2024-2025學(xué)年高中物理第6章傳感器章末測(cè)評(píng)含解析新人教版選修3-2

PAGE8-章末綜合測(cè)評(píng)(三)傳感器(時(shí)間：90分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共12小題，每小題5分，共60分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6題只有一項(xiàng)符合題目要求，第7～12題有多項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)1．如圖所示，由電源、小燈泡、電阻絲、開關(guān)組成的電路中，當(dāng)閉合開關(guān)S后，小燈泡正常發(fā)光．若用酒精燈加熱電阻絲時(shí)，發(fā)覺小燈泡亮度變暗，發(fā)生這一現(xiàn)象的主要緣由是()A．小燈泡的電阻發(fā)生了變更B．小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變更C．電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變更D．電源的電壓隨溫度發(fā)生了變更C[電阻絲的電阻率隨溫度的上升而增大，電阻增大，依據(jù)I＝eq\f(U,R)知，通過小燈泡的電流減小，功率減小，所以變暗，C正確．]2．如圖所示為一測(cè)定液面凹凸的傳感器示意圖，A為固定的導(dǎo)體芯，B為導(dǎo)體芯外面的一層絕緣物質(zhì)，C為導(dǎo)電液體，把傳感器接到如圖所示電路中，已知靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向相同．假如發(fā)覺指針正向右偏轉(zhuǎn)，則導(dǎo)電液體的深度h變更為()A．h正在增大 B．h正在減小C．h不變 D．無法確定B[由電源極性及電流方向可知，ABC構(gòu)成的電容器上的電荷量正在減小，由Q＝CU可知C減小，依據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)可知正對(duì)面積減小，即h在減小．]3．如圖所示是利用電容器測(cè)量角度的傳感器示意圖．當(dāng)動(dòng)片和定片之間的角度θ發(fā)生變更時(shí)，電容C便發(fā)生變更，測(cè)出C的變更狀況，就可知道θ的變更狀況．選項(xiàng)圖的四個(gè)圖象中，能正確反映C和θ間函數(shù)關(guān)系的是()ABCDA[因?yàn)殡娙莺蛢蓧K極板之間正對(duì)面積的大小是成正比的．而θ的增大使得動(dòng)片和定片的正對(duì)面積減小，所以使得C減小，又θ增大導(dǎo)致正對(duì)面積減小是依據(jù)線性規(guī)律變更的，所以A正確．]4．演示位移傳感器的工作原理如圖所示，物體M在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑桿P，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的大小s.假設(shè)電壓表是志向的，則下列說法正確的是()A．物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變更B．物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變更C．物體M不動(dòng)時(shí)，電路中沒有電流D．物體M不動(dòng)時(shí)，電壓表沒有示數(shù)B[電壓表為志向電表，則電壓表不分流，故觸頭移動(dòng)時(shí)不會(huì)變更電路的電阻，也就不會(huì)變更電路中的電流，故A錯(cuò)誤；電壓表測(cè)的是觸頭P左側(cè)電阻分得的電壓，故示數(shù)隨物體M的移動(dòng)亦即觸頭的運(yùn)動(dòng)而變更，故B正確，C、D錯(cuò)誤．]5．如圖所示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(dòng)膜前面鍍有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動(dòng)膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極．在兩極間加一電壓U，人對(duì)著話筒說話時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使電容發(fā)生變更，導(dǎo)致話筒所在電路中的其他量發(fā)生變更，使聲音信號(hào)被話筒轉(zhuǎn)化為電信號(hào)．其中導(dǎo)致電容變更的緣由可能是電容器兩板間的()A．距離變更 B．正對(duì)面積變更C．介質(zhì)變更 D．電壓變更A[話筒中金屬層與金屬板構(gòu)成平行板電容器，當(dāng)講話時(shí)，振動(dòng)膜的振動(dòng)相當(dāng)于兩極板間的距離發(fā)生變更，由平行板電容器C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(εrS,4πkd)可知，當(dāng)d發(fā)生變更時(shí)，引起電信號(hào)的變更，A正確．]