新教材2023-2024學(xué)年高中物理第5章傳感器測評新人教版選擇性

第五章測評一、單項選擇題:本題共7小題,每小題4分,共28分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的。1.機器人裝有作為眼睛的“傳感器”,猶如大腦的“控制器”,以及可以行走的“執(zhí)行器”,在它碰到障礙物前會自動避讓并及時轉(zhuǎn)彎。下列有關(guān)該機器人“眼睛”的說法正確的是()A.該機器人的“眼睛”利用了力傳感器B.該機器人的“眼睛”利用了光傳感器C.該機器人的“眼睛”利用了溫度傳感器D.該機器人的“眼睛”利用了聲音傳感器2.如圖所示,電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜導(dǎo)體層,再在導(dǎo)體層外加上一塊保護玻璃,電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極,在導(dǎo)體層內(nèi)形成一個低電壓交流電場。在觸摸屏幕時,由于人體是導(dǎo)體,手指與內(nèi)部導(dǎo)體層間會形成一個特殊電容(耦合電容),四邊電極發(fā)出的電流會流向觸點,而電流強弱與手指到電極的距離成正比,位于觸摸屏后的控制器便會計算電流的比例及強弱,準(zhǔn)確算出觸摸點的位置。由以上信息可知()A.電容式觸摸屏的內(nèi)部有兩個電容器的電極板B.當(dāng)用手觸摸屏幕時,手指與屏的接觸面積越大,電容越大C.當(dāng)用手觸摸屏幕時,手指與屏的接觸面積越大,電容越小D.如果用戴了絕緣手套的手觸摸屏幕,照樣能引起觸摸屏動作3.如圖為大型電子地磅電路圖,電源電動勢為E,內(nèi)阻不計。不稱物體時,滑片P在A端,滑動變阻器接入電路的有效電阻最大,電流較小;稱物體時,在壓力作用下滑片P下滑,滑動變阻器的有效電阻變小,電流變大,這樣把重力值轉(zhuǎn)換成電信號,將電流對應(yīng)的重力值刻在刻度盤上,就可以讀出被稱物體的重力值。已知滑動變阻器A、B間距離為L,最大阻值等于定值電阻的阻值R0,兩彈簧的總彈力與形變量成正比,比例系數(shù)為k,則所稱重物的重力G與電流I的關(guān)系為()A.G=2-B.G=EIC.G=EID.G=kIL4.利用現(xiàn)代信息技術(shù)進行的實驗叫作DIS實驗,DIS由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機組成。如圖為“用DIS測變速直線運動的瞬時速度”實驗的裝置圖,圖中①所示的器材的傳感器為()A.位移傳感器B.速度傳感器C.時間傳感器D.光傳感器5.在信息技術(shù)高速發(fā)展、電子計算機廣泛應(yīng)用的今天,擔(dān)負(fù)著信息采集任務(wù)的傳感器在自動控制、信息處理技術(shù)中發(fā)揮著越來越重要的作用,其中熱電傳感器是利用熱敏電阻將熱信號轉(zhuǎn)換成電信號的元件。某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在用多用電表研究熱敏特性實驗中,安裝好如圖所示裝置。向杯內(nèi)加入冷水,溫度計的示數(shù)為20℃,多用電表選擇適當(dāng)?shù)谋堵?讀出熱敏電阻的阻值R1。然后向杯內(nèi)加入熱水,溫度計的示數(shù)為60℃,發(fā)現(xiàn)多用電表的指針偏轉(zhuǎn)角度較大,則下列說法正確的是()A.應(yīng)選用電流擋,溫度升高換用大量程測量B.應(yīng)選用電流擋,溫度升高換用小量程測量C.應(yīng)選用歐姆擋,溫度升高時換用倍率大的擋D.應(yīng)選用歐姆擋,溫度升高時換用倍率小的擋6.如圖所示的電路中,電源電動勢為E,內(nèi)阻為r,L為小燈泡(其燈絲電阻可以視為不變),R1和R2為定值電阻,R3為光敏電阻,其阻值的大小隨照射光強度的增強而減小。