2025高考物理 人教版選擇性必修第2冊(cè)專項(xiàng)復(fù)習(xí)第5章　學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測含答案

2025高考物理人教版選擇性必修第2冊(cè)專項(xiàng)復(fù)習(xí)第5章學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測含答案第五章學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分：100分，時(shí)間：75分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，第7～10小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1．(2024·高二廣東期末)應(yīng)用物理原理制成的儀器設(shè)備可用于我們生活中的很多方面。圖甲是夜晩用紅外觸發(fā)相機(jī)拍攝到的野外東北豹的照片，圖乙是雷達(dá)天線，圖丙為生產(chǎn)線上使用的自動(dòng)計(jì)數(shù)器，圖丁為霍爾元件，下列說法中正確的是()A．紅外觸發(fā)相機(jī)是利用紅外線的熒光效應(yīng)進(jìn)行成像B．雷達(dá)可用于測定物體位置，是利用長波波長較長、衍射現(xiàn)象明顯的特點(diǎn)C．自動(dòng)計(jì)數(shù)器中的光敏電阻可以將光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量D．霍爾元件可以把電學(xué)量轉(zhuǎn)化為磁學(xué)量答案：C解析：紅外線能使被照射的物體發(fā)熱，具有熱效應(yīng)，紅外觸發(fā)相機(jī)就是利用紅外線的熱效應(yīng)，故A錯(cuò)誤；雷達(dá)是利用微波來測定物體位置的無線電設(shè)備，是利用微波波長較短、衍射現(xiàn)象不明顯的特點(diǎn)，故B錯(cuò)誤；光敏電阻隨著光照強(qiáng)弱不同，電阻不同，可以通過遮光情況對(duì)流水線上的產(chǎn)品計(jì)數(shù)，將光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量，故C正確；霍爾元件可以把磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，故D錯(cuò)誤。2．如圖為自動(dòng)售貨機(jī)投幣系統(tǒng)示意圖。它可以自動(dòng)識(shí)別硬幣。以下關(guān)于自動(dòng)售貨機(jī)投幣系統(tǒng)工作原理的說法不正確的是()A．當(dāng)硬幣被投入自動(dòng)售貨機(jī)的投幣口時(shí)，硬幣被擋住，暫時(shí)停止在A處，以便讓機(jī)器測出電阻，如果電阻值在機(jī)器內(nèi)計(jì)算機(jī)芯片所認(rèn)可的范圍內(nèi)，支持物A下降，硬幣沿斜面滾下B．當(dāng)硬幣通過兩塊磁鐵時(shí)，硬幣內(nèi)產(chǎn)生了渦流，從而受到安培力的作用，導(dǎo)致速度減小C．當(dāng)硬幣通過磁鐵后，傳感器測出它的速度，并且與存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的標(biāo)準(zhǔn)值比較，如果速度適當(dāng)，開關(guān)B就打開，硬幣被接受D．當(dāng)硬幣通過磁鐵后，傳感器測出它的速度，并且與存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的標(biāo)準(zhǔn)值比較，如果速度過快，開關(guān)B就打開，硬幣被接受答案：D解析：由題圖可知選項(xiàng)A、B、C均為自動(dòng)售貨機(jī)投幣系統(tǒng)工作原理，故D錯(cuò)誤，本題選D。3．(2024·江蘇揚(yáng)州期中)如圖所示，兩塊水平放置的金屬板距離為d，用導(dǎo)線、開關(guān)K將金屬板與一個(gè)n匝的線圈連接，線圈置于方向豎直向上的均勻變化磁場中。兩板間放一臺(tái)很小的壓力傳感器，壓力傳感器上表面靜止放置一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球，K斷開時(shí)傳感器上有示數(shù)，K閉合穩(wěn)定后傳感器上恰好示數(shù)為0，則線圈中的磁場的變化情況和磁通量變化率分別是()A．正在增強(qiáng)，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,q)B．正在減弱，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq)C．正在減弱，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,q)D．