阶段验收评价（四） 电磁波 传感器及其应用

阶段验收评价（四）电磁波传感器及其应用(本试卷满分：100分)一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．下列说法错误的是()A．发射出去的电磁波，可以传到无限远处B．无线电波遇到导体，就可以在导体中激起同频率的振荡电流C．波长越短的电磁波，越接近直线传播D．移动电话是利用无线电波进行通信的解析：选A无线电波在传播过程中，遇到障碍物就被吸收一部分，遇到导体，会在导体内产生涡流(同频率的振荡电流)，故B正确，A错误；波长越短，传播方式越接近光的直线传播，移动电话发射或接收的电磁波属于无线电波的高频段，C、D正确。2.我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在1～10m范围内，则对该无线电波的判断正确的是()A．米波的频率比厘米波频率高B．和机械波一样须靠介质传播C．同光波一样会发生反射现象D．不可能产生干涉和衍射现象解析：选C由f＝eq\f(v,λ)可知，电磁波的波长越大，频率越低，故米波的频率比厘米波的频率低，选项A错误；无线电波的传播不需要介质，选项B错误；无线电波同光波一样会发生反射，选项C正确；干涉和衍射是波特有的现象，故无线电波也能产生干涉和衍射现象，选项D错误。3．救治和转运危重病人和传染病等特殊患者时，需要用到负压救护车，该车利用技术手段，使车内气压低于外界大气压，所以空气在自由流动时只能由车外流向车内，并可将车内的空气进行无害化处理后排出，最大限度地减少感染的机率。为保证车内气压正常，车辆应该配备()A．气压传感器 B．氧传感器C．声传感器 D．力传感器解析：选A负压救护车为保证车内气压低于外界气压需要安装气压传感器，实时测量车内气压，故A正确，B、C、D错误。4．无线电广播的中波段波长范围为187～560m，为了避免邻近电台的干扰，两个电台的频率范围至少要相差104Hz，则此波段中最多能容纳的电台数约为()A．500个 B．187个C．100个 D．20个解析：选C由公式λ＝eq\f(c,f)，知f＝eq\f(c,λ)，其中c＝3×108m/s。当λ1＝187m时，f1≈1.60×106Hz；λ2＝560m时，f2≈0.536×106Hz。n＝eq\f(f1－f2,Δf)＝eq\f(1.60×106－0.536×106,104)个≈106个，故C选项最接近。5.如图所示，LC振荡电路的L不变，C可调，要使振荡的频率从700Hz变为1400Hz，则可以采用的办法有()A．把电容增大到原来的4倍B．把电容增大到原来的2倍C．把电容减小到原来的eq\f(1,2)D．把电容减小到原来的eq\f(1,4)解析：选D由题意，频率变为原来的2倍，则周期就变为原来的eq\f(1,2)，由T＝2πeq\r(LC)及L不变知，应把电容C减小到原来的eq\f(1,4)。故正确选项为D。6．如图所示为一LC振荡电路中电容器极板上的电荷量随时间变化的规律图像，由图可知()A．t1到t2时间内，电容器在充电B．t2到t3时间内，电路中电流在增大C．t1时刻，电路中的磁场能最小D．t2时刻，电路中的电场能最大解析：选C在t1到t2时间内，电容器极板上的电荷量不断减小，说明电容器在不断放电，故A错误；在t2到t3时间内，电容器极板上的电荷量不断增加，说明电容器在不断充电，此时电路中的电流在减小，故B错误；在t1时刻，电容器极板上的电荷量最大，说明电容器充电完毕，电路中无电流，则磁场能最小，故C正确；在t2时刻，电容器极板上的电荷量等于0，说明电容器放电完毕，电路中电流最大，磁场能最大，电场能最小，故D错误。7.如今，共享电单车已遍布全国各市，如图所示，电单车的车锁内集成了嵌入式芯片、GPS模块和SIM卡等，能实时显示位置、可行驶的里程便于监控电单车。用户仅需用手机上的客户端软件(APP)扫描二维码，即可自动开锁，骑行时手机APP上能实时了解电单车的位置以及该电单车能行驶的里程；骑行结束关锁后APP就显示计时、计价、里程等信息。此外，电单车能够在骑行过程中为车锁内电池充电，满足定位和自动开锁等过程中的用电。根据以上信息，下列说法正确的是()A．电单车和手机之间是利用声波传递信息的B．电单车某个时刻的准确位置是借助通信卫星定位确定的C．电单车车锁是直接插电实现充电的D．手机APP上显示的里程，是由雷达测出的解析：选B电单车和手机之间是利用电磁波传递信息的，故A错误；电单车某个时刻的准确位置是借助通信卫星定位确定的，故B正确；电单车在运动过程中通过电磁感应将机械能转化为电能从而实现给车锁充电，故C错误；手机APP上显示的里程是由通信卫星GPS定位确定的，故D错误。8．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，各种织物材料衣物熨烫时温度高低关系如下表所示。若把熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，则调温旋钮应()织物材料尼龙合成纤维丝绸羊毛麻熨烫温度由低到高A．向下调节 B．