6．酒精測(cè)試儀用于對(duì)機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藛T是否酒后駕車及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，它利用的是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器．酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變更而變更，在如圖所示的電路中，不同的酒精氣體濃度對(duì)應(yīng)著傳感器的不同電阻，這樣，顯示儀表的指針就與酒精氣體濃度有了對(duì)應(yīng)關(guān)系．假如二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器電阻r′的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，那么，電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度c之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是()A．U越大，表示c越大，c與U成正比B．U越大，表示c越大，但是c與U不成正比C．U越大，表示c越小，c與U成反比D．U越大，表示c越小，但是c與U不成反比B[傳感器電阻r′的倒數(shù)與濃度c是正比關(guān)系，即eq\f(1,r′)＝kc，電路中的電流為I＝eq\f(E,r′＋R＋R0＋r)，電壓表示數(shù)U＝IR0＝eq\f(ER0,r′＋R＋R0＋r)＝eq\f(kR0E,kR＋R0＋r＋\f(1,c))，可見電壓與濃度的關(guān)系不是正比關(guān)系，但隨濃度的增加而增加，B正確．]7．如圖所示的傳感器可以測(cè)物體的位移大小，當(dāng)接有溝通電源的電路中電流表的示數(shù)變大時(shí)，說明()A．物體向左運(yùn)動(dòng)B．物體向右運(yùn)動(dòng)C．若物體不動(dòng)，可能電容器的極板距離變窄D．若物體不動(dòng)，電容器的極板距離不行能變窄AC[電流表的示數(shù)變大，表明電容器的電容增大，對(duì)溝通電的容抗減小．電容增大的緣由有二：一是電容器兩極板間充入電介質(zhì)，即物體向左運(yùn)動(dòng)；二是電容器極板間的距離減小，故A、C正確．]8．如圖所示，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，LED為發(fā)光二極管(電流越大，發(fā)出的光越強(qiáng))，且R與LED相距不變，下列說法正確的是()A．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向左移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率增大B．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向左移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率減小C．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向右移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率減小D．無論怎樣移動(dòng)觸頭P，L消耗的功率都不變AC[電源電壓恒定，也就是說，并聯(lián)電路兩端的電壓恒定，當(dāng)滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光變強(qiáng)，光敏電阻的阻值變小，所以電流變大，則L的功率變大，故A、C正確．]9．如圖是電飯鍋的結(jié)構(gòu)圖，假如感溫磁體的“居里溫度”為103℃，下列說法中正確的是()A．常溫下感溫磁體具有較強(qiáng)的磁性B．當(dāng)溫度超過103℃時(shí)，感溫磁體的磁性較強(qiáng)C．飯熟后，水分被大米汲取，鍋底的溫度會(huì)超過103℃，這時(shí)開關(guān)按鈕會(huì)跳起D．常壓下只要鍋內(nèi)有水，鍋內(nèi)的溫度就不行能達(dá)到103℃，開關(guān)按鈕就不會(huì)自動(dòng)跳起ACD[感溫磁體在常溫下磁性較強(qiáng)，當(dāng)溫度超過“居里溫度”時(shí)會(huì)突然失去磁性，A正確，B錯(cuò)誤；只要鍋底的溫度超過103℃，感溫磁體就失去磁性，開關(guān)按鈕會(huì)跳起，但常壓下燒水，鍋內(nèi)溫度不會(huì)超過103℃，所以水開后開關(guān)按鈕不會(huì)自動(dòng)跳起，要想自動(dòng)跳起，只有水被燒干后，C、D正確．]10．