2025高中物理人教版选修3-2教学资源包（名师同步导学）第六章　第1节　传感器及其工作原理含答案

PAGEPAGE72025高中物理人教版选修3-2教学资源包（名师同步导学）第六章第1节传感器及其工作原理「基础达标练」1．(多选)关于传感器的作用，下列说法中正确的有()A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制B．传感器可以用来采集信息C．传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量D．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量解析：选BC传感器是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，不能直接用来进行自动控制，A选项错误；传感器可以用来采集信息，B选项正确；传感器分不同种类，每种传感器只感受到特定的信号、并把采集到的信号转化为电学量，C选项正确，D选项错误．2．下列说法正确的是()A．光敏电阻能够把电信号转换成光信号B．干簧管是一种能够感知静电场的传感器C．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量D．电容式位移传感器能够把电动势这个电学量转化为物体的位移这个力学量解析：选C光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量，故A错误；干簧管是能够感知磁场的传感器，故B错误；霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，故C正确；电容式位移传感是把位移这个力学量转化为电容这个电学量的，故D错误．3．下列有关传感器的说法正确的是()A．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B．楼梯口的电灯开关装的两种传感器是热敏电阻和光敏电阻C．电子秤所使用的测力装置是力传感器D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大解析：选C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，则A错误；楼梯口的电灯开关装的两种传感器是声敏电阻和光敏电阻，则B错误；电子秤所使用的测力装置是力传感器，则C正确；半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越小，则D错误．4．唱卡拉OK用的话筒，内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是()A．该传感器是根据电流的磁效应工作的B．该传感器是根据电磁感应原理工作的C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势解析：选B当声波使膜片前后振动时，线圈切割磁感线产生感应电流，将声音信号变化为电信号，是根据电磁感应原理工作的，故A错误，B正确；膜片随着声波而周期性振动，穿过金属线圈的磁通量是周期性变化的，故C错误；膜片振动时，金属线圈切割磁感线，会产生感应电动势，故D错误．5．(多选)如图所示，在电路中接一段钨丝，闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器，下面的说法中正确的是()A．该传感器利用了钨丝的物理性质B．该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性C．该传感器能够把热学量(温度)转换为电学量(电阻)D．该传感器能够把电学量(电阻)转换为热学量(温度)解析：选ABC该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的物理性质，即钨丝的电阻随温度的升高而增大，随温度的降低而减小，A、B选项正确；该传感器能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，C选项正确，D选项错误．6．(2019·闽侯县月考)如图为一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图，其工作原理类似打点计时器．当电流从电磁铁的接线柱a流入，吸引小磁铁向下运动时，以下选项中正确的是()A．电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为N极B．电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为S极C．电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为N极D．电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为S极解析：选C当电流从电磁铁的接线柱a流入时，根据安培定则可知，电磁铁的上端为S极，根据同极相斥、异极相吸的原理可知，小磁铁的下端为N极，C选项正确．7．(多选)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的带电量增大B．电压表的读数增大C．电容器C两板间的电场强度减小D．R1消耗的功率增大解析：选AB当环境温度降低时，R2变大，电路的总电阻变大，由I＝eq\f(E,R总)知I变小，又U＝E－Ir，电压表的读数U增大，B正确；又由U1＝IR1及P1＝I2R1可知U1变小，R1消耗的功率P1变小，D错误；电容器两板间的电压U2＝U－U1，U2变大，由场强E′＝eq\f(U2,d)，Q＝CU2可知Q、E′都增大，A正确，C错误．