新課標2025版高中物理第六章傳感器課時作業(yè)12含解析選修3-2

PAGE6-課時作業(yè)(十二)一、單項選擇題1.如圖所示，截面為矩形的金屬導(dǎo)體，放在磁場中，當導(dǎo)體中通有電流時，導(dǎo)體的上、下表面的電勢有什么關(guān)系()A．φM>φN B．φM＝φNC．φM<φN D．無法推斷解析電勢差是由電荷定向移動形成的，找出電荷定向移動緣由是解答本題的關(guān)鍵．霍爾效應(yīng)形成的緣由是帶電粒子在磁場中受到洛倫茲力的作用，做定向移動形成的，依據(jù)左手定則，電子受到向下的洛倫茲力作用，向N板運動，于是金屬導(dǎo)體的上、下表面分別帶上了正電荷和負電荷，所以φM>φN，故選A項．答案A2.如圖所示，Rt為半導(dǎo)體熱敏電阻，其他電阻都是一般的電阻，當燈泡L的亮度變暗時，說明()A．環(huán)境溫度變高 B．環(huán)境溫度變低C．環(huán)境溫度不變 D．都有可能解析L變暗，說明該支路電流減小，電阻增大，Rt變大，說明溫度變低，B項正確．答案B3.(2024·海南自主招生)傳感器是把非電學(xué)量(如高度、溫度、壓力等)的改變轉(zhuǎn)換成電學(xué)量改變的一種元件，它在自動限制中有著廣泛的應(yīng)用．如圖是一種測定液面高度的電容式傳感器的示意圖．金屬棒與導(dǎo)電液體構(gòu)成一個電容器，將金屬棒和導(dǎo)電液體分別與直流電源的兩極相連接，從電容C和導(dǎo)電液與金屬棒間的電壓U的改變就能反映液面的升降狀況，即()①電源接通后，電容C減小，反映h減?。陔娫唇油ê?，電容C減小，反映h增大．③電源接通再斷開后，電壓U減小，反映h減?。茈娫唇油ㄔ贁嚅_后，電壓U減小，反映h增大．以上推斷正確的是()A．①③ B．①④C．②③ D．②④解析此電容器的兩個極板分別是金屬棒與電解液，h增大表示電容器的正對面積增大，所以電容就增大，充電后斷開，電量Q不變，h減小，C減小，而U＝eq\f(Q,C)，則U增大，故①正確，②錯誤，③錯誤，故④正確．答案B4.如圖所示的電路可將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號，該電路中右側(cè)固定不動的金屬板b與能在聲波驅(qū)動下沿水平方向振動的鍍有金屬層的振動膜a構(gòu)成一個電容器，a、b通過導(dǎo)線與恒定電源兩極相接．若聲源S做簡諧運動，則()A．a(chǎn)振動過程中，a、b板間的電場強度不變B．a(chǎn)振動過程中，a、b板所帶電荷量不變C．a(chǎn)振動過程中，靈敏電流計中始終有方向不變的電流D．a(chǎn)向右的位移最大時，a、b所構(gòu)成的電容器的電容量最大解析由于平行板電容器兩極板與電池兩極相連接，因此兩極板間的電壓U保持不變，依據(jù)場強E＝eq\f(U,d)，C＝eq\f(εrS,4πkd)，可推斷A項錯誤，D項正確；再由Q＝CU，可知B項錯誤；由于Q改變，使電容器出現(xiàn)充電、放電現(xiàn)象，明顯電流計中電流方向不斷改變，C項錯誤．答案D5．關(guān)于各種材料的電阻率，下列說法正確的是()A．純金屬的電阻率較合金的電阻率小B．把一根長導(dǎo)線截成兩段，每段的電阻率是原來的eq\f(1,2)C．任何材料的電阻率在任何條件下都不行能為零D．任何材料的電阻率都隨溫度的上升而增大解析電阻率跟導(dǎo)體的材料有關(guān)，是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，純金屬的電阻率小，合金的電阻率較大，絕緣體的電阻率最大，故A項正確；電阻率只與導(dǎo)體的材料、溫度、膨脹系數(shù)有關(guān)，故B項錯誤；超導(dǎo)體是當其溫度降低到接近肯定零度的某個臨界溫度時，它的電阻率突然減為零，故C項錯誤；某些合金的電阻率幾乎不受溫度改變的影響，常用來制作標準電阻，故D項錯誤．答案A6.如圖所示，將一光敏電阻接入多用電表兩表筆上，將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋，用光照耀光敏電阻時，表針的偏角為θ；現(xiàn)用手掌攔住部分光線，表針的偏角為θ′，則可推斷()A．