振弦型頻率傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示，它由鋼弦和永磁鐵兩部分組成，鋼弦上端用固定夾塊夾緊，下端的夾塊與一膜片相連接，當(dāng)弦上的張力越大時(shí)，弦的振動(dòng)頻率越大．這種裝置可以從線圈輸出電壓的頻率確定膜片處壓力的變更．下列說法正確的是()A．當(dāng)軟鐵塊與磁鐵靠近時(shí)，a端電勢(shì)高B．當(dāng)軟鐵塊與磁鐵靠近時(shí)，b端電勢(shì)高C．膜上的壓力較小時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率高D．膜上的壓力較大時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率高BC[當(dāng)鐵塊靠近磁鐵時(shí)，鐵塊被磁化，線圈中的磁通量增加，依據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向應(yīng)與原磁場(chǎng)變更方向相反，因此b端電勢(shì)比a端電勢(shì)高，選項(xiàng)B正確；膜上壓力越小時(shí)，鋼弦上的張力越大，振動(dòng)頻率越高，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率越高，所以選項(xiàng)C正確．]11．如圖為自動(dòng)售貨機(jī)投幣系統(tǒng)．它可以自動(dòng)識(shí)別硬幣．以下關(guān)于自動(dòng)售貨機(jī)投幣系統(tǒng)工作原理說法正確的是()A．當(dāng)硬幣投入自動(dòng)售貨機(jī)的投幣口時(shí)，硬幣被攔住，短暫停止在A處，以便讓機(jī)器測(cè)出電阻，假如電阻值在機(jī)器內(nèi)計(jì)算機(jī)芯片所認(rèn)可的范圍內(nèi)，支持物A下降，硬幣沿斜面滾下B．當(dāng)硬幣通過兩塊磁鐵時(shí)，硬幣內(nèi)產(chǎn)生了渦流，從而受到安培力的作用，導(dǎo)致速度減小C．當(dāng)硬幣通過磁鐵后，傳感器測(cè)出它的速度，并且與存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的標(biāo)準(zhǔn)值比較，假如速度適當(dāng)，開關(guān)B就打開，硬幣被接受D．當(dāng)硬幣通過磁鐵后，傳感器測(cè)出它的速度，并且與存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的標(biāo)準(zhǔn)值比較，假如速度過快，開關(guān)B就打開，硬幣被接受ABC[當(dāng)硬幣投入自動(dòng)售貨機(jī)的投幣口時(shí)，硬幣被攔住，短暫停止在A處，以便讓機(jī)器測(cè)出電阻．假如電阻值在機(jī)器內(nèi)計(jì)算機(jī)芯片所認(rèn)可的范圍內(nèi)，支持物A下降，硬幣沿斜面滾下，當(dāng)硬幣通過兩塊磁鐵時(shí)，硬幣內(nèi)產(chǎn)生了渦流，從而受到安培力的作用，導(dǎo)致速度減小，當(dāng)硬幣通過磁鐵后，傳感器測(cè)出它的速度，并且與存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的標(biāo)準(zhǔn)值比較，假如速度適當(dāng)，開關(guān)B就打開，硬幣被接受，否則開關(guān)C打開，硬幣進(jìn)入拒絕通道．]12．有一種測(cè)量人體體重的電子秤，其原理圖如圖中的虛線所示，它主要由踏板、壓力傳感器R(一個(gè)阻值可隨壓力大小而變更的電阻器)、顯示體重的儀表G(實(shí)質(zhì)是志向電流表)三部分構(gòu)成．設(shè)踏板的質(zhì)量可忽視不計(jì)，已知志向電流表的量程為3A，電源電動(dòng)勢(shì)為12V，內(nèi)阻為2Ω，電阻R隨壓力變更的函數(shù)式為R＝30－0.02F(F和RA．該秤能測(cè)量的最大體重是1400NB．該秤能測(cè)量的最大體重是1300NC．該秤零刻線(即踏板空載時(shí)的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表G刻度盤0.375A處D．該秤零刻線(即踏板空載時(shí)的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表G刻度盤0.400A處AC[當(dāng)電流表滿偏時(shí)，電阻Rmin＝eq\f(E,I)－r＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(12,3)－2))Ω＝2Ω.由R＝30－0.02F，將Rmin＝2Ω代入上式，得Fmax＝1400N，即該秤能測(cè)量的最大體重是1400N．當(dāng)F＝0時(shí)，R＝30Ω，則I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(12,30＋2)A＝0.375A，故A、C正確．]二、非選擇題(本題共4小題，共40分)13．(8分)某試驗(yàn)探究小組為了探究物體的加速度與所受合外力之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的試驗(yàn)裝置．