（新教材适用）高中物理第5章传感器测评新人教版选择性

第五章测评(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。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.很多汽车的车窗有防夹手功能。车窗在关闭过程中碰到障碍时会停止并打开。实现该功能可能使用的传感器是 ()A.生物传感器 B.气体传感器C.温度传感器 D.压力传感器答案:D2.电磁炉里面安装了温度感应装置,可以感应器皿温度的变化,控制加热的温度,这种装置最重要的元件是热敏电阻,其特点是()A.温度变化,电阻值随之变化B.温度变化,电阻内部会产生感应电流C.温度变化,电阻值保持恒定D.以上说法都不对答案:A3.右图是观察电阻值随温度变化情况的示意图。现把杯中的水由冷水变为热水,关于欧姆表的读数变化情况正确的是(设水对电阻阻值的影响不计)()A.如果R为金属热电阻,读数变大,且变化非常明显B.如果R为金属热电阻,读数变小,且变化不明显C.如果R为用半导体材料制成的热敏电阻,读数变化非常明显D.如果R为用半导体材料制成的热敏电阻,读数变化不明显答案:C解析:金属热电阻的阻值随温度的升高而增大,但灵敏度较差;热敏电阻随温度的升高电阻发生变化,且灵敏度高,故选项C正确。4.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,下图为电熨斗的结构图。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,若把熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物,则如何调节调温旋钮 ()织物材料尼龙合成纤维丝绸羊毛麻熨烫温度低→高A.向下 B.向上C.保持原状 D.不能确定答案:B解析:常温下,上下触点是接触的,这样插上电源时,电熨斗开始加温,当温度升高时,双金属片上层形变大,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,要使温度低时就断开,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。选项B正确。5.右图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,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.电压变化答案:A解析:平行板电容器的电容C∝εrSd6.下图是一火警报警器的部分电路示意图。其中R2为用半导体负温度系数热敏材料制成的传感器,电流表为值班室的显示器,a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时,显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是()A.I变大,U变大 B.I变大,U变小C.I变小,U变大 D.I变小,U变小答案:D解析:R2所在处出现火情时,温度升高,则R2的阻值减小。R2减小→R总减小→I干增大→U1和Ur增大→U3减小→I减小,故显示器的电流I变小,由U=EI干r,I干变大,知U变小,故选项D正确。7.氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测。它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化。在如图甲所示的电路中,不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻,这样,显示仪表的指针就与一氧化碳浓度有了对应关系,观察仪表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标。有一种氧化锡传感器,其技术资料中给出的是电导(即电阻的倒数)—浓度曲线如图甲,请判断,电压表示数U0与一氧化碳浓度c之间的对应关系可能正确的是()甲乙答案:B解析:当一氧化碳浓度增大时,传感器的导电能力增大,电阻R传减小,由闭合电路欧姆定律知,电路中的电流I=ER0+R+R传+r增大,电压表的示数U0=IR0=ER0R0+R8.