(2019-2020)【重點資料】高中物理-第三章-傳感器章末質(zhì)量評估-粵教版選修3-2【必備資料】

PAGEPAGE10第三章傳感器章末質(zhì)量評估(三)(時間：90分鐘分值：100分)一、單項選擇題(本大題共10小題，每小題3分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一個選項符合題目要求，選對的得3分，選錯或不答的得0分)1．能把溫度這個物理量轉(zhuǎn)化為電阻這個物理量的元器件是()A．熱敏電阻 B．光敏電阻C．電容器 D．電源解析：能把溫度這個物理量轉(zhuǎn)化為電阻這個物理量的元器件是熱敏電阻，選項A正確，BCD錯誤．答案：A2．指紋識別器在下列哪些方面可以得到廣泛應(yīng)用()A．乘坐客車購票時 B．過公路收費處時C．放學(xué)出校門口時 D．開銀行保險柜時解析：指紋識別器是利用了電容傳感器原理．是一種利用指紋采集頭及其配套軟件結(jié)合起來的為加強個人電腦加密程度的高科技安全產(chǎn)品，多用在安全保密的場所．乘坐客車購票時，過公路收費處時，放學(xué)出校門口時，無需保密，不需要指紋識別．在開銀行保險柜時，安全保密的需要，故廣泛使用指紋識別．故ABC錯誤，D正確．答案：D3．下列說法不正確的是()A．話筒是一種常見的紅外線傳感器B．電熨斗內(nèi)一般裝有雙金屬片溫度傳感器C．電子秤所使用的測力裝置是力傳感器D．熱敏電阻能夠把溫度大小轉(zhuǎn)換為電阻大小解析：動圈式話筒是通電導(dǎo)體在磁場中受力，變化的電流通過線圈，產(chǎn)生變化的磁場，從而讓揚聲器的膜片振動，產(chǎn)生聲音，故A錯誤；電熨斗通過溫度傳感器實現(xiàn)溫度的自動控制，故B正確；電子秤所使用的測力裝置是力轉(zhuǎn)換成電信號來顯示大小，屬于力傳感器，故C正確；金屬熱電阻傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化來測量溫度的一種溫度敏感元件，故D正確．答案：A4．2011年3月，日本仙臺發(fā)生8.0級大地震，地震發(fā)生后，各路救援人員及時深入災(zāi)區(qū)，與死神搶時間，爭分奪秒搶救被埋人員，有些救援隊借助“生命探測儀”可以發(fā)現(xiàn)深埋在廢墟中的傷員，根據(jù)所學(xué)知識，你認(rèn)為“生命探測儀”可能用到了()A．紅外線傳感器 B．壓力傳感器C．振動傳感器 D．電容傳感器解析：活人能夠向外傳遞微弱的聲音信息，便于用生命探測儀收集；活人能夠向外輻射紅外線，紅外線屬于電磁波的一個波段，便于用生命探測儀收集，所以只有A選項正確．答案：A5．如圖所示，將一光敏電阻接入多用電表兩表筆上，將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋，用光照射光敏電阻時，表針的偏角(自左向右)為θ；用手掌擋住部分光線，表針的偏角為θ′，則可判斷()A．θ′＝θ B．θ′＜θC．θ′＞θ D．不能確定解析：光敏電阻的阻值隨光照強度的增強而減小，用手掌擋住部分光線，光敏電阻的阻值變大，表針左偏，偏角減?。鸢福築6．如圖是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，話筒的振動膜前面鍍有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動膜上的金屬層和這個金屬板構(gòu)成電容器的兩極，在兩極間加一電壓U，人對著話筒說話時，振動膜前后振動，使電容發(fā)生變化，導(dǎo)致話筒所在電路中的其他量發(fā)生變化，使聲音信號被話筒轉(zhuǎn)化為電信號，其中導(dǎo)致電容變化的原因可能是電容器兩板間的()A．距離變化 B．正對面積變化C．介質(zhì)變化 D．電壓變化解析：這個聲電傳感器又可歸類到電容傳感器中．由題意對著話筒說話時，振動膜前后振動，則金屬層和金屬板間距離改變，即電容器兩極板間距改變，故導(dǎo)致電容變化的原因可能是電容器兩極間距變化．