2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)51傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用含解析魯科版

PAGE8-課時(shí)作業(yè)51試驗(yàn)：傳感器的簡(jiǎn)潔應(yīng)用時(shí)間：45分鐘1．(多選)如圖所示的電路中，當(dāng)半導(dǎo)體材料做成的熱敏電阻浸泡到熱水中時(shí)，電流表示數(shù)增大，則說(shuō)明(BD)A．熱敏電阻在溫度越高時(shí)，電阻越大B．熱敏電阻在溫度越高時(shí)，電阻越小C．半導(dǎo)體材料溫度上升時(shí)，導(dǎo)電性能變差D．半導(dǎo)體材料溫度上升時(shí)，導(dǎo)電性能變好解析：電流表的示數(shù)增大，說(shuō)明電路中的電流增大，電阻減小，所以這個(gè)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(shí)減小，導(dǎo)電性能變好，故B、D正確．2．(多選)傳感器是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的一種元件．如圖所示，圖乙、圖丙中是兩種常見(jiàn)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(jìn)行試驗(yàn)(電流從電流表正接線(xiàn)柱流入時(shí)指針向右偏)，下列試驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是(BD)A．當(dāng)乙傳感器接入電路進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，若F變小，則電流表指針向右偏轉(zhuǎn)B．當(dāng)乙傳感器接入電路進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，若F變大，則電流表指針向右偏轉(zhuǎn)C．當(dāng)丙傳感器接入電路進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，若導(dǎo)電溶液深度h變大，則電流表指針向左偏轉(zhuǎn)D．當(dāng)丙傳感器接入電路進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，若導(dǎo)電溶液深度h變小，則電流表指針向左偏轉(zhuǎn)解析：當(dāng)乙傳感器接入電路進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，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(shí)針?lè)较虻碾娏?，則電流表指針向左偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)乙傳感器接入電路進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，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(shí)針?lè)较虻碾娏鳎瑒t電流表指針向右偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)B正確；當(dāng)丙傳感器接入電路進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，若導(dǎo)電溶液深度h變大，兩電極正對(duì)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(shí)針?lè)较虻碾娏?，則電流表指針向右偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)丙傳感器接入電路進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，若導(dǎo)電溶液深度h變小，兩電極正對(duì)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(shí)針?lè)较虻碾娏?，則電流表指針向左偏轉(zhuǎn)，D項(xiàng)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(duì)溫度很敏感)的I-U關(guān)系曲線(xiàn)圖．(1)為了通過(guò)測(cè)量得到如圖1所示I-U關(guān)系的完整曲線(xiàn)，如圖2所示的a和b兩個(gè)電路中應(yīng)選擇的是圖a，簡(jiǎn)要說(shuō)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(dòng)勢(shì)為9V，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)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(cè)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(yīng)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(shí)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(cè)定光敏電阻RG的光敏特性，某同學(xué)運(yùn)用多用表“×100”的歐姆擋測(cè)其在正常光照下的大致電阻，示數(shù)如圖甲所示，則所測(cè)得的阻值RG＝3200Ω.(2)為了比較光敏電阻在正常光照耀和強(qiáng)光照耀時(shí)電阻的大小關(guān)系，采納伏安法測(cè)電阻得出兩種“U-I”圖線(xiàn)如圖乙所示，由此可知正常光照耀時(shí)間敏電阻阻值為3000Ω，強(qiáng)光照耀時(shí)間敏電阻阻值為200Ω.(3)考慮到電表內(nèi)阻對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，圖丙電路中測(cè)量值小于(選填“大于”“小于”或“等于”)真實(shí)值，請(qǐng)依據(jù)圖丙將圖丁中的儀器連接成完整試驗(yàn)電路．解析：(1)所測(cè)得的阻值Rx＝32×100Ω＝3200Ω.(2)正常光照耀時(shí)間敏電阻阻值為R1＝eq\f(2.4,0.8×10－3)Ω＝3000Ω；強(qiáng)光照耀時(shí)間敏電阻阻值為R2＝eq\f(0.8,4.0×10－3)Ω＝200Ω.(3)依據(jù)R測(cè)＝eq\f(U測(cè),I測(cè))<eq\f(U真,I真)＝R真，圖丙電路中測(cè)量值小于真實(shí)值；試驗(yàn)電路如圖所示．答案：實(shí)物圖見(jiàn)解析圖5．某探討性試驗(yàn)小組為探究航天器球形返回艙穿過(guò)大氣層時(shí)所受空氣阻力(風(fēng)力)的影響因素，進(jìn)行了模擬試驗(yàn)探討．如圖為測(cè)定風(fēng)力的試驗(yàn)裝置圖．