向上调节C．保持原状 D．不能确定解析：选B常温下，上下触点是接触的，这样插上电源时，电熨斗开始升温，当温度升高时，双金属片上层比下层形变大，双金属片向下弯曲，触点分离，停止加热。现把棉麻衣物换成丝绸衣物，熨烫温度变低，就要断开加热电路，应把调温旋钮向上旋转，这样在金属形变较小时就能断开电路。二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)9．演示位移传感器如图甲所示，其工作原理如图乙所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想电压表，则下列说法正确的是()A．物体M运动时，电路中的电流不会发生变化B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化C．物体M不动时，电路中没有电流D．物体M不动时，电压表没有示数解析：选AB电压表不分流，故滑杆移动不会改变电路的总电阻，也就不会改变电路中的总电流，故A正确，电压表测量滑杆P与左侧电阻之间的电压，故电压表示数随物体M的移动而变化，故B正确，C、D错误。10.电子电路中常用到一种称为“干簧管”的元件(如图所示)，它的结构很简单，只是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片。当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用，操纵开关的是磁场这只看不见的“手”。关于干簧管，下列说法正确的是()A．干簧管接入电路中的作用相当于电阻B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C．两个软磁性材料制成的簧片接通的原因是被磁化后相互吸引D．干簧管接入电路中的作用相当于开关解析：选CD当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化相互吸引而接通，故选项B错误，选项C正确；当磁体远离干簧管时，软磁性材料制成的簧片失去磁性，所以两簧片又分开，因此干簧管在电路中的作用相当于开关，选项A错误，选项D正确。11.如图所示为LC振荡电路，当开关S打向右边发生振荡后，下列说法正确的是()A．振荡电流达到最大值时，电容器极板上的电荷量为零B．振荡电流达到最大值时，磁场能最大C．振荡电流为0时，电场能为0D．振荡电流相邻两次为0的时间间隔等于振荡周期的一半解析：选ABD当振荡电流达到最大时，磁场能最大，电场能最小，电容器极板上的电荷量为0，故A、B正确；当振荡电流为0时，充电完成，此时磁场能为0，电场能最大，故C错误；由振荡电路的周期性可知，振荡电流相邻两次为0的时间间隔等于振荡周期的一半，故D正确。12．如图甲所示的无线话筒就是LC振荡电路在实际中应用的典型实例。某LC振荡电路某时刻线圈中的磁场方向如图乙所示，则下列说法正确的是()A．若增加电容器极板上的电荷量，振荡电路的周期会变大B．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电C．若电容器正在放电，则电容器上极板带正电D．若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大解析：选BD振荡电路的周期公式为T＝2πeq\r(LC)，公式中不包含电容器极板上的电荷量，所以周期与电容器极板上的电荷量无关，故A错误；若磁场正在减弱，则说明电容器在充电，由安培定则可知，电容器上极板带正电，故B正确；若电容器正在放电，因线圈中磁场向下，可知电容器下极板带正电，故C错误；若电容器正在放电，则电流在增大，由楞次定律可以知道，自感电动势正在阻碍电流的增大，故D正确。三、非选择题(本题共6小题，共60分)13．(6分)如图(a)是测量汽车过桥时对不同类型桥面压力变化的实验装置。采用DIS方法对模型进行测量，其结果如图(b)中计算机屏幕所示。(1)图(a)中的传感器为________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)中计算机屏幕上的图线________(填“a”“b”或“c”)。(3)若增大小球在斜槽上的高度，请在图(b)中大致画出小球通过凸形桥甲时的压力图线。解析：(1)该传感器把力信号转化为电信号，属于压力传感器。(2)小球经过凸形桥甲的最高点时，小球对桥面的压力小于小球所受的重力，其相对应的压力图线应是计算机屏幕上的图线c。(3)增大小球在斜槽上的高度，小球经凸形桥甲的最高点时对桥面的压力更小，其图线与c相比较，最低点更低一点，如图中d线所示。答案：(1)压力(2)c(3)见解析图14．(8分)某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现有器材：直流恒流电源(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，请你在图甲所示的实物图上连线。