第六章·传感器 C模拟高考一遍过（2020一遍过·物理选修3-2）01

第六章传感器,物理选修3-2人教,答案,1.AB【解题思路】电容触摸屏在原理上把人体当做一个电容器元件的一个极板,把导体层当做另一个极板,故A正确;手指与屏的接触面积越大,即两个极板的正对面积越大,电容越大,B正确,C错误;带了薄绝缘手套,手与导体层间可能形成电容器,能在电容屏上进行触控操作,D错误。,1.(多选)2018北京市第八中学模拟考试如图所示,电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层,再在导体层外加上一块保护玻璃,电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极,在导体层内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时,由于人体是导体,手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容),四边电极发出的电流会流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置。由以上信息可知()A.电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指B.当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越大C.当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越小D.如果用带了薄绝缘手套的手触摸屏幕,不能引起触摸屏动作,2.2019河南郑州市第二次质量预测导体或半导体材料在外力作用下产生机械形变时,其电阻值发生相应变化,这种现象称为应变电阻效应。如图甲所示,用来称重的电子吊秤,就是利用了这个应变效应。电子吊秤实现称重的关键元件是拉力传感器。其工作原理是:挂钩上挂上重物,传感器中拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生微小形变(宏观上可认为形状不变),拉力敏感电阻丝的电阻也随着发生变化,再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流),从而完成将所称物体重量变换为电信号。某物理小组找到一根拉力敏感电阻丝,其阻值R随拉力F变化的图象如图乙所示,该小组按图丙所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势E=3V,内阻r=1;灵敏毫安表量程为10mA,内阻Rg=50;R1是可变电阻器,A、B两接线柱等高且固定。现将这根拉力敏感电阻丝套上轻质光滑绝缘环,将其两端接在A、B两接线柱上并固定不动。通过光滑绝缘滑环可将重物吊起,不计敏感电阻丝重力,g取10m/s2,现完成下列操作步骤:,步骤a.滑环下不吊重物时,闭合开关,调节可变电阻R1使毫安表指针满偏;步骤b.滑环下吊上已知重力的重物G,测出电阻丝与竖直方向的夹角;步骤c.保持可变电阻R1接入电路的电阻不变,读出此时毫安表示数I;步骤d.换用不同已知重力的重物,挂在滑环上记录每一个重力值对应的电流值;步骤e.将电流表刻度盘改装为重力刻度盘。(1)试写出敏感电阻丝上的拉力F与重物重力G的关系式;(2)设RF图象斜率为k,试写出电流表示数I与待测重物重力G的表达式(用E、r、R1、Rg、R0、k、表示);(3)若RF图象中R0=100,k=0.5/N,测得=60,则毫安表指针半偏时,待测重物的重力为N;(4)关于改装后的重力刻度盘,下列说法正确的是;A.重力零刻度线在电流表满偏刻度处,刻度线均匀B.重力零刻度线在电流表零刻度处,刻度线均匀C.重力零刻度线在电流表满偏刻度处,刻度线不均匀D.重力零刻度线在电流表零刻度处,刻度线不均匀(5)若电源电动势不变,内阻变大,其他条件不变,用这台“简易吊秤”称重前,进行了步骤a操作,则测量结果(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。,答案,2.【参考答案】(1)F=2cos(2)I=+g+1+0+2cos(3)600(4)C(5)不变【解题思路】(1)对滑环受力分析,由平衡知识可知2Fcos=G,解得F=2cos;(2)由题图乙可知R=kF+R0,由题图丙电路可知电流表示数I=+g+1+=+g+1+0+2cos;(3)当不挂重物时,电流为满偏电流,即E=Ig(r+R1+Rg+R0),又I=+1+g+0+2cos,且电流表是半偏,将k=0.5/N,=60,E=3V,及Ig=1010-3A,I=12Ig=510-3A分别代入,联立解得G=600N;(4)当不挂重物时,电流表满偏,则重力零刻度线在电流表满偏刻度处,因G与I不是正比关系,则刻度线不均匀,故选C;(5)实验前进行了a操作,则Ig=+g+1+0,则当挂重物G时I=+g+1+=g+2cos,则r大小的变化对实验的结果无影响,测量结果不变。,1.2019天津理综4,6分笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件,电脑正常工作;当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件,屏幕熄灭,电脑进入休眠状态。如图所示,一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件,元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子,通入方向向右的电流时,电子的定向移动速度为v。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中,于是元件的前、后表面间出现电压U,以此控制屏幕的熄灭。