学年高中物理第六章传感器高考真题集训新人教版选修

PAGE第六章传感器高考真题集训一、选择题1．[2015·上海高考]监控系统控制电路如图所示，开关S闭合时，系统白天和晚上都工作；开关S断开时，系统仅晚上工作。在电路中虚框处分别接入光敏电阻(受光照时阻值减小)和定值电阻，则电路中()A．C是“与门”，A是光敏电阻B．C是“与门”，B是光敏电阻C．C是“或门”，A是光敏电阻D．C是“或门”，B是光敏电阻答案D解析要想使监控系统白天和晚上都工作，C是“或门”，S断开时，系统仅晚上工作，说明B是光敏电阻，选项D正确。2．[2014·江苏高考](多选)如图所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小B与I成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为IH，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足：UH＝keq\f(IHB,d)，式中k为霍尔系数，d为霍尔元件两侧面间的距离。电阻R远大于RL，霍尔元件的电阻可以忽略，则()A．霍尔元件前表面的电势低于后表面B．若电源的正负极对调，电压表将反偏C．IH与I成正比D．电压表的示数与RL消耗的电功率成正比答案CD解析根据左手定则可以判断出霍尔元件中的导电物质所受安培力指向后表面，即将向后表面侧移，又由于该导电物质为电子，带负电，因此后表面的电势将低于前表面的电势，故选项A错误；若电源的正负极对调，磁场方向与图示方向相反，同时由电路结构可知，流经霍尔元件上下面的电流也将反向，因此电子的受力方向不变，即前后表面电势高低情况不变，故选项B错误；由电路结构可知，R和RL并联后与线圈串联，因此有IH＝eq\f(RL,R＋RL)I，故选项C正确；RL消耗的电功率PL＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(R,RL)IH))2RL＝eq\f(R2,RL)Ieq\o\al(2,H)，显然PL与Ieq\o\al(2,H)成正比，又因为磁感应强度大小B与I成正比，即B与IH成正比，电压表的示数UH＝keq\f(IHB,d)，则UH与Ieq\o\al(2,H)成正比，所以UH与RL消耗的电功率PL成正比，故选项D正确。3．[江苏高考]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()A．RM变大，且R越大，U增大越明显B．RM变大，且R越小，U增大越明显C．RM变小，且R越大，U增大越明显D．RM变小，且R越小，U增大越明显答案C解析此装置电路中RM先与R并联后与RS串联。根据闭合电路欧姆定律得I＝eq\f(E,RS＋R并)，S两端的电压U＝IRS增大，则电流I增大，故R并减小，所以并联的一条支路电阻减小，即RM必减小，故A、B错误；由于eq\f(1,R并)＝eq\f(1,RM)＋eq\f(1,R)，即R并＝eq\f(RRM,R＋RM)＝eq\f(RM,1＋\f(RM,R))，当R≫RM时，eq\f(RM,R)→0，则R并≈RM，RM变化了多少，R并也变化了多少，对U的变化影响明显，即R越大，U增大越明显，选项C正确，选项D错误。二、非选择题4．[2016·北京高考]热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。如图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图。由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力________(选填“增强”或“减弱”)；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更________(选填“敏感”或“不敏感”)。答案增强敏感解析由题图可知，热敏电阻在温度上升时，阻值下降，故其导电能力增强；相对金属热电阻而言，热敏电阻在温度变化时，阻值变化明显，故对温度更敏感。5．[2016·全国卷Ⅰ]现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。在室温下对系统进行调节。已知U约为18V，Ic约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60℃时阻值为650.0Ω。(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。(2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)。(3)按照下列步骤调节此报警系统：①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是______________________。②将开关向________(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________________。(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。答案(1)连线如图所示(2)R2(3)①650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏②c报警器开始报警解析(1)根据题述，应该采用滑动变阻器的限流接法，连接的电路如图所示。(2)根据题述，流过报警器的工作电流超过10mA时，报警器就会报警，可知滑动变阻器的最大阻值至少为R＝eq\f(U,Ic)－RT＝eq\f(18,10×10－3)Ω－650.0Ω＝1150Ω，因此在电路中应选用最大阻值为2000Ω的滑动变阻器R2。(3)①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为热敏电阻在60℃时的阻值650.0Ω；滑动变阻器的滑片应置于接入电路的阻值最大处，即b端附近，不能置于另一端的原因是：若置于a端，则导致闭合开关后，报警器中电流大于20mA，报警器可能损坏。②将开关向c端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警。6．[2013·山东高考]霍尔效应是电磁基本现象之一，近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。如图甲所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，在M、N间出现电压UH，这个现象称为霍尔效应，UH为霍尔电压，且满足UH＝keq\f(IB,d)，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电，电流与磁场方向如图甲所示，该同学用电压表测量UH时，应将电压表的“＋”接线柱与________(填“M”或“N”)端通过导线连接。(2)已知薄片厚度d＝0.40mm，该同学保持磁感应强度B＝0.10T不变，改变电流I的大小，测量相应的UH值，记录数据如下表所示。I(×10－3A)3.06.09.012.015.018.0UH(×10－3V)1.11.93.44.56.26.8根据表中数据在图乙中画出UH­I图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为________×10－3V·m·A－1·T－1(保留2位有效数字)。(3)该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均值，可以减小霍尔系数的测量误差，为此，该同学设计了如图丙所示的测量电路。S1、S2均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片(未画出)。为使电流自Q端流入，P端流出，应将S1掷向________(填“a”或“b”)，S2掷向________(填“c”或“d”)。为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一合适的定值电阻串接在电路中。在保持其他连接不变的情况下，该定值电阻应串接在相邻器件________和________(填器件代号)之间。答案(1)M(2)如图所示1.5(1.4或1.6也正确)(3)bcS1E(或S2E)解析(1)通过矩形半导体元件的电流由P流向Q，根据左手定则可知带正电粒子受到的洛伦兹力由N端指向M端，故带正电粒子向M端聚集，M端电势高于N端，电压表的“＋”接线柱接M端。(2)由表中数据画出的UH­I图象如图所示。由UH＝keq\f(IB,d)可得霍尔系数k＝eq\f(UHd,IB)，由作出的图象可得其斜率k′＝eq\f(UH,I)≈0.38V/A，故k≈1.5×10－3V·m·A－1·T－1。(3)为使电流自Q端流入，P端流出，应将S1掷向b，将S2掷向c；为保证电路安全，定值电阻应接在S1和E(或S2和E)之间。7.[2014·重庆高考]某电子天平原理如图所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，两极间的磁感应强度大小均为B，磁极宽度均为L，忽略边缘效应。一正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，线圈两端C、D与外电路连接。当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触)，随后外电路对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流I可确定重物的质量。已知线圈匝数为n，线圈电阻为R，重力加速度为g。问：(1)线圈向下运动过程中，线圈中感应电流是从C端还是从D端流出？(2)供电电流I是从C端还是从D端流入？求重物质量与电流的关系；(3)若线圈消耗的最大功率为P，该电子天平能称量的最大质量是多少？答案(1)C端(2)D端m＝e