2022-2023学年新教材高中物理第五章传感器学业质量标准检测新人教版选择性必修第二册

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D．正在减弱，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,2nq)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E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝U，又q·eq\f(U,d)＝mg得eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq)，故A正确。4．(2020·山东师范大学附中高二上学期期末)如图所示，甲图是录音机的录音电路原理图，乙图是研究自感现象的实验电路图，丙图是光电传感的火灾报警器的部分电路图，丁图是电容式话筒的电路原理图，下列说法错误的是(B)A．甲图中录音机录音时，由于话筒的声电转换，线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场B．乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡会突然闪亮一下，并在开关处产生电火花C．丙图电路中，当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化D．丁图电路中，当声波使膜片振动时，电容发生变化，会在电路中产生变化的电流解析：磁带录音机的录音原理是：录音时，将电信号转换为磁信号，故A正确；乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡立即熄灭，故B错误；光电三极管也是一种晶体管，它有三个电极，当光照强弱变化时，电极之间的电阻会随之变化。当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化，故C正确；电容话筒利用振膜接受空气振动信号，振膜与固定的平面电极之间形成一个电容，两者之间的距离变化会导致其电容容量的变化，在电容两端施加固定频率及大小的电压，通过电容的电流就会变化，故D正确。本题选错误的，故选B。5．如图所示为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是(D)A．温度升高至74℃时，L1亮灯报警B．温度升高至74℃时，L2亮灯报警C．温度升高至78℃时，L1亮灯报警D．温度升高至78℃时，L2亮灯报警解析：当温度低于78°时，线圈中没有电流，此时灯L1亮，但不报警，当温度升高到78°时，线圈中有电流，磁铁吸引衔铁，灯L2被接通，所以灯L2亮且报警，温度升高至74℃时，线圈中没有电流，只是灯L1亮，不会报警。6．电熨斗能自动控制温度，在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，如图所示为电熨斗的结构图，电熨斗内部装有双金属片，双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，若把熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，则如何调节调温旋钮(B)织物材料尼龙合成纤维丝绸羊毛棉麻熨烫温度低→高A．向下 B．向上C．保持原状 D．不能确定解析：由题意知，电熨斗由熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，就是要求电熨斗在低温易断开，因双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，使双金属片向下弯曲，上下触点脱离，电路断开，因此，应向上调节调温旋钮，双金属片受热时，易使触点分离。所以选B。7．利用传感器和计算机可以研究快速变化力的大小，实验时，把图甲中的小球举高到绳子的悬点O处，然后让小球自由下落。用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间变化图线如图乙所示。根据图线所提供的信息，以下判断正确的是(BC)A．t1时刻小球速度最大B．t2、t5时刻小球的动能最小C．t3、t4时刻小球的速度不同D．小球在运动过程中机械能守恒解析：当球的速度、动能最大时球的加速度、合力为零，在t1时绳刚伸直，弹力为零，球的速度还要增大，A错误；t2、t5时刻绳上弹力最大，绳的伸长量应达到最大，此时球的速度就为零，动能最小，B正确；从拉力幅度逐渐减小可知球运动中有空气阻力存在，机械能不守恒，t3、t4时刻球的速度大小必不相等，且方向相反，C正确、D错误。8．有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图所示的电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是(AC)A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻C．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻D．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻解析：热敏电阻的阻值随温度变化而变化，定值电阻和光敏电阻不随温度变化；光敏电阻的阻值随光照变化而变化，定值电阻和热敏电阻不随之变化。9．(2021·黑龙江大庆实验中学高二下学期月考)下列关于传感器的说法中正确的是(AB)A．电子秤应用的是力传感器B．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制C．干簧管是一种能够感知电场的传感器D．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量解析：电子秤应用的是压力传感器，选项A正确；电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制，选项B正确；干簧管是一种能够感知磁场的传感器，选项C错误；霍尔元件能够把磁学量转换为电学量，故D错误。10．为锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，如图所示是原理图，轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)，弹簧劲度系数为100N/cm。