为了保证汽车刹车时车轮不被抱死,使车轮仍有一定的滚动而不是纯滑动,为此需要一种测定车轮是否还在转动的装置,这样既可以提高刹车效果,又不使车轮失去控制。这种检测装置称为电磁脉冲传感器。如果该装置检测出车轮不再转动,它就会自动放松刹车机构,让车轮仍保持转动状态,这就是ABS防抱死系统。下图是电磁脉冲传感器示意图,B是一根永久磁体,外面绕有线圈,它们的左端靠近一个铁质齿轮A。齿轮与转动的车轮是同步的,则以下说法正确的是()A.车轮转动时,由于齿轮在永久磁体的磁场中切割磁感线,产生感应电流B.车轮转动时,由于齿轮被磁化使线圈中的磁场发生变化,产生感应电流C.车轮转速减慢时,输出电流的周期变小,电流也变小D.车轮转速减慢时,输出电流的周期变大,电流也变大答案:B解析:此传感器是利用线圈中磁通量的变化产生感应电流的原理来实现检测的。当车轮转动时,带动齿轮转动。相当于将铁块插入和拔出线圈,从而使线圈中磁通量发生变化而产生感应电流,故选项A错误,B正确。当车轮转速减慢时,线圈中磁通量的变化减慢,产生的感应电流的周期变大,由E=ΔΦ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.下图为烟雾散射或火灾报警器的结构和原理图,下列关于该火灾报警器的说法正确的是()A.发光二极管、光电三极管都是由半导体材料制成的B.光电三极管与光敏电阻一样,都是光敏感元件,都是将光信号转换为电信号C.发光二极管发出的是脉冲微光D.如果把挡板撤去,火灾报警器照样工作答案:AB解析:发光二极管工作时是持续发光的,挡板撤去,光始终照到光电三极管上,始终发出警报,和有无火灾无关。10.下图是测试热敏电阻RT的实验电路图,滑动变阻器已调节到某一适当的值。实验中观察到当温度升高时灯更亮。对于实验现象分析正确的有()A.温度升高,电路中的电流减小B.温度升高,电路中的电流增大C.温度升高,热敏电阻的阻值增大D.温度升高,热敏电阻的阻值减小答案:BD解析:当温度升高时灯更亮,则电路中的电流增大,由闭合电路欧姆定律可知,电路中的热敏电阻的阻值减小,故B、D正确,A、C错误。11.下图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.绿灯灭,UR2变小 D.红灯亮,UR2变小答案:CD解析:门打开时R3减小,导致R总减小和I总增大,Ur和UR1变大,UR2=E(UR1+Ur)减小,IR3=I总12.某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成。当右侧线圈L2中产生电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关S,从而切断家庭电路。仅考虑L1在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有()A.家庭电路正常工作时,L2中的磁通量为零B.家庭电路中使用的电器增多时,L2中的磁通量不变C.家庭电路发生短路时,开关S将被电磁铁吸起D.地面上的人接触火线发生触电时,开关S将被电磁铁吸起答案:ABD解析:由于线圈L1用零线和火线双线绕制而成,正常情况下零线和火线中的电流等大反向,线圈L1内产生的磁场相互抵消,线圈L2中磁通量为零,选项A正确;当家用电器增多时,通过零线和火线的电流同时增大,合磁场仍为零,即线圈L2中磁通量不变,仍为零,选项B正确;家庭电路发生短路时造成通过零线和火线的电流同时增大,线圈L2中磁通量不变,不会产生感应电流,开关S也不会被电磁铁吸起,选项C错误;地面上的人接触火线时,火线和大地构成闭合回路,零线中电流小于火线,此时线圈L1产生变化的磁场,引起线圈L2中磁通量变化产生感应电流,电磁铁线圈有电流通过,产生磁性,将开关S吸起,选项D正确。三、非选择题(本题共6小题,共60分)13.(6分)霍尔效应是电磁基本现象之一。如图所示,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称为霍尔电压,且满足UH=kIBd,式中d为薄片的厚度,k(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如上图所示,该同学用电压表测量UH时,应将电压表的“+”接线柱与(选填“M”或“N”)端通过导线相连。