θ′＝θ B．θ′<θC．θ′>θ D．不能確定解析有光照耀光敏電阻時，阻值小表針偏角θ較大，攔住部分光后，電阻變大，指針偏角變小，B項正確．答案B7.壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學(xué)設(shè)計了利用壓敏電阻推斷升降機運動狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖所示，將壓敏電阻固定在升降機底板上，其上放置一個物塊，在升降機運動過程的某一段時間內(nèi)，發(fā)覺電流表的示數(shù)I不變，且I大于升降機靜止時電流表的示數(shù)I0，在這段時間內(nèi)()A．升降機可能勻減速下降 B．升降機肯定勻減速下降C．升降機可能勻加速下降 D．升降機肯定勻加速下降解析設(shè)升降機勻加速下降，則重力mg大于壓力FN，即壓力FN變小，壓敏電阻阻值變大，R總增大，由I總＝eq\f(E,R總)，知I總變小，知U外＝E－I總r變大，電流表讀數(shù)變大，升降機也可能勻減速上升，也可能勻加速下降，故A、B、D三項錯誤，C項正確．答案C8.如圖所示，R3是光敏電阻，當開關(guān)S閉合后在沒有光照耀時，a、b兩點等電勢，當用光照耀電阻R3時，則()A．R3的電阻變小，a點電勢高于b點電勢B．R3的電阻變小，a點電勢低于b點電勢C．R3的電阻變大，a點電勢高于b點電勢D．R3的電阻變大，a點電勢低于b點電勢解析當光照耀R3時，R3阻值變小，R4分壓變大，則a點電勢將會上升，所以a點電勢高于b點電勢．答案A9.如圖所示的電路中，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，LED為發(fā)光二極管(電流越大，發(fā)出的光越強)，且R與LED相距不變，下列說法正確的是()A．當滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率增大B．當滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率減小C．當滑動觸頭P向右移動時，L消耗的功率可能不變D．無論怎樣移動觸頭P，L消耗的功率都不變解析滑動觸頭P向左移動時，使其電阻減小，流過發(fā)光二極管的電流增大，從而發(fā)光增加，使光敏電阻R阻值減小，最終達到增大通過燈泡電流的效果，使L消耗的功率增大，A項正確．答案A二、不定項選擇題10.把定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件分別接入如圖所示電路中A、B兩點后，用黑紙包住元件置入熱水中，視察歐姆表的示數(shù)，下列說法中正確的是()A．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)改變較大，這只元件肯定是熱敏電阻B．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不改變，這只元件肯定是定值電阻C．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)改變較大，這只元件肯定是光敏電阻D．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相同，這只元件肯定是定值電阻解析熱敏電阻隨溫度的改變其阻值改變，定值電阻和光敏電阻的阻值不隨溫度改變．光敏電阻其阻值隨光照的改變而改變，定值電阻和熱敏電阻的阻值不隨光照改變．答案AC11.在溫控電路中，通過熱敏電阻阻值隨溫度的改變可實現(xiàn)對電路相關(guān)物理量的限制．如圖所示電路，R1為定值電阻，R2為半導(dǎo)體熱敏電阻(溫度越高電阻越小)，C為電容器．當環(huán)境溫度降低時()A．電容器C的帶電荷量增大 B．電壓表的讀數(shù)增大C．電容器C兩板間的電場強度減小 D．R1消耗的功率增大解析當環(huán)境溫度降低時，R2變大，電路的總電阻變大，由I＝eq\f(E,R總)知I變小，又U＝E－Ir，電壓表的讀數(shù)U增大，B項正確；又由U1＝IR1及P1＝I2R1可知U1變小，R1消耗的功率P1變小，D項錯誤；電容器兩板間的電壓U2＝U－U1，U2變大，由場強E′＝eq\f(U2,d)，Q＝CU2可知Q、E′都增大，故A項正確，C項錯誤．