高中物理阶段验收评估（三）传感器教科版.docx

阶段验收评估（三） 传感器 (时间：50分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，第15小题中只有一个选项符合题意，第68小题中有多个选项符合题意，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1以下家用电器中不是利用温度传感器的是()A空调机B自动门C电冰箱 D电饭煲解析：选B空调机利用了温度传感器来确保恒温工作，故应用了温度传感器，故A正确；而自动门是利用红外线，没有应用温度传感器，故B错误；电冰箱利用了温度传感器，故C正确；电饭煲，则是由电流做功产生热量，当达到103 时，磁钢失去磁性，导致开关关闭，所以属于温度传感器，故D正确。2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霍尔效应解析：选B压敏性指的是对压力的敏感性，通过对压力的变化改变电阻阻值的原理，路灯和航标灯没有涉及压力的问题，所以A项错误；在光照下电阻发生变化，导致电流发生变化，实现自动控制，光敏电阻可以起到开关的作用，在需要对光照有灵敏反应的自动控制设备中有广泛应用，所以B项正确；温度变化时，电阻变得非常迅速，它能将温度变化转化为电信号，可以知道温度变化的情况，所以C项错误；霍尔效应是电磁效应的一种，当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象就是霍尔效应，与本题不相关，所以D项错误。3.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1所示，R1为电阻箱，R2为半导体热敏电阻，C为电容器。已知热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，则有()图1A若R1固定，当环境温度降低时电压表的示数减小B若R1固定，当环境温度降低时R1消耗的功率增大C若环境温度不变，当电阻箱R1的阻值增大时，电容器C的电荷量减少D若R1固定，环境温度不变，当电容器C两极板间的距离增大时极板之间的电场强度增大解析：选C当环境温度降低时R2，R总，根据闭合电路欧姆定律知I，路端电压U(EIr)，电压表的读数，故A错误；R1消耗的功率PI2R1，故B错误；若环境温度不变，当电阻箱R1的阻值增大时，R总，则I，电容器的电压U2IR2，电容器C的带电量QU2C，故C正确；若R1固定，环境温度不变，电容器C两板间的电压不变，当电容器C两极板间的距离增大时，E，故D错误。4压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，在升降机中将重物放在压敏电阻上，压敏电阻R接在如图2甲所示的电路中，电流表示数变化如图乙所示，某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态，下列说法中正确的是()图2A0t1时间内，升降机一定匀速运动B0t1时间内，升降机可能匀减速上升Ct1t2时间内，升降机可能匀速上升Dt1t2时间内，升降机可能匀加速上升解析：选B在0t1时间内，电流恒定，表明压敏电阻的阻值恒定，则重物对压敏电阻的压力恒定，则升降机可能处于静止、匀速运动或匀变速直线运动状态，故选项A错误，B正确。t1t2时间内，电流在增加，表明压敏电阻的阻值在减小，则重物对压敏电阻的压力在增大，故此时升降机不可能做匀速运动或匀加速运动，选项C、D错误。5(2016浙江高考)如图3所示为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，则该同学身高和质量分别为()图3Av(t0t)，UB.v(t0t)，UCv(t0t)，(UU0)D.v(t0t)，(UU0)解析：选D设人的身高为x，质量为m。当测重台没有站人时：当人站在测重台上时：由两式得人的身高xv(t0t)当测重台上没站人时：M0gkU0当人站在测重台上时：(M0m)gkU由两式得人的质量m(UU0)可知选项D正确。6如图4所示，a、b间接入电压u311sin 314t (V)的正弦交流电，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器(当温度升高时，其阻值将减小)，所有电表均为理想电表，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R3为一定值电阻。当传感器R2所在处出现火情时，以下说法中正确的是()图4AA1的示数增大，A2的示数增大BV1的示数增大，V2的示数减小CA1的示数增大，A2的示数减小DV1的示数不变，V2的示数减小解析：选CD当传感器R2所在处出现火情时，R2的电阻减小，导致电路的总电阻减小，所以电路中的总电流将会增加，A1测量的是原线圈中的总电流，由于副线圈的电流增大了，所以原线圈的电流A1示数也要增加；由于电源的电压不变，原副线圈的电压也不变，所以V1的示数不变，由于副线圈中电流增大，R3的电压变大，所以V2的示数要减小，即R1的电压也要减小，所以A2的示数要减小，故选C、D。7在如图5所示的电路中，电源的电动势E恒定，内阻r1 ，R1为光敏电阻(其阻值随光照的增强而减小)，定值电阻R22 ，R35 ，电表均为理想电表。则下列说法正确的是()图5A当光照减弱时，电源的功率增大B当光照增强时，电容器的电荷量减小C光照强度变化时，电压表示数的变化量和电流表示数的变化量之比不变D若光敏电阻R1阻值变化范围为29 ，则光照强度变化前后，ab段电路消耗的电功率可能相同解析：选CD当光照减弱时，光敏电阻阻值增大，总电流减小，则电源的功率PEI减小，故A错误；当光照增强时，光敏电阻阻值减小，总电流增大，R2两端的电压增大，则电容器两端的电压增大，根据QUC可知，电容器的电荷量增大，故B错误；根据闭合电路欧姆定律得：UEI(rR3)，所以rR3，不发生变化，故C正确；将R3看成电源的内阻，则等效电源的内阻为rR36 ，R22 ，则光敏电阻R14 时，外电路总电阻与等效电源的内阻相等，电源的输出功率有最大值，则若光敏电阻R1阻值变化范围为29 ，则光照强度变化前后，ab两段电路的功率可能相同，故D正确。