20182019学年人教版高中物理选修21 第六章 集成电路 传感器 单元测试

2019-2019学年人教版高中物理选修2-1 第六章 集成电路 传感器 单元测试一、单选题1.在集成电路中，经常用若干基本门电路组成复合门电路，如图所示，为两个基本门电路组合的逻辑电路，根据真值表，判断虚线框内门电路类型及真值表内x的值（ ）A.“与门”，1B.“与门”，0C.“或门”，1D.“或门”，02.关于发光二极管，下列说法正确的是( ) A.发光二极管能发光，不具有单向导电性B.发光二极管能直接把光能转化为电能C.发光二极管只要在两端加有正向电压，就可以发光D.发光二极管只有加正向电压时，才有可能发光3.如图是一个三输入端复合门电路，当C端输入1，输出端Y输出1时，A、B的输入分别可能是（）A.0，0B.0，1C.1，0D.1，14.公安部向各地交警部门发出通令，为确保人民生命财产，严肃打击酒后或醉酒驾车酒精测试仪就用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系，如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r0的倒数与酒精气体的浓度c成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（ ）A.U越大，表示c越大，c与U成正比B.U越大，表示c越大，但是c与U不成正比C.U越大，表示c越小，c与U成反比D.U越大，表示c越小，但是c与U不成反比5.如图所示，是一火警报警的一部分电路示意图其中R2为热敏材料制成的传感器，该传感器的电阻随温度的升高而增大，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变小，U变小B.I变大，U变小C.I变小，U变大D.I变大，U变大6.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置，其工作原理图如图所示，将压敏电阻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，发现电流表的示数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.升降机可能匀速上升B.升降机一定在匀减速上升C.升降机一定处于失重状态D.通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时大7.下列用电器中，应用了温度传感器的是( ) A.电视机的遥控器B.天黑自动开启的路灯C.夜间有声音时就亮的楼梯灯D.家用电冰箱二、多选题8.如图所示的电路中能让台灯亮起来的是 A.B.C.D.9.下列说法正确的是（） A.传感器担负着信息采集的任务B.热敏电阻的特点是温度升高电阻增大C.传感器是电视遥控接收器的主要元件D.传感器是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具10.家用电饭锅有两种工作状态，一是锅内水烧开前的加热状态，一是水烧开后的保温状态，其电路如图所示，R1、R2是电热丝，S 是温控开关，A、B两点接照明电路，下列叙述中正确的是（） A.S断开时是加热状态B.S闭合时是保温状态C.S闭合时是加热状态D.S断开时是保温状态三、填空题11.在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示M是贴在针口处的传感器，接触到药液时由于其电阻RM变_（填“大”或“小”），导致报警器S两端电压U增大，装置发出警报声由此推断，调节可变电阻R的阻值，R越_（填“大”或“小”），报警装置就越灵敏12.模块机器人由传感器、_和_三个模块组成，相当于人的感觉器官、大脑和肌肉 13.一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度t变化的关系如图实线所示由于环境温度以及熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣物有一种用主要成分为BaTIO3 ， 被称为“PTC”的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点PTC材料的电阻随温度变化的关系如图实线所示根据图线分析：通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在_t_范围之内（填下标数字）四、实验探究题14.