變大，由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)可知，電流強(qiáng)度變小，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．答案：B10．為了測(cè)量蹦床運(yùn)動(dòng)員躍起的高度，訓(xùn)練時(shí)在彈性網(wǎng)上安裝壓力傳感器，利用傳感器記錄彈性網(wǎng)所受的壓力，并在計(jì)算機(jī)上作出壓力—時(shí)間圖象．某次訓(xùn)練作出的圖象如圖所示．設(shè)運(yùn)動(dòng)員在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)可視為質(zhì)點(diǎn)，則運(yùn)動(dòng)員離開蹦床的速率大約是(g取10m/s2)()A．1m/s B．10m/sC．12m/s D．20m/s解析：由題圖可知運(yùn)動(dòng)員離開蹦床的時(shí)間為2秒，則上升和下降的時(shí)間均為1秒，則運(yùn)動(dòng)員離開蹦床的速率大約是v＝gt＝10m/s.答案：B二、多項(xiàng)選擇題(本大題共4小題，每小題4分，共16分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)11．用計(jì)算機(jī)協(xié)助試驗(yàn)系統(tǒng)(DIS)做驗(yàn)證牛頓第三定律的試驗(yàn)，如圖所示是把兩個(gè)測(cè)力探頭的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉動(dòng)，視察顯示器屏幕上出現(xiàn)的結(jié)果．視察分析兩個(gè)力傳感器的相互作用隨著時(shí)間變更的曲線，以下結(jié)論正確的是()A．作用力與反作用力作用在同一物體上B．作用力與反作用力同時(shí)存在，同時(shí)消逝C．作用力與反作用力大小不肯定相等D．作用力與反作用力方向相反解析：牛頓第三定律中作用力和反作用力大小相等，方向相反，作用在一條直線上，作用在兩個(gè)物體上．作用力和反作用力同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消逝．答案：BD12．如圖是測(cè)試熱敏電阻R的試驗(yàn)電路圖，滑動(dòng)變阻器已調(diào)整到某一適當(dāng)?shù)闹担囼?yàn)中視察到當(dāng)溫度上升時(shí)燈更亮．對(duì)試驗(yàn)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解析：當(dāng)溫度上升時(shí)，電路中的熱敏電阻的阻值減小，由閉合電路歐姆定律可知：電路中的電流增大，導(dǎo)致燈泡變亮．答案：BD13．傳感器是能將感受到的物理量(如力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量量(一般是電學(xué)量)的一種元件，在自動(dòng)限制中有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，如圖所示的裝置是一種測(cè)定液面高度的電容式傳感器，金屬芯線與導(dǎo)電液體構(gòu)成一個(gè)電容器，從電容C大小的變更狀況就能反映出液面高度h的凹凸?fàn)顩r，則二者的關(guān)系是()A．C增大表示h增大 B．C增大表示h減小C．C減小表示h減小 D．C減小表示h增大解析：當(dāng)電容C增大時(shí)，依據(jù)電容的確定式C＝eq\f(εS,4πkd)分析正對(duì)面積應(yīng)增大，則知，液面高度h增大．當(dāng)電容C減小時(shí)，則液面高度減小，故A、C正確，B、D錯(cuò)誤．答案：AC14.動(dòng)圈式話筒和磁帶錄音機(jī)都應(yīng)用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，圖甲話筒原理圖，圖乙是錄音機(jī)的錄音、放音原理圖．由圖可知()A．話筒工作時(shí)磁鐵不動(dòng)線圈振動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流B．錄音機(jī)放音時(shí)變更的磁場(chǎng)在靜止的線圈里產(chǎn)生感應(yīng)電流C．錄音機(jī)放音時(shí)線圈中變更的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變更的磁場(chǎng)D．錄音機(jī)錄音時(shí)線圈中變更的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變更的磁場(chǎng)解析：話筒工作時(shí)，通過線圈切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而形成感應(yīng)電流，故A正確；錄音時(shí)是電生磁，即利用了電流的磁效應(yīng)原理；放音時(shí)是磁生電，即利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象原理．故B、D正確，C錯(cuò)誤．答案：ABD三、非選擇題(本題共4小題，共54分．按題目要求作答．