(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/(103A)3.06.09.012.015.018.0UH/(103V)1.11.93.44.56.26.8根据表中数据画出UHI图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为×103V·m·A1·T1。(保留两位有效数字)

答案:(1)M(2)如图所示1.5解析:(1)通过矩形半导体薄片中的电流由P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,即带正电粒子向M端偏转,所以M端聚集正电荷,M端电势高于N端,故电压表的“+”接线柱应接M端。(2)由UH=kIBd可得霍尔系数k=UHdIB,由图线可得斜率k'=UHI=0.38V/A,故k=dk'B=0.40×10-3×0.380.10V·14.(8分)某同学利用定值电阻R0、电阻箱R1等实验器材测量电池a的电动势和内阻,实验装置如图甲所示,实验时多次改变电阻箱的阻值,记录外电路的总电阻阻值R,用电压传感器测得路端电压U,并在计算机上显示出如图乙所示的1U-1R关系图线(1)由图线a可知电池a的电动势Ea=V,内阻ra=Ω。

(2)若用同一个电阻R先后与电池a及电池b连接,则两电池的输出功率PaPb,两电池的效率ηaηb。(均选填“大于”“等于”或“小于”)

答案:(1)20.5(2)小于大于解析:(1)由闭合电路欧姆定律得,E=U+UR·r整理得1将题图乙中的数据代入上式可得Ea=2V,ra=0.5Ω。(2)由题图乙中的两图线可知,当R相同时,1Ua>1Ub,即Ua<Ub,又Pa=Ua2R,电池的效率η=IUIE×100%=UE×100%=R由题图乙可知,ra<rb,所以ηa>ηb。15.(8分)图甲为半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线,图乙为用此热敏电阻RT和继电器设计的温控电路。设继电器的线圈电阻为Rx=50Ω,当继电器线圈中的电流Ic大于或等于20mA时,继电器的衔铁被吸合。左侧电源电动势为6V,内阻可不计,温度满足什么条件时,电路右侧的小灯泡会发光?甲乙答案:温度不小于50℃时,电路右侧的小灯泡会发光解析:热敏电阻与继电器串联,若使电流不小于Ic=20mA,则总电阻不大于R总=EIc由于R总=RT+Rx,则RT不大于250Ω。由题图甲可看出,当RT=250Ω时,温度t=50℃,即温度不小于50℃。16.(10分)如图所示,将质量为m的金属块用压缩的轻弹簧卡在一矩形的箱中。在箱的上顶板和下底板装有压力传感器,箱可以沿竖直轨道运动。当箱以a=2.0m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时,上顶板的压力传感器显示的压力为6.0N,下底板的压力传感器显示的压力为10.0N。g取10m/s2。(1)若上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器示数的一半,试判断箱的运动情况。(2)要使上顶板压力传感器的示数为零,箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的?答案:(1)匀速直线运动(2)做向上匀加速或向下匀减速直线运动,加速度为10m/s2解析:设上顶板压力传感器的示数为F1,下底板压力传感器的示数为F2,对物体应用牛顿第二定律有F1+mgF2=ma,代入数据得m=0.5kg。(1)由于弹簧长度不改变,所以下底板的示数不变,F2=2F1',根据牛顿第二定律得F1'+mgF2=ma1,代入数据得a1=0,物体做匀速直线运动。(2)当上顶板压力传感器示数为零时,下底板压力传感器示数还是不变,由牛顿第二定律得F2mg=ma2,解得a2=10m/s2。加速度方向向上,物体可以向上做匀加速运动,也可以向下做匀减速运动。17.(12分)下图是一种测量血压的压力传感器工作时的示意图。薄金属片P固定有4个可以形变的电阻R1、R2、R3、R4,如图乙。图甲是它的侧面图,这4个电阻连成的电路如图丙所示。试回答下列问题:甲乙丙(1)开始时金属片中央O点未加任何压力,欲使电压表无示数,则4个电阻应满足怎样的关系?(2)当O点加一个压力F后金属片P发生形变,这时4个电阻也随之发生形变,形变后各电阻阻值大小如何变化?答案:(1)R(2)R1、R4增大,R2、R3减小解析:本题主要考查压力传感器的工作原理,提高学生的理论分析能力和科学思维。(1)本问题是求电路A、B两点的电压与4个电阻的关系。由于电压表的电阻可以看作无穷大,因此本电路是R1与R2串联,R3与R4串联,然后它们再并联。设上面部分电流为I上,下面部分电流为I下,要使A点电势等于B点电势,则应有电阻R1上的电压等于R3上的电压,电阻R2上的电压等于电阻R4上的电压,即I上R1=I下R3 ①I上R2=I下R4 ②联立①②式得R1(2)当O点加垂直于金属片的压力后,金属片发生形变,由于电阻是固定在金属片上的,因此R1、R4被拉长,R2、R3被拉宽,即R1、R4增大,R2、R3减小,这时A、B两