該試驗(yàn)小組成員用鉤碼的重力作為小車所受的合力，用傳感器測(cè)小車的加速度，通過變更鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量，可得小車運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受合力F的關(guān)系圖象，他們?cè)谲壍浪胶蛢A斜的兩種狀況下分別做了試驗(yàn)，得到了兩條a-F圖象，如圖乙所示．甲乙(1)圖乙中的圖象(選填“①”或“②”)是在軌道右側(cè)抬高的狀況下得到的．當(dāng)鉤碼的數(shù)量增大到肯定程度時(shí)，圖乙中的圖象明顯偏離直線，造成此誤差的主要緣由是．(2)小車和傳感器(接收器)的總質(zhì)量m＝kg，小車和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝.(g取10m/s2)[解析](1)由圖象可知，①圖象中沒有拉力的時(shí)候已經(jīng)有加速度了，因此是在軌道右側(cè)抬高的狀況下得到的；鉤碼的數(shù)量增大到肯定程度時(shí)，圖象明顯偏離直線，是因?yàn)樗鶔煦^碼的總質(zhì)量太大，鉤碼的重力不能看作小車所受的合力了．(2)由題圖乙可知圖象斜率為eq\f(1,m)，由圖中數(shù)據(jù)可求得m＝0.5kg，μ＝0.2.[答案](1)①所掛鉤碼的總質(zhì)量太大(2)0.50.214．(10分)有一種測(cè)量壓力的電子秤，其原理圖如圖所示．E是內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為6V的電源．R0是一個(gè)阻值為300Ω的限流電阻．G是由志向電流表改裝成的指針式測(cè)力顯示器．R是一個(gè)壓敏電阻，其阻值可隨壓力大小變更而變更，其關(guān)系如下表所示．C是一個(gè)用來愛護(hù)顯示器的電容器．秤臺(tái)的重力忽視不計(jì)，試分析：壓力F/N050100150200250300…電阻R/Ω300280260240220200180…(1)利用表中的數(shù)據(jù)歸納出電阻R隨壓力F變更的函數(shù)式R＝Ω.(2)若電容器的耐壓值為5V，該電子秤的最大稱量值為N.(3)假如把電流表中電流的刻度變換成壓力刻度，則該測(cè)力顯示器的刻度(選填“勻稱”或“不勻稱”)．[解析](1)由表中數(shù)據(jù)可知k＝eq\f(ΔR,ΔF)＝eq\f(20Ω,50Ω)＝0.4Ω/N所以電阻R隨壓力F變更的函數(shù)表達(dá)式為R＝(300－0.4F(2)R上受到的壓力越大，R的阻值越小，電容器兩端電壓越大，但不能超過5V，所以eq\f(5V,6V)＝eq\f(R0,R0＋R)，解得R＝60Ω，又因?yàn)镽＝(300－0.4F)Ω，得出F(3)電流表中的電流I＝eq\f(E,R0＋R)＝eq\f(E,600－0.4F)，電流I與壓力F不是線性關(guān)系，則該測(cè)力顯示器的刻度不勻稱．[答案](1)300－0.4F15．(10分)在航天事業(yè)中要用角速度計(jì)測(cè)得航天器的自轉(zhuǎn)角速度ω，結(jié)構(gòu)如圖所示，當(dāng)系統(tǒng)繞軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)元件A在光滑桿上發(fā)生滑動(dòng)，并輸出電信號(hào)，成為航天器的制導(dǎo)信號(hào)源，已知A質(zhì)量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，原長(zhǎng)為l0，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器總長(zhǎng)為l，電阻分布勻稱，系統(tǒng)靜止時(shí)滑動(dòng)變阻器觸頭P在中點(diǎn)，與固定接頭Q正對(duì)，當(dāng)系統(tǒng)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，求：(1)彈簧形變量x與ω的關(guān)系式；(2)電壓表示數(shù)U與角速度ω的關(guān)系式．[解析](1)由圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律知kx＝mω2R＝mω2(l0＋x)即kx－mω2x＝mω2l0所以x＝eq\f(mω2l0,k－mω2).(2)由串聯(lián)電路的規(guī)律知U＝eq\f(x,l)E＝eq\f(mω2l0E,lk－mω2).[答案](1)x＝eq\f(mω2l0,k－mω2)(2)U＝eq\f(mω2l0E,lk－mω2)16．(12分)如圖所示，小鉛球P系在細(xì)金屬絲下，懸掛在O點(diǎn)，起先時(shí)小鉛球P沿豎直方向處于靜止?fàn)顟B(tài)．當(dāng)將小鉛球P放入水平流淌的水中時(shí)，球向左搖擺肯定的角度θ，水流速度越大，θ越大．為了測(cè)定水流對(duì)小球作用力的大小，在水平方向固定一根電阻絲BC，其長(zhǎng)為L(zhǎng)，它與金屬絲接觸良好