正在增強(qiáng)，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq)答案：D解析：開關(guān)閉合穩(wěn)定后，對(duì)小球有qE＝mg，解得E＝eq\f(mg,q)，又E＝eq\f(U,d)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有U＝neq\f(ΔΦ,Δt)，解得eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq)，由小球帶正電，可知上金屬板帶負(fù)電，根據(jù)楞次定律可知，磁場正在增強(qiáng)，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。4．如圖所示為一種溫度自動(dòng)報(bào)警器的原理圖，在水銀溫度計(jì)的頂端封入一段金屬絲，以下說法正確的是()A．溫度升高至74℃時(shí)，L1亮燈報(bào)警B．溫度升高至74℃時(shí)，L2亮燈報(bào)警C．溫度升高至78℃時(shí)，L1亮燈報(bào)警D．溫度升高至78℃時(shí)，L2亮燈報(bào)警答案：D解析：當(dāng)溫度低于78℃時(shí)，線圈中沒有電流，此時(shí)燈L1亮，但不報(bào)警，當(dāng)溫度升高到78℃時(shí)，線圈中有電流，磁鐵吸引銜鐵，燈L2被接通，所以燈L2亮且報(bào)警，溫度升高至74℃時(shí)，線圈中沒有電流，只是燈L1亮，不會(huì)報(bào)警。故D正確。5．(2024·重慶模擬預(yù)測)某電容式電子秤的部分結(jié)構(gòu)如圖所示。將該電子秤水平放置，未測物品時(shí)，兩金屬板M，N平行正對(duì)，帶有等量異種電荷且保持不變；當(dāng)放置物品時(shí)，M板受到壓力F而發(fā)生微小形變，則()A．M、N兩板間電勢(shì)差變小B．M、N兩板間場強(qiáng)處處不變C．M、N兩板構(gòu)成的電容器的電容變小D．M、N兩板構(gòu)成的電容器的電容不變答案：A解析：根據(jù)題意，由電容器的決定式C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，M板受到壓力F而發(fā)生微小形變，板間距離d減小，則電容器電容增大，故C、D錯(cuò)誤；根據(jù)題意，由電容器的定義式C＝eq\f(Q,U)可知，由于極板上電荷量不變，電容增大，則M、N兩板間電勢(shì)差變小，故A正確；M板受到壓力F而發(fā)生微小形變，M、N兩板不平行，則M、N兩板間場強(qiáng)不再是勻強(qiáng)電場，則一定不是場強(qiáng)處處不變，故B錯(cuò)誤。6．(2024·江蘇泰州高二期末)地磅工作原理圖如圖所示，地磅空載時(shí)變阻器滑片P位于A點(diǎn)，滿載時(shí)滑片P位于B點(diǎn)，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。下列說法正確的是()A．電壓表兩端電壓與被測汽車的質(zhì)量成反比B．電池長時(shí)間使用后，稱量值會(huì)偏小C．若稱量值偏小，可在R0上串聯(lián)一個(gè)電阻進(jìn)行校正D．若將一個(gè)電阻與電壓表串聯(lián)，可增大地磅量程答案：B解析：設(shè)變阻器AB的總電阻為R，總長度為L，根據(jù)閉合電路的歐姆定律得：E＝I(R＋R0＋r)，設(shè)AP之間的距離為x，由歐姆定律得U＝IRx＝eq\f(E,R＋R0＋r)·eq\f(R,L)x，汽車平衡時(shí)，由平衡條件得mg＝2kx，聯(lián)立解得U＝eq\f(E,R＋R0＋r)·eq\f(R,L)·eq\f(mg,2k)，從公式可以看出電壓表兩端電壓U與被測汽車的質(zhì)量m成正比，故A錯(cuò)誤；電池長時(shí)間使用后，內(nèi)阻會(huì)變大，導(dǎo)致電流減小，AP上的電壓減小，所以稱量值會(huì)偏小，故B正確；若稱量值偏小，可以通過在R0上并聯(lián)一個(gè)電阻，回路中總電阻變小，總電流增大，可變電阻上的電壓增大，使稱量值不變，故C錯(cuò)誤；若將一個(gè)電阻與電壓表串聯(lián)，AP之間的最大電壓不受此電阻的影響，沒有辦法增大地磅量程，故D錯(cuò)誤。7．熱敏電阻與光敏電阻在生活中有很多應(yīng)用，如圖為一個(gè)智慧農(nóng)場利用熱敏電阻與光敏電阻感應(yīng)大棚內(nèi)溫度與光照強(qiáng)度變化的簡單電路原理圖，RT為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(阻值隨溫度升高而減小)，R1為光敏電阻(阻值隨光照強(qiáng)度升高而減小)，R2和R3均為定值電阻，電源電壓保持不變，V為理想電壓表。若發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)增大，可能發(fā)生的情況是()A．大棚內(nèi)溫度升高 B．大棚內(nèi)溫度降低C．