物理人教版选修3-2阶段验收评估（三）传感器

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1～5小题中只有一个选项符合题意，第6～8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．如图所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光。若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变暗，发生这一现象的主要原因是()A．小灯泡的电阻发生了变化B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化C．电阻丝的电阻率随温度发生了变化D．电源的电压随温度发生了变化解析：选C电阻丝的电阻率随温度的升高而增大，电阻增大，根据I＝eq\f(U,R)知，通过小灯泡的电流减小，功率减小，所以变暗，C正确。2.如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图：罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，发生火灾时，下列说法正确的是()A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报B．发生火灾时，光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报C．发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报D．以上说法均不正确解析：选C平时光电三极管收不到LED发出的光呈高阻值状态。发生火灾时，由于烟雾对光的散射作用，部分光线照射到光电三极管上，光电三极管导通，就会发出警报，C正确。3.如图所示为一测定液面高低的传感器示意图，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体，把传感器接到如图所示电路中，已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同。如果发现指针正向右偏转，则导电液体的深度h变化为()A．h正在增大 B．h正在减小C．h不变 D．无法确定解析：选B由电源极性及电流方向可知，ABC构成的电容器上的电荷量正在减小，由Q＝CU可知C减小，根据C＝eq\f(εrS,4πkd)可知正对面积减小，即h在减小。4．如图所示为某电容传声器结构示意图，膜片和极板组成一个电容器，当人对着传声器讲话时，膜片会振动。若某次膜片振动时，膜片与极板间的距离减小，则在此过程中()A．膜片与极板所组成的电容器的电容变小B．极板的带电荷量增大C．膜片与极板间的电场强度变小D．电阻R中无电流通过解析：选B某次膜片振动时，膜片与极板间的距离减小，它们组成的电容器的电容增大，选项A错误；由C＝eq\f(Q,U)知，U不变的情况下，电容增大，则电容器极板所带电荷量Q增大，选项B正确；由E＝eq\f(U,d)知，U不变，d减小，则场强E增大，选项C错误；极板的带电荷量增大，电容器充电，电阻R中有电流通过，选项D错误。5．如图甲所示为一种电容式位移传感器的原理图，当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动，已知电容器的电容与电介质板进入电容器的长度x之间的关系如图乙所示，其中C0为电介质没有插入电容器时的电容，为判断被测物体是否发生微小移动，将该电容式位移传感器与电源、电流表、开关组成串联回路(图中未画出)，被测物体的初始位置如图甲所示，电路闭合一段时间后，下列说法正确的是()A．若电源为直流电源且直流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动B．若电源为交流电源且交流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动C．若电源为直流电源且直流电流表示数变大，说明物体一定在向右发生移动D．若电源为交流电源且交流电流表示数变大，说明物体一定在向右发生移动解析：选A根据平行板电容器的电容公式C＝eq\f(εS,4πkd)，当电介质插入极板间的深度发生变化时，则电容器电容发生变化，根据Q＝CU可知，电容器极板上的电荷量发生变化，会有电流“通过”电容器。所以若电源为直流电源且直流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动，故A正确；电容具有“隔直流、通交流”的特点，所以若电源为交流电源，则交流电流表示数不为零，不能说明物体一定在发生移动，故B错误；若电源为直流电源且直流电流表示数变大，但没有说明电流的方向，不能判断出物体一定在向右发生移动，故C错误；若电源为交流电源且交流电流表示数变大，可能是电路中的电动势发生了变化，物体不一定在向右发生移动，故D错误。6．如图甲所示的电路中电源电动势E＝8V，电阻R与一个电流传感器相连，传感器可以将电路中的电流随时间变化的曲线显示在计算机屏幕上，先将S接2给电容器C充电，再将S接1，结果在计算机屏幕上得到如图乙所示的曲线，B为图线上的一点，将该曲线描绘在坐标纸上(坐标纸上的小方格图中未画出)，电流坐标轴每小格表示0.1mA，时间坐标轴每小格表示0.1s，曲线与AOD所围成的面积约为80个小方格，则下列说法正确的是()A．充电电流由a极板穿过电容器内部流向b极板B．B点的坐标乘积表示电容器放电过程中流过电流传感器的电荷量C．电容器充电完毕时，所带电荷量约为8×10－4CD．