2024版新教材高中物理第五章传感器核心素养检测卷教科版选择性必修第二册

第五章核心素养检测卷考试时间：75分钟，满分：100分一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．关于传感器的作用，下列说法正确的是()A．通常的传感器可以干脆用来进行自动限制B．传感器可以将感受到的一些信息转换为电学量C．传感器可以将全部感受到的信息都转换为电学量D．以上说法均不正确2．有的楼道照明灯具有这样的功能：天黑到确定程度时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应．在这种楼道照明灯的限制电路中，可能接入的传感器是()A．温度传感器和光传感器B．光传感器和声音传感器C．声音传感器和热传感器D．热传感器和力传感器3．传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内运用的传感器是()A．生物传感器B．红外传感器C．温度传感器D．压力传感器4．电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度限制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称为“霍尔转把”，属于传感器非接触限制．转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲开启电源时，在霍尔器件的上、下面之间加确定的电压，形成电流，如图乙．随着转把的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出限制车速的电压，已知电压与车速关系如图丙．以下关于“霍尔转把”叙述正确的是()A．为提高限制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S极B．按图甲顺时针转动电动车的右把手，车速将变快C．图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出限制车速的霍尔电压D．若霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速限制5.温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变更的特性来工作的．图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E＝9.0V，内电阻不计，G为灵敏电流表，其内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其阻值随温度的变更关系如图乙所示．闭合开关S，当R的温度等于20℃时，电流表示数I1＝2mA；当电流表的示数I2＝3.6mA时，热敏电阻的温度是()A．60℃B．80℃C．100℃D．120℃6.酒精测试仪利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，其电阻r的倒数与酒精气体的浓度C成正比．如图所示的电路接在恒压电源上，R和R0为定值电阻，则电压表的示数U与酒精气体浓度C的对应关系为()A．U越大，表示C越大，但是C与U不成正比B．U越大，表示C越大，而且C与U成正比C．U越大，表示C越小，但是C与U不成反比D．U越大，表示C越小，而且C与U成反比7.一种新型保险柜安装有声纹锁，只有主子说出事先设定的暗语才能打开，别人即使说出暗语也打不开锁．这种声纹锁辨别主子声音的依据是()A．音调B．音色C．响度D．声速二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)8．如图所示是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是()A.常温时上下触点是断开的B．双金属片温度上升时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲C．原来温度限制在80℃断开电源，现要求60℃断开电源，应使调温旋钮下移一些D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些9．某位移传感器的工作原理如图甲所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属杆P，通过志向电压表显示的数据来反映物体的位移x.设定电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器的长度为L，物体经过O点时P恰好位于滑动变阻器的中点，此时电压表示数显示为0，若电压表的示数UPQ随时间t的变更关系如图乙(余弦图像)所示，则下列说法正确的是()A.在t1时刻M恰好运动到O位置B．物体M以O点为中心做往复运动C．在t1到t2时间段内，M的速度先增大后减小D．在t2时刻物体M在最右端且速度为010．图甲虚线框内所示是电子秤测量部分的原理图，压力传感器的电阻R随压力F的变更如图乙所示．开关闭合后，压力传感器两端的电压恒为6.0V．电流表的量程为0～0.6A，电流表的内阻、踏板和压杆的质量可以忽视不计．