（新教材適用）高中物理第5章傳感器測(cè)評(píng)新人教版選擇性

第五章測(cè)評(píng)(時(shí)間:90分鐘滿分:100分)一、單項(xiàng)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(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1.很多汽車的車窗有防夾手功能。車窗在關(guān)閉過程中碰到障礙時(shí)會(huì)停止并打開。實(shí)現(xiàn)該功能可能使用的傳感器是 ()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(yīng)裝置,可以感應(yīng)器皿溫度的變化,控制加熱的溫度,這種裝置最重要的元件是熱敏電阻,其特點(diǎn)是()A.溫度變化,電阻值隨之變化B.溫度變化,電阻內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流C.溫度變化,電阻值保持恒定D.以上說法都不對(duì)答案:A3.右圖是觀察電阻值隨溫度變化情況的示意圖?，F(xiàn)把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴?關(guān)于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是(設(shè)水對(duì)電阻阻值的影響不計(jì))()A.如果R為金屬熱電阻,讀數(shù)變大,且變化非常明顯B.如果R為金屬熱電阻,讀數(shù)變小,且變化不明顯C.如果R為用半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻,讀數(shù)變化非常明顯D.如果R為用半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻,讀數(shù)變化不明顯答案:C解析:金屬熱電阻的阻值隨溫度的升高而增大,但靈敏度較差;熱敏電阻隨溫度的升高電阻發(fā)生變化,且靈敏度高,故選項(xiàng)C正確。4.電熨斗能自動(dòng)控制溫度,在熨燙不同的織物時(shí),設(shè)定的溫度可以不同,下圖為電熨斗的結(jié)構(gòu)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)節(jié)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(diǎn)是接觸的,這樣插上電源時(shí),電熨斗開始加溫,當(dāng)溫度升高時(shí),雙金屬片上層形變大,雙金屬片向下彎曲,觸點(diǎn)分離,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(shí)就斷開,應(yīng)把調(diào)溫旋鈕向上旋轉(zhuǎn),這樣在金屬形變較小時(shí)就能斷開電路。選項(xiàng)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(dòng)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(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)生變化,使聲音信號(hào)被話筒轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。其中導(dǎo)致電容變化的原因是電容器兩板間的()A.距離變化 B.正對(duì)面積變化C.介質(zhì)變化 D.電壓變化答案:A解析:平行板電容器的電容C∝εrSd6.下圖是一火警報(bào)警器的部分電路示意圖。其中R2為用半導(dǎo)體負(fù)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(bào)警器。當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí),顯示器的電流I、報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是()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(shí),溫度升高,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=EI干r,I干變大,知U變小,故選項(xiàng)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(cè)。它的電阻隨一氧化碳濃度的變化而變化。在如圖甲所示的電路中,不同的一氧化碳濃度對(duì)應(yīng)著傳感器的不同電阻,這樣,顯示儀表的指針就與一氧化碳濃度有了對(duì)應(yīng)關(guān)系,觀察儀表指針就能判斷一氧化碳濃度是否超標(biāo)。有一種氧化錫傳感器,其技術(shù)資料中給出的是電導(dǎo)(即電阻的倒數(shù))—濃度曲線如圖甲,請(qǐng)判斷,電壓表示數(shù)U0與一氧化碳濃度c之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系可能正確的是()甲乙答案:B解析:當(dāng)一氧化碳濃度增大時(shí),傳感器的導(dǎo)電能力增大,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(shí)車輪不被抱死,使車輪仍有一定的滾動(dòng)而不是純滑動(dòng),為此需要一種測(cè)定車輪是否還在轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置,這樣既可以提高剎車效果,又不使車輪失去控制。這種檢測(cè)裝置稱為電磁脈沖傳感器。如果該裝置檢測(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)。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(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)生變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流C.