廣西專版2024-2025學(xué)年新教材高中物理第5章傳感器過關(guān)檢測(cè)新人教版選擇性必修第二冊(cè)

第五章過關(guān)檢測(cè)(時(shí)間:90分鐘滿分:100分)一、選擇題(共10小題,每小題4分,共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~7小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,第8~10小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得4分,選不全的得2分,有選錯(cuò)或不答的得0分)1.(2024·浙江臺(tái)州高二期中)下圖中關(guān)于傳感器的應(yīng)用,說法正確的是()A.干簧管是利用電磁感應(yīng)的原理限制電路的通斷的B.機(jī)器人的“眼睛”利用了光傳感器C.紅外測(cè)溫儀向人體放射紅外線,從而測(cè)量人體溫度D.火災(zāi)報(bào)警器是通過感知溫度觸發(fā)報(bào)警的答案B解析干簧管是利用磁極間的相互作用來(lái)限制電路的通斷,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;機(jī)器人“眼睛”利用了光傳感器,選項(xiàng)B正確;紅外測(cè)溫儀是接收人體向外放射紅外線的強(qiáng)弱,從而測(cè)量人體溫度,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;火災(zāi)報(bào)警器是利用煙霧對(duì)光的反射工作的,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.某同學(xué)擬設(shè)計(jì)一個(gè)汽車超載自動(dòng)報(bào)警裝置,以更好地保障道路交通平安。該同學(xué)可能選擇的傳感器是()A.濕度傳感器 B.壓力傳感器C.聲音傳感器 D.氣體傳感器答案B解析汽車超載自動(dòng)報(bào)警裝置類似于電子秤的工作原理,當(dāng)電子秤受到壓力的作用時(shí),會(huì)顯示相應(yīng)的壓力值大小,當(dāng)示數(shù)超過規(guī)定的壓力值時(shí),會(huì)觸發(fā)報(bào)警裝置報(bào)警,所以應(yīng)用的是壓力傳感器,選項(xiàng)B正確。3.如圖甲所示,條形碼掃描筆的原理是掃描筆頭在條形碼上勻速移動(dòng)時(shí),遇到黑色線條,發(fā)光二極管發(fā)出的光線將被汲取,光敏三極管接收不到反射光,呈高阻抗;遇到白色間隔,光線被反射到光敏三極管,三極管呈低阻抗。光敏三極管將條形碼變成一個(gè)個(gè)電脈沖信號(hào),信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理系統(tǒng)處理,即完成對(duì)條形碼信息的識(shí)別,等效電路圖如圖乙所示,其中R為光敏三極管的等效電阻,R0為定值電阻,下列推斷正確的是()A.當(dāng)掃描筆頭在黑色線條上移動(dòng)時(shí),信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓B.當(dāng)掃描筆頭在白色間隔上移動(dòng)時(shí),信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓C.掃描速度對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)接收到的電壓信號(hào)無(wú)影響D.掃描筆頭外殼出現(xiàn)破損時(shí)仍舊能正常工作答案B解析信號(hào)處理系統(tǒng)獲得的電壓是R0兩端的電壓,當(dāng)掃描筆頭在黑色線條上移動(dòng)時(shí),R相當(dāng)于大電阻,依據(jù)閉合電路歐姆定律,回路電流很小,R0兩端的電壓很低,信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓;當(dāng)掃描筆頭在白色間隔上移動(dòng)時(shí),R相當(dāng)于小電阻,回路電流較大,R0兩端的電壓較高,信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確。