电流传感器可以像电流表一样测量电流，不同的是它反应特别灵敏此外它与计算机相连，能画出电流与时间的变化的图象图甲是用传感器观察电容器的充放电过程的实验电路图图中电源电压为8V（1）现使开关S与1端相连，待充电完成后，增大电容器两板之间距离，电容器的电容将_（填“增大”、“减小”还是“不变”） （2）然后把开关S与2端相连，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的It曲线如图乙根据图象估算电容器全部放电过程中释放的电荷量为_C，该电容器电容为_F 五、综合题15.电流传感器可以像电流表一样测量电流，它的优点是反应非常快，可以捕捉到瞬间的电流变化，还可以与计算机相连，能在很短的时间内画出电流随时间的变化图象按图甲连接电路，提供8V直流电源，先使开关S与1相连，电源向电容器充电，这个过程可在瞬间完成，然后把开关S掷向2，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏上显示出电流随时间变化的It曲线，如图乙（1）图中画出的竖直狭长矩形（图乙最左端），它面积的物理意义是：_； （2）估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量是_C； （3）根据以上数据估算，电容器的电容是_F 16.如图所示为一种加速度仪的示意图。质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧，电源的电动势为E ， 不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R ， 有效长度为L ， 系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中。求： （1）系统的加速度A（以向右为正）和电压表读数U的函数关系式。 （2）将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？为什么？ （3）若电压表指针指在满刻度的3/4位置，此时系统的加速度大小和方向如何？ 答案解析部分一、单选题1.【答案】D 【解析】【分析】通过前三组数据分析出虚线框内的门电路，再分析出真值表中x的值。当AB输入为00时，通过第一个门电路输出为0，输入为01时，输出为1，输入为10时，输出为1，知该门电路为“或”门所以输入为11时，输出为1，再经过非门输出为0，所以x为0故A、B、C错误，D正确。故选D。2.【答案】D 【解析】【解答】发光二极管和普通二极管一样，都具有单向导电性，都是半导体材料制成的，只有当两端加正向电压时，发光二极管才能直接把电能转化为光能，并且正向电压达到一定值时，二极管才能发光。 故选D【分析】发光二极管和普通二极管一样，都具有单向导电性，且只有当两端加正向电压时二极管才能发光。3.【答案】D 【解析】【解答】该复合门电路是两个“与”门电路组成，与门的特点是，当所有条件都满足，事件才能发生，所以输出端Y输出1时，前面的输入都是1D符合题意故答案为：D【分析】A、B两个输入端对应的是与门，两个高电平输入，输出一个高电平，然后又输入两个高电平，输出即为低电平。4.【答案】B 【解析】【解答】解：酒精气体传感器和定值电阻串联在电路中，电压表测R0两端的电压根据酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，得： =kC（k是比例系数） 根据欧姆定律得： = = 由整理得：U= 由数学知识知，U越大，c越大，但两者不成正比故B正确故选：B【分析】首先根据电路图分析电路的连接方式，分析酒精气体传感器的电阻的变化，然后根据欧姆定律得到电压表示数与电阻r的关系，结合传感器电阻r的倒数与酒精气体的浓度C成正比，得出电压表示数与酒精气体浓度的关系式，再进行选择5.【答案】D 【解析】【解答】解：当传感器R2所在处出现火情时，R2的阻值变大，外电路总电阻变大，则总电流变小，电源的内电压变小，路端电压变大，即U变大电路中并联部分的电压U并=EI（R1+r），I变小，其他量不变，则U并变大，I也变大所以I 变大，U 变大故D正确，ABC错误；故选：D【分析】由题，R2为用半导体热敏材料制成的传感器，温度升高时，其电阻增大当传感器R2所在处出现火情时，分析R2的变化，确定外电路总电阻的变化，分析总电流和路端电压的变化，即可知U的变化根据并联部分电压的变化，分析I的变化6.【答案】C 【解析】【解答】在升降机运动过程中发现I大于升降机静止时电流表的示数I0 ， 则说明不可能匀速运动，故A错误；在升降机运动过程中发现电流表示数不变，则说明是匀变速运动，且I大于升降机静止时电流表的示数I0 ， 则可知外电压变大，内电压变小，说明电流变小，所以电阻变大压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，则压力变小因此加速度方向向下，可能向下匀加速，也可能向上匀减速，故B、D错误；升降机加速度方向向下，升降机一定处于失重状态故C正确故选C【分析】本题结合压敏电阻特性及欧姆定律即可分析解答。