答案：A7．演示位移傳感器的工作原理如圖所示，物體M在導(dǎo)軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬桿P，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的大小x，假設(shè)電壓表是理想的，則下列說法正確的是()A．物體M運動時，電源內(nèi)的電流會發(fā)生變化B．物體M運動時，電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化C．物體M運動時，電路中沒有電流D．物體M不動時，電壓表沒有示數(shù)解析：因為整個滑動變阻器被接入電路中，所以移動金屬桿P不能改變滑動變阻器接入電路中的阻值，電流不變，但會改變電壓表的示數(shù)．答案：B8.傳感器是一種采集信息的重要器件．如圖所示是一種測定壓力的電容式傳感器，A為固定電極，B為可動電極，組成一個電容大小可變的電容器．可動電極兩端固定，當(dāng)待測壓力施加在可動電極上時，可動電極發(fā)生形變，從而改變了電容器的電容．現(xiàn)將此電容式傳感器與零刻度在中央的靈敏電流表和電源串聯(lián)成閉合電路，已知電流從電流表正接線柱流入時指針向右偏轉(zhuǎn)，當(dāng)待測壓力增大時，下列說法正確的是()A．電容器的電容將減小B．電容器的電荷量將減小C．靈敏電流表指針向左偏轉(zhuǎn)D．靈敏電流表指針向右偏轉(zhuǎn)解析：當(dāng)待測壓力增大時，電容器極板間距離減小，根據(jù)電容的決定式C＝eq\f(εS,4πkd)分析得知，電容增大，故A錯誤；電容兩端電勢差不變，根據(jù)Q＝CU可知，電容器的電荷量將增加，故B錯誤；由于電容器上極板帶正電，則電路中形成逆時針方向的充電電流，故靈敏電流表的指針向右偏，故C錯誤，D正確.答案：D9．壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，在升降機中將重物放在壓敏電阻上，壓敏電阻接在如圖甲所示的電路中，電流表示數(shù)變化如圖乙所示，某同學(xué)根據(jù)電流表的示數(shù)變化情況推斷升降機的運動狀態(tài)，下列說法中正確的是()圖甲圖乙A．0～t1時間內(nèi)，升降機一定勻速運動B．0～t1時間內(nèi)，升降機可能減速上升C．t1～t2時間內(nèi)，升降機可能勻速上升D．t1～t2時間內(nèi)，升降機可能勻加速上升解析：在0～t1時間內(nèi)，電流恒定，表明壓敏電阻的阻值恒定，則重物對壓敏電阻壓力恒定，則升降機可能處于靜止、勻速運動或勻變速直線運動狀態(tài)，故A選項錯誤，B選項正確；t1～t2時間內(nèi)，電流在增加，表明壓敏電阻的阻值在減小，則重物對壓敏電阻的壓力在增大，故不可能做勻速運動或勻加速運動，C、D兩項都錯．答案：B10．為了測量蹦床運動員躍起的高度，訓(xùn)練時在彈性網(wǎng)上安裝壓力傳感器，利用傳感器記錄彈性網(wǎng)所受的壓力，并在計算機上作出壓力—時間圖象．某次訓(xùn)練作出的圖象如圖所示．設(shè)運動員在空中運動時可視為質(zhì)點，則運動員離開蹦床的速率大約是(g取10m/s2)()A．1m/s B．10m/sC．12m/s D．20m/s解析：由圖可知運動員離開蹦床的時間為2秒，則上升和下降的時間均為1秒，則運動員離開蹦床的速率大約是v＝gt＝10m/s，故選B.答案：B二、多項選擇題(本大題共4小題，每小題4分，共16分．在每小題給出的四個選項中，有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯或不答的得0分)11．用計算機輔助實驗系統(tǒng)(DIS)做驗證牛頓第三定律的實驗，如圖所示是把兩個測力探頭的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉動，觀察顯示器屏幕上出現(xiàn)的結(jié)果．