閉合開關(guān)S后,將照射光強度增強,則()A.電路的路端電壓將減小B.燈泡L將變暗C.R1兩端的電壓將減小D.內(nèi)阻r上發(fā)熱的功率將減小7.氧化錫傳感器主要用于汽車尾氣中一氧化碳濃度的檢測,它的電阻隨一氧化碳濃度的變化而變化。在如圖甲所示的電路中,不同的一氧化碳濃度對應(yīng)著傳感器的不同電阻。這樣,理想電壓表的指針位置就與一氧化碳濃度有了對應(yīng)關(guān)系,觀察電壓表指針就能判斷一氧化碳濃度是否超標(biāo)。有一種氧化錫傳感器,其技術(shù)資料中給出的是電導(dǎo)(即電阻的倒數(shù))—CO濃度曲線,如圖乙所示。下列表示一氧化碳濃度c與電壓表示數(shù)U0之間關(guān)系的圖像正確的是()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,有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分。8.計算機光驅(qū)的主要部分是激光頭,它可以發(fā)射脈沖激光信號,激光掃描光盤時,激光頭利用光敏電阻自動計數(shù)器將反射回來的脈沖信號傳輸給信號處理系統(tǒng),再通過計算機顯示出相應(yīng)信息。光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖如圖所示,其中R1為光敏電阻,R2為定值電阻,此自動計數(shù)器的基本工作原理是()A.當(dāng)有光照射R1時,信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B.當(dāng)有光照射R1時,信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C.信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次D.信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次9.為了鍛煉身體,小明利用所學(xué)物理知識設(shè)計了一個電子拉力計,其原理圖如圖所示。輕質(zhì)彈簧右端和金屬滑片P固定在一起(彈簧的電阻不計,P與R1間的摩擦不計),彈簧勁度系數(shù)為100N/cm。定值電阻R0=5Ω,ab是一根長為5cm的均勻電阻絲,阻值R1=25Ω,電源輸出電壓恒為U=3V,理想電流表的量程為0~0.6A。當(dāng)拉環(huán)不受力時,滑片P處于a端。下列關(guān)于這個電路的說法正確的是()A.小明在電路中連入R0的目的是保護電路B.當(dāng)拉環(huán)不受力時,閉合開關(guān)后電流表的讀數(shù)為0.1AC.當(dāng)拉力為400N時,電流表指針指在0.3A處D.當(dāng)拉力為400N時,電流表指針指在0.5A處10.電容式話筒的保真度比動圈式話筒好,其工作原理如圖所示,Q是絕緣支架,薄金屬膜片M和固定電極N形成一個電容器,被直流電源充電,當(dāng)聲波使膜片M振動時,電容發(fā)生變化,電路中形成變化的電流。當(dāng)膜片M向右運動的過程中有()A.電容變大B.電容變小C.導(dǎo)線AB中有向左的電流D.導(dǎo)線AB中有向右的電流三、非選擇題:本題共5個小題,共54分。11.(8分)霍爾效應(yīng)是電磁基本現(xiàn)象之一。如圖甲所示,在一矩形半導(dǎo)體薄片的P、Q間通入電流I,同時外加與薄片垂直的磁場B,在M、N間出現(xiàn)電壓UH,這個現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng),UH稱為霍爾電壓。(1)若該半導(dǎo)體材料是空穴(可視為帶正電粒子)導(dǎo)電,電流與磁場方向如圖甲所示,該同學(xué)用電壓表測量UH時,應(yīng)將電壓表的“+”接線柱與(選填“M”或“N”)端通過導(dǎo)線相連。