大棚內(nèi)光照強(qiáng)度增強(qiáng) D．大棚內(nèi)光照強(qiáng)度減弱答案：AD解析：大棚內(nèi)溫度升高，RT阻值減小，根據(jù)串反并同可知與它串聯(lián)的電壓表示數(shù)增大，故A正確；大棚內(nèi)溫度降低，RT阻值增大，根據(jù)串反并同可知與它串聯(lián)的電壓表示數(shù)減小，故B錯(cuò)誤；大棚內(nèi)光照強(qiáng)度增強(qiáng)，R1阻值減小，根據(jù)串反并同可知與它并聯(lián)的電壓表示數(shù)減小，故C錯(cuò)誤；大棚內(nèi)光照強(qiáng)度減弱，R1阻值增大，根據(jù)串反并同可知與它并聯(lián)的電壓表示數(shù)增大，故D正確。故選AD。8．利用傳感器和計(jì)算機(jī)可以研究快速變化的力的大小，實(shí)驗(yàn)時(shí)，把圖甲中的小球舉高到繩子的懸點(diǎn)O處，然后讓小球自由下落。用這種方法獲得的彈性繩的拉力隨時(shí)間變化圖線如圖乙所示。根據(jù)圖線所提供的信息，以下判斷正確的是()A．t1時(shí)刻小球速度最大B．t2、t5時(shí)刻小球的動(dòng)能最小C．t3、t4時(shí)刻小球的速度不同D．小球在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒答案：BC解析：當(dāng)球的速度、動(dòng)能最大時(shí)球的加速度、合力為零，在t1時(shí)繩剛伸直，彈力為零，球的速度還要增大，A錯(cuò)誤；t2、t5時(shí)刻繩上彈力最大，繩的伸長量應(yīng)達(dá)到最大，此時(shí)球的速度為零，動(dòng)能最小，B正確；從拉力最大值逐漸減小可知球運(yùn)動(dòng)中有空氣阻力存在，機(jī)械能不守恒，t3、t4時(shí)刻球的速度大小必不相等，且方向相反，C正確，D錯(cuò)誤。9．如今智能手機(jī)中普遍安裝了陀螺儀，它是一種加速度傳感器，尺寸目前可以做到(3×3×1)mm，可集成于手機(jī)內(nèi)部，用來檢測手機(jī)的姿態(tài)。其工作原理如圖所示，當(dāng)手機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)，固連在手機(jī)上的A部分隨手機(jī)一起運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量塊B是通過彈性物體連接手機(jī)，由于慣性，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不會(huì)隨手機(jī)立刻發(fā)生變化，出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)滯后，這樣電容器電容值就發(fā)生了變化，變化的電容值會(huì)通過電信號(hào)傳輸給處理單元，就可測量手機(jī)的姿態(tài)，鋪三層這種結(jié)構(gòu)，就可以測出手機(jī)的前后左右和上下以及旋轉(zhuǎn)，這樣就可以360°無死角檢測手機(jī)運(yùn)動(dòng)。以下說法中正確的是()A．在外太空，完全失重的情況下，這種傳感器仍然可以使用B．可以測量出任意情況下手機(jī)相對(duì)地面的速度C．這種探測器可以測量地磁場強(qiáng)度，進(jìn)而進(jìn)行GPS定位D．改變電容的值是通過改變正對(duì)面積和板間距d來實(shí)現(xiàn)的答案：AD解析：這種傳感器的使用原理是慣性，跟重力無關(guān)，所以在外太空，完全失重的情況下，這種傳感器仍然可以使用，故A正確；這種傳感器可以測出手機(jī)的前后左右和上下以及旋轉(zhuǎn)，不可以測量出任意情況下手機(jī)相對(duì)地面的速度，也不可以測量地磁場強(qiáng)度，進(jìn)行GPS定位，故B、C錯(cuò)誤；由圖可知，手機(jī)上的A部分與質(zhì)量塊B發(fā)生相對(duì)移動(dòng)時(shí)，電容的正對(duì)面積和板間距d發(fā)生變化，所以改變電容的值是通過改變正對(duì)面積和板間距d來實(shí)現(xiàn)的，故D正確。10．(2024·寧夏銀川一模)電容式加速度傳感器是常見的手機(jī)感應(yīng)裝置，結(jié)構(gòu)如圖所示。質(zhì)量塊的前端連接輕質(zhì)彈簧，后端連接電介質(zhì)，彈簧與電容器固定在外框上，質(zhì)量塊帶動(dòng)電介質(zhì)移動(dòng)改變電容，則下列說法正確的是()A．當(dāng)傳感器處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，電容器不帶電B．電介質(zhì)插入極板越深，電容器所帶電量越多C．當(dāng)傳感器由靜止突然向前加速時(shí)，會(huì)有電流由a流向bD．