8．如图所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为U＝keq\f(IB,d)，式中的比例系数k称为霍尔系数．霍尔效应可解释如下：外部磁场产生的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场．横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的电场力．当电场力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差．设电流I是由电子的定向移动形成的，电子的平均定向速度为v，电荷量为e，回答下列问题：(1)达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势________(填“高于”“低于”或“等于”)下侧面A′的电势．(2)电子所受的洛伦兹力的大小为________．(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受的电场力的大小为________．(4)由电场力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数为k＝eq\f(1,ne)，其中n代表导体板单位体积中电子的个数．解析：(1)导体中电子运动形成电流，电子运动方向与电流方向相反，利用左手定则可判定电子向A板偏，A′板上出现等量正电荷，所以A板电势低于A′板电势．(2)洛伦兹力大小F＝Bev.(3)F电＝Ee＝eq\f(U,h)e.(4)由F＝F电得Bev＝eq\f(U,h)e，即U＝hvB，导体中通过的电流I＝nev·d·h，由U＝keq\f(IB,d)，得hvB＝keq\f(IB,d)，即hvB＝keq\f(nevdhB,d)，得k＝eq\f(1,ne).答案：(1)低于(2)evB(3)eeq\f(U,h)(4)见解析「能力提升练」1．(多选)如图所示，Rt为正温度系数热敏电阻，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，eq\o\ac(○,V)为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是()A．热敏电阻温度升高，其他条件不变B．热敏电阻温度降低，其他条件不变C．光照增强，其他条件不变D．光照减弱，其他条件不变解析：选BD电压表示数变大，而R3为定值电阻，说明流经R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于Rt减小或R1增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故B、D正确，A、C错误．2．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．3．随着电子技术的发展，霍尔传感器被广泛应用在汽车的各个系统中．其中霍尔转速传感器在测量发动机转速时，情景简化如图甲所示，被测量转子的轮齿(具有磁性)每次经过霍尔元件时，都会使霍尔电压发生变化，传感器的内置电路会将霍尔电压调整放大，输出一个脉冲信号，霍尔元件的原理如图乙所示．下列说法正确的是()A．霍尔电压是由于元件中定向移动的载流子受到电场力作用发生偏转而产生的B．若霍尔元件的前端电势比后端低，则元件中的载流子为负电荷C．在其他条件不变的情况下，霍尔元件的厚度c越大，产生的霍尔电压越高D．若转速表显示1800r/min，转子上齿数为150个，则霍尔传感器每分钟输出12个脉冲信号解析：选B载流子受磁场力而偏转，故A错误；由左手定则可判断出载流子受力向前端偏转，若前端电势变低，意味着载流子带负电，故B正确；霍尔电压UH＝eq\f(BI,nqc)，c越大，UH越小，故C错误；每个轮齿经过，都会引发一次脉冲，则每分钟脉冲数量为270000个，故D错误．4．电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称“霍尔转把”，属于传感器非接触控制．转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲．开启电源时，在霍尔器件的上下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙．随着转把的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知电压与车速关系如图丙．以下关于“霍尔转把”叙述正确的是()A．为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S极B．按图甲顺时针转动电动车的右把手，车速将变快C．图乙中从霍尔器件的左右侧面输出控制车速的霍尔电压D．若霍尔器件的上下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制解析：选B根据霍尔元件的工作原理可知，在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上下端分别为N、S极时，磁场与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，霍尔器件不能输出控制车速的电势差，A选项错误；当按图甲顺时针转动把手，导致霍尔器件周围的磁场增加，那么霍尔器件输出控制车速的电势差增大，因此车速变快，B选项正确；永久磁铁的N、S极可能在左、右侧面，或在前、后表面，因此从霍尔器件输出控制车速的电势差，不一定在霍尔器件的左、右侧面，也可能在前、后表面，C选项错误；当霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，从霍尔器件输出控制车速的电势差正负号相反，但由图丙可知，不会影响车速控制，D选项错误．