电容器的电容约为10－4F解析：选CD充电电流由电源正极流向a极板，而不是由a极板穿过电容器内部流向b极板，选项A错误；B点的坐标乘积不表示电容器放电过程中放出的电荷量，选项B错误；根据图像的含义，因Q＝It，所以曲线与AOD所围方格的面积表示电容器放出的电荷量，也为充电的总电荷量，Q＝0.1×10－3×0.1×80C＝8×10－4C，选项C正确；C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(8×10－4,8)F＝10－4F，选项D正确。7.如图所示为某中学实验小组同学设计的拉力传感器，将劲度系数为k＝100N/cm的弹簧的一端固定在竖直墙壁上，另一端与导电性能良好的刚性拉杆相连接，在拉杆上固定一滑片。已知电路中定值电阻R0＝5Ω，R1是阻值为25Ω、长度为5cm且分布均匀的电阻丝，忽略滑片与电阻丝之间的摩擦，理想电流表允许的最大电流为0.6A，电源电动势为E＝3V(内阻不计)。当拉杆不受力时滑片位于电阻丝的最左端。则()A．定值电阻的作用是分压B．当滑片位于电阻丝的最左端时，电流表的示数为0.1AC．如果在拉杆上施加大小为400N的力，电流表的示数为0.3AD．如果在拉杆上施加大小为400N的力，电流表的示数为0.5A解析：选ABC开关闭合后，电源外电路的总阻值不能为零，接入R0的目的是为了保护电路，A正确；当滑片位于电阻丝的最左端时，电路中的电流I1＝eq\f(E,R0＋R1)＝0.1A，所以选项B正确；当拉杆上施加大小为400N的力时，由F＝kx得x＝4cm，则接入电路的R1的阻值为R1′＝eq\f(R1,L)·(L－x)＝5Ω，此时电流表示数I2＝eq\f(E,R0＋R1′)＝0.3A，C正确，D错误。8.小强在用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制。经检查，恒温箱的控制器没有故障。参照图，下列对故障判断错误的是()A．只可能是热敏电阻出现故障B．只可能是温度设定装置出现故障C．热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障D．可能是加热器出现故障解析：选ABD由恒温箱原理图可知，若热敏电阻出现故障或温度设定出现故障都会向控制器传递错误信息，导致控制器发出错误指令，故C正确，A、B错误。若加热器出现故障，只有一种可能，即不能加热，而题中加热器一直加热才会使温度持续升高，故D错误。二、非选择题(本题共4小题，共52分)9.(8分)如图所示是热水器的恒温集成电路，R0是热敏电阻，温度较低时其阻值很大，温度较高时阻值很小。如果热水器中没有水或水温较高时，继电器会放开簧片，发热器断路，反之会吸住簧片接通发热器。如果热水器中没有水时，电路中BC部分就处于________(选填“断路”或“短路”)状态，则在电路图的虚线框内的门电路应是________门，当温度较低时，门电路的输入端A是________(选填“高”或“低”)电势。解析：热水器中没有水，BC部分相当于断路。热水器中没有水或水温较高时，继电器都能使发热器断路，故可判断虚线框内应是“与”门，当温度较低时，R0阻值较大，故门电路输入端A是高电势。答案：断路与高10.(12分)(1)如图甲所示为某宾馆的房卡，只有把房卡插入槽中，房间内的灯和插座才会有电。房卡的作用相当于一个________(填电路元件名称)接在干路上。(2)如图乙所示，当房客进门时，只要将带有磁铁的卡P插入盒子Q中，这时由于磁铁吸引簧片，开关B就接通，通过继电器J使整个房间的电器的总开关接通，房客便能使用室内各种用电器。当继电器工作时，cd相吸，ab便接通。请你将各接线端1、2、3、4、5、6、7、8、9、10适当地连接起来，构成正常的电门卡电路。解析：(1)房卡可以控制房间内的灯和插座，不插入槽中，所有房间内的灯和插座都不工作，所以房卡相当干路上的电键。(2)将开关B与电源E、线圈连成一个回路；将三个灯泡所在电路与交流电流接成回路，即按8－7,4－5,6－9，1－3，2－10连接起来，构成正常的电门卡电路。如图。答案：(1)电键(2)见解析图11．(14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阻值为40～50Ω。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材有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1Ω)、直流电压表(内阻约5kΩ)、滑动变阻器(0～10Ω)、开关、导线若干。(1)图中a、b、c三条图线能反映热敏电阻的伏安特性曲线的是____。(2)在虚线框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小。(3)根据电路图，在图中的实物图上连线。解析：(1)随温度的升高，热敏电阻阻值减小，在I­U图线中，任一点的eq\f(I,U)＝eq\f(1,R)，故在I­U图像中图线的斜率应变大，可见c正确。(2)热敏电阻阻值为40～50Ω。由电压表、电流表内阻知临界阻值R0＝eq\r(RVRA)＝eq\r(5000)Ω＝50eq\r(2)Ω，即热敏电阻属于小电阻，应用外接法，由于要描绘伏安特性曲线电压从0开始连续变化，因此用滑动变阻器的分压式接法，电路图如图所示。(3)实物连线如图所示：答案：(1)c(2)、(3)见解析图12．(18分)一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动，在圆盘上沿半径开有一条宽度为2mm的均匀狭缝。将激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下两侧，且可以同步地沿圆盘半径方向匀速移动，激光器连续向下发射激光束。在圆盘转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，并将其输入计算机，经处理后画出相应图线。图甲为该装置示意图，图乙为所接收的光信号随时间变化的图线，横坐标表示时间t，纵坐标表示接收到的激光信号强度I，图中Δt1＝1.0×10－3s，Δt2＝0.8×10－3s。(1)利用图乙中的数据