當(dāng)傳感器以恒定加速度向前運(yùn)動(dòng)，達(dá)到穩(wěn)定后電流表指針不偏轉(zhuǎn)答案：BD解析：當(dāng)傳感器處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，電容器帶電，左極板帶正電，右極板帶負(fù)電，且兩極板之間電勢(shì)差大小U恒等于電源電動(dòng)勢(shì)，故A錯(cuò)誤；根據(jù)電容器的定義式C＝eq\f(Q,U)，可知，電解質(zhì)插入極板越深，電容器電容C越大，電容器電壓不變，則電容器所帶電量越多，故B正確；當(dāng)傳感器由靜止突然向前加速時(shí)，向前彈力增加，彈簧會(huì)伸長，電介質(zhì)插入極板深度增加。根據(jù)電容器的決定式C＝eq\f(εrS,4πkd)，可知電容器電容增大，根據(jù)電容的定義式C＝eq\f(Q,U)，可知，電容器電壓不變，電容增大，則兩極板電荷量增大，會(huì)有電流由b流向a，故C錯(cuò)誤；當(dāng)傳感器以恒定加速度向前運(yùn)動(dòng)，達(dá)到穩(wěn)定后彈簧彈力不變，電介質(zhì)插入極板深度不變，則電容器電容不變，極板電荷量也不變，故電流表中沒有電流通過，指針不偏轉(zhuǎn)，故D正確。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(4小題，共34分。把答案直接填在橫線上)11．(6分)(2024·遼寧模擬預(yù)測)傳感器在現(xiàn)代生活、生產(chǎn)中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。一個(gè)測量溫度的傳感器設(shè)計(jì)電路如圖甲所示，要求從溫度t＝0℃時(shí)開始測量，并能從表盤上直接讀出溫度值(電流表滿偏時(shí)指針?biāo)缚潭葹?℃)。其中R1是保護(hù)電阻，R2是調(diào)零電阻(總阻值為100Ω)，理想電流表量程為0～6mA，電源電動(dòng)勢(shì)為E＝3V(內(nèi)阻不計(jì))，金屬熱電阻的阻值R與溫度t的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖乙所示。(1)選取并安裝好保護(hù)電阻后，要對(duì)溫度傳感器進(jìn)行調(diào)零，調(diào)零后閉合電路的總電阻為_________Ω；(2)現(xiàn)對(duì)表盤進(jìn)行重新賦值，原5mA刻度線應(yīng)標(biāo)注_________℃；(3)由于電池老化，電動(dòng)勢(shì)降低，但溫度傳感器仍可以調(diào)零，用此調(diào)零后的溫度傳感器測量溫度，測量值_________(填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值。答案：(1)500(2)60(3)大于解析：(1)因?yàn)殡娏鞅淼牧砍虨?mA，由歐姆定律可得，電路中的總電阻為R總＝eq\f(E,Ig)＝500Ω。(2)當(dāng)電流表滿偏示數(shù)為6mA，即溫度值為0℃時(shí)，電路中的總電阻為R總＝500Ω＝R＋R1＋R2，由圖乙可知，金屬熱電阻在t＝0℃的電阻阻值為R0＝50Ω，解得R1＋R2＝450Ω，當(dāng)電流表示數(shù)為5mA時(shí)，金屬熱電阻R的阻值為R′＝eq\f(E,I)－R1－R2，解得R′＝150Ω，由圖乙可得，金屬熱電阻R與溫度t的關(guān)系式為R＝eq\f(5,3)t＋50Ω，解得R′＝150Ω時(shí)的溫度為t＝60℃。(3)滿偏電流Ig＝eq\f(E,R1＋R2＋R0)，當(dāng)電池老化，電動(dòng)勢(shì)減小時(shí)，可通過調(diào)小調(diào)零電阻R2使得上式仍成立，則R2′<R2，當(dāng)溫度為t′，對(duì)應(yīng)為電流I′時(shí)，有I′＝eq\f(E′,R1＋R2′＋R0＋\f(5,3)t′)＝eq\f(E,R1＋R2＋R0＋\f(5,3)t測)，則t測＝eq\f(Et′,E′)>t′，故傳感器測得的溫度值大于真實(shí)值。12．(8分)(2023·湖北高二期中)某研究性學(xué)習(xí)小組學(xué)習(xí)傳感器知識(shí)后設(shè)計(jì)制作了簡易測力計(jì)，其工作原理圖如圖甲所示。所用器材有：輸出電壓為9V的恒壓電源、量程為0～0.6A的電流表(內(nèi)阻不計(jì))、電阻箱、阻值隨長度均勻變化的電阻絲(長度為0.06m，總阻值為30Ω)、彈簧、開關(guān)、導(dǎo)線(電阻不計(jì))。已知彈簧處于原長時(shí)，滑片P位于電阻絲的最左端，彈簧彈力F與彈簧伸長量x關(guān)系如圖乙所示。(1)為了電路的安全，電阻箱的阻值至少調(diào)至_________Ω。(2)按甲圖原理由電流表改裝的測力計(jì)，表盤上拉力間隔值相同時(shí)對(duì)應(yīng)的刻度線_________(填“均勻”“不均勻”)。(3)若電阻箱的阻值為20Ω，則當(dāng)電流表的示數(shù)為0.2A時(shí)，對(duì)應(yīng)標(biāo)示的拉力值為_________N。