2017高中物理第6章传感器学业质量标准检测新人教版选修

第6章 传感器本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第16小题只有一个选项符合题目要求，第710小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1(唐山一中20142015学年高二下学期开学检测)下列说法错误的是(B)A传感器担负着信息采集的任务B话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号C自动洗衣机中水位的控制利用了压力传感装置D霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量解析：传感器是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，传感器担负着信息采集的任务，故A正确；动圈式话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故B错误；自动洗衣机中水位的控制利用了压力传感装置，故C正确；霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，故D正确。2许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是(B)温度传感器光传感器声音传感器 热传感器ABCD解析：楼道灯控制电路中安装有光声控延时开关，它装有光敏感元件，用于感知外界光线的强弱，还安装有声敏感元件用于感知外界声响。当白天外界光线较强时，光声控延时开关总处于断开状态，灯不亮；当夜晚光线较弱且有声响时光声控延时开关处于导通状态，灯亮，延时一段时间后，开关断开，灯熄灭。3.某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图所示的装置。向杯内加入冷水，温度计的示数为20，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1。然后向杯内加入热水，温度计的示数为60，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是(D)A多用电表应选用电流挡，温度升高换用大量程测量B多用电表应选用电流挡，温度升高换用小量程测量C多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡D多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡解析：测电阻应选用欧姆挡。当温度升高时，热敏电阻受温度变化的影响，偏转角度增大，说明电阻阻值变小，所以应换用倍率小的挡。4(青州市实验中学20152016学年高二上学期月考)在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示，M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时(C)ARM变大，且R越大，U增大越明显BRM变大，且R越小，U增大越明显CRM变小，且R越大，U增大越明显DRM变小，且R越小，U增大越明显解析：本题主要考查传感器的实际应用。解题的关键是根据串、并联电路特点分析各物理量的变化。传感器M与R并联，再与S串联，S两端电压U增大，说明线路电流增大，总电阻变小，传感器RM变小；传感器电阻RM与R的并联值R并，显然R越大，RM变化相同值时，R并变化越大，此时干路电流变化越大，U增大越明显，综上所述，选项C正确。5酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是(B)AU越大，表示c越大，c与U成正比BU越大，表示c越大，但是c与U不成正比CU越大，表示c越小，c与U成反比DU越大，表示c越小，但是c与U不成反比解析：传感器电阻r的倒数与酒精浓度c是正比关系，即kc。电路中的电流为I，电压表示数UIR0，可见电压与酒精浓度的关系不是正比关系，但随酒精浓度的增加而增加，故B正确。6(黑龙江伊春20142015学年高二检测)如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、开关S与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中。两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m，电荷量为q的小球。S断开时传感器上有示数，S闭合时传感器上恰好无示数。