假如掃描速度發(fā)生變更,在信號(hào)處理系統(tǒng)中高、低電壓的時(shí)間間隔就會(huì)發(fā)生變更,從而無(wú)法正確推斷黑、白條紋寬度,可能出現(xiàn)錯(cuò)誤識(shí)別信息,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。掃描筆頭外殼出現(xiàn)破損時(shí),外面的光就會(huì)進(jìn)入光敏三極管,從而出現(xiàn)錯(cuò)誤信息,導(dǎo)致不能正常工作,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4.筆記本電腦機(jī)身和顯示屏對(duì)應(yīng)部位分別有磁體和霍爾元件。當(dāng)顯示屏開啟時(shí)磁體遠(yuǎn)離霍爾元件,電腦正常工作:當(dāng)顯示屏閉合時(shí)磁體靠近霍爾元件,屏幕熄滅,電腦進(jìn)入休眠狀態(tài)。如圖所示,一塊寬為a、長(zhǎng)為c的矩形半導(dǎo)體霍爾元件,元件內(nèi)的導(dǎo)電粒子是電荷量為e的自由電子,通入方向向右的電流時(shí),電子的定向移動(dòng)速度為v。當(dāng)顯示屏閉合時(shí)元件處于垂直于上表面、方向向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,于是元件的前、后表面間出現(xiàn)電壓U,以此限制屏幕的熄滅。則元件的()A.前表面的電勢(shì)比后表面的低B.前、后表面間的電壓U與v無(wú)關(guān)C.前、后表面間的電壓U與c成正比D.自由電子受到的洛倫茲力大小為eU答案D解析由題意知電流從左向右流淌,因此電子的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閺挠蚁蜃?依據(jù)左手定則可知電子偏轉(zhuǎn)到后表面,因此前表面的電勢(shì)比后表面的高,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。電子在運(yùn)動(dòng)過程中洛倫茲力和靜電力平衡,有F洛=evB,F電=eE=eUa,故F洛=eUa,故選項(xiàng)D正確。由evB=eUa得電壓U=avB5.電熨斗能自動(dòng)限制溫度,在熨燙不同的織物時(shí),設(shè)定的溫度可以不同。下圖為電熨斗的結(jié)構(gòu)圖,電熨斗內(nèi)部裝有雙金屬片,雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬,若把熨燙的棉麻衣物換成絲綢衣物,則下列調(diào)整調(diào)溫旋鈕的方式可行的是()織物材料尼龍合成纖維絲綢羊毛麻熨燙溫度低→高A.向下旋轉(zhuǎn) B.向上旋轉(zhuǎn) C.保持原狀 D.不能確定答案B解析常溫下,上、下觸點(diǎn)是接觸的,這樣插上電源時(shí),電熨斗起先加溫,當(dāng)溫度上升時(shí),雙金屬片上層形變大,雙金屬片向下彎曲,觸點(diǎn)分別,停止加熱。現(xiàn)把棉麻衣物換成絲綢衣物,熨燙溫度變低,要使溫度低時(shí)就斷開,應(yīng)把調(diào)溫旋鈕向上旋轉(zhuǎn),這樣在金屬形變較小時(shí)就能斷開電路。6.圖甲為在溫度為10℃左右的環(huán)境中工作的某自動(dòng)恒溫箱原理簡(jiǎn)圖,箱內(nèi)的電阻R1=20kΩ、R2=10kΩ、R3=40kΩ,RT為熱敏電阻,它的電阻隨溫度變更的圖線如圖乙所示。a、b端電壓Uab≤0時(shí),電壓鑒別器會(huì)令開關(guān)S接觸,恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱,使箱內(nèi)溫度上升;當(dāng)a、b端電壓Uab>0時(shí),電壓鑒別器會(huì)令開關(guān)S斷開,停止加熱。則恒溫箱內(nèi)的溫度可保持在()A.10℃ B.20℃ C.35℃ D.45℃答案C解析由題可知Uab=0是一個(gè)電壓的臨界點(diǎn),對(duì)應(yīng)著開關(guān)S的動(dòng)作,而開關(guān)的動(dòng)作對(duì)應(yīng)著溫度的上升或下降。由電路圖可知,在R1、R2、R3給定的條件下,熱敏電阻RT的阻值確定了Uab的正負(fù)。設(shè)電源負(fù)極的電勢(shì)為零,則φa=R2R1+R2U,φb=RTR3+RTU,其中U為電源的路端電壓,令φa=φb,即7.為了保證汽車剎車時(shí)車輪不被抱死,使車輪仍有肯定的滾動(dòng)而不是純滑動(dòng),須要一種測(cè)定車輪是否還在轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置,這樣既可以提高剎車效果,又不使車輪失去限制。