2023-2024學年高二物理粵教版（2023）選修第二冊-第五章傳感器章節(jié)測試卷（C卷）

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高二物理選擇性必修第二冊第五章測試卷（C卷）（原卷版）

學校:___________姓名：___________班級：___________考號：___________

考試時間：2023年X月X日命題人：審題人：

滿分100分，考試時間75分鐘。

考生注意：

1.答題前，請務必將自己的姓名、準考證號用黑色字跡的簽字筆或鋼筆分別填寫在試題卷和答題紙規(guī)定的位置上。

2.答題時，請按照答題紙上“注意事項”的要求，在答題紙相應的位置上規(guī)范作答，在本試題卷上的作答一律無效。

3.非選擇題的答案必須使用黑色字跡的簽字筆或鋼筆寫在答題紙上相應的區(qū)域內(nèi)，作圖時先使用2B鉛筆，確定后必須使用黑色字跡的簽字筆或鋼筆描黑。

4.可能用到的相關(guān)參數(shù)：重力加速度g均取10m/s2。

第I卷（選擇題部分）

一、單選題（本題共7小題，每小題4分，共28分。每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，不選、多選、錯選均不得分）

1.下列關(guān)于傳感器的說法，正確的是（）

A．所有傳感器都是由半導體材料制成的

B．傳感器不是電視遙控接收器的主要元件

C．話筒中的傳感器將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號

D．傳感器能將非電學量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為電學量或者電路的通斷

2．下列關(guān)于物理傳感器，化學傳感器和生物傳感器的說法，正確的是（）

A．物理傳感器利用材料的某種物理性質(zhì)工作，因而只能用于機械加工行業(yè)而不能用于化工領(lǐng)域

B．化學傳感器是利用某種化學反應來工作的，因而只能輸出某種化學物質(zhì)而不能輸出電學量

C．生物傳感器的適用范圍廣，可在任意溫度下工作

D．生物傳感器由于含有生命物質(zhì)，因而對使用傳感器的環(huán)境有一定要求

3．傳感器根據(jù)具體工作原理的不同，可分為電阻式、電容式、電感式、……等等，下列關(guān)于傳感器的分類及工作原理正確的是（）

A．熱敏電阻和金屬熱電阻都是電阻式傳感器，兩者的電阻都隨溫度的升高而增大

B．圖1所示的傳感器是電容式傳感器，當被測物體向右運動時，電容器的電容增大

C．圖2所示的傳感器是電感式傳感器，當被測物體向右運動時，電感線圈的自感系數(shù)增大

D．金屬電阻應變片是電阻式傳感器，當應變片上的金屬絲受到拉力時，應變片的電阻增大

4．壓敏電阻的阻值會隨所受壓力的增大而減小。某位同學利用壓敏電阻設計了一個判斷電梯運動狀態(tài)的裝置，其裝置示意圖如圖所示。將壓敏電阻平放在電梯內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體m，電梯靜止時電流表示數(shù)為。電梯在不同的運動過程中，電流表的示數(shù)分別如圖甲、乙、丙、丁所示，則下列判斷中不正確的是（）

A．甲圖表示電梯可能做勻速直線運動

B．乙圖表示電梯可能做勻加速上升運動

C．丙圖表示電梯可能做勻加速上升運動

D．丁圖表示電梯可能做變減速下降運動

5．貨梯設置了超載自動報警系統(tǒng)，其簡化電路如圖所示，貨梯箱底層裝有壓敏電阻，為滑動變阻器，K為動觸點，A、B為靜觸點。當出現(xiàn)超載情況時，電鈴將發(fā)出報警聲，以下說法正確的是（）

A．電磁鐵的上端為N極

B．壓敏電阻的阻值隨壓力的增大而增大

C．壓敏電阻的阻值增大，電磁鐵的磁性增強

D．如果要使貨梯設定的超載質(zhì)量變大，那么滑動變阻器的滑片P向右滑動

6.霍爾元件是一種利用霍爾效應的磁傳感器，廣泛應用于各領(lǐng)域，如在翻蓋手機中，常用霍爾元件來控制翻蓋時開啟或關(guān)閉運行程序。一霍爾元件的示意圖如圖所示，通入沿x軸正方向的電流I，沿y軸正方向加恒定的勻強磁場B，圖中a、b是垂直于z軸方向上元件的前后兩側(cè)面，霍爾元件寬為d(a、b間距離)，a、b間將出現(xiàn)電壓Uab，則()

A．a(chǎn)、b間電壓Uab僅與磁感應強度B有關(guān)

B．若霍爾元件的載流子是自由電子，則a、b兩端電壓Uab0，C錯誤。

7.利用如圖甲所示電路測量電流表的內(nèi)阻閉合開關(guān)，當滑動變阻器的滑片滑至處時，電流表和電壓表的示數(shù)分別是、已知圖甲中熱敏電阻的關(guān)系圖線如圖乙所示，則電流表的內(nèi)阻為()

B.C.D.

