2023高中物理第五章传感器质量评估新人教版选择性

第五章质量评估(时间:75分钟满分:100分)一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28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.右图为一测定液面高低的传感器原理示意图,A为固定的导体芯,B为导体芯外面的一层绝缘物质,C为导电液体,把传感器接到图示电路中,已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同.若发现指针正向右偏转,则导电液体的深度h变化为 ()A.h正在减小B.h正在增大C.h不变D.无法确定解析:指针正向右偏转,表明电流正由左方向右方流动,也进一步说明该电容器正在放电.由于电容器始终与电源相连,所以电容器的电压不变,根据电容的公式C=QU可知电容器的电容变小,再根据平行板电容器的电容公式C=εrS4πkd,改变深度h答案:A2.力敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学利用力敏电阻设计了一个判断小车运动状态的装置,其工作原理如图甲所示,将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上,中间放置一个绝缘球.在小车向右做直线运动过程中,电流表示数与时间t的关系如图乙所示,下列判断正确的是 ()甲乙A.从t1到t2时间内,小车做匀速直线运动B.从t1到t2时间内,小车做匀加速直线运动C.从t2到t3时间内,小车做匀速直线运动D.从t2到t3时间内,小车做匀加速直线运动解析:从题图乙可以看出,在t1到t2时间内,电流表示数逐渐增大,说明力敏电阻的阻值逐渐减小,力敏电阻受到球的压力逐渐增大,小车的加速度逐渐增大,故小车做变加速直线运动,选项A、B均错误.在t2到t3时间内,电流表示数不变,说明球对力敏电阻的压力不变,故小车做匀加速直线运动,选项C错误,选项D正确.答案:D3.计算机键盘是由两片金属切片组成的小电容器,该电容器的电容可用公式C=εrSd计算,式中εr=9×1012F/m,S为两金属切片的正对面积,d表示两金属切片的间距.当键被按下时,此电容器的电容发生变化,与之相连的电子线路就能检测出是哪个键被按下了,从而给出相应的信号.设每对金属切片的正对面积为50mm20.25pF,电子线路恰能检测出必要的信号,则键至少需要被按下 ()A.0.15mm B.0.25mm C.0.35mm D.0.45mm解析:由题给公式可知,键未被按下时电容C0=εrSd=9×1恰能检测出信号时的电容C'=C0+ΔC=(0.75+0.25)pF=4C故d'=3d4,Δd=d4所以选项A正确.答案:A4.右图是自动调温式电熨斗原理示意图,下列说法错误的是 ()A.常温时上下触点是接触的B.双金属片温度升高时,上金属片形变较大,双金属片将向下弯曲C.原来温度达到80℃时断开电源,现要求温度达到60℃时断开电源,应使调温旋钮下调一些D.由熨烫丝绸衣物状态转换为熨烫棉麻衣物状态,应使调温旋钮下移一些解析:常温工作时,上下触点是接通的,当温度升高时,上层金属片形变大,向下弯曲,切断电源.由熨烫丝绸衣物状态转换为熨烫棉麻衣物状态时,温度要升高,应使调温旋钮下移一些.选项A、B、D说法正确,选项C说法错误.答案:C5.如图所示,R3是光敏电阻(光照增强时电阻变小),当开关S闭合后,在没有光照射时,a、b两点等电势.当用光照射电阻R3时,则 ()A.a点电势高于b点电势B.a点电势低于b点电势C.a点电势等于b点电势D.a点电势和b点电势的大小无法比较解析:R3是光敏电阻,当光照增强时电阻变小,R3两端电压减小,故a点电势升高,因其他电阻的阻值不变,所以a点电势高于b点电势.答案:A6.研究发现巨磁电阻(GMR)的阻值随所处空间磁场的增强而增大,在图示电路中,闭合开关S1和S2,在滑动变阻器的滑片P向右滑动时 ()甲乙A.L1、L2都变暗B.L1、L2都变亮C.L1变暗,L2变亮D.L1变亮,L2变暗解析:当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,电磁铁中的电流减小,磁性减弱,巨磁电阻的阻值减小,乙中闭合电路的外电路电阻变小,外电压变小,L2中的电流变小,因此灯L2变暗;总电流变大,因此L1中的电流变大,L1变亮,选项D正确.答案:D7.电容式话筒的保真度比动圈式话筒的好,其工作原理如图所示.Q是绝缘支架,薄金属膜M和固定电极N构成一个电容器,与直流电源相连.当声波使膜片振动时,电容器电容发生变化,电路中形成变化的电流.在膜片向右运动的过程中,有 ()A.电容不变B.电容变小C.导线AB中有向左的电流D.导线AB中有向右的电流解析:膜片向右运动,电容器极板之间的距离d减小,由C=εrS4π答案:C二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18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6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.8.如图所示,Rt为金属热电阻,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,V为理想电压表,现发现电压表示数增大,可能的原因是 ()A.金属热电阻温度升高,其他条件不变B.金属热电阻温度降低,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:电压表示数增大,而R3为定值电阻,说明通过R3的电流增大,由电路结构可知,这可能是由Rt减小或R1增大引起的,由金属热电阻和光敏电阻特性知,可能是由温度降低或光照减弱引起的,故选项B、D正确,选项A、C错误.答案:BD9.振弦型频率传感器的结构示意图如图所示,它由钢弦和永磁体两部分组成,钢弦上端用固定夹块夹紧,下端的夹块与一膜片相连接,且夹块始终对膜片有压力.弦上的弹力越大,弦的固有频率越大.这种装置可以从线圈输出电压的频率确定膜片处压力的变化.下列说法正确的是 ()A.当软铁块与磁体靠近时,a端电势高B.当软铁块与磁体靠近时,b端电势高C.膜上的压力较小时,线圈中感应电动势的频率高D.膜上的压力较大时,线圈中感应电动势的频率高解析:当软铁块靠近磁体时,软铁块被磁化,线圈中的磁通量增加,根据楞次定律可得,b端电势比a端电势高,选项B正确.膜上压力越小时,钢弦上的弹力越大,振动频率越高,线圈中感应电动势的频率越高,选项C正确.答案:BC10.为了锻炼身体,小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力器,右图是其原理图.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),弹簧的劲度系数为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,电源内阻不计,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 ()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.当拉环所受拉力为400N时,电流表指针指在0.3A处D.当拉环所受拉力为400N时,电流表指针指在0.5A处解析:若电路无电阻R0,当金属滑片P在b端时,则电源短路,因此R0起保护电路作用,选项A正确.当拉环不受力时,滑片P在a端,由闭合电路欧姆定律得,I=UR0+R1=0.1A,故选项B正确.当拉环所受拉力为400N时,由F=k4cm,R1接入电路的电阻R=5Ω,由闭合电路欧姆定律得,I'=UR0+答案:ABC三、非选择题:共54分.11.(8分)目前有些居民区内楼道灯的控制,使用的是一种延时开关,该延时开关的简化电路如图所示.图中D是红色发光二极管(只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光),R为限流电阻,K为按钮式开关,虚线框内S表示延时开关电路,当按下K接通电路瞬间,延时开关触发,相当于S闭合,这时释放K后,延时开关S约在1min后断开,灯泡熄灭.按钮开关K按下前,发光二极管是(选填“发光的”或“熄灭的”),按钮开关K按下再释放后,灯泡L发光持续时间约min.这一过程中发光二极管是(选填“发光的”或“熄灭的”).限流电阻R的阻值和灯丝电阻RL相比,应满足RRL的条件.