這種檢測(cè)裝置稱為電磁脈沖傳感器,假如該裝置檢測(cè)出車輪不再轉(zhuǎn)動(dòng),它就會(huì)自動(dòng)放松剎車機(jī)構(gòu),讓車輪仍保持轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài),這就是ABS防抱死系統(tǒng)。下圖是電磁脈沖傳感器示意圖,B是一根永久磁體,外面繞有線圈,它們的左端靠近一個(gè)鐵質(zhì)齒輪A,齒輪與轉(zhuǎn)動(dòng)的車輪是同步的。以下說法正確的是()A.車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于齒輪在永久磁體的磁場(chǎng)中切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流B.車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于齒輪被磁化使線圈中的磁場(chǎng)發(fā)生變更,產(chǎn)生感應(yīng)電流C.車輪轉(zhuǎn)速減慢時(shí),輸出電流的周期變小,電流也變小D.車輪轉(zhuǎn)速減慢時(shí),輸出電流的周期變大,電流也變大答案B解析此傳感器是利用線圈中磁通量的變更產(chǎn)生感應(yīng)電流的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),相當(dāng)于將磁體插入和拔出線圈,從而使線圈中磁通量發(fā)生變更而產(chǎn)生感應(yīng)電流,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)速減慢時(shí),線圈中磁通量的變更減慢,產(chǎn)生的感應(yīng)電流的周期變大,由E=ΔΦ8.計(jì)算機(jī)光驅(qū)的主要部分是激光頭,它可以放射脈沖激光信號(hào),激光掃描光盤時(shí),激光頭利用光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器將反射回來(lái)的脈沖信號(hào)傳輸給信號(hào)處理系統(tǒng),再通過計(jì)算機(jī)顯示出相應(yīng)信息。光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖如圖所示,其中R1為光敏電阻,R2為定值電阻,此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是()A.當(dāng)有光照耀R1時(shí),處理系統(tǒng)獲得高電壓B.當(dāng)有光照耀R1時(shí),處理系統(tǒng)獲得低電壓C.信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次D.信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次答案AD解析R1、R2和電源組成一個(gè)閉合電路,當(dāng)激光照到光敏電阻時(shí),R1的阻值變小,總電流變大,則R2兩端獲得高電壓,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤。只有R2兩端獲得高電壓時(shí),處理系統(tǒng)才能進(jìn)行信號(hào)處理,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。9.下圖是霍爾元件的示意圖,一塊通電的銅板放在磁場(chǎng)中,板面垂直于磁場(chǎng),板內(nèi)通有圖示方向的電流,a、b是銅板上、下表面的兩點(diǎn),則()A.電勢(shì)φa>φbB.電勢(shì)φb>φaC.電流增大時(shí),|φa-φb|增大D.其他條件不變,將銅板改為NaCl水溶液時(shí),電勢(shì)結(jié)果仍舊一樣答案AC解析銅板中的自由電荷是電子,電子定向移動(dòng)的方向與電流的方向相反,由左手定則可推斷出電子因受洛倫茲力作用向b側(cè)偏轉(zhuǎn),所以φa>φb,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤。因|φa-φb|=kIBd,所以電流增大時(shí),|φa-φb|增大,選項(xiàng)C正確。若將銅板改為NaCl溶液,溶液中的正、負(fù)離子均向b側(cè)偏轉(zhuǎn),|φa-φb|=10.