(4)若考慮電流表的阻值引起的系統(tǒng)誤差，拉力測量值比真實(shí)值_________(填“偏大”“偏小”或“相等”)。答案：(1)15(2)不均勻(3)100(4)偏小解析：(1)為了電路的安全，電路中電流不超過0.6A，則電路中最小電阻為Rmin＝eq\f(E,Imax)＝eq\f(9,0.6)Ω＝15Ω，即電阻箱的阻值至少調(diào)至15Ω。(2)由圖乙知F＝kx，其中k＝eq\f(ΔF,Δx)＝10000N/m，設(shè)電阻絲總長為l，電阻絲總電阻為R1，則由閉合電路的歐姆定律知，電路電流為I＝eq\f(E,R＋\f(l－x,l)R1)＝eq\f(E,R＋R1－\f(F,kl)R1)，可見，電流與拉力并非線性關(guān)系，所以表盤上拉力間隔值相同時(shí)對(duì)應(yīng)的刻度線不均勻。(3)若電阻箱的阻值為20Ω，可得I＝eq\f(180,1000－F)，則當(dāng)電流表的示數(shù)為0.2A時(shí)，對(duì)應(yīng)標(biāo)示的拉力值為F＝100N。(4)若考慮電流表的阻值引起的系統(tǒng)誤差，設(shè)電流表的阻值為R0，則I＝eq\f(E,R＋R1＋R0－\f(F,kl)·R1)整理得F＝eq\f(kl,IR1)[I(R＋R1＋R0)－E]由此可知，忽略R0時(shí)，F(xiàn)值偏小，則可知拉力測量值偏小。13．(8分)(2024·湖南長沙高二期末)為節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境，公共場所使用聲、光控照明系統(tǒng)，聲、光控開關(guān)需要同時(shí)滿足光線較暗、有活動(dòng)聲音時(shí)才打開的工作要求(電源及電流表內(nèi)阻不計(jì))，其示意圖如圖甲所示。(1)其中光控開關(guān)的結(jié)構(gòu)如圖乙所示，現(xiàn)用多用電表測量電磁繼電器的等效電阻，完成基本操作后將多用電表的選擇開關(guān)置于“×1”擋，進(jìn)行________(選填“機(jī)械調(diào)零”或“歐姆調(diào)零”)，調(diào)零后，測量的示數(shù)如圖丁所示，則電磁繼電器的等效電阻為________Ω。(2)光敏電阻的阻值隨照度(照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)，照度越大，單位為lx)的變化關(guān)系如圖丙所示，由圖丙可知隨光照強(qiáng)度的減小，光敏電阻的阻值________(選填“增加”“減小”或“不變”)。(3)已知光控開關(guān)的電源電動(dòng)勢(shì)為3.0V，電阻箱的阻值為25Ω。若設(shè)計(jì)要求當(dāng)流過電磁繼電器的電流為0.04A時(shí)，光控開關(guān)閉合，則此時(shí)的照度約為________lx。為了節(jié)約用電，需要降低光照度值，應(yīng)該把電阻箱的阻值________(選填“調(diào)大”或“調(diào)小”)。答案：(1)歐姆調(diào)零20(2)增加(3)0.3調(diào)小解析：(1)用多用電表測量電磁繼電器的等效電阻，完成基本操作后將多用電表的選擇開關(guān)置于“×1”擋，進(jìn)行歐姆調(diào)零；歐姆表指針指在刻線20位置，則電磁繼電器的等效電阻為20×1Ω＝20Ω。(2)由圖丙可知隨光照強(qiáng)度的減小，光敏電阻的阻值增加。(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律有I＝eq\f(E,Rt＋R)，代入數(shù)據(jù)解得Rt＝50Ω，根據(jù)圖丙可知Rt＝50Ω對(duì)應(yīng)的光的照度約為0.3lx；為了節(jié)約用電，需要降低光照度值，即要在低照度條件下才打開，光敏電阻的阻值變大，要在流過電磁繼電器的電流為0.04A時(shí)亮燈，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，需要調(diào)小電阻箱阻值。14．(12分)用如圖甲所示的電路研究壓敏電阻應(yīng)變片Rx的壓阻效應(yīng)。電源的電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻忽略不計(jì)。除圖甲中的器材外，實(shí)驗(yàn)室還提供了如下器材可供選擇：電壓表V(量程為0～15V，內(nèi)阻約為20kΩ，其讀數(shù)用U表示)電流表A1(量程為0～0.6A，內(nèi)阻r1＝1.5Ω，其讀數(shù)用I1表示)電流表A2(量程為0～0.6A，內(nèi)阻約為2Ω，其讀數(shù)用I2表示)(1)請(qǐng)?jiān)谶x好器材后完成圖甲中虛線框內(nèi)的部分電路；(2)在電阻Rx上施加壓力F，閉合開關(guān)S，記下電表讀數(shù)，該電路測量電阻Rx阻值的表達(dá)式為Rx＝_________(用題目中給出的字母表示)。