解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程和重要演算步驟，答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)15．(14分)(1)熱敏電阻常用于溫度限制或過熱愛護(hù)裝置中．圖為某種熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值R隨溫度t變更的示意圖．由圖可知，這種熱敏電阻在溫度上升時(shí)導(dǎo)電實(shí)力________(選填“增加”或“減弱”)；相對(duì)金屬熱電阻而言，熱敏電阻對(duì)溫度變更的響應(yīng)更______(選填“敏感”或“不敏感”)．(2)利用傳感器可以探測(cè)、感受外界的信號(hào)、物理?xiàng)l件等．圖甲所示為某同學(xué)用傳感器做試驗(yàn)得到的小燈泡的U-I關(guān)系圖線．圖甲圖乙圖丙①試驗(yàn)室供應(yīng)的器材有：電流傳感器、電壓傳感器、滑動(dòng)變阻器A(阻值范圍0～10Ω)、滑動(dòng)變阻器B(阻值范圍0～100Ω)、電動(dòng)勢(shì)為6V的電源(不計(jì)內(nèi)阻)、小燈泡、電鍵、導(dǎo)線若干．該同學(xué)做試驗(yàn)時(shí)，滑動(dòng)變阻器選用的是________(選填“A”或“B”)；請(qǐng)?jiān)趫D乙的方框中畫出該試驗(yàn)的電路圖．②將該小燈泡接入如丙圖所示的電路中，已知電流傳感器的示數(shù)為0.3A，電源電動(dòng)勢(shì)為3V．則此時(shí)小燈泡的電功率為________W，電源的內(nèi)阻為______Ω.解析：(1)由R-t圖象可知，熱敏電阻在溫度上升時(shí)電阻減小，則導(dǎo)電實(shí)力增加．相對(duì)金屬熱電阻，熱敏電阻在相同的溫度變更狀況下電阻變更大，則熱敏電阻對(duì)溫度變更的響應(yīng)更敏感．(2)①由于小燈泡的電阻較小，電路應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成電流傳感器外接．描繪小燈泡伏安特性曲線，設(shè)計(jì)成滑動(dòng)變阻器分壓接法，故選用滑動(dòng)變阻器A.②將該小燈泡接入丙圖所示的電路中，已知電流傳感器的示數(shù)為0.3A，電源電動(dòng)勢(shì)為3V，在小燈泡伏安特性曲線上找出對(duì)應(yīng)電流為0.3A的點(diǎn)，該點(diǎn)橫縱坐標(biāo)的乘積0.3A×2.5V＝0.75W為此時(shí)小燈泡的電功率，電源的內(nèi)阻為eq\f(3－2.5,0.3)Ω＝1.67Ω.答案：(1)增加敏感(2)①A電路如圖所示②0.751.6716.(12分)如圖所示，機(jī)械式電容鍵盤的每個(gè)鍵下面都連一小塊金屬片，與該金屬片隔有肯定空氣隙的是另一塊小的固定金屬片，這兩塊金屬片組成一個(gè)小電容器，該電容器的電容C可用公式C＝εeq\f(S,d)計(jì)算，式中常量ε＝9×10－12F?m－1，S表示金屬片的正對(duì)面積，d表示兩金屬片間的距離，當(dāng)鍵被按下時(shí)，此電容器的電容發(fā)生變更，與之相連的電子線路就能檢測(cè)出哪個(gè)鍵被按下了，從而給出相應(yīng)的信號(hào)．設(shè)每個(gè)金屬片的正對(duì)面積為50mm2，鍵未按下時(shí)兩金屬片的距離為0.6mm，此時(shí)該電容器的電容為多少？假如電容變更了0.25pF，電子線路恰能檢測(cè)出必要信號(hào)，則鍵至少須要被按下多少？解析：由C＝εeq\f(S,d)，可得C＝eq\f(9×10－12×50×10－6,0.6×10－3)＝0.75×10－12F＝0.75pF，電容變?yōu)?.75pF－0.25pF＝0.50×10－12F，由C＝εeq\f(S,d)，可得d′＝eq\f(9×10－12×50×10－6,0.50×10－12)＝0.45mm，故應(yīng)按下0.60－0.45＝0.15mm.答案：0.75pF0.15mm17.(12分)通常狀況下，電阻的阻值會(huì)隨溫度的變更而變更，利用電阻的這種特性可以制成電阻溫度計(jì)，從而用來測(cè)量較高的溫度．如圖所示，電流表量程為0～25mA，電源電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻不計(jì)．R為滑動(dòng)變阻器，電阻Rt為溫度傳感器．當(dāng)t≥0℃時(shí)，Rt的阻值隨溫度t的變更關(guān)系為Rt＝20＋0.5t(單位為：Ω)．先把Rt放入0℃的環(huán)境中，閉合開關(guān)S，調(diào)整滑動(dòng)變阻器R，使電流表指針恰好滿偏，然后把測(cè)溫探頭Rt放到某待測(cè)溫度環(huán)境中，發(fā)覺電流表的示數(shù)為10mA，則該環(huán)境的溫度為多少？當(dāng)把測(cè)溫探頭Rt放到480℃的環(huán)境中時(shí)，電路消耗的電功率為多少？解析：當(dāng)把Rt放入0℃的環(huán)境中，電路總電阻R1＝eq\f(U1,I1)＝eq\f(3V,0.025A)＝120Ω，Rt的阻值為Rt＝20＋0.5t＝20Ω，滑動(dòng)變阻器阻值為R變＝R1－Rt＝120Ω－20Ω＝100Ω.當(dāng)電流表示數(shù)為10mA時(shí)，電路總電阻R2＝eq\f(U2,I2)＝eq\f(3V,0.01A)＝300Ω，Rt的阻值為300Ω－100Ω