7.【答案】D 【解析】【解答】电视机的遥控器是应用了红外线传感器，A错误；夜间自动打开的路灯是利用了光传感器，B错误；夜间有声音时就亮的楼梯灯是利用了声音传感器，C错误；自动恒温冰箱是利用了温度传感器，D正确故选D【分析】本题考查了各用电器的工作原理，明确各用电器的工作原理即可正确解题二、多选题8.【答案】B,D 【解析】【解答】输入与门的是高电势和低电势，则输出为低电势，则灯泡不亮，A不符合题意；输入或门的是高电势和低电势，则输出为高电势，则灯泡亮，B符合题意；输入非门的是高电势，则输出为低电势，则灯泡不亮，C不符合题意；输入与门的是高电势和低电势，输出为低电势，灯泡处于高电势和低电势之间，灯泡亮，D符合题意故答案为：BD【分析】或门的规则是输入端两个有一个高电平，输出即为高电平，与门的规则是两个输入端有一个低电平，输出即为低电平，结合选项逐一分析即可。9.【答案】A,C,D 【解析】【解答】A、传感器能将被测信号量的微小变化转换成电信号，担负着信息采集的任务故A正确B、热敏电阻的特点是温度升高电阻变小，故B错误C、电视遥控接收器中使用了红外线传感器，故C正确D、传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，即能够将力、温度、光、声、化学成分转换为电信号故D正确故选：ACD【分析】传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成10.【答案】C,D 【解析】解答：S闭合时电阻R1被短路，R2的功率； S断开时，电阻R1、R2串联，R2的功率 ， 显然P1P2 所以S闭合时为加热状态，S断开时为保温状态故选：CD分析：S闭合时电阻R1被短路，S断开时，电阻R1、R2串联，根据功率公式分析R2的功率大小，确定是保温状态还是加热状态三、填空题11.【答案】小；大 【解析】【解答】S两端电压U增大，故传感器两端电压一定减小；当“有药液从针口流出体外”使传感器接触药液，RM变小假设RM减小趋近于零，即等效电源内阻趋近到最小值，R增大趋近无穷大即等效电源的内阻的阻值将趋近于最大值，导致“S”上电压变化最明显故答案为：小；大【分析】利用“极限思维”：只要掌握一个规律，“两只电阻并联时，其总电阻总是比较其中最小的那个阻值还小因此，题目要求“S”上的电压增大最明显，也就是意味着“要求电路中的电流增加的范围最大”，即等效电源的内阻减小范围最大，此时利用极限法12.【答案】控制器；执行器 【解析】【解答】模块机器人由传感器、控制器和执行器三个模块组成，相当于人的感觉器官、大脑和肌肉答案为：控制器，执行器【分析】模块机器人由传感器、控制器和执行器三个模块组成13.【答案】T6；T7 【解析】【解答】原处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普通电熨斗升温快是由于：冷态时PCT电阻 很小，根据功率公式可知，电功率很大，故升温快；在T6温度以下范围时，电阻较小，发热功率较大，由于温度较低，与环境温差小，故升温快；在T7温度以上时，电阻较大，发热功率较小，由于温度较低，与环境温差大，故降温快；故通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在T6tT7范围之内故答案为：T6 ， T7 【分析】PTC熨斗在T6温度以下范围时，电阻较小，发热功率较大；在T7温度以上时，电阻较大，发热功率较小；而散热快慢取决于材料和温差，故温度会在一定范围内浮动四、实验探究题14.【答案】（1）减小（2）3.6103；450 【解析】【解答】解：（1）根据电容的决定式C= 可知，增大两板间距离时，电容器的电容将减小； （2）根据图象的含义，因Q=It，可知图形与时间距围成的面积表示电量；根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电量为0.08103C，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图象所包含的格子个数为45，所以释放的电荷量为：q=0.08103C45=3.6103C；根据电容器的电容C= 可知：C= F=4.5104F=450F；故答案为：（1）减小； （2）3.6103 ， 450【分析】（1）根据电容器的决定式可明确两板间距离减小时的电容变化； （2）通过横轴与纵轴的数据，求出一个格子对应的电量，再结合图象所包含的面积，算出多少个格子，从而即可求解电量，再根据电容器的定义式可求得电容的大小五、综合题15.【答案】（1）在0.1S内电容器的放电量（2）5.6103（3）7.0104 【解析】【解答】（1）根据图象的含义