(2)实验的主要步骤：①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，闭合开关，记录电源输出的电流值；②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；③重复第②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，并据此绘得如图乙所示的Rt关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的Rt数学关系式：R＝________Ω。(保留三位有效数字)解析：(1)根据R＝eq\f(U,I)可求出不同温度下热敏电阻的阻值，实物图的连接如图所示。(3)在Rt图线上取两点，当t1＝10℃时，R1＝104Ω，当t2＝60℃时，R2＝124Ω。故Rt图像的斜率为k＝eq\f(ΔR,Δt)＝eq\f(R2－R1,t2－t1)＝0.400Ω/s。将图线延长，可知t＝0℃时对应的电阻值为100Ω，故该热敏电阻Rt的数学关系式为R＝(100＋0.400t)Ω。答案：(1)见解析图(2)读取并记录温度计示数读取并记录电压表示数(3)100＋0.400t15.(8分)物理实验中经常用光电门测量物体的速度，光电门传感器为门式结构，如图所示。A处发射红外线，B处接收红外线。A、B之间无挡光物体时，电路断开；有物体经过A、B之间时红外线被遮挡，电路接通。请简述怎么计算出物体的速度。解析：当光电门传感器A、B之间无挡光物体时，电路断开，当A、B之间有挡光物体时，电路接通，与光电门相连的计算机记录下挡光时间Δt，再测量出挡光物体的宽度Δx，结合运动学公式eq\x\to(v)＝eq\f(Δx,Δt)，即可算出物体运动的平均速度，当Δx很小时，计算出的平均速度可认为是瞬时速度。答案：见解析16．(10分)如图所示，线圈L的自感系数为25mH，电阻为0，电容器C的电容为40μF，灯泡D的规格是“4V2W”，开关S闭合后，灯泡正常发光，S断开后，LC中产生振荡电流。若从S断开开始计时，求：(1)当t＝eq\f(π,2)×10－3s时，电容器的右极板带何种电荷；(2)当t′＝π×10－3s时，LC回路中的电流。解析：(1)根据T＝2πeq\r(LC)，可求得振荡电流的周期为：T＝2πeq\r(25×10－3×40×10－6)s＝2π×10－3s。由题图可知，当电路中的电流稳定时，电容器两端的电压等于0，所以在电流稳定后断开S，由于电容器与电感线圈串联组成振荡回路，所以电容器开始充电。由于：t＝eq\f(π,2)×10－3s＝eq\f(T,4)，可知t时刻恰好充电完毕。由于开始时流过线圈的电流的方向向右，所以S断开后电容器C的右端先充入正电荷，即在t＝eq\f(π,2)×10－3s时，电容器的右极板带正电荷。(2)由于t′＝π×10－3s＝eq\f(T,2)，此时刻振荡回路中的电流与开始时的电流大小相等，方向相反。开始时的电流：I＝eq\f(P,U)＝eq\f(2,4)A＝0.5A。答案：(1)正电荷(2)0.5A17.(12分)一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动，在圆盘上沿半径开有一条宽度为2mm的均匀狭缝。将激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下两侧，且可以同步地沿圆盘半径方向匀速移动，激光器连续向下发射激光束。在圆盘转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，并将其输入计算机，经处理后画出相应图线。图甲为该装置示意图，图乙为所接收的光信号随时间变化的图线，横坐标表示时间t，纵坐标表示接收到的激光信号强度I，图中Δt1＝1.0×10－3s，Δt2＝0.8×10－3s。(1)利用图乙中的数据求1s时圆盘转动的角速度。(2)说明激光器的传感器沿半径移动的方向，并说理由。解析：(1)由题图乙读得，转盘的转动周期T＝0.8s，角速度ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2×3.14,0.8)rad/s＝7.85rad/s。(2)激光器和传感器沿半径由中心向圆盘边缘移动。理由：由于脉冲宽度在逐渐变窄，表明光信号能通过狭缝的时间逐渐减少，即圆盘上对应传感器所在位置的线速度逐渐增加，因此激光器和传感器沿半径由中心向边缘移动。答案：(1)7.85rad/s(2)见解析18．(16分)小明根据所学的电学知识，想设计一个汽车超载自动报警电路。他查阅了相关资料了解到压敏电阻是阻值随压力变化而变化的元件，并了解到压敏电阻在生活中的一种应用——压力传感器。压力传感器受到的压力越大，输出的电压就越大，用它可以称量汽车的重力。某压力传感器输出电压与压力的关系如下表：压力/(×105N)01.22.43.64.86.0输出电压/V012345小明利用该压力传感器和电阻箱R′(最大电阻999.9Ω)及部分其他器材设计了如图甲所示的电路，闭合开关S