車輪轉(zhuǎn)速減慢時(shí),輸出電流的周期變小,電流也變小D.車輪轉(zhuǎn)速減慢時(shí),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化產(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)生變化而產(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),線圈中磁通量的變化減慢,產(chǎn)生的感應(yīng)電流的周期變大,由E=ΔΦ二、多項(xiàng)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(gè)選項(xiàng)中,有多項(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)的得0分)9.下圖為煙霧散射或火災(zāi)報(bào)警器的結(jié)構(gòu)和原理圖,下列關(guān)于該火災(zāi)報(bào)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(dǎo)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(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)C.發(fā)光二極管發(fā)出的是脈沖微光D.如果把擋板撤去,火災(zāi)報(bào)警器照樣工作答案:AB解析:發(fā)光二極管工作時(shí)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(bào),和有無火災(zāi)無關(guān)。10.下圖是測(cè)試熱敏電阻RT的實(shí)驗(yàn)電路圖,滑動(dòng)變阻器已調(diào)節(jié)到某一適當(dāng)?shù)闹?。?shí)驗(yàn)中觀察到當(dāng)溫度升高時(shí)燈更亮。對(duì)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析正確的有()A.溫度升高,電路中的電流減小B.溫度升高,電路中的電流增大C.溫度升高,熱敏電阻的阻值增大D.溫度升高,熱敏電阻的阻值減小答案:BD解析:當(dāng)溫度升高時(shí)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(cuò)誤。11.下圖是一位同學(xué)設(shè)計(jì)的防盜門報(bào)警器的簡(jiǎn)化電路示意圖。門打開時(shí),紅外光敏電阻R3受到紅外線照射,電阻減小;門關(guān)閉會(huì)遮蔽紅外線源(紅外線源沒有畫出)。經(jīng)實(shí)際試驗(yàn),燈的亮滅能反映門的開、關(guān)狀態(tài)。門打開時(shí)兩燈的發(fā)光情況以及R2兩端電壓UR2與門關(guān)閉時(shí)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(shí)R3減小,導(dǎo)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(xué)設(shè)計(jì)的家庭電路保護(hù)裝置如圖所示,鐵芯左側(cè)線圈L1由火線和零線并行繞成。當(dāng)右側(cè)線圈L2中產(chǎn)生電流時(shí),電流經(jīng)放大器放大后,使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開關(guān)S,從而切斷家庭電路。僅考慮L1在鐵芯中產(chǎn)生的磁場(chǎng),下列說法正確的有()A.家庭電路正常工作時(shí),L2中的磁通量為零B.家庭電路中使用的電器增多時(shí),L2中的磁通量不變C.家庭電路發(fā)生短路時(shí),開關(guān)S將被電磁鐵吸起D.地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時(shí),開關(guān)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,正常情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(chǎng)相互抵消,線圈L2中磁通量為零,選項(xiàng)A正確;當(dāng)家用電器增多時(shí),通過零線和火線的電流同時(shí)增大,合磁場(chǎng)仍為零,即線圈L2中磁通量不變,仍為零,選項(xiàng)B正確;家庭電路發(fā)生短路時(shí)造成通過零線和火線的電流同時(shí)增大,線圈L2中磁通量不變,不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,開關(guān)S也不會(huì)被電磁鐵吸起,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;地面上的人接觸火線時(shí),火線和大地構(gòu)成閉合回路,零線中電流小于火線,此時(shí)線圈L1產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),引起線圈L2中磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電流,電磁鐵線圈有電流通過,產(chǎn)生磁性,將開關(guān)S吸起,選項(xiàng)D正確。三、非選擇題(本題共6小題,共60分)13.(6分)霍爾效應(yīng)是電磁基本現(xiàn)象之一。如圖所示,在一矩形半導(dǎo)體薄片的P、Q間通入電流I,同時(shí)外加與薄片垂直的磁場(chǎng)B,在M、N間出現(xiàn)電壓UH,這個(gè)現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng),UH稱為霍爾電壓,且滿足UH=kIBd,式中d為薄片的厚度,k(1)若該半導(dǎo)體材料是空穴(可視為帶正電粒子)導(dǎo)電,電流與磁場(chǎng)方向如上圖所示,該同學(xué)用電壓表測(cè)量UH時(shí),應(yīng)將電壓表的“+”接線柱與(選填“M”或“N”)端通過導(dǎo)線相連。