【答案】B

【解析】由題意知，電流表示數(shù)為時電壓表示數(shù)為，由圖甲知，熱敏電阻與電流表串聯(lián)，故此時熱敏電阻中的電流也為，由圖乙知，時熱敏電阻兩端電壓，電流表兩端電壓，故電流表的內(nèi)阻.

二、多項選擇題（本題共3小題，每小題6分，共18分．在每小題給出的四個選項中，有兩個或以上選項正確．全選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯或不答的得0分）

8．隨著生活水平的提高，電子秤已經(jīng)成為日常生活中不可或缺的一部分，電子秤的種類也有很多，如圖所示是用平行板電容器制成的廚房用電子秤及其電路簡圖。稱重時，把物體放到電子秤面板上，壓力作用會導致平行板上層膜片電極下移。則（）

A．電容器儲存的電能增大

B．電容器的電容減小，帶電荷量減小

C．膜片下移過程中，電流表有a到b的電流

D．電子秤是一個壓力傳感器，穩(wěn)定后電容器兩板間電壓等于電源電動勢

【答案】AD

【解析】AB．根據(jù)電容器表達式

當兩個極板的距離減小時，電容器的電容增大；再根據(jù)電容器定義式

由于電容器一直和電源相連，電壓不變，當電容增大時，帶電荷量增大，則電容器儲存的電能增加；故A正確，B錯誤；

C．膜片下移過程中，電容器充電，則電流表有b到a的電流，故C錯誤；

D．電子秤是一個壓力傳感器，當壓力穩(wěn)定后，電容器停止充電，電路中的電流為零，即電流表示數(shù)為零，兩極板的電勢差不變，等于電源的電動勢，故D正確。故選AD。

9.已知磁敏電阻在沒有磁場時電阻很小，有磁場時電阻變大，并且磁場越強阻值越大為探測磁場的有無，利用磁敏電阻作為傳感器設計了如圖所示電路電源的電動勢和內(nèi)阻不變，在沒有磁場時，調(diào)節(jié)滑動變阻器接入電路的阻值，使電燈正常發(fā)光，若探測裝置從無磁場區(qū)進入強磁場區(qū)，則()

電燈變暗

電燈變亮

電流表的示數(shù)增大

電流表的示數(shù)減小

【答案】BD

【解析】探測裝置從無磁場區(qū)進入強磁場區(qū)，磁敏電阻阻值變大，則閉合電路的總電阻變大，由閉合電路歐姆定律知，電路中的總電流減小，電流表的示數(shù)減小，D正確，C錯誤由知變大，電燈變亮，B正確，A錯誤.

10．如圖所示是一位同學設計的防盜門報警器的簡化電路示意圖。門打開時，紅外光敏電阻R3受到紅外線照射，電阻減小；門關(guān)閉時會遮蔽紅外線源（紅外線源沒有畫出）。經(jīng)實際試驗，燈的亮、滅情況的確能反映門的開、關(guān)狀態(tài)。門打開時兩燈的發(fā)光情況及R2兩端電壓UR2與門關(guān)閉時相比（）

紅燈亮，UR2變大

B．綠燈亮，UR2變大

C．綠燈亮，UR2變小

D．紅燈亮，UR2變小

【答案】D

【解析】當門打開時，R3受紅外線照射，電阻減小，從而使并聯(lián)電路電阻減小，總電阻減小，電路中總電流I增大，R2兩端電壓UR2＝U并＝E－I（R1＋r）

減小，R2中電流IR2＝

減小，所以R3中電流IR3＝I－IR2

增大，線圈產(chǎn)生的磁場增強，把銜鐵吸下，紅燈亮，故D正確。

第II卷（非選擇題）

三、實驗題（本題共2小題，共16分）

11．門窗防盜報警裝置

（1）實驗器材和裝置

干簧管作為傳感器，用于感知磁體磁場是否存在，繼電器（虛線框部分）作為執(zhí)行裝置。發(fā)光二極管LED作為電路正常工作提示，R為發(fā)光二極管的_________，起保護作用，蜂鳴器H作為_________，電路設計如圖。

（2）電路工作原理

當門窗緊閉時，磁體M靠近干簧管SA，干簧管兩簧片被_________相吸，繼電器接通而工作。當門窗開啟時，磁體離開干簧管，干簧管失磁_________，繼電器被斷電，動觸點c與常閉觸點b_________，蜂鳴器H發(fā)聲報警。

（3）實驗操作

①檢查干簧管。用_________直接靠近干簧管，觀察干簧管_________能否正常動作。

②連接電路。連接電路前，要檢查其他元件是否也能正常工作。

③接通電源后，將磁體靠近和離開干簧管，分別觀察實驗現(xiàn)象。

【答案】限流電阻警報提醒磁化斷開接通磁體簧片

【解析】（1）[1][2]二極管的正向電阻很小，需要限流電阻起保護作用，蜂鳴器可以起到警報提醒作用；

（2）[3][4][5]當門窗緊閉時，磁體M靠近干簧管SA，干簧管兩簧片被磁化相吸相吸，繼電器接通而工作。當門窗開啟時，磁體離開干簧管，干簧管失磁斷開，繼電器被斷電，動觸點c與常閉觸點b接通，蜂鳴器H發(fā)聲報警；

