2019-2020学年高中物理第6章传感器章末跟踪测评6含解析 人教版选修3-2

2019-2020学年高中物理第6章传感器章末跟踪测评6含解析 人教版选修3-2

第六章　章末跟踪测评 ‎(时间：90分钟　满分：110分)‎ 一、选择题(本大题共10小题，每小题5分，共50分．在每小题给出的四个选项中，1～7题只有一个选项符合题意，8～10题有多个选项符合题意，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)　‎ ‎1．　用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程．下列属于这类传感器的是(　　)‎ A．红外报警装置 B．走廊照明灯的声控开关 C．自动洗衣机中的压力传感装置 D．电饭煲中控制加热和保温的温控器 A　解析　 声控开关是将声音信号转换成电信号的；自动洗衣机的压力传感器是把形变这个非电学量转换成电信号的；电饭煲中控制加热和保温的温控器是将温度信号转换成电信号的．‎ ‎2．如图所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置．R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度．当滑动变阻器的金属滑片向下移动时，则(　　)‎ A．电路中的电流减小，油箱油面降低 B．电路中的电流减小，油箱油面升高 C．电路中的电流增大，油箱油面降低 D．电路中的电流增大，油箱油面升高 D　解析　当油箱油面升高时，由于浮力作用使金属滑片向下移动，回路电阻减小，电流增大，故选项D正确．‎ ‎3．对于常见的可燃气体浓度的检测，现在一般用催化燃烧检测器．它的原理如下：传感器的核心为一惠更斯电桥，其中一桥臂上有催化剂，当与可燃气体接触时，可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧，该桥臂的电阻发生明显变化，其余桥臂的电阻不变化，从而引起整个电路的输出发生变化，而该变化与可燃气体的浓度成比例，从而实现对可燃气体的检测．由此可推断有催化剂的桥臂上的电阻材料为(　　)‎ A．铜 B．合金 C．半导体 D．绝缘体 8‎ C　解析　可燃气体燃烧后电阻发生变化是由温度升高造成的，所以此电阻应属于热敏电阻，而在选项中能够随温度变化电阻有较明显变化的材料只可能是半导体材料，故选项C正确．‎ ‎4．电熨斗能自动控制温度，在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，如图所示为电熨斗的结构图，电熨斗内部装有双金属片，双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，若把熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，则如何调节调温旋钮(　　)‎ 织物材料 尼龙 合成纤维 丝绸 羊毛 麻 熨烫温度 低―→高 A．向下 B．向上 C．保持原状 D．不能确定 B　解析　常温下，上下触点是接触的，这样插上电源时，电熨斗开始加热，当温度升高时，双金属片上层形变大，双金属片向下弯曲，触点分离，停止加热．现把棉麻衣物换成丝绸衣物，熨烫温度变低，要使温度低时就断开，应把调温旋钮向上旋转，这样在金属形变较小时就能断开电路．‎ ‎5．　为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计．该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左、右两端开口．在垂直于上、下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前、后两个内侧面分别固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法正确的是(　　)‎ A．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高 B．若污水中负离子较多，则前表面比后表面电势高 C．污水中离子浓度越高，电压表的示数越大 D．污水流量Q与U成正比，与a、b无关 D　解析　由左手定则可以判断出正离子较多时，正离子受到的洛伦兹力使其向后表面偏转聚集而导致后表面电势比前表面电势高，同理，负离子较多时，负离子向前表面偏转聚集而导致前表面电势比后表面电势低，故选项A、B错误；设前、后表面间的最高电压为U 8‎ ‎，则＝qvB，所以U＝vBb，由此可知U与离子浓度无关，故选项C错误；因Q＝vbc，而U＝vBb，所以Q＝，故选项D正确．‎ ‎6．氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化．