(2)該同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn),使半導(dǎo)體薄片中的電流反向再次測量,取兩個方向測量的平均值,可以減小測量誤差,為此該同學(xué)設(shè)計了如圖乙所示的測量電路,S1、S2均為單刀雙擲開關(guān),虛線框內(nèi)為半導(dǎo)體薄片(未畫出)。為使電流從Q端流入、P端流出,應(yīng)將S1擲向(選填“a”或“b”),S2擲向(選填“c”或“d”)。

12.(10分)電控調(diào)光玻璃能根據(jù)光照強度自動調(diào)節(jié)玻璃的透明度,將光敏電阻Rx和定值電阻R0接在9V的電源上,光敏電阻阻值隨光強的變化關(guān)系如表所示。光強Iv/cd12345電阻值/Ω18963.6[“光強”是表示光強弱程度的物理量,符號為Iv,單位為坎德拉(cd)](1)當(dāng)光照強度為4cd時光敏電阻Rx的大小為Ω。

(2)其原理是光照增強,光敏電阻Rx阻值變小,施加于玻璃兩端的電壓降低,玻璃透明度下降,反之則玻璃透明度上升。若電源電壓不變,R0是定值電阻,則下列電路圖符合要求的是。

(3)現(xiàn)已知定值電阻R0為12Ω,用電壓表測得光敏電阻兩端的電壓為3V,則此時光照強度為。

13.(10分)如圖所示,A是浮子,B是金屬觸頭,C為住宅樓房頂上的蓄水池,M是帶水泵的電動機,D是彈簧,E是銜鐵,F是電磁鐵,S1、S2分別為觸點開關(guān),S為開關(guān),J為電池。請利用上述材料,設(shè)計一個住宅樓房頂上的自動注水裝置。(1)連接電路圖。(2)簡述其工作原理(涉及的元件可用字母代替)。14.(12分)如圖是電飯煲的電路圖,S1是一個限溫開關(guān),手動閉合后,當(dāng)此開關(guān)溫度達到居里點(103℃)時,開關(guān)會自動斷開。S2是一個自動溫控開關(guān),當(dāng)溫度低于70℃時,會自動閉合;溫度高于80℃時,會自動斷開。紅燈是加熱時的指示燈,黃燈是保溫時的指示燈,分流電阻R1=R2=500Ω,加熱電阻R3=50Ω,兩燈電阻不計。(1)分析電飯煲的工作原理。(2)計算加熱和保溫兩種狀態(tài)下,電飯煲消耗的電功率之比。(3)簡要回答,如果不閉合開關(guān)S1,能將飯煮熟嗎?15.(14分)某同學(xué)設(shè)計了一種“自動限重器”,如圖甲所示。該裝置由控制電路和工作電路組成,其主要元件有電磁繼電器、貨物裝載機(實質(zhì)是電動機)、壓敏電阻R1和滑動變阻器R2等。壓敏電阻R1的阻值隨壓力F變化的關(guān)系如圖乙所示。當(dāng)貨架承受的壓力達到限定值時,電磁繼電器會自動控制貨物裝載機停止向貨架上擺放物品。已知控制電路的電源電動勢E=6V,r=2Ω,電磁繼電器線圈的阻值忽略不計。請你解答下列問題:甲乙(1)用筆畫線代替導(dǎo)線將圖甲的電路連接完整。(2)當(dāng)電磁繼電器線圈中的電流大小為15mA時,銜鐵被吸下。若貨架能承受的最大壓力為800N,則所選滑動變阻器R2的最大阻值至少為多少?