5．如图所示是自动控制电路的原理图，a、b间电压恒定，R1为光敏电阻，R2为定值电阻．当电路中的光敏电阻不受光的照射时用电器可以正常工作．当光敏电阻受光的照射时，其阻值和电流表的示数如何变化？用电器工作状态怎样？解析：分析问题时，首先要根据光敏电阻的光敏特性，明确电路中电阻如何变化，然后再运用电路的相关知识进行判断．受光照射时，光敏电阻的阻值会减小为原来的eq\f(1,1000)～eq\f(1,100)，所以当光照射光敏电阻时，电路总阻值变小，干路电流增大很多，R2两端电压增大很多，并联部分的电压变得很小，用电器停止工作，电流表示数变得很小．答案：光敏电阻阻值减小，电流表的示数减小用电器停止工作6．如图所示为检测某传感器的电路图．传感器上标有“3V0.9W”的字样(传感器可看做一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10Ω1A”的字样，电流表的量程为0.6A，电压表的量程为3V．则(1)传感器的电阻为________Ω，额定电流为________A.(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________V.(3)如果传感器的电阻变化超过标准值1Ω，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？________(选填“可以”或“不可以”)，此时a、b所加的电压是________V.解析：(1)根据功率公式可知，传感器的电阻R传＝eq\f(U传2,P传)＝10Ω；I传＝eq\f(P传,U传)＝0.3A.(2)为了确保电路各部分安全，要求电路的最大电流Im＝I传＝0.3A，此时电源电压最大值：Um＝U传＋U0，其中U0＝I传Rm＝3V，电源电压最大值Um＝U传＋U0＝6V.(3)第一次实验时，a、b两端电压U＝I1R传′＋U1＝0.16A×R传′＋1.48V；第二次实验时，a、b两端电压U＝I2R传′＋U2＝0.22A×R传′＋0.91V，联立解得，R传′＝9.5Ω，U＝3V．传感器的电阻变化为ΔR＝R传－R传′＝0.5Ω<1Ω.此传感器仍可使用．答案：(1)100.3(2)6(3)可以3第六章第2节传感器的应用「基础达标练」1．街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的()A．压敏性 B．光敏性C．热敏性 D．三特性都利用了解析：选B分析题意可知，要求航标灯夜晚亮、白天熄．通过光来控制电路电流的变化，所以电路中必须存在光传感器，通过光传感器来实现自动控制，利用半导体的光敏性，B选项正确．2．(多选)关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是()A．应变片是由导体材料制成B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小C．传感器输出的是应变片上的电压D．外力越大，输出的电压差值也越大解析：选BD应变片多用半导体材料制成，A错误；传感器输出的是上、下两应变片上的电压差，并且随着外力的增大，输出的电压差值也就越大，C错误，B、D正确．3．有一种在光照增强或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是()A．两个传感器都是光电传感器B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作解析：选B题中提到光照增强或温度升高时排气扇都能启动，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照和温度其中一个满足条件即可，A、C、D错误，B正确．4．(多选)传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同．以下有关传感器的说法正确的是()A.办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，是光传感器的应用B.非触摸式自动水龙头(自动感应水龙头)应用的传感器是生物传感器C.空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内实现这一功能的传感器是温度传感器D.电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，能控制电路的通断解析：选ACD办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开和关，是由于人体会发出红外线，当传感器探测到人体发出的红外线后，门会自动打开，是光传感器的应用，故A正确；利用红外线的热效应可以制成多种开关，本题所涉及的水龙头和智能门就是这一应用的体现．是利用光传感器而制成的，故B错误；空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，这是因为空调机使用温度传感器，故C正确；电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断，原理是不同的金属膨胀系数不同，故D正确．5．用于火灾报警的离子烟雾传感器如图所示．在网罩Ⅰ内有电极Ⅱ和Ⅲ，a、b两端接电源，Ⅳ是一小块放射性同位素镅241，它能放射出一种很容易使空气电离的粒子．正常情况下镅241放射出的粒子使两个极板间的空气电离，在a、b间形成较强的电流；发生火灾时，大量烟雾进入网罩Ⅰ内，烟尘颗粒吸收其中的带电粒子，导致电流发生变化，从而报警．