广西专版新教材高中物理第5章传感器过关检测B卷新人教版选择性必修第二册

PAGEPAGE1第五章过关检测(B卷)(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,第1~7小题只有一个选项符合题目要求,第8~10小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)1.有一电学元件,温度上升时电阻大幅度减小,则这种元件可能是()A.金属导体 B.绝缘体C.半导体 D.超导体答案:C解析:金属导体温度上升时电阻增大;绝缘体温度上升时电阻保持不变;对于超导体,在其临界温度以下,温度上升电阻仍为零,高于临界温度,温度上升电阻往往增大;某些半导体材料受到光照或者温度上升时,会有更多的电子获得能量成为自由电子,于是导电性有明显增加,电阻大幅度减小。2.下图为小型电磁继电器的构造示意图,其中L为含铁芯的线圈,P为可绕O点转动的铁片,K为弹簧,S为一对触头,A、B、C、D为四个接线柱。电磁继电器与传感器协作,可完成自动限制的要求。其工作方式是()A.A与B接信号电压,C与D可跟被控电路串联B.A与B接信号电压,C与D可跟被控电路并联C.C与D接信号电压,A与B可跟被控电路串联D.C与D接信号电压,A与B可跟被控电路并联答案:A解析:由题图可知A、B是继电器线圈的接线柱,所以A、B应接信号电压,线圈中电流大小随信号电压变更,从而使铁片被继电器吸引或者被弹簧拉起,从而使C、D接通或断开,进而起到限制作用,所以选项A正确。3.下图为电容式传感器部分构件的示意图。当动片(实线图)和定片(虚线图)之间正对扇形区的圆心角的角度θ发生变更时,电容C便发生变更。图中能正确反映C和θ间的函数关系的是()答案:D解析:当角度θ发生变更时,极板正对面积发生变更,S=πr2θ2π=r22θ,又C=εrS4π4.传感器是一种采集信息的重要器件,右图是一种测定压力的电容式传感器,当待测压力F作用于可动膜片的电极上时,以下说法正确的是()①若F向上压膜片电极,电路中有从a到b的电流。②若F向上压膜片电极,电路中有从b到a的电流。③若F向上压膜片电极,电路中不会出现电流。④若电流表有示数,则说明压力F发生变更。⑤若电流表有示数,则说明压力F不发生变更。A.②④ B.①④C.③⑤ D.①⑤答案:A解析:当F向上压膜片电极时,电容器两板间距离变小,电容增大,因电容器两板间电压不变,由Q=CU可知,电容器被充电,电路中有从b到a的电流,①③错误,②正确。只要电流表有示数,就说明电路中有电流,而电流正是由于电容器的电容发生变更所引起的,故可知压力F发生变更,④正确,⑤错误。5.有些半导体电阻应变片的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学设计了利用此种电阻应变片推断升降机运动状态的装置,其工作原理如图所示。将电阻应变片固定在升降机底板上,其上放置一个物块,在升降机运动过程的某一段时间内,发觉电流表的示数I不变,且I大于升降机静止时电流表的示数I0。在这段时间内()A.升降机可能匀减速下降B.升降机肯定匀减速下降C.升降机可能匀加速下降D.升降机肯定匀加速下降答案:C解析:设升降机匀加速下降,则重力mg大于压力FN,即压力FN变小,电阻应变片阻值变大,R总增大,由I总=ER总,知I总变小,知U外=E-I总r变大,电流表读数变大;升降机也可能匀减速上升,故选项A、B、D错误6.下图为用电源、电磁继电器、滑动变阻器、绿灯泡、小电铃、负温度系数半导体热敏电阻、开关、导线等组成的一个高温报警器电路图,要求正常状况绿灯亮,有险情时电铃报警,则图中的甲、乙、丙分别是()A.小电铃、半导体热敏电阻、绿灯泡B.半导体热敏电阻、小电铃、绿灯泡C.绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻D.半导体热敏电阻、绿灯泡、小电铃答案:B解析:甲的回路应为限制电路,甲是半导体热敏电阻;温度上升时,电阻变小,电流变大,继电器工作,触头被吸下,乙被接通应报警,即乙是小电铃;平常时,丙导通,丙应是绿灯泡,即选项B正确。