(2)已知薄片厚度d=0.40mm,該同學(xué)保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.10T不變,改變電流I的大小,測(cè)量相應(yīng)的UH值,記錄數(shù)據(jù)如下表所示。I/(103A)3.06.09.012.015.018.0UH/(103V)1.11.93.44.56.26.8根據(jù)表中數(shù)據(jù)畫出UHI圖線,利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為×103V·m·A1·T1。(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(dǎo)體薄片中的電流由P向Q,根據(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(zhuǎn),所以M端聚集正電荷,M端電勢(shì)高于N端,故電壓表的“+”接線柱應(yīng)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·14.(8分)某同學(xué)利用定值電阻R0、電阻箱R1等實(shí)驗(yàn)器材測(cè)量電池a的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,實(shí)驗(yàn)時(shí)多次改變電阻箱的阻值,記錄外電路的總電阻阻值R,用電壓傳感器測(cè)得路端電壓U,并在計(jì)算機(jī)上顯示出如圖乙所示的1U-1R關(guān)系圖線(1)由圖線a可知電池a的電動(dòng)勢(shì)Ea=V,內(nèi)阻ra=Ω。

(2)若用同一個(gè)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(dāng)R相同時(shí),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(dǎo)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(shè)計(jì)的溫控電路。設(shè)繼電器的線圈電阻為Rx=50Ω,當(dāng)繼電器線圈中的電流Ic大于或等于20mA時(shí),繼電器的銜鐵被吸合。左側(cè)電源電動(dòng)勢(shì)為6V,內(nèi)阻可不計(jì),溫度滿足什么條件時(shí),電路右側(cè)的小燈泡會(huì)發(fā)光?甲乙答案:溫度不小于50℃時(shí),電路右側(cè)的小燈泡會(huì)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(dāng)RT=250Ω時(shí),溫度t=50℃,即溫度不小于50℃。16.(10分)如圖所示,將質(zhì)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(yùn)動(dòng)。當(dāng)箱以a=2.0m/s2的加速度豎直向上做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí),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,試判斷箱的運(yùn)動(dòng)情況。(2)要使上頂板壓力傳感器的示數(shù)為零,箱沿豎直方向運(yùn)動(dòng)的情況可能是怎樣的?答案:(1)勻速直線運(yùn)動(dòng)(2)做向上勻加速或向下勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度為10m/s2解析:設(shè)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(duì)物體應(yīng)用牛頓第二定律有F1+mgF2=ma,代入數(shù)據(jù)得m=0.5kg。(1)由于彈簧長(zhǎng)度不改變,所以下底板的示數(shù)不變,F2=2F1',根據(jù)牛頓第二定律得F1'+mgF2=ma1,代入數(shù)據(jù)得a1=0,物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)。(2)當(dāng)上頂板壓力傳感器示數(shù)為零時(shí),下底板壓力傳感器示數(shù)還是不變,由牛頓第二定律得F2mg=ma2,解得a2=10m/s2。加速度方向向上,物體可以向上做勻加速運(yùn)動(dòng),也可以向下做勻減速運(yùn)動(dòng)。17.(12分)下圖是一種測(cè)量血壓的壓力傳感器工作時(shí)的示意圖。薄金屬片P固定有4個(gè)可以形變的電阻R1、R2、R3、R4,如圖乙。圖甲是它的側(cè)面圖,這4個(gè)電阻連成的電路如圖丙所示。試回答下列問題:甲乙丙(1)開始時(shí)金屬片中央O點(diǎn)未加任何壓力,欲使電壓表無示數(shù),則4個(gè)電阻應(yīng)滿足怎樣的關(guān)系?(2)當(dāng)O點(diǎn)加一個(gè)壓力F后金屬片P發(fā)生形變,這時(shí)4個(gè)電阻也隨之發(fā)生形變,形變后各電阻阻值大小如何變化?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(xué)生的理論分析能力和科學(xué)思維。(1)本問題是求電路A、B兩點(diǎn)的電壓與4個(gè)電阻的關(guān)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?cè)俨⒙?lián)。設(shè)上面部分電流為I上,下面部分電流為I下,要使A點(diǎn)電勢(shì)等于B點(diǎn)電勢(shì),則應(yīng)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(dāng)O點(diǎn)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(zhǎng),R2、R3被拉寬,即R1、R4增大,R2、R3減小,這時(shí)A、B兩