下列说法中正确的是()A．镅241射出的是α粒子，有烟雾时电流增强B．镅241射出的是α粒子，有烟雾时电流减弱C．镅241射出的是β粒子，有烟雾时电流增强D．镅241射出的是β粒子，有烟雾时电流减弱解析：选B放射性同位素镅241，它能放射出一种很容易使气体电离的粒子，知该粒子是α粒子．发生火灾时，烟雾进入网罩内，烟尘颗粒吸收空气中的离子和镅发出的粒子，使得电流减弱．故B正确，A、C、D错误．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eq\f(ks,m) B．方向向右，大小为eq\f(ks,m)C．方向向左，大小为eq\f(2ks,m) D．方向向右，大小为eq\f(2ks,m)解析：选D当指针向左偏离O点的距离为s时，与滑块相连的左边弹簧被压缩s，右边弹簧被拉伸s，因而弹簧对滑块的弹力的大小均为ks，且方向均水平向右，即滑块受到的合力大小为2ks，方向水平向右．由牛顿第二定律可知D正确．7．(多选)如图是电熨斗的结构图，下列说法正确的是()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，使升降螺丝上升D．双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断解析：选BD电热丝通电加热，双金属片温度升高，双金属片的膨胀系数上大下小，温度升高到一定值时，双金属片向下弯曲使触点断开，停止供电，A错，B、D对；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，使双金属片稍向下弯曲，这样要使触点断开双金属片向下弯曲程度要大一些，温度也需要更高一些，C错．8．如图所示，小铅球P系在细金属丝下，悬挂在O点，开始时小铅球P沿竖直方向处于静止状态，当将小铅球P放入水平流动的水中时，球向左摆动一定的角度θ，水流速度越大，θ越大．为了测定水流对小球作用力的大小，在水平方向固定一根电阻丝BC，其长为L，它与金属丝接触良好，不计摩擦和金属丝的电阻，C端在O点正下方处且OC＝h.图中还有电动势为E的电源(内阻不计)和一只电压表．请你连接一个电路，使得当水速增大时，电压表示数增大．解析：如图所示．设CE＝x，P球平衡时，由平衡条件可得tanθ＝eq\f(F,mg)＝eq\f(x,h)，F为水流对小球作用力①根据闭合电路欧姆定律和部分电路的欧姆定律可得I＝eq\f(E,RL)＝eq\f(U,Rx)②根据电阻定律可得RL＝ρeq\f(L,S)③Rx＝ρeq\f(x,S)④由①②③④式可得U＝eq\f(tanθ·Eh,L)，因为水速越大，θ越大，则U越大．答案：见解析「能力提升练」1．关于电磁灶的加热原理，下列说法正确的是()①电磁灶加热与微波炉加热原理是一样的②电磁灶是利用电磁感应原理制成的③电磁灶是热量从灶口传递给锅中的食物达到加热的目的④电磁灶工作时，灶不会生热A．②④ B．①③C．①② D．②③解析：选A电磁灶里面的线圈中变化的电流，产生变化的磁场，从而形成涡流，根据电流的热效应进行加热，电磁灶工作时，灶不会生热，故③错误，④正确；微波炉是接通电路后，220V交流电经变压器变压，在次级产生3.4V低压交流电对磁控管加热，同时在另一次级产生2000V高压电，经镇流系统加到磁控管的阴、阳两极之间，使磁控管产生微波，微波输送至金属制成的加热器(炉腔)，被来回反射，微波的电磁作用使食物内的分子高频运动，从而使食物受热，故①错误，②正确．所以A正确，B、C、D错误．2．如图所示，是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图．门打开时，红外光敏电阻R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)．经实际试验，灯的亮灭能反映门的开、关状态．门打开时两灯的发光情况以及R2两端电压UR2与门关闭时相比()A．红灯亮，UR2变大 B．绿灯亮，UR2变大C．绿灯亮，UR2变小 D．红灯亮，UR2变小解析：选D门打开R3减小，导致R总减小和I总增加，Ur和UR1变大，UR2＝E－(UR1＋Ur)减小，IR3＝I总－eq\f(UR2,R2)增加，电磁继电器磁性增强把衔铁拉下，红灯亮，绿灯灭，A、B、C错误，D正确．3．(2019·辽宁白城月考)如图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()A．温度升高至74℃时，L1灯亮，报警B．温度升高至74℃时，L2灯亮，报警C．温度升高至78℃时，L1灯亮，报警D．温度升高至78℃时，L2灯亮，报警解析：选D当温度低于78℃时，继电器线圈中没有电流，此时灯L1亮，但不报警；当温度升高到78℃时，继电器线圈有电流，磁铁吸下衔铁，灯L2被接通，所以灯L2亮且报警，温度升高至74℃时，只是灯L1亮，不会报警，故A、B、C选项错误，D选项正确．4．(多选)有一种测量人体重的电子秤，其原理如图中虚线内所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表)．设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3A，电源电动势为12V，内阻为2Ω，电阻R随压力变化的函数式为R＝30－0.01F(F和R的单位分别是N和Ω)．下列说法正确的是()A．该秤能测量的最大体重是1400NB．该秤能测量的最大体重是2800NC．