（3）[6][7]用磁鐵直接靠近干簧管，觀察干簧管簧片能否正常動作。

12．為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)，光控開關(guān)可用光敏電阻控制，圖甲是某光敏電阻阻值隨光的照度的變化曲線，照度可以反映光的強弱，光越強照度越大，照度單位為勒克斯（lx）。

（1）如圖乙所示，電源電動勢為3V，內(nèi)阻不計，當控制開關(guān)兩端電壓上升至2V時控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)。要求當天色漸暗照度降至1.0lx時控制開關(guān)接通照明系統(tǒng)，則R1=___________kΩ。

（2）某同學為了測量光敏電阻在不同照度下的阻值，設計了如圖戊所示的電路進行測量，電源電動勢E=3V，內(nèi)阻未知，電阻箱的調(diào)節(jié)范圍為0~99999Ω。實驗時將電阻箱阻值置于最大，閉合S1，將S2與1相連，減小電阻箱阻值，使靈敏電流計的示數(shù)為I，圖丙為實驗時電阻箱的阻值，其讀數(shù)為___________kΩ；然后將S2與2相連，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值如圖丁所示，此時電流表的示數(shù)恰好為I，則光敏電阻的阻值R0=___________kΩ。

【答案】10（2分）62.5（2分）40（2分）

【解析】（1）[1]電阻R1和R0串聯(lián)

當照度1.0（lx）時，電阻

R0=20kΩ

則可求得

R1=10kΩ

（2）[2][3]由圖可知，圖丙的電阻為

圖丁的電阻

本題采用等效法測電阻，前后兩次電路中的電流相等，則電路中的電阻相等，則有

所以

四、計算題（本大題共3小題，共38分，解答過程請寫出必要的文字說明和必需的物理演算過程，只寫出最終結(jié)果的不得分）

13.在科技活動中，某同學利用自制的電子秤來稱量物體的質(zhì)量圖所示為電子秤的原理圖，托盤和彈簧的電阻與質(zhì)量均不計滑動變阻器的滑動端與彈簧上端連接，當托盤中沒有放物體時，電壓表示數(shù)為零設滑動變阻器的總電阻為，總長度為，電源電動勢為，內(nèi)阻為，限流電阻的阻值為，彈簧勁度系數(shù)為，重力加速度為，不計一切摩擦和其他阻力，電壓表為理想電表當托盤上放上某物體時，電壓表的示數(shù)為，問：

電壓表應接在哪兩端

此時稱量物體的質(zhì)量是多少

【答案】應接在、兩端．

【解析】

應接在、兩端．

設托盤上放有質(zhì)量為的物體時，彈簧的壓縮量為，由題設知

解得

由閉合電路歐姆定律知

聯(lián)立解得

14．加速度計是測定物體加速度的儀器，現(xiàn)代科技中，它已成為導彈、飛機、潛艇制導系統(tǒng)的信息源，如圖所示為應變式加速度計，當系統(tǒng)加速時，加速度計中的敏感元件也處于加速狀態(tài)，敏感元件由兩根相同的彈簧連接并架在光滑支架上，支架與待測系統(tǒng)固定在一起，敏感元件下端滑動臂可在滑動變阻器上無摩擦水平滑動，當系統(tǒng)加速時敏感元件發(fā)生位移，并轉(zhuǎn)換成電信號輸出。已知敏感元件的質(zhì)量為m，每根彈簧的勁度系數(shù)為k，電源的電動勢為E且內(nèi)阻不計，滑動變阻器的總阻值為R，且總電阻有效長度為L。靜態(tài)時，兩彈簧恰好為原長，滑動變阻器的滑動觸頭位于正中間，并且此時加速度計的輸出電壓為零。

（1）假定待測系統(tǒng)的加速度大小為a，方向向左，求敏感元件發(fā)生的位移大小和方向？

（2）求用輸出信號的電壓U來表示待測系統(tǒng)加速度a大小關(guān)系的表達式？

【答案】（1），方向向右；（2）

【解析】（1）由牛頓第二定律可知

2kx＝ma

得

方向向右；

（2）設加速度為a時，滑動變阻器的滑片距中間的距離為x，則敏感元件的輸出電壓為

再設系統(tǒng)向左加速時滑片右移x，則敏感元件的動力學方程為

2kx＝ma

聯(lián)立可得

15．如圖（a）所示是某生產(chǎn)流水線上的產(chǎn)品輸送及計數(shù)裝置示意圖。S為激光源，為光敏電阻（有光照時阻值減小），為定值電阻，a、b之間接示波器。水平傳送帶勻速前進，產(chǎn)品通