第五章測評1.B遇到障礙物會繞開,說明該機器人的“眼睛”利用了光傳感器,故選項B正確,A、C、D錯誤。2.B電容觸摸屏在原理上把人體當(dāng)作電容器元件的一個極板,把導(dǎo)體層當(dāng)作另一個極板,故選項A錯誤;手指與屏的接觸面積越大,即電容器兩個極板的正對面積越大,故電容越大,選項B正確,C錯誤;如果戴了絕緣手套或手持不導(dǎo)電的物體觸摸時沒有反應(yīng),這是因為手不能形成另一個電極,不能構(gòu)成電容器,不能引起導(dǎo)體層電場的變化,選項D錯誤。3.A設(shè)稱重物時,在壓力作用下P下滑距離x,則G=kx,滑動變阻器有效電阻R=R0xLR0,由閉合電路歐姆定律得I=ER+R04.D光傳感器能夠測量并記錄擋光片通過光電門的時間t,若擋光片的寬度為d,則瞬時速度v=dt5.D多用電表與熱敏電阻構(gòu)成的回路中未接入電源,故不能選用電流擋,A、B錯誤;當(dāng)溫度升高時多用電表指針偏轉(zhuǎn)角度較大,說明熱敏電阻的阻值變小了,應(yīng)該換用倍率小的擋,C錯誤,D正確。6.A光照增強,光敏電阻的阻值減小,電路中的總電阻減小,由閉合電路歐姆定律可得,電路中總電流增大,所以電源內(nèi)部的電壓增大,所以路端電壓將減小;內(nèi)阻r上發(fā)熱的功率將增大,R1兩端的電壓增大,故A正確,C、D錯誤。因路端電壓減小,同時R1兩端的電壓增大,故并聯(lián)電路部分電壓減小,則流過R2的電流減小,而總電流增大,所以通過燈泡L的電流增大,所以燈泡L變亮,故B錯誤。7.AU0=IR0=ER0R0+R+R傳8.ADR1、R2和電源組成一個閉合電路,當(dāng)激光照到光敏電阻時,R1的阻值變小,總電流變大,則R2兩端獲得高電壓;R2兩端獲得高電壓時,信號處理系統(tǒng)就計數(shù)一次,因此A、D正確。9.ABC若電路無電阻R0,且金屬滑片P在b端時,電路短路會損壞電源,R0的存在使電路不會出現(xiàn)短路,故A正確;當(dāng)拉環(huán)不受力時,滑片P在a端,由閉合電路歐姆定律得I=UR0+R1=0.1A,故B正確;當(dāng)拉力為400N時,由F=kΔx可得Δx=4cm,對應(yīng)的電阻為RaP=20Ω,R1接入電路的電阻RPb=10.AC當(dāng)聲波使膜片M向右運動時,電容器極板間距減小,電容變大,電荷量Q=UC變大,電源要繼續(xù)給電容器充電,所以導(dǎo)線AB中有向左的電流,故選項A、C正確。11.答案(1)M(2)bc解析(1)通過矩形半導(dǎo)體薄片中的電流由P向Q,根據(jù)左手定則可知帶正電粒子受到的洛倫茲力由N端指向M端,即帶正電粒子向M端偏轉(zhuǎn),所以M端聚集正電荷,M端電勢高于N端,故電壓表的“+”接線柱應(yīng)接M端。(2)為使電流自Q端流入、P端流出,應(yīng)將S1擲向b,將S2擲向c。12.答案(1)4.5(2)C(3)3cd解析(1)由表格數(shù)據(jù)可知,光敏電阻與光強的乘積均不變,則當(dāng)Iv=4cd時,光敏電阻的阻值Rx=184Ω=4.(2)由題意可知,光敏電阻Rx與定值電阻R0串聯(lián)連接,光照增強時,光敏電阻Rx的阻值減小,電路中的總電阻減小,由歐姆定律可知,電路中的電流增大,由U=IR可知,R0兩端的電壓增大,因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,所以Rx兩端的電壓減小,反之光照減弱時,光敏電阻Rx的阻值增大,R0兩端的電壓減小,Rx兩端的電壓增大,則玻璃并聯(lián)在R0兩端時不符合,玻璃并聯(lián)在Rx兩端時符合,故A錯誤,C正確;若玻璃與電源并聯(lián),光照變化時,玻璃兩端的電壓不變,故B、D錯誤。(3)當(dāng)R0=12Ω時,光敏電阻Rx兩端的電壓Ux=3V,因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,R0兩端的電壓U0=UUx=(93)V=6V,因串聯(lián)電路中各處的電流相等,所以電路中的電流I=U0R0=UxRx,解得Rx=13.答案見解析解析(1)連接線路如圖所示。(2)按圖連接好電路,合上開關(guān)S,水泵工作,水位升高,當(dāng)浮子上升使B接觸到S1時,左側(cè)電路(控制電路)工作,電磁鐵F有磁力,拉下銜鐵E,使S2斷開,電動機M不工作,停止注水;當(dāng)水位下降使B與S1脫離,電路停止工作,F無磁性,D拉動E,使S2接通,電動機M工作,再次注水。14.答案見解析解析(1)電飯煲盛上食物后,接通電源,S2自動閉合,同時手動閉合S1,這時R1與黃燈被短路,紅燈亮,電飯煲處于加熱狀態(tài),加熱到80℃時,S2自動斷開,S1仍閉合;水燒開后,至飯煮熟溫度升高到103℃時,開關(guān)S1自動斷開,黃燈亮,電飯煲處于保溫狀態(tài)。由于散熱,待溫度降至70℃時,S2又自動閉合,電飯煲重新加熱,溫度達到80℃時,S2又自動斷開,再次處于保溫狀態(tài)。(2)加熱時電飯煲消耗的電功率P1=U2R并,保溫時電飯煲消耗