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375A处D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.400A处解析：选BC分析题意可知，理想电流表的量程为3A，故电路中电流为3A时，电子秤测量的体重最大，根据闭合电路欧姆定律可知，I＝eq\f(E,R＋r)，解得R＝2Ω，其中R＝30－0.01F，联立解得F＝2800N，A选项错误，B选项正确；踏板空载时F＝0，代入R＝30－0.01F，解得R＝30Ω，根据欧姆定律得，I＝0.375A，该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375A处，C选项正确，D选项错误．5．同学们在研究传感器特点时，做了如下两个实验：(1)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弹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________．A．t1、t2时刻小球速度最大B．t2、t5时刻小球的动能最小C．t3、t4时刻小球的速度相同D．小球在运动过程中机械能守恒(2)温度传感器是对温度敏感的元件，它将感受到的温度信号转变成测量的量(一般是电学量)，从而直接反映出其变化．某种材料的R­t图线如图丙所示．①它________(选填“能”或“不能”)作为温度传感器的感应元件．②把这种材料制成的电阻和一个电热器串联，如图丁，可达到何种自动控制效果？解析：(1)分析小球的运动可知，小球先做自由落体运动，当绳子出现弹力后，小球做加速度减小的加速运动，当重力等于弹力时，速度最大，弹力大于重力时，小球做加速度增大的减速运动，在最低点时，速度为零，小球做往复运动，最终处于静止状态，重力等于弹力．对应图乙可知，t1、t3、t4、t6时刻，弹性绳处于原长，弹力为零，t2、t5时刻，弹力最大，处于最低点，速度为零，故A选项错误，B选项正确；小球运动过程中受到重力、弹力和阻力作用，t3、t4时刻小球的速度不等，小球运动过程中机械能不守恒，C、D选项错误．(2)①分析图丙可知，该传感器电阻随温度的变化明显，可以作为温度传感器的感应元件．②根据温度传感器的特性可知，电阻随温度的升高而增大，根据闭合电路欧姆定律可知，温度升高后，电流减小，功率减小．温度降低时，电流增大，功率增大，可以起到保持一定温度的效果．答案：(1)B(2)①能②可达到使电热器保持一定温度的效果6．如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个温控开关，手动闭合后，当温度达到居里点(103℃)时，此开关会自动断开，S2也是一个自动温控开关，当温度低于70℃时，会自动闭合，温度高于80℃时，会自动断开，红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯．分流电阻R1＝R2＝500Ω，加热电阻丝R3＝50Ω，两灯电阻不计．(1)分析电饭煲的工作原理；(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比；(3)简要回答：如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？解析：(1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80℃时，S2自动断开，S1仍闭合．水烧开后，温度升到居里点103℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态．由于散热，待温度降到70℃时，S2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80℃时，S2又自动断开，再次处于保温状态．(2)加热时电饭煲消耗的电功率P1＝eq\f(U2,R并)，保温时电饭煲消耗的电功率P2＝eq\f(U2,R1＋R并)，两式中R并＝eq\f(R2R3,R2＋R3)＝eq\f(500×50,500＋50)Ω＝eq\f(500,11)Ω.从而有eq\f(P1,P2)＝eq\f(R1＋R并,R并)＝eq\f(500＋\f(500,11),\f(500,11))＝eq\f(12,1).(3)如果不闭合开关S1，开始S2是闭合的，R1被短路，功率为P1，当温度上升到80℃时，S2自动断开，功率降为P2，温度降低到70℃，S2自动闭合…温度只能在70℃～80℃之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭．答案：(1)见解析(2)12∶1(3)见解析第六章章末质量检测卷(三)(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分)1．关于光敏电阻和热敏电阻，下列说法中正确的是()A．光敏电阻是用半导体材料制成的，其阻值随光照增强而减小，随光照的减弱而增大B．光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这个电学量的传感器C．热敏电阻是用金属铂制成的，它对温度感知很灵敏D．热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量的传感器解析：选A光敏电阻是把光照强度转换为电阻的元件，热敏电阻是把温度转换为电阻的元件，故B、D错误；热敏电阻与金属热电阻是两个不同的概念，热敏电阻和光敏电阻都是用半导体材料制成的，某些半导体具有光敏性和热敏性，金属热电阻随温度升高电阻增大，但灵敏度不高，故C错误．2．下列说法正确的是()A．电饭锅中的温度传感器的主要元件是氧化铁B．氧化铁在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性C．用电饭锅烧水，水开时能自动断电D．