2019-2020年高中物理 第5章传感器及其应用章末综合检测试题 鲁科版选修3-2.doc

2019-2020年高中物理 第5章传感器及其应用章末综合检测试题 鲁科版选修3-2一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)1.下列说法正确的是()A金属导体的电阻率随温度升高而减小B半导体的电阻率随温度升高而增大C用半导体制成的光敏电阻，可以作为测温元件D用半导体制成的光敏电阻，可以起到开关的作用解析：选D.金属导体的电阻率随温度的升高而增大，A项错；负温度系数热敏电阻半导体的电阻率随温度的升高而减小，B项错；因半导体制成的光敏电阻随光的强度变化而变化，故不可作为测温元件，C项错误；用半导体制成的光敏电阻，随光强的改变，其阻值可以大幅度改变，可用于光控开关进行自动控制，D项正确2.下列应用了温度传感器的是()A商场里的自动玻璃门B夜间自动打开的路灯C自动恒温冰箱D楼梯口的夜间有声音时就亮的灯解析：选C.对选项的分析如下：选项解析过程结论A商场里的自动玻璃门是红外线传感器B夜间自动打开的路灯的自控电路中是光敏电阻，即光电传感器C自动恒温冰箱内是靠热敏电阻的变化控制电路通断的D楼梯口的夜间有声音时就亮的灯是由声电传感器和光电传感器双重控制的3.大多楼道灯具有这样的功能：天黑时，有声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应在控制电路中应接入的传感器和传感器送来的信号应通过的门电路分别是()A光传感器和红外线传感器，与门电路B光传感器和红外线传感器，或门电路C光传感器和声传感器，与门电路D光传感器和超声波传感器，或门电路解析：选C.楼道灯天黑时，有声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应，说明灯是由光的强度和声音两个信号同时控制的，且两个信号要同时满足，灯才会亮，故电路中有光传感器和声传感器，并且有与门电路，故C正确，A、B、D错误4.如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持电流I恒定，则可以验证UH随B的变化情况以下说法中正确的是()A将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，UH将变大B在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化解析：选ABD.由UHkIB/d知电压与磁感应强度成正比，垂直工作面的磁感应强度B越大，电压越大；将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，磁感应强度B变大，UH将变大，A对霍尔元件的工作面应与B垂直，在测定地球两极的磁场强弱时应保持水平，在测定地球赤道上的磁场强弱时应保持竖直，故B对C错垂直工作面的磁感应强度B越大，电压越大，所以当磁感线与霍尔元件工作面的夹角变化时，UH将发生变化，D对5.如图所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置R是滑动变阻器它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，当滑动变阻器的金属滑片向下移动时()A电路中的电流减小，油箱油面降低B电路中的电流减小，油箱油面升高C电路中的电流增大，油箱油面降低D电路中的电流增大，油箱油面升高解析：选D.当油箱油面升高时，由于杠杆作用使金属滑片向下移动，而使回路总电阻减小，电流增大，故D项正确6.惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计加速度计构造原理的示意图如图所示，沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连；两弹簧的另一端与固定壁相连滑块原来静止，弹簧处于自然长度，滑块上有指针可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为s，则这段时间内导弹的加速度()A方向向左，大小为B方向向右，大小为C方向向左，大小为 D方向向右，大小为解析：选D.当指针向左偏离O点距离为s时，左边弹簧被压缩s，右边弹簧被拉伸s，选滑块为研究对象，根据牛顿第二定律有：a，方向向右，所以D正确7.铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置能产生匀强磁场的磁铁，被安装在火车首节车厢下面，如图甲所示(俯视图)当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便会产生电信号，被控制中心接收当火车通过线圈时，若控制中心接收到的线圈两端的电压信号如图乙所示，则说明火车在做()A匀速直线运动B匀加速直线运动C匀减速直线运动D加速度逐渐增大的变加速直线运动解析：选B.由图线可以看出，接收到的电压信号越来越大，且均匀增大，根据公式EBlv可知火车速度正均匀增加，即火车做匀加速直线运动，所以B正确xx年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”，基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用在下列有关其他电阻应用的说法中，正确的是()A电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用B热敏电阻可应用于温度测控装置中C光敏电阻是一种光电传感器D电阻丝可应用于电热设备中解析：选BCD.热敏电阻对温度很敏感，光敏电阻对光照很敏感，电阻丝可用于电加热，这很常见，所以B、C、D均正确交流电、直流电均可通过电阻，电阻对它们均可产生阻碍作用，所以A错误如图(a)所示的电路中，光敏电阻R2加上图(b)所示的光照时，R2两端的电压变化规律是()解析：选B.光敏电阻随光照的增强电阻减小，电路中电流增大，电阻R1两端电压增大，R2两端电压减小，但不能减小到零故选项B正确在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制如图所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小)，C为电容器当环境温度降低时()A电容器C的带电荷量增大B电压表的读数减小C电容器C两板间的电场强度减小DR1消耗的功率减小解析：选AD.