2019-2020学年高中物理 第4章 传感器与现代社会 章末过关检测（四）（含解析）沪教版选修3-2

章末过关检测(四)(时间：60分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1下列说法正确的是()a凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器b湿度传感器只能是物理传感器c物理传感器只能将采集到的信息转化为电压输出d物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应解析：选d各种传感器虽然工作原理不同，但基本功能相似，多数是将非电学量转化为电学量，故a错；湿度传感器为化学传感器，故b错，传感器既可将信息转化为电压输出，也可转化为电流、电阻等，故c错由物理传感器定义知d对2压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小某实验小组在升降机水平地面上利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻、定值电阻r、电流显示器、电源e连成电路，在压敏电阻上放置一个绝缘重物0t1时间内升降机停在某一楼层处，t1时刻升降机开始运动，从电流显示器中得到电路中电流i随时间t变化的情况如图乙所示则下列判断正确的是()at1t2时间内绝缘重物处于超重状态bt3t4时间内绝缘重物处于失重状态c升降机开始时可能停在10楼，从t1时刻开始，经向下加速、匀速、减速，最后停在1楼d升降机开始时可能停在1楼，从t1时刻开始，经向上加速、匀速、减速，最后停在10楼解析：选ct1t2时间，电路中电流小于0t1时间的电流，说明压敏电阻阻值变大，则其所受压力小于0t1时间所受压力，即t1t2时间压敏电阻所受压力小于绝缘重物重力，绝缘重物应处于失重状态，t3t4时间绝缘重物处于超重状态，所以c正确3利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工作的输送情况，如图(甲)所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器b能接收到发光元件a发出的光，每当工件挡住a发出的光时，光传感器输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图(乙)所示若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为02 m，则下列说法正确的是()a传送带运动的速度是01 m/sb传送带运动的速度是2 m/sc该传送带每小时输送3 600个工件d该传送带每小时输送7 200个工件解析：选c由题图可知1 s内传送带运动了02 m，则传送带的速度为02 m/s，每小时输送3 600个工件只有c正确4与一般吉他以箱体的振动发声不同，电吉他靠拾音器发声如图所示，拾音器由磁体及绕在其上的线圈组成磁体产生的磁场使钢质琴弦磁化而产生磁性，即琴弦也产生自己的磁场当某根琴弦被拨动而相对线圈振动时，线圈中就会产生相应的电流，并最终还原为声音信号下列说法中正确的是()a若磁体失去磁性，电吉他仍能正常工作b换用尼龙材质的琴弦，电吉他仍能正常工作c琴弦振动的过程中，线圈中电流的方向不会发生变化d拾音器的作用是利用电磁感应把琴弦的振动转化成电信号解析：选d电吉他是将琴弦与线圈所围成的面积放入于磁场中，当琴弦振动时所围成面积的磁通量发生变化，导致线圈产生感应电流，最后通过扩音器放大经扬声器播出若失去磁性则无法产生电磁感应现象，因此吉他不能正常工作，故a错误；电吉他不可以使用尼龙线做琴弦若是尼龙线则不能构成回路，故b错误；琴弦振动时，线圈中产生感应电流的大小和方向均是变化的，若是恒定，则声音全是一种调，所以电流方向不可能不发生变化，故c错误；电吉他是属于磁生电的应用，是根据电磁感应原理工作的拾音器的作用是利用电磁感应把琴弦的振动转化成电信号，故d正确5如图为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是()a温度升高至74 时，l1灯亮，报警b温度升高至74 时，l2灯亮，报警c温度升高至78 时，l1灯亮，报警d温度升高至78 时，l2灯亮，报警解析：选d当温度低于78 时，继电器线圈中没有电流，此时灯l1亮，但不报警；当温度升高到78 时，继电器线圈有电流，磁铁吸下衔铁，灯l2被接通，所以灯l2亮且报警，温度升高至74 时，只是灯l1亮，不会报警，故a、b、c选项错误，d选项正确6如图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()av(t0t)，ubv(t0t)，ucv(t0t)，(uu0)dv(t0t)，(uu0)解析：选d设测量仪高度和人的身高分别为h和h，根据题意，没有站人时有hv，站人时有hhv，得hv；又由传感器输出的电压与作用在其上的压力成正比，则没有站人时u0km0g，站人时uk(m0m)g，得m(uu0)，故d项正确二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)7数字跑道采用了大面积柔性压力阵列传感器、现场总线网络和分布式信息处理技术，可实时检测运动员步频、步距、足部触地时间、离地时间、速度、发力大小、发力角度等信息，在此基础上还构建了训练信息采集和技术诊断分析系统，为田径项目提供了一种全新的科学化训练平台下列关于数字跑道的说法正确的是()a传感器要由敏感元件和转换电路等组成b压力阵列传感器应该是一种力电传感器c奥运会中应用的传感器智能化程度很高，直接感应的是电学量，不需要力电转换d奥运会中应用的传感器智能化程度尽管很高，但传感器都是将非电学量转换为电学量解析：选abd根据题目情景的叙述，跑道上使用的是压力传感器，所有的传感器都要先通过敏感元件采集信息，然后再由转换电路将采集到的力、热、光等非电学量转换为便于测量的电压或电流等电学量8如图是三类热敏材料的温度特性曲线，由图线判断下列说法正确的是()antc常用在温度测量中bctc在一定温度范围内，电阻率变化较平缓，常用于温度测量cntc和ctc的电阻率都随温度的升高而降低，都是负温度系数的热敏材料dptc是正温度系数的热敏材料，常用做温控开关解析：选adntc的电阻率随温度的升高而降低，是负温度系数的热敏材料，由于受温度影响，电阻率变化比较平缓，故常用在温度测量中ctc和ptc在一定温度范围内，阻值随温度而剧烈变化，常用做温控开关，ptc的电阻率随温度的升高而增加，是正温度系数的热敏材料，ctc在某一段温度范围内，尽管阻值随温度的升高急剧下降，但它不是负温度系数的热敏材料，而是临界温度系数的热敏材料，它的电阻只在很小的温度范围(临界)内急剧下降9如图是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持i恒定，则可以验证uh随b的变化情况以下说法中正确的是(工作面是指较大的平面)()a将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，uh将变大b在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平c在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平d改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，uh将发生变化解析：选abd将永磁体的n极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，b增大，i恒定，由公式uh知uh将变大，选项a正确；地球两极的磁场方向在竖直方向上，所以霍尔元件的工作面应保持水平，使b与工作面垂直，选项b正确；地球赤道上的磁场成水平方向，只有霍尔元件的工作面在竖直方向时，b与工作面垂直，选项c错误；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，b垂直工作面的大小发生变化，uh将发生变化，选项d正确10如图所示是某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，r1为光敏电阻、r2为定值电阻，a、b接监控装置则()a当有人通过而遮蔽光线时，a、b之间电压升高b当有人通过而遮蔽光线时，a、b之间电压降低c当仅增大r2的阻值时，可减小a、b之间的电压d当仅增大r2的阻值时，可增大a、b之间的电压解析：选bdr1是光敏电阻，有光照射时，电阻变小，当有人通过而遮蔽光线时，r1的阻值变大，回路中的电流i减小，a、b间的电压uir2减小，故a项错误，b项正确；由闭合电路欧姆定律得：uei(r1r)，当仅增大r2的阻值时，电路中的电流减小，a、b间的电压u增大，故c项错误，d正确三、非选择题(本题共3小题，共40分解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)11(12分)传感器是一种将非电学量转换成电信号的检测装置，它是实现自动检测和自动控制的手摇环节；某物理课外活动小组利用力传感器和位移传感器进一步探究变力作用下的动能定理如图甲所示，他们用力传感器通过定滑轮直接拉固定在小车上的细绳，测出拉力f；用位移传感器测出小车的位移s和瞬时速度已知小车质量为200 g(1)某次实验得出拉力f随位移s变化规律如图乙所示，速度v随位移s变化规律如图丙所示利用所得的fs图像，求出s030 m到052 m过程中力f做功w_j，此过程动能的变化ek_j(保留2位有效数字)(2)下列情况中可减小实验误差的操作是_(填选项前的字母，可能不止一个选项)a使拉力f要远小于小车的重力b实验时要先平衡摩擦力c要使细绳与滑板表面平行解析：(1)根据fs图象可知，当s1030 m时，f1100 n，s2052 m时，f2060 n，因此w(s2s1)018 j，由速度v随位移s变化图像可知：s1030 m，v10，s2052 m时，v2124 m/s，ekmvmv015 j(2)该实验中不是利用悬挂的重物的重力表示绳子的拉力，而是直接测量出绳子的拉力，因此不需要使拉力f要远小于小车的重力，故a错误；当平衡了摩擦力和细绳与滑板表面平行时，绳子上的拉力才等于小车所受合外力，故b、c正确答案：(1)018015 (2)bc12(14分)如图所示是电饭煲的电路图，s1是一个温控开关，手动闭合后，当此温度达到居里点(103 )时，开关会自动断开，s2也是一个自动温控开关，当温度低于70 时，会自动闭合，温度高于80 时，会自动断开，红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时指示灯分流电阻r1r2500 ，加热电阻丝r350 ，两灯电阻不计(1)分析电饭煲的工作原理(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比(3)简要回答：如果不闭合开关s1，能将饭煮熟吗？解析：(1)电饭煲盛上食物后，接上电源，s2自动闭合，同时手动闭合s1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80 时，s2自动断开，s1仍闭合当温度升到居里点103 时，开关s1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态由于散热，待温度降到70 时，s2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80 时，s2又自动断开，再次处于保温状态(2)加热时电饭煲消耗的电功率p1，保温时电饭煲消耗的电功率p2，两式中r并 得(3)如果不闭合开关s1，开始s2总是闭合的，r1被短路，功率为p1，当温度上升到80 时，s2自动断开，功率降为p2，温度降低到70 ，s2自动闭合温度只能在7080 之间变化，不能煮熟饭答案：(1)见解析(2)121(3)见解析13(14分)用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为20 kg的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后，汽车静止时，传感器a、b的示数均为10 n(取g10 m/s2)(1)若传感器a的示数为14 n，传感器b的示数为6 n，求此时汽车的加速度大小和方向(2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a