下圖是利用硫化鎘制成的光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置的示意圖,其中A是發(fā)光儀器,B是光敏電阻,R是一般定值電阻,下列說法正確的是()A.當(dāng)傳送帶上沒有物品攔住由A射向B的光信號(hào)時(shí),光敏電阻的阻值變小,電壓表讀數(shù)變小B.當(dāng)傳送帶上沒有物品攔住由A射向B的光信號(hào)時(shí),光敏電阻的阻值變大,電壓表讀數(shù)變大C.當(dāng)傳送帶上有物品攔住由A射向B的光信號(hào)時(shí),光敏電阻的阻值變小,電壓表讀數(shù)變小D.當(dāng)傳送帶上有物品攔住由A射向B的光信號(hào)時(shí),光敏電阻的阻值變大,電壓表讀數(shù)變大答案AD解析B是光敏電阻,其阻值隨光照強(qiáng)度的增加而減小。當(dāng)沒有物品攔住光時(shí),光射向B,B的阻值減小,其電流變大,由U=E-Ir知電壓表讀數(shù)變小,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤。有物品時(shí),光被攔住,B的阻值增大,電流減小,電壓表讀數(shù)變大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。二、填空題(共2小題,共18分)11.(6分)利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻制作的溫度傳感器一般體積很小,可以用來(lái)測(cè)量很小范圍內(nèi)的溫度變更,反應(yīng)快,而且精確度高。(1)假如將負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻與電源、電流表和電阻串聯(lián)成一個(gè)電路,如圖甲所示,其他因素不變,只要熱敏電阻所處區(qū)域的溫度降低,電路中電流將變(選填“大”或“小”)。

(2)上述電路中,我們將電流表中的電流刻度(如圖乙所示)換成相應(yīng)的溫度刻度,就能干脆顯示出熱敏電阻旁邊的溫度。假如刻度盤正中的溫度為20℃,則25℃的刻度應(yīng)在20℃的刻度的(選填“左”或“右”)側(cè)。

答案(1)小(2)右解析(1)因?yàn)樨?fù)溫度系數(shù)熱敏電阻溫度降低時(shí)電阻增大,故電路中電流會(huì)變小。(2)溫度越高,負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻越小,電流越大,25℃的刻度應(yīng)對(duì)應(yīng)較大電流,故在20℃對(duì)應(yīng)電流刻度的右側(cè)。12.(12分)如圖所示,一熱敏電阻RT放在控溫容器M內(nèi);A為毫安表,量程為6mA,內(nèi)阻為數(shù)十歐姆;E為直流電源,電動(dòng)勢(shì)約為3V,內(nèi)阻很小;R為電阻箱,最大阻值為999.9Ω;S為開關(guān)。已知RT在95℃時(shí)的阻值為150Ω,在20℃時(shí)的阻值約為550Ω。現(xiàn)要求在降溫過程中測(cè)量在20~95℃之間的多個(gè)溫度下RT的阻值。(1)在圖中畫出連線,完成試驗(yàn)原理電路圖。(2)完成下列試驗(yàn)步驟中的填空。a.依照試驗(yàn)原理電路圖連線。b.調(diào)整控溫容器M內(nèi)的溫度,使得RT的溫度為95℃。c.把電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)某踔?以保證儀器平安。d.閉合開關(guān),調(diào)整電阻箱,記錄電流表的示數(shù)I0,并記錄。

e.將RT的溫度降為T1(20℃<T1<95℃);調(diào)整電阻箱,使得電流表的讀數(shù),記錄。

f.溫度為T1時(shí)熱敏電阻的電阻值RT1=。

g.逐步降低T1的數(shù)值,直至20℃為止;在每一溫度下重復(fù)步驟e、f。答案(1)試驗(yàn)原理電路圖如圖所示(2)d.電阻箱的讀數(shù)R0e.仍為I0電阻箱的讀數(shù)R1f.R0-R1+150Ω解析(1)電阻箱的最大阻值與熱敏電阻的最大阻值相差不大,因此電阻箱應(yīng)與熱敏電阻串聯(lián)。(2)本試驗(yàn)原理是當(dāng)電路的電流相等時(shí),外電路的總電阻相等,所以95℃和T1時(shí)RT對(duì)應(yīng)的電路的電阻相等,有150Ω+R0=RT1+R1,即RT1=R0-R1+150Ω。