7.如图所示,用两种不同的金属丝组成的一个回路,触点1插在热水中,触点2插在冷水中,电流表指针会发生偏转,这就是温差发电现象。下列有关温差发电现象的说法不正确的是()A.该试验符合能量守恒定律B.该试验中有部分内能转化为电路的电能C.该试验中热水的温度降低,冷水的温度上升D.该试验中热水的温度降低,冷水的温度不变更答案:D解析:该试验遵循能量守恒定律,最终将达到热平衡,内能转化为电能,热水温度降低,冷水温度上升。8.一些学校为了保证教室照明条件,采纳智能照明系统,在自然光不足时接通电源启动日光灯。而在自然光足够时,自动关闭日光灯。其原理图如图所示,R为一光敏电阻,L为一带铁芯的螺线管,在螺线管上方有一用细弹簧系着的轻质衔铁,一端用铰链固定在墙上可以自由转动,另一端用一绝缘棒连接一动触头。有关这个智能照明系统的工作原理描述正确的是()A.光照越强,光敏电阻阻值越大,衔铁被吸引下来B.在光线不足时,光敏电阻阻值变大,电流减小,衔铁被弹簧拉上去,日光灯接通C.上面两接线柱和日光灯电路连接D.下面两接线柱和日光灯电路连接答案:BC解析:由光敏电阻的特性可知,光照越强,电阻越小,电流越大,所以选项A错误,B正确。上面两接线柱应接日光灯电路,所以选项C正确,D错误。9.下图为用热敏电阻RT和电磁铁L等组成的一个简洁的恒温限制电路,其中热敏电阻的阻值会随温度的上升而减小。电源甲与电磁铁、热敏电阻等组成限制电路,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.当温度上升到某一数值时,衔铁P将会被吸下C.工作时,应当把恒温箱内的加热器接在C、D端D.工作时,应当把恒温箱内的加热器接在A、B端答案:BD解析:温度上升时,热敏电阻阻值减小,电流增大,电磁铁磁性增加,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。10.某同学在试验室里熟识各种仪器的运用。他将一条形磁铁放在水平转盘上,如图甲所示,磁铁可随转盘转动,另将一磁感应强度传感器固定在转盘旁边。当转盘(及磁铁)转动时,引起磁感应强度测量值周期性地变更,该变更的周期与转盘转动周期一样。经过操作,该同学在计算机上得到了如图乙所示的图像。甲乙该同学揣测磁感应强度传感器内有一线圈,当测得磁感应强度最大时就是穿过线圈的磁通量最大时,依据这种揣测()A.在t=0.1s时刻,线圈内产生的感应电流的方向发生了变更B.在t=0.15s时刻,线圈内产生的感应电流的方向发生了变更C.在t=0.1s时刻,线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值D.在t=0.15s时刻,线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值答案:AC解析:传感器内线圈的磁感应强度如题图乙所示,在图乙中斜率既能反映线圈内产生的感应电流的方向变更,又能反映感应电流的大小变更。t=0.1s时刻,斜率最大,线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值,并且产生的感应电流的方向发生了变更,所以选项A、C正确。同理可知t=0.15s时刻线圈内产生的感应电流的方向变更及大小变更状况,选项B、D错误。二、填空题(共2小题,共18分)11.(9分)太阳能是一种清洁、“绿色”能源。在我国举办的世博会上,大量利用了太阳能电池。太阳能电池在有光照时,可以将光能转化为电能,在没有光照时,可以视为一个电学器件。某试验小组依据测绘小灯泡伏安特性曲线的试验方法,探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的I-U特性。所用的器材包括:太阳能电池,电源E,电流表A,电压表V,滑动变阻器R,开关S及导线若干。(1)为了达到上述目的,请将图甲连成一个完整的试验电路图。(2)该试验小组依据试验得到的数据,描点绘出了如图乙的I-U图像。由图可知,当电压小于2.00V时,太阳能电池的电阻(选填“很大”或“很小”);当电压为2.80V时,太阳能电池的电阻约为Ω。