在如图甲所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，理想电压表的指针位置就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察电压表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标．有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出的是电导(即电阻的倒数)—CO浓度曲线，如图乙所示．在下列表示一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间关系的图象中正确的是(　　)‎ 甲　　　　　　　乙 A　　　　　B　　　　C　　　　D A　解析　U0＝IR0＝，一氧化碳浓度c增大，电导增大，电阻R传减小，U0增大，但不是正比关系，选项A正确，B、C、D错误．‎ ‎7．有一热敏电阻的电阻值随温度变化的R－t图象如图所示，现将该热敏电阻接在欧姆表的两表笔上，做成一个电子温度计，为了便于读数，再把欧姆表上的电阻值转换成温度值，现想使该温度计对温度的变化反应较为灵敏，那么该温度计测量哪段范围内的温度较为适宜(设在温度范围内，欧姆表的倍率不变)(　　)‎ A．t1～t2段 B．t2～t3段　‎ C．t3～t4段 D．t1～t4段 B　解析　在t2～t3段，电阻阻值对温度的变化率很大，因此在这段温度范围内对温度的变化反应较敏感．‎ ‎8．　将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中，如图所示．在箱子的上顶板和下底板装有压力传感器，箱子可以沿竖直轨道运动．当箱子以a＝2.0 m/s2‎ 8‎ 的加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的压力传感器显示的压力为6.0 N，下底板的压力传感器显示的压力为10.0 N．取g＝10 m/s2，下列说法正确的是(　　)‎ A．金属块的质量是0.5 kg B．若上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器的示数的一半，则箱子是静止的 C．若上顶板压力传感器的示数为零，则轻弹簧的长度保持不变 D．若上顶板压力传感器的示数为零，则箱子有竖直向上的加速度大于或等于10 m/s2‎ AD　解析　下底板传感器的示数等于轻弹簧的弹力F，金属块受力分析情况如图所示，上顶板的压力N＝6.0 N、弹簧的弹力F＝10.0 N和重力mg，加速度为a，方向向下，有mg＋N－F＝ma，可求得金属块的质量m＝0.5 kg，选项A正确；当上顶板传感器的示数是下底板传感器示数的一半时，弹簧的弹力仍是F，则上顶板压力为，设箱和金属块的加速度为a1，则有mg＋－F＝ma1，解得a1＝0，表明箱处于静止或做匀速直线运动，选项B错误；当上顶板的压力恰好等于零时，有mg－F＝ma2，解得a2＝－10 m/s2，“－”号表示加速度方向向上，若箱和金属块竖直向上的加速度大于10 m/s2，弹簧将被进一步压缩，金属块要离开上顶板，上顶板压力传感器的示数也为零，选项C错误；只要竖直向上的加速度大于或等于10 m/s2，不论箱是向上加速还是向下减速运动，上顶板压力传感器的示数都为零，选项D正确. ‎ ‎9．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小．某同学利用压敏电阻的这种特性设计了一个探究电梯运动情况的装置，该装置的示意图如图所示，将压敏电阻平放在电梯内，其受压面朝上，在受压面上放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0.当电梯做四种不同的运动时，电流表的示数分别如图甲、乙、丙、丁所示．下列判断正确的是(　　)‎ 8‎ A．甲图表示电梯处于静止状态或在做匀速直线运动 B．乙图表示电梯可能向上做匀加速运动 C．丙图表示电梯可能向上做匀加速运动 D．丁图表示电梯可能向下做变减速运动 ACD　解析　电梯静止或匀速运动时，电流表的示数恒为I0，故选项A正确．当电梯向上匀加速运动时，电流表的示数可能恒为2I0，故选项B错误，C正确．当电梯向下做变减速运动时，电流表的示数可能由2I0逐渐减小，故选项D正确．‎ ‎10．电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音．下列说法正确的有(　　)‎ A．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作 B．取走磁体，电吉他将不能正常工作 C．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势 D．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化 BCD　解析　铜质弦无法被磁化，不能产生磁场引起线圈中磁通量的变化，从而产生感应电流，所以铜质弦不能使电吉他正常工作，选项A错误；取走磁体，金属弦无法被磁化，线圈中不会产生感应电流，选项B正确；由E＝n知，选项C正确；金属弦来回振动，线圈中磁通量不断增加或减小，电流方向不断变化，选项D正确．