改變壓力F，得到不同的Rx值，記錄數(shù)據(jù)并繪成Rx－F圖像如圖乙所示；(3)一同學(xué)想把電流表改成簡易壓力表，他仍然使用原來的表盤，只是把表盤上標(biāo)示的數(shù)字“0.2、0.4、0.6”改為相應(yīng)的壓力值，實(shí)驗(yàn)采用的電路如圖丙所示。他在表盤上表示0.1A的刻度線處標(biāo)上數(shù)字0，則電路中滑動(dòng)變阻器的阻值應(yīng)為R0＝_________Ω；此壓力表表盤上0.20A的刻度線處標(biāo)上的壓力值為_________N。答案：(1)見解析(2)eq\f(I1r1,I2－I1)(3)10.57.5解析：(1)電源的電動(dòng)勢(shì)為3V，實(shí)驗(yàn)所給電壓表量程為0～15V，讀數(shù)誤差較大，不宜使用。由于電流表A1內(nèi)阻已知，則可用電流表A1作電壓表使用，如下圖所示。(2)根據(jù)并串聯(lián)電路規(guī)律和歐姆定律可得，該電路測量電阻Rx阻值的表達(dá)式為Rx＝eq\f(I1r1,I2－I1)。(3)根據(jù)閉合電路的歐姆定律有E＝I(R0＋r1＋Rx)，由題可知，當(dāng)I＝0.1A時(shí)，壓力為零，結(jié)合圖乙可知Rx＝18Ω，代入數(shù)據(jù)解得R0＝10.5Ω；由圖乙可知，Rx與所受壓力F成一次函數(shù)關(guān)系，兩者關(guān)系為Rx＝18－2F，則根據(jù)閉合電路的歐姆定律有I＝eq\f(E,R0＋r1＋Rx)＝eq\f(3,30－2F)，可知當(dāng)I＝0.2A時(shí)，壓力值為F＝7.5N。三、論述、計(jì)算題(本題共2小題，共26分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)15．(12分)有一種測量壓力的電子秤，其原理如圖所示。E是內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為6V的電源。R0是一個(gè)阻值為300Ω的限流電阻。G是由理想電流表改裝成的指針式測力顯示器。R是一個(gè)壓敏電阻，其阻值可隨壓力大小的變化而改變，兩者關(guān)系如下表所示。C是一個(gè)用來保護(hù)顯示器的電容器。秤臺(tái)的重力忽略不計(jì)，試分析：壓力F/N050100150200250300…電阻R/Ω300280260240220200180…(1)利用表中的數(shù)據(jù)，寫出電阻R隨壓力F變化的數(shù)學(xué)關(guān)系式；(2)若電容器的耐壓值為5V，該電子秤的最大稱量值為多少？(3)如果把電流表中電流的刻度變換成壓力刻度，則該測力顯示器的刻度是否均勻？答案：(1)R＝300－0.4F(Ω)(2)600N(3)不均勻解析：(1)由表中數(shù)據(jù)可知，k＝eq\f(ΔR,ΔF)＝eq\f(120Ω,300N)＝－0.4Ω/N，所以電阻R隨壓力F變化的數(shù)學(xué)關(guān)系式為R＝300－0.4F(Ω)。(2)R上受到的壓力越大，R的阻值越小，電容器兩極板間電壓越大，由題意知，電容器兩極板間電壓不能超過5V。所以eq\f(5V,R0)＝eq\f(6V,R＋R0)，解得R＝60Ω。又因?yàn)镽＝300－0.4F(Ω)，得Fmax＝600N。(3)電流表中的電流I＝eq\f(E,R0＋R)＝eq\f(E,600－0.4F)(A)電流I與壓力F之間不是線性關(guān)系，該測力顯示器的刻度不均勻。16．(14分)如圖所示為某檢測傳感器的電路圖。傳感器上標(biāo)有“3V0.9W”的字樣(傳感器可看作一個(gè)純電阻)，滑動(dòng)變阻器R0上標(biāo)有“10Ω1A”的字樣，電流表的量程為0～0.6A，電壓表的量程為0～3V。(1)求傳感器的電阻和額定電流；(2)為了確保電路各部分的安全，在A、B之間所加的電源電壓最大值是多少？(3)如果傳感器的電阻變化超過1Ω，則該傳感器就失去作用。實(shí)際檢測時(shí)，將一個(gè)恒壓電源加在圖中A、B之間，閉合開關(guān)S，通過調(diào)節(jié)R0來改變電路中的電流和R0兩端的電壓。檢測記錄如下：電壓表示數(shù)U/V電流表示數(shù)I/A第一次1.480.16第二次0.910.22若不計(jì)檢測電路對(duì)傳感器電阻的影響，你認(rèn)為這個(gè)傳感器是否仍可使用？此時(shí)A、B間所加的電壓是多少？答案：(1)10Ω0.3A(2)6V(3)仍可使用3V解析：(1)傳感器的電阻R傳＝eq\f(U\o\al(2,傳),P傳)＝eq\f(32,0.9)Ω＝10Ω，額定電流I傳＝eq\f(P傳,U傳)＝eq\f(0.9,3)A＝0.3A。(2)最大電流I＝I傳＝0.3A，電源電壓最大值Umax＝U傳＋U0max，U傳為傳感器的額定電壓，U0max為R0＝10Ω時(shí)R0兩端的電壓，即U0max＝I傳R0＝0.3×10V＝3V，此時(shí)剛好不超過電壓表量程故Umax＝U傳＋U0max＝3V＋3V＝6V。(3)實(shí)際檢測時(shí)加在A、B間的電壓記為U。