三、計(jì)算題(共4小題,共42分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最終答案不能得分,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)13.(8分)下圖為某飛船放射升空時(shí)火箭內(nèi)測(cè)試儀平臺(tái)上放置的一個(gè)壓力傳感器,傳感器上面壓一質(zhì)量為m的物體?；鸺c(diǎn)火后從地面對(duì)上加速升空,當(dāng)升到某一高度時(shí),加速度a為g2,壓力傳感器此時(shí)顯示出物體對(duì)平臺(tái)的壓力為點(diǎn)火前壓力的1716。已知地球的半徑為R,答案R解析設(shè)此時(shí)火箭升空高度為h,此處重力加速度為g',則有F-mg'=ma ①由萬(wàn)有引力定律可得g'g又因?yàn)镕=1716mg 由①②③得h=R314.(12分)圖甲是一種自動(dòng)測(cè)定油箱內(nèi)油面高度的裝置。其中R是滑動(dòng)變阻器,阻值范圍是0~100Ω,它的金屬滑片是杠桿的一端;油量表是由電流表改裝而成的,實(shí)際是量程為0~0.6A的電流表,從指針?biāo)傅目潭瓤芍拖鋬?nèi)油面的高度;R'為校準(zhǔn)電阻。已知電源電壓為12V,油箱空和油箱滿時(shí)金屬滑片恰在滑動(dòng)變阻器的兩端點(diǎn)a、b處。甲乙(1)當(dāng)油箱滿時(shí),電流表示數(shù)恰好為滿偏刻度0.6A,求校準(zhǔn)電阻R'的阻值和油箱空時(shí)電流表的示數(shù)。(2)若將電流表改換為電壓表,用電壓表的指針指示的刻度顯示油箱內(nèi)油面的高度,要求油面上升時(shí)電壓表的讀數(shù)增大,請(qǐng)將電壓表畫在圖乙中,并標(biāo)明電壓表的“+”“-”接線柱。若改裝后電路中校準(zhǔn)電阻的阻值不變,求電壓表示數(shù)的變更范圍。答案(1)20Ω0.1A(2)圖見解析2~12V解析(1)當(dāng)電流表示數(shù)為滿偏刻度0.6A時(shí),金屬滑片在b處,此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻R1=0R'=UI=12油箱空時(shí),滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻R2=100Ω則電流表的示數(shù)為I1=UR'+R2(2)為符合油面上升時(shí),電壓表讀數(shù)增大的要求,應(yīng)使電壓表與校準(zhǔn)電阻R'并聯(lián),如圖所示。電壓表示數(shù)變更的范圍,由滑片在a、b兩處時(shí)校準(zhǔn)電阻R'兩端的電壓確定。U1=UR'R2+R'故電壓表示數(shù)的變更范圍為2~12V。15.(10分)如圖所示,將質(zhì)量為m的金屬塊用壓縮的輕彈簧卡在一矩形的箱中。在箱的上頂板和下底板裝有壓力傳感器,箱可以沿豎直軌道運(yùn)動(dòng)。當(dāng)箱以a=2.0m/s2的加速度豎直向上做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí),上頂板的壓力傳感器顯示的壓力為6.0N,下底板的壓力傳感器顯示的壓力為10.0N。g取10m/s2。(1)若上頂板壓力傳感器的示數(shù)是下底板壓力傳感器示數(shù)的一半,試推斷箱的運(yùn)動(dòng)狀況。(2)要使上頂板壓力傳感器的示數(shù)為零,箱沿豎直方向運(yùn)動(dòng)的狀況可能是怎樣的?答案(1)勻速直線運(yùn)動(dòng)(2)做向上勻加速或向下勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度為10m/s2解析設(shè)上頂板壓力傳感器的示數(shù)為F1,下底板壓力傳感器的示數(shù)為F2,對(duì)物體應(yīng)用牛頓其次定律有F1+mg-F2=ma,代入數(shù)據(jù)得m=0.5kg。(1)由于彈簧長(zhǎng)度不變更,所以下底板的示數(shù)不變,F2=2F1',依據(jù)牛頓其次定律得F1'+mg-F2=ma1,代入數(shù)據(jù)得a1=0,物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)。(2)當(dāng)上頂板壓力傳感器示數(shù)為零時(shí),下底板壓力傳感器示數(shù)還是不變,由牛頓其次定律得F2-mg=ma2,解得a2=10m/s2。加速度方向向上,物體可以向上做勻加速運(yùn)動(dòng),也可