其中CD是一段水平放置的長(zhǎng)為L(zhǎng)的光滑勻稱(chēng)電阻絲，電阻絲阻值較大；一質(zhì)量和電阻均不計(jì)的瘦長(zhǎng)裸金屬絲一端固定于O點(diǎn)，另一端懸掛小球P，無(wú)風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲豎直，恰與電阻絲在C點(diǎn)接觸，OC＝H；有風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲將偏離豎直方向，與電阻絲相交于某一點(diǎn)(如圖中虛線(xiàn)所示，細(xì)金屬絲與電阻絲始終保持良好的導(dǎo)電接觸)．(1)已知電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)，志向電壓表兩接線(xiàn)柱分別與O點(diǎn)和C點(diǎn)相連，球P的質(zhì)量為m，重力加速度為g，由此可推得風(fēng)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(xué)猜想：風(fēng)力大小F可能與風(fēng)速大小v和球半徑r這兩個(gè)因素有關(guān)，于是他們進(jìn)行了試驗(yàn)并獲得了如下數(shù)據(jù)(下表中風(fēng)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(fēng)力大小F與風(fēng)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?yàn)樘接憣?duì)象，對(duì)小球受力分析，設(shè)金屬絲與豎直方向的夾角為θ，由平衡條件可得，風(fēng)力F＝mgtanθ.金屬絲與電阻絲交點(diǎn)與C點(diǎn)間長(zhǎng)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(fēng)速成正比，則風(fēng)力大小與風(fēng)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(fēng)速肯定的狀況下，球半徑增大到原來(lái)的兩倍，電壓表示數(shù)減小為原來(lái)的eq\f(1,4)，球半徑增大到原來(lái)的3倍，電壓表示數(shù)減小為原來(lái)的eq\f(1,9)，即U∝eq\f(1,r2)，可得風(fēng)速肯定的條件下，風(fēng)力大小與球半徑成正比，即F與r成正比．綜上，風(fēng)力大小F與風(fēng)速大小v和球半徑r的關(guān)系式為F＝kvr.6．光控開(kāi)關(guān)可采納光敏電阻來(lái)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(qiáng)弱，光越強(qiáng)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(qǐng)?jiān)诮o定的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變更的曲線(xiàn)．答案：見(jiàn)解析圖(2)光敏電阻隨照度變更的特點(diǎn)是光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大非線(xiàn)性減?。?3)如圖所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2V時(shí)，限制開(kāi)關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)．直流電源電動(dòng)勢(shì)E＝3V，內(nèi)阻不計(jì)；光敏電阻RP(符號(hào)，阻值見(jiàn)表格)；定值電阻R1＝10kΩ.求當(dāng)天色漸暗照度降低至1.0lx時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)．并將電路圖補(bǔ)充完整．(不考慮限制開(kāi)關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響)解析：(1)依據(jù)表中試驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后依據(jù)描出的點(diǎn)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(diǎn)是：光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大非線(xiàn)性減小．(3)由題意，啟動(dòng)照明系統(tǒng)時(shí)，電源電動(dòng)勢(shì)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(shí)間敏電阻兩端電壓為2V，由串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)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(dāng)天色漸暗照度降低至1.0(lx)時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，即此時(shí)間敏電阻阻值為20kΩ，兩端電壓為2V，會(huì)啟動(dòng)照明系統(tǒng)．答案：電路圖見(jiàn)解析圖7．“用霍爾元件測(cè)量磁場(chǎng)”的試驗(yàn)中，把載流子為帶負(fù)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(zhǎng)方體霍爾元件長(zhǎng)、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(qiáng)磁場(chǎng)中．(1)前后極板M、N，電勢(shì)較高的是M極(選填“M極”或“N極”)．(2)某同學(xué)在試驗(yàn)時(shí)，變更電流的大小，記錄了不同電流下對(duì)應(yīng)的UH值，如表所示：I/mA1.32.23.03.74.4UH/mV10.217.323.629.134.6請(qǐng)依據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)乙中畫(huà)出UH-I圖象．已知該霍爾元件單位體積中自由載流子個(gè)數(shù)為n＝6.25×1019m－3，則依據(jù)圖象，由公式I＝nebcv，可算出磁場(chǎng)B＝0.016T(保留2位有效數(shù)字)．答案：圖象見(jiàn)解析圖(3)有同學(xué)認(rèn)為eq\f(UH,I)代表了霍爾元件的電阻，請(qǐng)問(wèn)這種想法正確嗎？請(qǐng)說(shuō)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(yùn)動(dòng)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(shì)偏高．(2)依據(jù)表格數(shù)據(jù)，作出UH-I圖象