答案:(1)连线如图(2)很大1.0×103(966或1037也对)解析:(1)探究I-U特性时须要多组数据,故滑动变阻器应采纳分压接法。连线见答案。(2)依据R=UI,结合I-U图可知U<2.00V时R很大;U=2.80V时R=2.802.8×10-3Ω12.(9分)图甲是某同学探究热敏电阻阻值随温度的变更规律时设计的电路图。(1)依据电路图,在图乙的实物上连线。甲乙(2)通过试验,他得到了该热敏电阻的伏安特性曲线如图丙所示,由图可知,热敏电阻的阻值随温度的上升而。

丙丁(3)他将这个热敏电阻接入如图丁所示的电路中,已知电源电压为9V,内阻不计,R1=30Ω,内阻不计的毫安表读数为500mA,则R2的阻值为。

答案:(1)连接实物图如图所示(2)减小(3)25Ω解析:(2)由热敏电阻的伏安特性曲线可知,随电流、电压的增大(即功率增大,温度上升),图线上点与坐标原点连线的斜率也增大,因此电阻阻值减小。(3)电源内阻不计,则通过R1的电流I1=ER1=930A=300mA,通过R2和R的电流I2=IA-I1=500mA-300mA=200mA,由R的伏安特性曲线可以读出,当I2=200mA时,R两端的电压U=4V,则R2两端的电压U2=E-U=5V,所以R2=三、论述计算题(共4小题,共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最终答案不能得分,有数值计算的题,答案中必需明确写出数值和单位)13.(8分)在开展探讨性学习的过程中,某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置(如图所示)。在轮子的边缘贴上一小磁铁,将小线圈靠近轮边放置,接上数据采集器和电脑(DIS试验器材)。已知小线圈的面积为S,匝数为N,回路的总电阻为R,小磁铁旁边的磁感应强度最大值为B。试验发觉,轮子转过θ弧度时,小线圈处的磁感应强度由最大值变为零。他说:“只要测得此过程感应电流的平均值I,就可以求得转轮转速的大小。”请你运用所学的学问推证该同学的推断是否正确,假如正确,请推导出转轮转速的表达式;假如不正确,请说明理由。答案:设转轮的角速度、转速分别为ω和n。轮子转过θ角度所需时间为Δt,穿过线圈的磁通量的变更量为ΔΦ,线圈中产生的感应电动势的平均值为E。依据法拉第电磁感应定律有E=N由闭合电路欧姆定律,感应电流的平均值I=E又Δt=θω,n=ω2π,解得由解得的结果看,该同学的推断是正确的。14.(12分)有一种测量压力的电子秤,其原理图如图所示。E是内阻不计、电动势为6V的电源;R0是一个阻值为300Ω的限流电阻;G是由志向电流表改装成的指针式测力显示器;R是一个压力传感器,其阻值可随压力大小变更而变更,其关系如下表所示;C是一个用来爱护显示器的电容器。秤台的重力忽视不计。压力F/N050100150200250300…电阻R/Ω300280260240220200180…(1)利用表中的数据写出电阻R随压力F变更的函数式。(2)若电容器的耐压值为5V,该电子秤的最大称量值为多少?(3)假如把电流表中电流的刻度变换成压力刻度,则该测力显示器的刻度是否匀称?答案:(1)R=(300-0.4F)Ω(2)600N(3)不匀称解析:(1)由表中数据可知k=ΔRΔF=所以电阻R随压力F变更的函数表达式为R=(300-0.4F)Ω。(2)R上受到的压力越大,R的阻值越小,电容器两端电压越大,但不能超过5V,所以5V6V=R0R0+R,解得R的最小值R=60Ω,又因为R=(300-0(3)电流表中的电流I=ER0+R=E600-0.15.(12分)小明依据所学的电学学问,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电阻应变片是阻值随压力变更而变更的元件,并了解到电阻应变片在生活中的一种应用——力传感器。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。某力传感器输出电压与压力的关系如下表所示。压力/(105N)01.22.43.64.86.0输出电压/V012345小明利用该力传感器和电阻箱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,当线圈中电流大于或等于20mA时,电磁继电器的衔铁被吸合。已知继电器线圈的电阻为25Ω,继电器电路的电源电压由传感器的输出电压U供应。(假设U不受继电器电路影响)(1)依据表格中数据,请在图乙给定的坐标系中描绘出力传感器的输出电压随压力变更的图像。(2)当压力增大到肯定程度时,电铃报警,说明汽车超载,则图甲中电铃应接在(选填“A、B”或“C、D”)两端。

(3)小明希望压力大于或等于2.4×105N时,启动报警系统,则电阻箱R'的电阻应调整到多大?(4)要使该装置报警,汽车的最小重力为多少?答案:(1)如图所示(2)C、D(3)75Ω(4)6×104N解析:(1)横坐标表示压力,纵坐标表示输出电压,对应表中数据,绘制图像。(2)当压力增大到肯定程度时,力传感器输出电压达到肯定数值,线圈中电流大于或等于20mA时,电磁继电器的衔铁被吸合,C、D间的电路就会被接通,因此电铃应接在C、D之间。(3)由表格可知,当压力为2.4×105N时,输出电压U=2V,使电磁继电器衔铁闭合的最小电流I=20mA=0.02A,所以此时电路的总电阻R总=UI=又因为继电器线圈的电阻R线=25Ω所以电阻箱接入电路的阻值R'=R总-R线=100Ω-25Ω=75Ω。(4)使电磁继电器衔铁闭合的最小电流I=20mA=0.02A电磁继电器线圈的电阻R线=25ΩU小=IR