则()A．电子秤最大称量值为1500NB．压力传感器的电阻最小为0C．空载时，电流表的读数为20mAD．称重为900N，电阻R为120Ω三、非选择题(本题共5小题，共54分)11．(6分)如图甲所示为一热敏电阻的R­t图像，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简洁恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为200Ω.当线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电电池的电动势E＝8V，内阻可以不计．图中的“电源”是恒温箱加热电源．(1)图甲说明热敏电阻的阻值随着温度的上升而________(选填“增大”“减小”或“不变”).(2)应当把恒温箱内加热器接________(选填“AB”或“CD”)端．(3)假如要使恒温箱内的温度保持100℃，滑动变阻器R1接入电路的电阻值为________Ω.12．(10分)图甲所示是大型机械厂里用来称重的电子吊秤，其中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形变，拉力敏感电阻丝的电阻也随着发生变更，再经过相应的测量电路把这一电阻变更转换为电信号(电压或电流)，从而完成将物体重量转换为电信号的过程．(1)拉力敏感电阻丝的阻值随拉力变更的主要缘由是()A．长度变更B．横截面积变更C．电阻率变更(2)小明找到一根拉力敏感电阻丝RL，其重力忽视不计，阻值随拉力变更的图像如图乙所示，再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约为15V，内阻约为2Ω；电流表量程为0～10mA，内阻约为5Ω；R是电阻箱，最大阻值是9999Ω；RL接在A、B两接线柱上，通过光滑绝缘小滑环可将重物吊起，接通电路完成下列操作．a．滑环下不吊重物时，调整电阻箱，当电流表为某一合适示数I时，读出电阻箱的阻值R1；b．滑环下吊上待测重物，测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ；c．调整电阻箱，使______________________________，读出此时电阻箱的阻值R2；若某次试验，测得θ＝60°，R1、R2分别为1150Ω和1130Ω，结合图乙信息，可得待测重物的重力G＝________N；(3)针对小明的设计方案，为了提高测量重量的精度，你认为下列措施可行的是()A．将毫安表换成内阻更小的电流表B．将毫安表换成量程更大的电流表C．将电阻箱换成精度更高的电阻箱D．适当增大A、B接线柱之间的距离13．(10分)化学试验常用到恒温箱．如图(a)所示为简洁恒温箱温控电路图，它由热敏电阻RT和继电器组成．如图(b)所示为热敏电阻的R­t图像．设继电器线圈中电流大于或等于20mA时，继电器衔铁吸合．若继电器线圈电阻为150Ω，为继电器线圈供电的电源E＝6V(内阻可以不计)时，要使恒温箱内温度保持120℃，可变电阻R1的值应调整为多少．14.(12分)加速度计是测定物体加速度的仪器，现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇制导系统的信息源，如图所示为应变式加速度计，当系统加速时，加速度计中的敏感元件也处于加速状态，敏感元件由两根相同的弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件下端滑动臂可在滑动变阻器上无摩擦水平滑动，当系统加速时敏感元件发生位移，并转换成电信号输出．已知敏感元件的质量为m，每根弹簧的劲度系数为k，电源的电动势为E且内阻不计，滑动变阻器的总阻值为R，且总电阻有效长度为L.静态时，两弹簧恰好为原长，滑动变阻器的滑动触头位于正中间，并且此时加速度计的输出电压为零．(1)假定待测系统的加速度大小为a，方向向左，求敏感元件发生的位移大小和方向？(2)求用输出信号的电压U来表示待测系统加速度a大小关系的表达式？15.(16分)某些非电磁量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电磁量来测量的．一平行板电容器的两个极板竖直放置在光滑的水平平台上，极板的面积为S，极板间的距离为d，电容器的电容公式为C＝eq\f(S,d)E(E是常数但未知).极板1固定不动，与四周绝缘，极板2接地，且可在水平平台上滑动，并始终与极板1保持平行．极板2的侧边与劲度系数为k，自然长度为L的两个完全相同的弹簧相连．两弹簧的另一端固定，弹簧L与电容器垂直，如图甲所示．如图乙所示是这一装置的应用示意图，先将电容器充电至电压U后，即与电源断开，再在极板2的右侧的整个表面上施以匀整向左的待测压强p，使两极板之间的距离发生微小的变更．测得此时电容器的电压变更量为ΔU.设作用在电容器极板2上的静电力不致于引起弹簧可测量到的形变，试求待测压强p.第五章核心素养检测卷1．答案：B解析：传感器不能干脆用来进行自动限制．传感器主要是用来接收信息，并将接收到的信息转换成便于测量的电学量或转换为电路的通断，但并不是将其感受到的全部信息都转换为电学量．故选B.2．