答案AB三、計算及論述題12.在原子反應(yīng)堆中抽動液態(tài)金屬或在醫(yī)療器械中抽動血液等導(dǎo)電液體時，常運用電磁泵．某種電磁泵的結(jié)構(gòu)如圖所示，把裝有液態(tài)鈉的矩形截面導(dǎo)管(導(dǎo)管是環(huán)形的，圖中只畫出其中一部分)水平放置于勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向與導(dǎo)管垂直，讓電流I按如圖方向縱向穿過液態(tài)鈉且電流方向與B垂直．設(shè)導(dǎo)管截面高為a，寬為b，導(dǎo)管有長為l的一部分置于磁場中，由于磁場對液態(tài)鈉的作用力使液態(tài)鈉獲得驅(qū)動而不斷沿管子向前推動．整個系統(tǒng)是完全密封的，只有金屬鈉本身在其中流淌，其余的部件是固定不動的．(1)假定在液態(tài)鈉不流淌的條件下，求導(dǎo)管橫截面上由磁場驅(qū)動力所形成的附加壓強p與上述各量的關(guān)系式；(2)設(shè)液態(tài)鈉中每個自由電荷所帶電荷量為q，單位體積內(nèi)參加導(dǎo)電的自由電荷數(shù)為n，求在橫穿液態(tài)鈉的電流I的方向上參加導(dǎo)電的自由電荷定向移動的平均速度eq\o(v,\s\up6(－)).解析(1)由安培力計算公式可得液態(tài)鈉所受磁場驅(qū)動力F＝BIa①管道橫截面積S＝ab②由壓強公式，垂直于導(dǎo)管橫截面方向上磁場力產(chǎn)生的附加壓強p＝eq\f(F,S)③由①②③式，得p＝eq\f(BI,b)(2)由電流定義式I＝eq\f(Q,t)④在時間t內(nèi)通過的總電荷量Q＝nqbleq\o(v,\s\up6(－))t⑤由④⑤式，得參加導(dǎo)電的自由電荷定向移動的平均速率eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(I,nqbl).答案(1)p＝eq\f(BI,b)(2)eq\f(I,nqbl)13.如圖所示，厚度為h、寬度為d的金屬導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，當電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)．試驗表明，當磁場不太強時，電勢差U、電流I和B的關(guān)系為U＝eq\f(kIB,d)，式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù)．此現(xiàn)象可說明如下：外部磁場的洛倫茲力使運動的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場．橫向電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當靜電力與洛倫茲力達到平衡時，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會形成穩(wěn)定的電勢差．設(shè)電流I是由電子的定向移動形成的，電子的平均定向移動速度為v、電荷量為e，回答下列問題：(1)達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢________(填“高于”“低于”或“等于”)下側(cè)面A′的電勢．(2)電子所受洛倫茲力的大小為________．(3)當導(dǎo)體板上下兩側(cè)面之間的電勢差為U時，電子所受靜電力的大小為________．(4)由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)k＝eq\f(1,ne)，其中n代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個數(shù)．解析(1)電子向左定向移動，由左手定則，知電子所受洛倫茲力向上，故上側(cè)面A積聚電子，下側(cè)面A