2025屆高考物理一輪復習課時作業(yè)51傳感器的簡單應用含解析魯科版

PAGE8-課時作業(yè)51試驗：傳感器的簡潔應用時間：45分鐘1．(多選)如圖所示的電路中，當半導體材料做成的熱敏電阻浸泡到熱水中時，電流表示數(shù)增大，則說明(BD)A．熱敏電阻在溫度越高時，電阻越大B．熱敏電阻在溫度越高時，電阻越小C．半導體材料溫度上升時，導電性能變差D．半導體材料溫度上升時，導電性能變好解析：電流表的示數(shù)增大，說明電路中的電流增大，電阻減小，所以這個熱敏電阻的電阻率是隨溫度的上升而降低的，其電阻率減小，電阻值在其他條件不變時減小，導電性能變好，故B、D正確．2．(多選)傳感器是把非電學量轉(zhuǎn)換成電學量的一種元件．如圖所示，圖乙、圖丙中是兩種常見的電容式傳感器的示意圖，現(xiàn)將圖乙、圖丙兩種傳感器分別接到圖甲的電路中進行試驗(電流從電流表正接線柱流入時指針向右偏)，下列試驗現(xiàn)象中正確的是(BD)A．當乙傳感器接入電路進行試驗時，若F變小，則電流表指針向右偏轉(zhuǎn)B．當乙傳感器接入電路進行試驗時，若F變大，則電流表指針向右偏轉(zhuǎn)C．當丙傳感器接入電路進行試驗時，若導電溶液深度h變大，則電流表指針向左偏轉(zhuǎn)D．當丙傳感器接入電路進行試驗時，若導電溶液深度h變小，則電流表指針向左偏轉(zhuǎn)解析：當乙傳感器接入電路進行試驗時，若F變小，電容器兩極板間的距離增大，依據(jù)電容的確定式C＝eq\f(εrS,4πkd)得知，電容減小，而電壓不變，則由Q＝CU可知，電容器所帶的電荷量削減，電容器放電，電路中有順時針方向的電流，則電流表指針向左偏轉(zhuǎn)，選項A錯誤；當乙傳感器接入電路進行試驗時，若F變大，電容器兩極板間的距離減小，同理可知，電容器所帶的電荷量增加，電容器充電，電路中有逆時針方向的電流，則電流表指針向右偏轉(zhuǎn)，選項B正確；當丙傳感器接入電路進行試驗時，若導電溶液深度h變大，兩電極正對面積增大，電容增大，而電壓不變，則電容器充電，電路中有逆時針方向的電流，則電流表指針向右偏轉(zhuǎn)，選項C錯誤；當丙傳感器接入電路進行試驗時，若導電溶液深度h變小，兩電極正對面積減小，電容減小，而電壓不變，則電容器放電，電路中有順時針方向的電流，則電流表指針向左偏轉(zhuǎn)，D項正確．3．如圖所示為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的變更而變更，且對溫度很敏感)的I-U關(guān)系曲線圖．(1)為了通過測量得到如圖1所示I-U關(guān)系的完整曲線，如圖2所示的a和b兩個電路中應選擇的是圖a，簡要說明理由：電壓可從0V調(diào)到所需電壓，調(diào)整范圍較大．(電源電動勢為9V，內(nèi)阻不計，滑動變阻器的阻值為0～100Ω)(2)在圖2c所示的電路中，電源電壓恒為9V，電流表讀數(shù)為70mA，定值電阻R1＝250Ω.則熱敏電阻兩端的電壓為5.2V；電阻R2的阻值為111.8(111.6～112.0均可)Ω.解析：由于圖中要求測量多組數(shù)據(jù)，所需電壓調(diào)整范圍較大，且從零起先變更，所以應選用分壓電路，即圖a；依據(jù)歐姆定律可以先求出R1的電流I1＝36mA，所以熱敏電阻和R2電流為I2＝I－I1＝34mA，由圖可讀出熱敏電阻在34mA時的電壓為5.2V，則R2兩端電壓為3.8V，即可求出R2＝111.8Ω.4．(1)為了測定光敏電阻RG的光敏特性，某同學運用多用表“×100”的歐姆擋測其在正常光照下的大致電阻，示數(shù)如圖甲所示，則所測得的阻值RG＝3200Ω.(2)為了比較光敏電阻在正常光照耀和強光照耀時電阻的大小關(guān)系，采納伏安法測電阻得出兩種“U-I”圖線如圖乙所示，由此可知正常光照耀時間敏電阻阻值為3000Ω，強光照耀時間敏電阻阻值為200Ω.(3)考慮到電表內(nèi)阻對試驗結(jié)果的影響，圖丙電路中測量值小于(選填“大于”“小于”或“等于”)真實值，請依據(jù)圖丙將圖丁中的儀器連接成完整試驗電路．解析：(1)所測得的阻值Rx＝32×100Ω＝3200Ω.(2)正常光照耀時間敏電阻阻值為R1＝eq\f(2.4,0.8×10－3)Ω＝3000Ω；強光照耀時間敏電阻阻值為R2＝eq\f(0.8,4.0×10－3)Ω＝200Ω.(3)依據(jù)R測＝eq\f(U測,I測)<eq\f(U真,I真)＝R真，圖丙電路中測量值小于真實值；試驗電路如圖所示．答案：實物圖見解析圖5．某探討性試驗小組為探究航天器球形返回艙穿過大氣層時所受空氣阻力(風力)的影響因素，進行了模擬試驗探討．如圖為測定風力的試驗裝置圖．其中CD是一段水平放置的長為L的光滑勻稱電阻絲，電阻絲阻值較大；一質(zhì)量和電阻均不計的瘦長裸金屬絲一端固定于O點，另一端懸掛小球P，無風時細金屬絲豎直，恰與電阻絲在C點接觸，OC＝H；有風時細金屬絲將偏離豎直方向，與電阻絲相交于某一點(如圖中虛線所示，細金屬絲與電阻絲始終保持良好的導電接觸)．