觀察分析兩個力傳感器的相互作用隨著時間變化的曲線，以下結(jié)論正確的是()A．作用力與反作用力作用在同一物體上B．作用力與反作用力同時存在，同時消失C．作用力與反作用力大小不一定相等D．作用力與反作用力方向相反解析：牛頓第三定律中作用力和反作用力大小相等，方向相反，作用在一條直線上，作用在兩個物體上．作用力和反作用力同時產(chǎn)生，同時消失．應(yīng)選B、D.答案：BD12．如圖是測試熱敏電阻R的實驗電路圖，滑動變阻器已調(diào)節(jié)到某一適當(dāng)?shù)闹担畬嶒炛杏^察到當(dāng)溫度升高時燈更亮．對實驗現(xiàn)象分析正確的有()A．溫度升高，電路中的電流減小B．溫度升高，電路中的電流增大C．溫度升高，熱敏電阻的阻值增大D．溫度升高，熱敏電阻的阻值減小解析：當(dāng)溫度升高時，電路中的熱敏電阻的阻值減小，由閉合電路歐姆定律可知：電路中的電流增大，導(dǎo)致燈泡變亮，故選B、D.答案：BD13．如圖所示的是一個電容式傳感器，在金屬線a的外面涂一層絕緣的電介質(zhì)后放在導(dǎo)電液體中構(gòu)成一個電容器，a與導(dǎo)電液體就是該電容器的兩極．今使該電容器充電后與電源斷開，并將a與靜電計的導(dǎo)體球相連，插入導(dǎo)電液體中的電極b與靜電計外殼相連，則當(dāng)導(dǎo)電液體深度h變大時()A．引起兩極間正對面積變大B．電容器的電容將變小C．電容器兩極間的電壓將變小D．以上說法都不正確解析：當(dāng)導(dǎo)電液體深度h變大時，相當(dāng)于電容器的兩極板的正對面積變大，由C＝eq\f(εrS,4πkd)知，電容C變大，而電容器充電后與電源斷開，所以電容器所帶電荷量Q不變，由U＝eq\f(Q,C)知，電容器兩極間的電壓將變小．答案：AC14．有一種測量人體重的電子秤，其原理如圖中虛線內(nèi)所示，它主要由三部分構(gòu)成：踏板、壓力傳感器R(是一個阻值可隨壓力大小而變化的電阻器)、顯示體重的儀表G(實質(zhì)是理想電流表)．設(shè)踏板的質(zhì)量可忽略不計，已知理想電流表的量程為3A，電源電動勢為12V，內(nèi)阻為2Ω，電阻R隨壓力變化的函數(shù)式為R＝30－0.01F(F和R的單位分別是N和Ω)．下列說法正確是()A．該秤能測量的最大體重是1400NB．該秤能測量的最大體重是2800NC．該秤零刻度線(即踏板空載時的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表G刻度盤0.375A處D．該秤零刻度線(即踏板空載時的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表G刻度盤0.400A處解析：當(dāng)電路中電流I＝3A時，電子秤測量的體重最大．由歐姆定律I＝eq\f(E,R＋r)得，R＝eq\f(E,I)－r＝eq\f(12,3)－2＝2Ω，代入R＝30－0.01F得到F＝2800N，故A錯誤，B正確．踏板空載時F＝0，代入R＝30－0.02F得，電阻R＝30Ω，由歐姆定律得I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(12,30＋2)A＝0.375A，所以該秤零刻度線(即踏板空載時的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表G刻度盤0.375A處．故C正確，D錯誤．答案：BC三、非選擇題(本題共4小題，共54分．按題目要求作答．解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程和重要演算步驟，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)15．(14分)(1)熱敏電阻常用于溫度控制或過熱保護裝置中．