解析:开关K按下前,S断开,有电流经过发光二极管,故发光二极管是发光的.当按下开关K后,延时开关S闭合,二极管和R被短接,二极管不发光.按钮开关K按下再释放后,由于延时开关S约1min后断开,灯泡L能持续发光约1min.由于R为限流电阻,且发光二极管只要有很小的电流通过就能发光,故应满足R≫RL.答案:发光的1熄灭的≫12.(10分)图甲是某同学探究热敏电阻的阻值随温度变化的规律时设计的电路图.甲乙(1)根据电路图,用笔画线代替导线将图乙中实物图连接起来.(2)通过实验,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升高而.

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,R1=30Ω,内阻不计的电流表读数为0.5A,则R2的阻值为.

解析:(1)根据电路图依次连接实物图.(2)由热敏电阻的伏安特性曲线可知,随电流、电压的增大,热敏电阻的电功率增大,温度升高,曲线上的点与原点连线的斜率增大,因此热敏电阻的阻值随温度的升高而减小.(3)电流表内阻不计,则通过R1的电流I1=ER通过R2和R的电流I2=IAI1=0.2A,由R的伏安特性曲线可以读出,当I2=0.2A时,R两端的电压为U=4V,则R2两端的电压U2=EU=5V,所以R2=U2I2=答案:(1)如图所示.(2)减小(3)25Ω13.(10分)有一种角速度计可以测量航天器的转动角速度,其结构如图所示,角速度计固定在待测装置上,元件A可在光滑杆上滑动,静止时,电压输出刚好为0.当装置绕竖直轴OO'转动时,元件A在光滑杆上发生位移并输出电压信号,成为航天器制导系统的信息源.已知A的质量为m,弹簧的劲度系数为k,自然长度为l0,电源的电动势为E,内阻不计,滑动变阻器B总长度为l,当系统以角速度ω转动时,求电压表示数U与ω的函数关系.解析:当系统以角速度ω转动时,对元件A,弹簧弹力提供做圆周运动的向心力为kx=mω2(l0+x);电压表的读数U=Exl;解得U与ωU=mω当x=l时,U=E,ω=klm(l0+答案:U=m14.(12分)电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器,它们一般具有加热和保温功能,其工作原理大致相同.下图为某种电热式电器的简化电路图,主要元件有电阻丝R1、R2和自动开关S.(1)当自动开关S闭合和断开时,用电器分别处于什么状态?(2)用电器由照明电路供电(U=220V),设加热时用电器的电功率为400W,保温时用电器的电功率为40W,则R1和R2分别为多大?解析:(1)当S闭合时,R2被短接,此时电路总电阻最小,由P=U2R知,电功率最大,用电器处于加热状态;当S断开时,R1、R2(2)S闭合时,用电器处于加热状态有P=U2S断开时,用电器处于保温状态有P'=U2联立各式得R1=121Ω,R2=1089Ω.答案:(1)S闭合时,用电器处于加热状态;S断开时,用电器处于保温状态.(2)121Ω1089Ω15.(14分)图甲是一种自动测定油箱内油面高度的装置示意图.其中R是滑动变阻器,阻值范围是0~100Ω,它的金属滑片是杠杆的一端;油量表是由电流表改装而成的,实际是量程为0~0.6A的电流表,从指针所指的刻度可知油箱内油面的高度;R'为校准电阻.已知电源电压为12V,内阻不计,油箱空和油箱油满时金属滑片恰好分别在滑动变阻器的两端点a、b处.(1)当油箱油满时,电流表示数恰好为满偏刻度0.6A,求校准电阻R'的阻值和油箱空时电流表的示数.(2)若将电流表改换为电压表,用电压表的示数显示油箱内油面的高度,要求油面上升时电压表的读数增大,请将电压表V画在图乙中,并标明电压表的“+”“”接线柱.若改装后电路中校准电阻的阻值不变,求电