(1)已知電源電動勢為E，內(nèi)阻不計，志向電壓表兩接線柱分別與O點和C點相連，球P的質(zhì)量為m，重力加速度為g，由此可推得風力大小F與電壓表示數(shù)U的關(guān)系為F＝eq\f(mgL,EH)U.(2)探討小組的同學猜想：風力大小F可能與風速大小v和球半徑r這兩個因素有關(guān)，于是他們進行了試驗并獲得了如下數(shù)據(jù)(下表中風速v的單位為m/s，電壓U的單位為V，球半徑r的單位為m)．依據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，風力大小F與風速大小v和球半徑r的關(guān)系式為F＝kvr(比例系數(shù)用k表示)．解析：(1)以小球為探討對象，對小球受力分析，設金屬絲與豎直方向的夾角為θ，由平衡條件可得，風力F＝mgtanθ.金屬絲與電阻絲交點與C點間長度為x＝Htanθ，電阻Rx＝eq\f(Htanθ,L)R；由串聯(lián)分壓規(guī)律可知電壓表示數(shù)U＝eq\f(Rx,R)E＝eq\f(Htanθ,L)E.聯(lián)立解得F＝eq\f(mgL,EH)U.(2)由表中數(shù)據(jù)可得，在球半徑肯定的狀況下，電壓表示數(shù)與風速成正比，則風力大小與風速成正比，即F與v成正比．由球的體積公式、密度公式和F＝eq\f(mgL,EH)U可得，F(xiàn)＝eq\f(mgL,EH)U＝eq\f(ρgL,EH)·eq\f(4,3)πr3U，由表中數(shù)據(jù)可得，在風速肯定的狀況下，球半徑增大到原來的兩倍，電壓表示數(shù)減小為原來的eq\f(1,4)，球半徑增大到原來的3倍，電壓表示數(shù)減小為原來的eq\f(1,9)，即U∝eq\f(1,r2)，可得風速肯定的條件下，風力大小與球半徑成正比，即F與r成正比．綜上，風力大小F與風速大小v和球半徑r的關(guān)系式為F＝kvr.6．光控開關(guān)可采納光敏電阻來限制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變更的元件(照度可以反映光的強弱，光越強照度越大，照度單位為lx)．某光敏電阻RP在不同照度下的阻值如表：照度/lx0.20.40.60.81.01.2電阻/kΩ754028232018(1)依據(jù)表中數(shù)據(jù)，請在給定的坐標系中描繪出阻值隨照度變更的曲線．答案：見解析圖(2)光敏電阻隨照度變更的特點是光敏電阻的阻值隨光照強度的增大非線性減?。?3)如圖所示，當1、2兩端所加電壓上升至2V時，限制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)．直流電源電動勢E＝3V，內(nèi)阻不計；光敏電阻RP(符號，阻值見表格)；定值電阻R1＝10kΩ.求當天色漸暗照度降低至1.0lx時啟動照明系統(tǒng)．并將電路圖補充完整．(不考慮限制開關(guān)對所設計電路的影響)解析：(1)依據(jù)表中試驗數(shù)據(jù)在坐標系內(nèi)描出對應點，然后依據(jù)描出的點作出圖象，圖象如圖所示．(2)由(1)圖可以看出，光敏電阻的電阻阻值隨照度變更的特點是：光敏電阻的阻值隨光照強度的增大非線性減?。?3)由題意，啟動照明系統(tǒng)時，電源電動勢為3V，分壓電阻兩端的電壓是1V，分壓電阻阻值為10kΩ，所以此時間敏電阻兩端電壓為2V，由串聯(lián)電路的分壓特點得：eq\f(RP,R1)＝eq\f(UP,U1)＝eq\f(2,1)，則RP＝2R1＝2×10kΩ＝20kΩ.由表格中的數(shù)據(jù)可知，當天色漸暗照度降低至1.0(lx)時啟動照明系統(tǒng)，即此時間敏電阻阻值為20kΩ，兩端電壓為2V，會啟動照明系統(tǒng)．答案：電路圖見解析圖7．“用霍爾元件測量磁場”的試驗中，把載流子為帶負電(電子e)的霍爾元件接入電路，如圖甲所示，電流為I，方向向右，長方體霍爾元件長、寬、高分別為a＝6.00mm、b＝5.00mm、c＝0.20mm，處于豎直向上的恒定勻強磁場中．(1)前后極板M、N，電勢較高的是M極(選填“M極”或“N極”)．(2)某同學在試驗時，變更電流的大小，記錄了不同電流下對應的UH值，如表所示：I/mA1.32.23.03.74.4UH/mV10.217.323.629.134.6請依據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，在坐標乙中畫出UH-I圖象．已知該霍爾元件單位體積中自由載流子個數(shù)為n＝6.25×1019m－3，則依據(jù)圖象，由公式I＝nebcv，可算出磁場B＝0.016T(保留2位有效數(shù)字)．答案：圖象見解析圖(3)有同學認為eq\f(UH,I)代表了霍爾元件的電阻，請問這種想法正確嗎？請說明理由：不正確，電流I不是由UH產(chǎn)生的．解析：(1)因電子的運動方向與電流方向相反，依據(jù)左手定則可知，電子受到的洛倫茲力方向偏向N極，那么M極的電勢偏高．(2)依據(jù)表格數(shù)據(jù)，作出UH-I圖象