傳感器的實(shí)際電阻為R傳′，根據(jù)第一次實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)有U＝I1R傳′＋U1，根據(jù)第二次實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)有U＝I2R傳′＋U2，代入數(shù)據(jù)解得R傳′＝9.5Ω，U＝3V，傳感器的電阻變化為ΔR＝R傳－R傳′＝10Ω－9.5Ω＝0.5Ω<1Ω，所以此傳感器仍可使用。第五章3基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練1．如圖所示是一火警報(bào)警器的部分電路示意圖，其中R2為用半導(dǎo)體負(fù)溫度系數(shù)熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a、b之間接報(bào)警器。當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流I，報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是()A．I變大，U變大 B．I變大，U變小C．I變小，U變大 D．I變小，U變小答案：D解析：當(dāng)R2處出現(xiàn)火情時(shí)，R2的阻值減小，電路總電阻減小，根據(jù)I＝eq\f(E,R總)，可知干路電流增大，則電源內(nèi)電壓U內(nèi)＝Ir，增大，而電源電動(dòng)勢(shì)不變，則路端電壓U＝E－U內(nèi)，減??；因?yàn)楦陕冯娏髟龃?，則R1兩端電壓增大，所以與R2并聯(lián)的R3兩端電壓減小，故電流表示數(shù)I變小，故D正確。2．如圖甲所示為測量硫化鎘光敏電阻特性的實(shí)驗(yàn)電路，電源電壓恒定，電流表內(nèi)阻不計(jì)，開關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使小燈泡發(fā)光逐漸增強(qiáng)，測得流過光敏電阻的電流和光照強(qiáng)度的關(guān)系圖線如圖乙所示，試根據(jù)這一特性，由圖丙中給定的器材設(shè)計(jì)一個(gè)路燈自動(dòng)控制電路。答案：見解析解析：由光敏電阻的特性曲線可以看出，當(dāng)照射光增強(qiáng)時(shí)，光敏電阻的阻值減小，流過光敏電阻的電流增大。根據(jù)題意設(shè)計(jì)的路燈自動(dòng)控制電路如圖所示?？刂七^程：當(dāng)有光照時(shí)，電流經(jīng)過放大器輸出一個(gè)較大的電流，驅(qū)動(dòng)電磁繼電器吸合使兩個(gè)常閉觸點(diǎn)與火線斷開；當(dāng)無光照時(shí)，電流減小，放大器輸出電流減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個(gè)常閉觸點(diǎn)與火線連通，工作電路接通，燈泡開始工作。3．為了節(jié)能環(huán)保，一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)。光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件。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(勒克斯)。(1)某光敏電阻R在不同照度下的阻值如下表，根據(jù)表中已知數(shù)據(jù)，在圖所示的坐標(biāo)系中描繪出了阻值隨照度變化的曲線。照度/lx0.20.40.60.81.01.2電阻/kΩ5.83.72.82.32.01.8(2)如圖甲所示是街道路燈自動(dòng)控制模擬電路，利用直流電源為電磁鐵供電，利用照明電源為路燈供電。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)電路能達(dá)到天亮燈熄、天暗燈亮的效果，并用筆畫線代替導(dǎo)線完成電路連接。(3)用多用電表“×10Ω”擋，按正確步驟測量圖中電磁鐵線圈電阻時(shí)，指針示數(shù)如圖乙所示，則線圈的電阻為_________Ω。已知當(dāng)線圈中的電流大于或等于2mA時(shí)，繼電器的銜鐵將被吸下。圖中直流電源的電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)阻忽略不計(jì)，滑動(dòng)變阻器有三種規(guī)格可供選擇：R1(0～10Ω，2A)、R2(0～200Ω，1A)、R3(0～1750Ω，0.1A)。要求天色漸暗照度降低至1.0lx時(shí)點(diǎn)亮路燈，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇_________(填“R1”“R2”或“R3”)。為使天色更暗時(shí)才點(diǎn)亮路燈，應(yīng)適當(dāng)?shù)豞________(填“增大”或“減小”)滑動(dòng)變阻器的電阻。