则元件的()A.前表面的电势比后表面的低B.前、后表面间的电压U与v无关C.前、后表面间的电压U与c成正比D.自由电子受到的洛伦兹力大小为,答案,1.D【解题思路】由题意可判定,电子定向移动的方向水平向左,则由左手定则可知,电子所受的洛伦兹力指向后表面,因此后表面积累的电子逐渐增多,前表面的电势比后表面的电势高,A错误;当电子所受的电场力与洛伦兹力平衡时,电子不再发生偏转,此时前、后表面间的电压达到稳定,对稳定状态下的电子有eE=eBv,又E=,解得U=Bav,显然前、后表面间的电压U与电子的定向移动速度v成正比,与元件的宽度a成正比,与长度c无关,BC错误;自由电子稳定时受到的洛伦兹力等于电场力,即F=eE=,D正确。,2.2018全国卷理综23,10分某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在2580范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25时的阻值)为900.0;电源E(6V,内阻可忽略);电压表(量程150mV);定值电阻R0(阻值20.0),滑动变阻器R1(最大阻值为1000);电阻箱R2(阻值范围0999.9);单刀开关S1,单刀双掷开关S2。实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0。将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0;保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0;断开S1,记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0。实验得到的R2t数据见下表。,回答下列问题:(1)在闭合S1前,图(a)中R1的滑片应移动到(填“a”或“b”)端;(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并作出R2t曲线;(3)由图(b)可得到RT在2580范围内的温度特性。当t=44.0时,可得RT=;(4)将RT握于手心,手心温度下R2的相应读数如图(c)所示,该读数为,则手心温度为。,答案,2.【参考答案】(1)b(2分)(2)如图(2分)(3)450(2分)(4)620.0(2分)33.0(2分)【解题思路】(1)题图(a)的电路滑动变阻器采用限流接法,在闭合S1前,R1应该调节到接入电路部分的阻值最大,使电路中电流最小,即题图(a)中R1的滑片应移到b端。(2)将t=60和t=70对应的两组数据画在坐标图上,然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R2t曲线。(3)根据题述实验过程可知,测量的R2的数据等于对应的热敏电阻RT的阻值。由画出的R2t曲线可知,当t=44.0时,对应的RT=450。(4)由画出的R2t曲线可知,当RT=620.0时,手心温度t=33.0。,3.2017江苏物理11,10分某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图甲所示,继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端,当继电器的电流超过15mA时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控。继电器的电阻约20,热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示。(1)提供的实验器材有:电源E1(3V,内阻不计)、电源E2(6V,内阻不计)、滑动变阻器R1(0200)、滑动变阻器R2(0500)、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0999.9)、开关S、导线若干。为使该装置实现对3080之间任一温度的控制,电源E应选用(选填“E1”或“E2”),滑动变阻器R应选用(选填“R1”或“R2”)。,图甲图乙,(2)实验发现电路不工作。某同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间的电压,则应将如图乙所示的选择开关旋至(选填“A”、“B”、“C”或“D”)。(3)合上开关S,用调节好的多用电表进行排查。在图甲中,若只有b、c间断路,则应发现表笔接入a、b时指针(选填“偏转”或“不偏转”),接入a、c时指针(选填“偏转”或“不偏转”)。(4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50时被吸合,下列操作步骤的正确顺序是。(填写各步骤前的序号)将热敏电阻接入电路观察到继电器的衔铁被吸合断开开关,将电阻箱从电路中移除合上开关,调节滑动变阻器的阻值断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至108.1,答案,3.【参考答案】(1)E2(2分)R2(2分)(2)C(2分)(3)不偏转(1分)偏转(1分)(4)(2分)【解题思路】(1)如果电源用E1,则在t=30时电路中的最大电流Im=3199.5+20A13.67mA15mA,故不能实现对此温度的控制,因此电源应选用E2;为了在t=80时实现对温度的控制,设滑动变阻器阻值的最大值至少为R,则6V+20+49.1=0.015A,解得R=330.9,因此滑动变阻器应选用R2。(2)要用多用电表的直流电压挡检测故障,应将选择开关旋至C。(3)如果只有b、c间断路,说明b点与电源的负极间没有