重力加速度为g，则线圈中磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是(A)A正在增强，B正在增强，C正在减弱，D正在减弱，解析：S闭合时传感器上恰好无示数，说明小球受竖直向上的电场力，且电场力大小等于重力大小，因小球带正电，所以上极板带负电，下极板带正电，由楞次定律和安培定则可知感应电流的磁场向下，故磁场B正在增强，根据法拉第电磁感应定律EnU，又qmg得，故A正确。7.振弦型频率传感器的结构如图所示，它由钢弦和永磁铁两部分组成，钢弦上端用固定夹块夹紧，下端的夹块与一膜片相连接，当弦上的张力越大时，弦的固有频率越大。这种装置可以从线圈输出电压的频率确定膜片处压力的变化。下列说法正确的是(BC)A当软铁块与磁铁靠近时，a端电势高B当软铁块与磁铁靠近时，b端电势高C膜上的压力较小时，线圈中感应电动势的频率高D膜上的压力较大时，线圈中感应电动势的频率高解析：当铁块靠近磁铁时，线圈中的磁通量增加，根据楞次定律可得，b端电势比a端电势高，选项B正确；膜上压力越小时，钢弦上的张力越大，振动频率越高，线圈中感应电动势的频率越高，所以选项C正确。8如图所示，R3是光敏电阻，Rt是负温度系数的热敏电阻(温度升高电阻减小)，R1、R2是两个定值电阻，电源的内电阻忽略不计。室温下开关S闭合后，在没有光照射时a、b两点等电势。则(AD)A当只用光照射电阻R3时，a点电势高于b点电势B当只用光照射电阻R3时，a点电势低于b点电势C当只对电阻Rt加热时，a点电势高于b点电势D当只对电阻Rt加热时，a点电势低于b点电势解析：由于电源的内电阻忽略不计，R1、R2是两个定值电阻，所以b点的电势不发生变化。 当只用光照射电阻R3时，其电阻变小，所以分得的电压变小，即a点比电源正极电势小的数值变小，所以a点的电势升高，A正确，B错误；当只对电阻Rt加热时，由于其电阻变小，所以分得的电压变小，即a点比电源负极电势大的数值变小，所以a点的电势降低，C错误，D正确。9(黑龙江哈六中高二下学期期中)如图所示为电熨斗的结构图，下列说法正确的是(BCD)A双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属B常温下，上、下触点接触。温度过高时，双金属片发生弯曲使上、下触点分离C需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移D双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断解析：常温下，上下触点接触在一起，电热丝通电加热，双金属片温度升高，双金属片膨胀系数上层大下层小，温度升到一定高度时双金属片向下弯曲使触点断开，故A错，B、D正确；需要较高温度熨烫时，要调节调温按钮，使升降螺丝下移，故C正确。10如图所示的光控电路用发光二极管LED模拟路灯，RG为光敏电阻。A为斯密特触发器输入端，在天黑时路灯(发光二极管)会点亮。下列说法正确的是(BC)A天黑时，Y处于高电平B天黑时，Y处于低电平C当R1调大时，天更暗时，灯(发光二极管)点亮D当R1调大时，天较亮时，灯(发光二极管)就能点亮解析：天黑时，RG阻值增大到一定值，斯密特触发器输入端A的电压上升到某个值，输出端Y突然由高电平跳到低电平；R1调大时，A端电压降低，只有天更暗时，RG电阻值更大时，路灯才点亮，故B、C正确。第卷(非选择题共60分)二、填空题(共2小题，每小题8分，共16分。把答案直接填在横线上)11如图(a)是汽车过桥时对不同类型桥面压力变化的实验。采用DIS方法对模型进行测量，其结果如图(b)中电脑屏幕所示。(1)图(a)中的传感器为力电传感器；(2)图(a)中甲、乙、丙分别为三种不同类型的桥面。对于凸形桥甲，其相对应的压力图线应是图(b)电脑屏幕上的c(填a、b或c)；(3)如增大小球在斜槽上的高度，则在图(b)中大致画出小球通过凸形桥甲时的压力图线。答案：(3)图线与c相比较，最低点更低一点(图略)解析：该传感器把力信号转化为电信号，属于力电传感器；小球经过凸形桥甲的最高点时，压力小于重量，其相对应的压力图线应是电脑屏幕上的c；增大小球在斜槽上的高度，小球经凸形桥甲的最高点时压力更小，其图线与c相比较，最低点更低一点。本题的要求不高，但具有时代气息，物理的学习也必须跟上时代的要求，这既是新课标的要求，也是物理学自身发展的需要，在平时的学习中，要注意对新情景问题的研究，提高分析处理实际问题的能力。