定值电阻R0＝5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R1＝25Ω，电源输出电压恒为U＝3V，理想电流表的量程为0～0.6A。当拉环不受力时，滑片P处于a端。下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)(ABC)A．小明在电路中连入R0的目的是保护电路B．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0.1AC．当拉力为400N时，电流表指针指在0.3A处D．当拉力为400N时，电流表指针指在0.5A处解析：若电路无电阻R0，且金属滑片P在b端时，回路短路损坏电源，R0的存在使电路不出现短路，因此A正确；当拉环不受力时，滑片P在a端，由欧姆定律得，I＝eq\f(U,R0＋R1)＝0.1A，故B正确；拉力为400N时，由F＝kΔx，则Δx＝4cm，对应的电阻为RaP＝20Ω，R1接入电路的电阻RPb＝5Ω，由闭合电路欧姆定律得，I＝eq\f(U,R0＋RPb)＝0.3A，故D错，C正确。第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共2小题，共14分。把答案直接填在横线上)11．(6分)如图甲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，其结果如图乙中电脑屏幕所示。(1)图甲中的传感器为力电传感器；(2)图甲中甲、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乙电脑屏幕上的__c__(填a、b或c)；(3)如增大小球在斜槽上的高度，则在图乙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，压力小于重力，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。12．(8分)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作匀强磁场，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＝eq\f(Uneh,I)。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：Eq＝qvB ①又E＝eq\f(U,d) ②I＝neSv ③S＝hd ④由以上各式得B＝eq\f(Uneh,I)。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(本题共4小题，共46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)(2020·安徽省潜山第二中学高二下学期开学测试)如图所示，图甲为热敏电阻的R－t图像，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150Ω。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E＝6V，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)100Ω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50Ω。根据闭合电路欧姆定律可得E＝IR继＋IR＋IR′，其中E＝6V，I＝20mA＝2×10－2A，R＝50Ω，R继＝150Ω，代入数据解之得R′＝100Ω。14．(11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。15．(12分)某同学设计了一种测定风力的装置，其原理如图所示，迎风板与一轻弹簧的一端N相连，穿在光滑的金属杆上。弹簧是绝缘材料制成的，其劲度系数k＝1300N/m，自然长度L0＝0.5m，均匀金属杆用电阻率较大的合金制成，迎风板面积S＝0.5m2，工作时总是正对着风吹来的方向。电路中左端导线与金属杆M端相连，右端导线接住N点并可随迎风板在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好。限流电阻的阻值R＝1Ω，电源的电动势E＝12V，内阻r＝0.5Ω。合上开关，没有风时，弹簧长度为原长度，电压表的示数U1＝3.0V；如果某时刻由于风吹使迎风板向左压缩弹簧，电压表示数为U2＝2.0V，求：(1)金属杆单位长度的电阻；(2)此时作用在迎风板上的风力。答案：(1)1Ω/m(2)260N解析：设无风时金属杆接入电路的电阻为R1，风吹时接入电路的电阻为R2，由题意得(1)无风时U1＝eq\f(E,R＋r＋R1)R1，得R1＝eq\f(U1R＋rU1,E－U1)＝eq\f(3×1＋0.5×3,12－3)Ω＝0.5Ω，设金属杆单位长度的电阻为R′，则R′＝eq\f(R1,L0)＝eq\f(0.5,0.5)Ω/m＝1Ω/m；(2)有风时U2＝eq\f(E,R2＋R＋r)R2，得R2＝eq\f(U2R＋U2r,E－U2)＝eq\f(2×1＋2×0.5,12－2)Ω＝0.3Ω，此时，弹簧长度L＝eq\f(R2,R′)＝eq\f(0.3,1)m＝0.3m，压缩量x＝L0－L＝(0.5－0.3)m＝0.2m，则此时风力F＝kx＝1300×0.2N＝260N。16．(13分)某同学设计了一种“自动限重器”，如图甲所示。该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机(实质是电动机)、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图乙所示。当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电动势E＝6V，r＝2Ω，电磁继电器线圈的阻值忽略不计。请你解答下列问题：(1)用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整；(2)当电磁继电器线圈中的电流大小为15mA时，衔接被吸下。若货架能承受的最大压力为800N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为多少？(3)硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件，现将控制电路中的电源