用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自动复位解析：选D电饭锅的主要元件为感温铁氧体，它在103℃时失去铁磁性，A、B错误；用电饭锅烧水时，在标准大气压下，水温最高为100℃，电饭锅不会自动弹开，若无人控制，则会直到水被烧干后才会断开，C错误；电饭锅开关自动断电后只能手动复位，D正确．3．许多饮水机，可以保证出水温度恒定，采取的方法是()A．持续加温B．设定程式，固定各次加温时间及加热时间间隔C．水温低于设定温度时加热，达到设定温度时，停止加热D．人工控制加温按钮解析：选C饮水机温度控制系统以调节饮水机温度为目的，其输入参数主要是水温信号和设置的设定温度．输出信号主要是温度显示、声光报警和执行加热．工作时传感器将温度传给单片机，当水温低于设定温度时，单片机控制加热模块加热，当温度高于设定温度，继电器断开，加热停止．从而实现温度控制的目标．故选C.4．2007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，错误的是()A．热敏电阻可应用于温度测控装置中B．光敏电阻是一种光电传感器C．电阻丝可应用于电热设备中D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用解析：选D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，A、B、C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，D错误．5.如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器．话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极．在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其他量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号．其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的()A．距离变化 B．正对面积变化C．介质变化 D．电压变化解析：选A话筒中金属层与金属板构成平行板电容器，当讲话时，振动膜的振动相当于两极板间的距离发生变化，由平行板电容器C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(εrS,4πkd)可知，当d发生变化时，引起电信号的变化，A正确．6.如图所示是利用电容器测量角度的传感器示意图．当动片和定片之间的角度θ发生变化时，电容C便发生变化，测出C的变化情况，就可知道θ的变化情况．选项图的四个图象中，能正确反映C和θ间函数关系的是()解析：选A因为电容和两块极板之间正对面积的大小是成正比的．而θ的增大使得动片和定片的正对面积减小，所以使得C减小，又θ增大导致正对面积减小是按照线性规律变化的，所以A正确．7．如图所示，为某商厦安装的光敏电阻自动计数器的示意图．其中A是光源，B是由电动机带动匀速运行的自动扶梯，R1是半导体材料制成的光敏电阻(光照越强，电阻越小)，R2是定值电阻．每当扶梯上有顾客经过．挡住由A射向R1的光线时，计数器就计数一次．此光计数器的基本工作原理是()A．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压B．不论有无光照射R1，信号处理系统获得的电压都不变C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次解析：选C由电路图可知，R1、R2串联；当有光照射R1时，R1的阻值较小，总阻值较小，由欧姆定律可得电路中电流较大；因R2为定值电阻，则R2两端的电压较大；当光线被挡住时，R1的阻值变大，总阻值变大，由欧姆定律可得电路中电流减小；因R2为定值电阻，则R2两端的电压减小，故A、B错误；当光线被挡住时，R1的阻值变大，则R2两端的电压减小．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次，故C正确，D错误．8.如图所示，宽度为d、厚度为h的导体放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过该导体时，在导体的上、下表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明：当磁场不太强时，电势差U、电流I和磁感应强度B的关系为U＝keq\f(IB,d)，式中的比例系数k称为霍尔系数．设载流子的电量为q，下列说法正确的是()A．载流子所受静电力的大小F＝qeq\f(U,d)B．导体上表面的电势一定大于下表面的电势C．霍尔系数为k＝eq\f(1,nq)，其中n为导体单位长度上的载流子数D．载流子所受洛伦兹力的大小F洛＝eq\f(BI,nhd)，其中n为导体单位体积内的电荷数解析：选D电流通过该导体时，在导体的上、下表面之间会产生电势差，载流子所受静电力的大小为F＝qeq\f(U,h)，A选项错误；载流子的电性未知，不能判断导体上、下表面的电势高低，B选项错误；载流子处于平衡状态，qvB＝qeq\f(U,h)，根据电流的微观表达式I＝nqSv，解得U＝eq\f(hIB,nSq)，其中S＝hd，得U＝eq\f(IB,nqd)＝keq\f(IB,d)，故k＝eq\f(1,nq)，其中n为导体单位体积上的载流子数，C选项错误；载流子所受洛伦兹力的大小F洛＝qvB＝eq\f(BI,nhd)，D选项正确．二、多项选择题(本题共7小题，每小题3分，共21分．全选对的得3分，选对但不全的得2分，有错选的得0分)9.