圖為某種熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值R隨溫度t變化的示意圖．由圖可知，這種熱敏電阻在溫度上升時導(dǎo)電能力________(選填“增強”或“減弱”)；相對金屬熱電阻而言，熱敏電阻對溫度變化的響應(yīng)更______(選填“敏感”或“不敏感”)．(2)利用傳感器可以探測、感受外界的信號、物理條件等．圖甲所示為某同學(xué)用傳感器做實驗得到的小燈泡的UI關(guān)系圖線．圖甲圖乙圖丙①實驗室提供的器材有：電流傳感器、電壓傳感器、滑動變阻器A(阻值范圍0～10Ω)、滑動變阻器B(阻值范圍0～100Ω)、電動勢為6V的電源(不計內(nèi)阻)、小燈泡、電鍵、導(dǎo)線若干．該同學(xué)做實驗時，滑動變阻器選用的是________(選填“A”或“B”)；請在圖乙的方框中畫出該實驗的電路圖．②將該小燈泡接入如丙圖所示的電路中，已知電流傳感器的示數(shù)為0.3A，電源電動勢為3V．則此時小燈泡的電功率為________W，電源的內(nèi)阻為______Ω.解析：(1)由R-t圖象可知，熱敏電阻在溫度上升時電阻減小，則導(dǎo)電能力增強．相對金屬熱電阻，熱敏電阻在相同的溫度變化情況下電阻變化大，則熱敏電阻對溫度變化的響應(yīng)更敏感．(2)①由于小燈泡的電阻較小，電路應(yīng)該設(shè)計成電流傳感器外接．描繪小燈泡伏安特性曲線，設(shè)計成滑動變阻器分壓接法，故選用滑動變阻器A.②將該小燈泡接入丙圖所示的電路中，已知電流傳感器的示數(shù)為0.3A，電源電動勢為3V，在小燈泡伏安特性曲線上找出對應(yīng)電流為0.3A的點，該點橫縱坐標(biāo)的乘積0.3A×2.5V＝0.75W為此時小燈泡的電功率，電源的內(nèi)阻為eq\f(3－2.5,0.3)Ω＝1.67Ω.答案：(1)增強敏感(2)①A電路如圖所示②0.751.6716.(12分)電熱毯、電飯鍋是人們常用的電熱式家用電器，它們一般具有加熱和保溫功能，其工作原理大致相同．如圖所示為某種電熱式電器的簡化電路圖，主要元件有電阻絲R1，R2和自動開關(guān)S.(1)當(dāng)自動開關(guān)S閉合和斷開時，用電器分別處于什么狀態(tài)？(2)用電器由照明電路供電(U＝220V)，設(shè)加熱時用電器的電功率為400W，保溫時用電器的電功率為40W，則R1和R2分別為多大？解析：(1)當(dāng)S閉合時，R2短路，此時電路總電阻最小，由P＝eq\f(U2,R)知，功率最大，為加熱狀態(tài)；當(dāng)S斷開時，R1、R2串聯(lián)，電路總電阻最大，功率最小，為保溫狀態(tài)．(2)S閉合時，為加熱狀態(tài)，有P＝eq\f(U2,R1)①；S斷開時，為保溫狀態(tài)，有P′＝eq\f(U2,R1＋R2)②，聯(lián)立①②得R1＝121Ω，R2＝1089Ω.答案：(1)S閉合時，為加熱狀態(tài)S斷開時，為保溫狀態(tài)(2)121Ω1089Ω17.(12分)角速度計可測量飛機、航天器、潛艇的轉(zhuǎn)動角速度，其結(jié)構(gòu)如圖所示，當(dāng)系統(tǒng)繞OO′軸轉(zhuǎn)動時，元件A發(fā)生位移并輸出電壓信號，成為飛機、衛(wèi)星等的制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源，已知A的質(zhì)量為m，彈簧勁度系數(shù)為k、自然長度為l，電源電動勢為E、內(nèi)阻不計，滑動變阻器總長度為l，電阻分布均勻，系統(tǒng)靜止時P在a點，當(dāng)系統(tǒng)以角速度ω轉(zhuǎn)動時，推導(dǎo)輸出電壓U和ω的函數(shù)關(guān)系式．解析：水平方向加速度由彈簧提供，F(xiàn)向＝mω2(l＋Δx)＝kΔx，所以Δx＝eq\f(mω2l,k－mω2).因為U＝IR