12(河北石家庄一中20152016学年高二上学期期末)霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，用它可以检测磁场及其变化，图甲为使用霍尔元件测量通电直导线产生磁场的装置示意图，由于磁芯的作用，霍尔元件所处区域磁场可看做匀强磁场，测量原理如乙图所示，直导线通有垂直纸面向里的电流，霍尔元件前、后、左、右表面有四个接线柱，通过四个接线柱可以把霍尔元件接入电路，所用器材已在图中给出，部分电路已经连接好，为测量霍尔元件所处区域的磁感应强度B：(1)制造霍尔元件的半导体参与导电的自由电荷带负电，电流从乙图中霍尔元件左侧流入，右侧流出，霍尔元件前表面(填“前表面”或“后表面”)电势高；(2)在图中画线连接成实验电路图；(3)已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为e，霍尔元件的厚度为h，还必须测量的物理量有电压表示数U,_电流表示数I(写出具体的物理量名称及其符号)，计算式B。答案：(2)如图所示解析：(1)根据左手定则可判定，负电荷向后表面聚集，故前表面电势高。(2)连线图见答案。(3)根据电场力与洛仑兹力平衡有：EqqvB又EIneSvShd由以上各式得B故还必须测量的物理量有：电压U，电流强度I。三、论述计算题(共4小题，44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13(10分)如图所示为普通电冰箱内温度控制器的结构。铜制的测温泡1、细管2和弹性金属膜盒3连通成密封的系统。里面充有氟甲烷和它的蒸气，构成了一个温度传感器。膜盒3为扁圆形(图中显示它的切面)，右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接。盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀。测温泡1安装在电冰箱的冷藏室中。5、6分别是电路的动触点和静触点，控制制冷压缩机的工作。弹簧7的两端分别连接到弹簧片4和连杆9上。连杆9的下端是装在机箱上的轴。凸轮8是由设定温度旋钮(图中未画出)控制的，逆时针旋转时凸轮连杆端右移，从而加大对弹簧7的拉力。(1)为什么当电冰箱内温度较高时压缩机能够自动开始工作，而在达到设定的低温后又自动停止工作？(2)为什么凸轮可以改变设定的温度？答案：见解析解析：(1)电冰箱内温度较高时，密封系统中的压强增大，盒体膨胀，膜盒3通过小柱体带动弹簧片4使动触点5与静触点6接触，控制压缩机自动开始工作，而在达到设定的低温时弹簧7带动弹簧片4，使接触点5、6断开，压缩机停止工作。(2)凸轮逆时针旋转会加大连杆9对弹簧7的拉力，该拉力与膜盒3共同控制弹簧片4的运动，故弹簧7上弹力的变化会改变设定的温度。14(11分)现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干，如图所示，试设计一个温控电路，要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程。答案：见解析解析：电路图如图所示当温度低于某一值时，热敏电阻的阻值很大，流过电磁继电器的电流很小，继电器无法吸引衔接P，K处接通，电炉丝处于加热状态；当温度高于某一值时，热敏电阻的阻值变得很小，通过电磁继电器的电流越大，继电器吸引衔接P，K处断开，电炉丝停止加热。15(11分)如图所示，图甲为热敏电阻的Rt图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为150。当线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势E6V，内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。(1)应该把恒温箱内的加热器接在A、B端还是C、D端？(2)如果要使恒温箱内的温度保持100，可变电阻R的值应调节为多少？答案：(1)A、B端(2)100解析：(1)根据题意分析可知，应将加热器接在A、B端。(2)由图甲查出热敏电阻在100时，电阻值为50。根据闭合电路欧姆定律可得EIR继IRIR，其中E6V，I20mA2102A，R50，R继150，代入数据解之得R100。16(12分)某同学想把房间窗帘改成自动开启、自动关闭的，他的设想是：白天房间要透光，也要防止太阳光直射室内，因此要用薄纱的窗帘；傍晚太阳下山后，要用厚绒的窗帘，请你帮他设计电路，选购器材并连好电路图。答案：解析：白天光照很亮，照射到光敏控制器上，电阻很小，电流较大，电磁铁磁性强，吸下衔铁，使得触点b、c接触，电动机乙转动，拉开厚绒窗帘，同时应合上薄纱窗帘；傍晚后光线很暗，光敏控制器接收光照少，电阻变大，电流很小，电磁铁磁性非常弱，弹簧将衔铁拉起，使b、a接触，电动机甲转动，合上厚绒窗帘，同时拉开薄纱窗帘。电路图见答案。