如图所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是()A．严重污染时，LDR是高电阻B．轻度污染时，LDR是高电阻C．无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定D．该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响解析：选AD严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A对，B错；LDR由半导体材料制成，受光照影响电阻会发生变化，C错；白天和晚上自然光强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，D对．10．如图所示是一种油箱内油面高度检测装置的示意图．图中油量表由电流表改装而成，金属杠杆的一端接浮标，另一端触点O接滑动变阻器R.当油箱内油面下降时，下列分析正确的有()A．触点O向下滑动 B．触点O向上滑动C．电路中的电流增大了 D．电路中的电流减小了解析：选BD当油箱内油面下降时，浮标下降，由杠杆可以看出触点O向上滑动，变阻器R的阻值变大，电流减小，所以选项A、C错误，B、D正确．11.如图所示是某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，A、B接监控装置．则()A．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高B．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低C．当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压D．当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压解析：选BCR1是光敏电阻，有光照射时，电阻变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故A项错误，B项正确；由闭合电路欧姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故C项正确；当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故D项错误．12．小强在用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制．经检查，恒温箱的控制器没有故障．参照恒温箱原理图，下列对故障判断错误的是()A．只可能是热敏电阻出现故障B．只可能是温度设定装置出现故障C．热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障D．可能是加热器出现故障解析：选ABD由恒温箱原理图可知，若热敏电阻出现故障或温度设定装置出现故障都会向控制器传递错误信息，导致控制器发出错误指令，故C正确，A、B错误；若加热器出现故障，只有一种可能，即不能加热，而加热器一直加热才会使温度持续升高，故D错误．13．某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图所示的Z字形连接(两接线柱间只有一个元件)．为了确定各元件种类，小华同学把计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将AB、BC、CD接入电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图a、b、c所示，则如下判断中正确的是()A．AB间是电容器 B．BC间是电感线圈C．CD间是电容器 D．CD间是定值电阻解析：选ABD接入电容器后，充电过程有短暂的电流，电路稳定后电路中没有电流；接入电感线圈后由于自感，电流逐渐增大；接入定值电阻后，电流保持一定值，故AB间为电容器，BC间为电感线圈，CD间为定值电阻，所以A、B、D正确，C错误．14．某温度检测、光电控制加热装置原理如图所示．图中RT为热敏电阻(随温度升高，阻值减小)，用来探测加热电阻丝R的温度，RG为光敏电阻(随光照强度增大，阻值减小)，接收小灯泡L的光照，除RT、RG外，其他电阻均为定值电阻(虚线框内两元件距离很近)．当R处温度升高时()A．L变亮 B．R3的电流减小C．E2的路端电压增大 D．R的功率减小解析：选AD当R处温度升高时，RT阻值变小，小灯泡L的光照强度增大，RG阻值变小，通过R2的电流变大，E2的路端电压变小，R两端电压变小，通过的电流也变小，功率变小，通过R3的电流变大，A、D选项正确．15．如图所示为用热敏电阻R和电磁铁L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小．电源甲与电磁铁、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接．则()A．当温度降低到某一数值时，衔铁P将会被吸下B．当温度升高到某一数值时，衔铁P将会被吸下C．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端解析：选BD温度升高时，热敏电阻阻值减小，电流增大，电磁铁磁性增强，将衔铁P吸下，选项B正确；温度低时，要求加热器工作，所以加热器应接在A、B端，选项D正确．三、非选择题(本题共5小题，共55分)16．(7分)工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故．工厂中大都是利用光电控制设备来避免事故发生的．如图所示为光控继电器的示意图，它由电源、光电管(当有光照射时，在阴