8.在一些学校的教室里，采用了智能照明系统，在自然光不足时接通电源启动日光灯，而在自然光充足时，自动关闭日光灯。其原理图如图6所示，R为光敏电阻，L为带铁芯的螺线管。在螺线管上方有一用细弹簧悬着的轻质衔铁，衔铁的一端用铰链固定使其可以自由转动，另一端用一绝缘棒连接两动触头。关于该智能照明系统的工作原理，下列描述正确的是()图6A光照较强时，光敏电阻的阻值较大，衔铁被吸引下来B光线不足时，光敏电阻的阻值变大，所在电路电流变小，衔铁被弹簧拉上去，日光灯接通C上面的两接线柱应该和日光灯电路连接D下面的两接线柱应该和日光灯电路连接解析：选BC由光敏电阻的特性可知，光照强度越强，电阻越小，电流越大，衔铁被吸引下来，日光灯电路断开；光线不足时，电阻增大，电流减小，衔铁被弹簧拉上去，日光灯电路接通。因此，上面的两接线柱应该和日光灯电路连接。选项B、C正确。二、实验题(共2小题，共20分)9(8分)热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整。已知常温下待测热敏电阻的值为45 。热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V，内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 )、直流电压表(内阻约5 k)、滑动变阻器(020 )、开关、导线若干。图7(1)在图7甲的方框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小；(2)根据电路图，在图乙的实物上连线；(3)简要写出完成接线后的主要实验步骤。解析：(1)因为要求测热敏电阻在不同温度下的电阻值，且要求特性曲线尽可能完整，即变化范围尽可能大，所以变阻器必须用分压接法；又因为待测热敏电阻值为45 ，远小于电压表内阻5 k，故电流表必须外接，实验电路图如图甲所示。(2)实物图接线如图乙所示。(3)主要实验步骤：往保温杯中加入一些热水，待温度稳定时读出温度计的值；调节滑动变阻器，快速测出几组电流表和电压表的值；重复，测量不同温度下的数据；绘出各测量温度下热敏电阻的伏安特性曲线。答案：见解析10(12分)如图8所示，一热敏电阻RT放在控温容器M内；A为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大值为999.9 ；S为开关。已知RT在95 时的阻值为150 ，在20 时的阻值约为550 。现要求在降温过程中测量在9520 之间的多个温度下RT的阻值。图8(1)在图8中画出连线，完成实验原理电路图。(2)完成下列实验步骤中的填空：依照实验原理电路图连线。调节控温容器M内的温度，使得RT的温度为95 。将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全。闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录_。将RT的温度降为T1(20 T195 )；调节电阻箱，使得电流表的读数_，记录_。温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1_。逐步降低T1的数值，直到20 为止；在每一温度下重复步骤。解析：(1)由实验器材知，不可能用伏安法测量电阻值，题中有电阻箱和毫安表，又电源的内阻不计，则可用调节电阻箱阻值，保持每次电路中电流相同的方法测电阻。(2)根据两次电流表的示数不变，可以列出等式I0，I0，联立两式解得RxR0R1150。答案：(1)实验原理电路图如图所示(2)电阻箱的读数R0仍为I0电阻箱的读数R1R0R1150 三、计算题(共2小题，共32分)11(16分)某同学设计了一种测定风力的装置，其原理如图9所示，迎风板与一轻弹簧的一端N相接，穿在光滑的金属杆上。弹簧是绝缘材料制成的，其劲度系数k1 300 N/m，自然长度L00.5 m，均匀金属杆用电阻率较大的合金制成，迎风板面积S0.5 m2，工作时总是正对着风吹来的方向。电路中左端导线与金属杆M端相连，右端导线接住N点并可随迎风板在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好。限流电阻的阻值R1 ，电源的电动势E12 V，内阻r0.5 。合上开关，没有风时，弹簧长度为原长度，电压表的示数U13.0 V；如果某时刻由于风吹使迎风板向左压缩弹簧，电压表示数为U22.0 V，求：图9(1)金属杆单位长度的电阻；(2)此时作用在迎风板上的风力。解析：设无风时金属杆接入电路的电阻为R1，风吹时接入电路的电阻为R2，由题意得(1)无风时U1R1得R1 0.5 设金属杆单位长度的电阻为R，则R /m1 /m。(2)有风时U2 R2得R2 0.3 此时，弹簧长度L m0.3 m压缩量xL0L0.5 m0.3 m0.2 m则此时风力Fkx1 3000.2 N260 N。答案：(1)1 /m(2)260 N12(16分)某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k)。如图10所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0，而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。现有下列器材：力电转换器，质量为m0的砝码，电压表，滑动变阻器，干电池各一个，开关及导线若干，待测物体(可