答案：B解析：楼道照明灯工作原理：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应．则可知，应接入光传感器和声音传感器．故B正确，A、C、D错误．故选B.3．答案：C解析：空调机依据温度调整工作状态，所以内部运用了温度传感器，故C正确，A、B、D错误．故选C.4．答案：B解析：由于在霍尔器件的上、下面之间加确定的电压，形成电流，当永久磁铁的上、下端分别为N、S极时，磁场方向与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，霍尔器件不能输出限制车速的霍尔电压，故A错误；当按图甲顺时针转动电动车的右把手，霍尔器件四周的磁场增加，则霍尔器件输出限制车速的霍尔电压增大，因此车速将变快，故B正确；依据题意，结合图乙的示意图，永久磁铁的N、S极可能在左、右侧面或在前、后表面，因此从霍尔器件输出限制车速的霍尔电压不愿定在霍尔器件的左、右侧面，也可能在前、后面，故C错误；当霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，从霍尔器件输出限制车速的霍尔电压正负号相反，由图丙可知，不会影响车速限制，故D错误．故选B.5．答案：D解析：由题图乙可知，当R的温度等于20℃时，热敏电阻的阻值R1＝4kΩ，由I1＝eq\f(E,R1＋Rg)可得Rg＝0.5kΩ当电流I2＝3.6mA时，由I2＝eq\f(E,R2＋Rg)可得R2＝2kΩ结合题图乙知此时热敏电阻的温度为120℃，故D正确，ABC错误．6．答案：A解析：设酒精气体传感器电阻为r.由图知，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．依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eq\f(1,r)＝kC(k是比例系数)①依据欧姆定律得eq\f(U,R0)＝eq\f(E,R0＋R＋r)＝eq\f(E,R0＋R＋\f(1,kC))②由①②整理得eq\f(1,C)＝eq\f(kER0,U)－k(R0＋R)由数学学问知，U越大，C越大，但C与U不成正比．故选A.7．答案：B解析：因为每个人的发声音色不同，而声纹锁是依据音色来进行推断的，只能依据设定的音色打开，所以主子说出事先设定的暗语就能打开，故B正确．8．答案：BD解析：常温时，通电电热丝能发热，所以上、下触点是接触的，A错误；双金属片上下金属片的膨胀系数不同，温度上升时，上层形变大，双金属片向下发生弯曲，使电路断开，B正确；原来温度，上升到80℃时断开电源，现在要求60℃时断开电源，弹性铜片与触点接触面积要减小，即使调温旋钮上调一些，C错误；由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，温度要调高一点，由C的分析可知，使调温旋钮下移一些，D正确．9．答案：ABD解析：在t1时刻，电压为0，且正在增加，故物体M在平衡位置，此时速度最大，物体具有正方向的最大速度，此后速度减小；当在t2时刻电压最大时，速度减小为零；此后反向加速，t3时刻又回到平衡位置，如此往复，所以物体M以O点为中心做往复运动．故选ABD.10．答案：CD解析：由图像可得到R＝300－0.2F(Ω)，当电阻R＝0时，压力Fmax＝1500N，但压力传感器的电阻为零时，电源短路，则压力传感器的电阻最小值不能为零，则压力最大值不能为1500N，故A、B错误；空载时，F＝0，依据图像知此时R＝300Ω，I＝eq\f(U,R)＝eq\f(6.0V,300Ω)＝20mA，故C正确；当F＝900N，由R＝300－0.2F(Ω)，可得R＝120Ω，故D正确．11．答案：(1)减小(2)AB(3)150解析：(1)由题图甲可知热敏电阻的阻值随着温度的上升而减小；(2)当温度较低的时候，热敏电阻的阻值较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁与AB部分连接，此时是须要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以应当把恒温箱内的加热器接在AB端；(3)当温度达到100℃时，加热电路就要断开，此时继电器的衔铁要被吸合，即限制电路的电流要达到20mA＝0.02A，由题图甲可知，此时R＝50Ω，依据闭合电路欧姆定律可得：I＝eq\f(E,R＋R1＋R0)，解得：R1＝150Ω.12．答案：(1)AB(2)电流表示数仍为I400(3)CD解析：(1)电阻丝受拉力时，长度增加、横截面积减小，但电阻率不会发生变更．故选A、B；(2)依据等效替代法测电阻，调整电阻箱，应使电流表的示数仍为I；由其阻值随拉力变更的图像可得k＝eq\f(ΔR,ΔF)＝eq\f(1020－1000,4000)Ω/N＝0.05Ω/N，由平衡条件得2ΔFcosθ＝G，由等效替代法测电阻知，电阻箱阻值变更确定值为拉力敏感电阻丝阻值变更确定值，正负相反，得ΔR＝R1－R2，联立得G＝eq\f(2（R1－R2）cosθ,k)，解得待测重物的重力G＝eq\f(2×（1150－1130）×0.5,0.05)N＝400N；(3)为了提高测量重量的精度，可以将电阻箱换成精度更高的电阻箱，适当增大A、B接线柱之间的距离