温度降低时，R2电阻增大，由I知，I减小，内电压与R1两端电压减小，R2两端电压增大，所以电容器带电荷量增大，电容器两极板间电场强度增大，A正确，C错误由于内电压减小，所以路端电压增大，B错误由于电流减小，所以R1消耗的功率减小，D正确二、填空、实验题(本题共2小题，11题4分，12题10分，共14分按题目要求作答)如图所示，实线是某同学利用力传感器悬挂一砝码在竖直方向运动时，数据采集器记录下的力传感器中拉力的大小变化情况从图中可知道该砝码的重力约为_N，A、B、C、D四段图线中砝码处于超重状态的为_，处于失重状态的为_解析：当拉力的大小不变时，力传感器悬挂的砝码在竖直方向是匀速运动，此时力传感器的读数就是砝码的重力，约4.8 N当力传感器读数大于重力，砝码处于超重状态，即A、D状态当力传感器读数小于重力，砝码处于失重状态，即B、C状态答案：4.8A、DB、C某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性现有器材：恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在实物图上连线(2)实验的主要步骤：正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，_，_，断开开关；重复第步操作若干次，测得多组数据(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得Rt关系图线如图所示，请根据图线写出该热敏电阻的Rt关系式：R_t()(保留3位有效数字)解析：改变温度后，热敏电阻阻值改变，电压表示数改变，从图线知R与t成线性关系，且纵轴上截距(当t0 时)R100 .斜率为R/t0.400，所以R1000.400t()答案：(1)如图所示(2)记录温度计示数记录电压表示数(3)1000.400三、计算题(本题共4小题，共46分解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)(10分)如图甲所示为半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线，图乙为用此热敏电阻RT和继电器设计的温控电路，设继电器的线圈电阻为Rx50 ，当继电器线圈中的电流IC大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合左侧电源电动势为6 V，内阻可不计，温度满足什么条件时，电路右侧的小灯泡会发光？解析：热敏电阻与继电器串联，若使电流不小于IC20 mA，则总电阻不大于R总300 .(4分)由于R总RTRx，则RT不大于250 .(4分)由甲图可看出，当RT250 时，温度t50 ，即温度不小于50 .(2分)答案：温度不小于50 时，电路右侧的小灯泡会发光(10分)在科技活动中某同学利用自制的电子秤来称量物体的质量如图所示，托盘和弹簧的质量均不计，滑动变阻器的滑动端通过一水平绝缘轻杆与弹簧上端相连，当托盘中没有放物体时，电压表示数刚好为零设滑动变阻器的总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻的阻值为R0，弹簧的劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力，电压表为理想电压表当托盘上放上某物体时，电压表的示数为U，求此时所称量物体的质量解析：设托盘上放上质量为m的物体时弹簧压缩量为x，由平衡条件得mgkx(2分)此时滑动变阻器滑片已下滑x，由分压原理知，电压表上的电压值：UE(4分)由两式得m.(4分)答案：(12分)将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中，如图所示在箱的上顶板和下底板装有压力传感器，箱可以沿竖直轨道运动，当箱以a2.0 m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的压力传感器显示的压力为6.0 N，下底板的压力传感器显示的压力为10.0 N(g取10 m/s2)(1)若上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器的示数的一半，试判断箱的运动情况；(2)要使上顶板压力传感器的示数为零，箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？解析：(1)下底板传感器的示数等于轻弹簧的弹力F，金属块受力如图所示上顶板的压力为N6.0 N，弹簧的弹力F10.0 N和重力mg，加速度为a，方向向下由牛顿第二定律有mgNFma，求得金属块的质量m0.5 kg.(2分)当上顶板传感器的示数是下底板传感器示数的一半时，弹簧的弹力仍是F，则上顶板压力为.设箱和金属块的加速度为a1，有mgFma1，(2分)解得a10.表明箱处于静止或做匀速直线运动(2分)(2)当上顶板的压力恰好等于零时，有mgFma2(2分)解得a210 m/s2，“”号表示加速度方向向上(2分)若箱和金属块竖直向上的加速度大于10 m/s2，弹簧将被进一步压缩，金属块要离开上顶板，上顶板压力传感器的示数也为零只要竖直向上的加速度大于或等于10 m/s2，不论箱是向上加速运动或向下减速运动，上顶板压力传感器的示数都为零(2分)答案：见解析(14分)如图所示为检测某传感器的电路图传感器上标有“3 V，0.9 W”的字样(传感器可看作一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 ，1 A”的字样，电流表的量程为00.6 A，电压表的量程为03 V求：(1)传感器的电阻和额定电流；(2)为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最大值是多少？(3)如果传感器的电阻变化超过标准值1 ，则该传感器就失去作用实际检测时，将一个恒压电源加在图中a、b之间，闭合开关S，通过调节R0，来改变电路中的电流和R0两端的电压检测记录如下：电压表示数U/V电流表示数I/A第一次1.480.16第二次0.910.22若不计检测电路对传感器电阻的影响，你认为这个传感器是否仍可使用？此时a、b间所加的电压是多少？解析：(1)R传 10 ，(1分)I传 A0.3 A(1分)(2)最大电流II传0.3 A(1分)电源电压最大值UmU传U0，(1分)U传为传感器的额定电压，U0为R010 时R0两端的电压，即U0I传R00.310 V3 V，(1分)故UmU传U03 V3 V6 V(1分)(3)设实际检测时加在a、b间的电压为U，传感器的实际电阻为R传，根据第一次实验记录数据有UI1R传U1，(2分)根据第二次实验记录数据有：UI2R传U2，(2分)代入数据解得：R传9.5 ，U3 V(2分)传感器的电阻变化为RR传R传10 9.5 0.5 1 ，所以此传感器仍可使用(2分)答案：(1)10 0.3 A(2)6 V(3)仍可使用3 V