答案：(2)如圖所示(3)140R3減小解析：(2)光敏電阻的電阻值隨照度的增大而減小，所以白天時(shí)光敏電阻的電阻值小，電路中的電流值大，銜鐵將被吸住，動(dòng)觸點(diǎn)與C接通；晚上時(shí)的光線暗，光敏電阻的電阻值大，電路中的電流值小，所以動(dòng)觸點(diǎn)與A接通。所以要達(dá)到晚上燈亮，白天燈滅，則路燈應(yīng)接在A、B之間。(3)歐姆表的讀數(shù)是先讀出表盤的刻度，然后乘以倍率，表盤的刻度是14，倍率是“×10Ω”，所以電阻值是14×10Ω＝140Ω；天色漸暗照度降低至1.0lx時(shí)點(diǎn)亮路燈，此時(shí)光敏電阻的電阻值是2.0kΩ，電路中的電流是2mA，R＝eq\f(E,I)－R光＝eq\f(6,2×10－3)Ω－2000Ω＝1000Ω，所以要選擇滑動(dòng)變阻器R3。由于光變暗時(shí)，光敏電阻阻值變大，分得的電壓變大，所以為使天色更暗時(shí)才點(diǎn)亮路燈，應(yīng)適當(dāng)?shù)販p小滑動(dòng)變阻器的電阻。能力提升練4．(2024·山東棗莊高二期中)電子眼又稱電子警察，它采用感應(yīng)線來感應(yīng)路面上汽車傳來的壓力。感應(yīng)線實(shí)質(zhì)是一個(gè)壓電薄膜傳感器，壓電薄膜在受壓時(shí)兩端產(chǎn)生電壓，壓力越大電壓越大，壓電薄膜與電容器C和電阻R組成圖甲所示的回路。如果汽車的前、后輪先后經(jīng)過感應(yīng)線，回路中產(chǎn)生兩脈沖電流，如圖乙所示。當(dāng)十字路口紅燈亮?xí)r，電子警察系統(tǒng)啟動(dòng)，若回路中產(chǎn)生兩脈沖電流，電子眼拍照，認(rèn)定為“闖紅燈”。則當(dāng)紅燈亮?xí)r()A．車輪停在感應(yīng)線上時(shí)，電阻R上的電流為零B．車輪經(jīng)過感應(yīng)線的過程中，電容器C的電荷量一直增大C．車輪經(jīng)過感應(yīng)線的過程中，電容器C兩極板間的電場強(qiáng)度保持不變D．汽車前輪越過感應(yīng)線后，又倒回到線內(nèi)，不會(huì)被電子眼拍照答案：A解析：車輪停在感應(yīng)線上時(shí)，壓力不變，則電壓不變，電容器不充電，也不放電，電阻R上沒有電流，故A正確；由乙圖可知，當(dāng)車輪經(jīng)過時(shí)電流先增大后減小，然后再反向增大最后減小，因電壓是在受壓時(shí)產(chǎn)生的，說明電容器先充電后放電，故B錯(cuò)誤；車輪經(jīng)過感應(yīng)線的過程中，壓電薄膜受到的壓力變化，其產(chǎn)生的電壓變化，則電容器兩端電壓變化，產(chǎn)生的電場強(qiáng)度發(fā)生變化，故C錯(cuò)誤；若汽車前輪越過感應(yīng)線，又倒回線內(nèi)，則前輪兩次壓線，仍形成兩個(gè)脈沖電流，符合拍照條件，電子眼仍可拍照，故D錯(cuò)誤。5．圖甲為某熱敏電阻的阻值R隨溫度t變化的曲線。利用其可以制作溫控報(bào)警器，電路的一部分如圖乙所示。圖中E為直流電源，電動(dòng)勢(shì)為10V，內(nèi)阻不計(jì)，當(dāng)輸出電壓達(dá)到或超過6.0V時(shí)，便觸發(fā)報(bào)警器(圖中未畫出)報(bào)警，下列說法正確的是()A．若要求環(huán)境溫度低于60℃開始報(bào)警，R2應(yīng)使用熱敏電阻，R1的阻值應(yīng)為0.4kΩB．若要求環(huán)境溫度低于60℃開始報(bào)警，R1應(yīng)使用熱敏電阻，R2的阻值應(yīng)為1.2kΩC．若要求環(huán)境溫度高于60℃開始報(bào)警，R2應(yīng)使用熱敏電阻，R1的阻值應(yīng)為0.4kΩD．若要求環(huán)境溫度高于60℃開始報(bào)警，R1應(yīng)使用熱敏電阻，R2的阻值應(yīng)為1.2kΩ答案：D解析：當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻的阻值將降低，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，有I＝eq\f(E,R1＋R2)，即電路中電流增大，由外電路的分壓原理易知，定值電阻兩端的電壓必定增大，則熱敏電阻兩端的電壓降低，依題意，環(huán)境溫度升高，輸出電壓升高，報(bào)警器報(bào)警，所以圖中的R1應(yīng)使用熱敏電阻，若要求環(huán)境溫度高于60℃開始報(bào)警，則由圖可知R1＝0.8kΩ，又U＝eq\f(E,R1＋R2)R2，解得R2＝1.2kΩ，故D正確。6．(多選)如圖甲所示為電磁繼電器自動(dòng)雙向開關(guān)，當(dāng)DE中通過的電流較小時(shí)，電磁鐵磁性弱，A與B接線柱接通；當(dāng)DE中通過的電流增大到一定數(shù)值時(shí)，C與B接線柱接通。圖乙為應(yīng)用電磁繼電器和光敏電阻實(shí)現(xiàn)路燈自動(dòng)開、關(guān)的電路圖，虛線框內(nèi)為電磁繼電器接