‎ 二、填空题(共2小题，共12分)‎ ‎11．(7分)说明下列各种场合分别选用的传感器：‎ ‎(1)普通电冰箱中的自动温度控制电路是________.‎ ‎(2)马路两侧的路灯控制电路是________.‎ ‎(3)气垫导轨上用的光电门是________.‎ 8‎ ‎(4)楼梯灯控制电路是________.‎ ‎(5)宾馆的自动门是________.‎ ‎(6)非接触式体温计是________.‎ ‎(7)遥控电视机的接收器是________.‎ 答案　(1)温度传感器　(2)光传感器　(3)光传感器 ‎(4)光传感器和声传感器　(5)红外线(光)传感器 ‎(6)红外线(光)传感器　(7)红外线(光)传感器 ‎12．(5分)如图所示是自动水位报警的示意图，其中继电器的线圈通过电流时，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触．若要求水位正常时绿灯亮，高出一定水位时红灯亮，现有红、绿灯泡各一个，红灯泡应安在________位置，绿灯泡应安在________位置(均选填“A”或“B”)．‎ 解析　水位正常时，线圈中没有电流，衔铁1与触头3接触，这时应绿灯亮，所以绿灯泡应安在A位置，当高出一定水位时，线圈中有电流，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触，这时应红灯亮，所以红灯泡应安在B位置．‎ 答案　B　A 三、解答题(共4小题，共48分)‎ ‎13．(10分)用煤气烧水时，如果水开了，不及时关掉煤气，时间长了，会发生火灾，请设计一报警器，水开时，能及时报警，提醒主人及时关掉煤气．‎ 解析　如图所示，当t上升到一定温度时，R1变得较小，A、B间电压变得较大，使蜂鸣器D工作报警．‎ 答案　见解析 ‎14．(12分)电饭锅的工作原理如图所示，煮饭时开关是闭合的，红色指示灯亮；饭熟后(温度大约为103 ℃)开关S自动断开，黄灯亮．‎ ‎(1)电阻R1的作用是保护红色指示灯不会因电流过大而烧毁，R1与电饭锅发热板的等效电阻相比，二者大小应有什么关系？为什么？‎ ‎(2)通常情况下，用这种电饭锅烧水时它的自动断电功能能不能起作用？为什么？‎ 8‎ 解析　(1)R1应该远大于发热板的等效电阻．因为R1和红灯只起指示作用，消耗的电功率远小于发热板的功率，两者又是并联接入电路的，电压相同，所以流过R1和红灯的电流应远小于流过发热板的电流，因此R1应该远大于发热板的等效电阻．‎ ‎(2)不能．通常情况下水的沸腾温度为100 ℃，因此当水烧开时水温不会达到103 ℃，所以自动断电功能不起作用．‎ 答案　见解析 ‎15．(13分)某同学设计了一种测定风力的装置，其原理如图所示，迎风板与一轻弹簧的一端N相连，穿在光滑的金属杆上．弹簧是绝缘材料制成的，其劲度系数k＝1 300 N/m，自然长度L0＝0.5 m，均匀金属杆用电阻率较大的合金制成，迎风板面积S＝0.5 m2，工作时总是正对着风吹来的方向．电路中左端导线与金属杆M端相连，右端导线接N点并可随迎风板在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好．限流电阻的阻值R＝1 Ω，电源的电动势E＝12 V，内阻r＝0.5 Ω.合上开关，没有风时，弹簧长度为原长度，电压表的示数U1＝3.0 V．如果某时刻由于风吹使迎风板向左压缩弹簧，电压表示数为U2＝2.0 V，求：‎ ‎(1)金属杆单位长度的电阻；‎ ‎(2)此时作用在迎风板上的风力．‎ 解析　(1)设无风时金属杆接入电路的电阻为R1，风吹时接入电路的电阻为R2，由题意得 无风时U1＝R1，‎ 得R1＝＝ Ω＝0.5 Ω，‎ 设金属杆单位长度的电阻为R′，‎ 则R′＝ ×1m＝1 Ω.‎ ‎(2)有风时U2＝R2，‎ 得R2＝＝ Ω＝0.3 Ω，‎ 8‎ 此时，弹簧长度L＝＝ m＝0.3 m，‎ 压缩量x＝L0－L＝0.5 m－0.3 m＝0.2 m，‎ 则此时风力F＝kx＝1 300×0.2 N＝260 N.‎ 答案　(1)1 Ω　(2)260 N ‎16．(13分)如图甲所示为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流．电路中电灯的电阻R1＝6.0 Ω，定值电阻R＝2.0 Ω，AB间电压U＝6.0 V．开关S原来闭合，电路处于稳定状态，在t1＝1.0×10－3 s时刻断开开关S，此时刻前后电流传感器显示的电流随时间变化的图线如图乙所示．‎ ‎ ‎ ‎(1)求出线圈L的直流电阻RL；‎ ‎(2)指出图甲中断开开关后通过电灯的电流方向；‎ ‎(3)在t2＝1.6×10－3 s时刻线圈L中的感应电动势的大小是多少？‎ 解析　(1)由题图读出，开始时流过电感线圈L的电流I0＝1.5 A，由欧姆定律I0＝，解得RL＝－R＝2 Ω.‎ ‎(2)电流方向向左．‎ ‎(3)由图读出，t2＝1.6×10－3 s时刻线圈L的电流 I＝0.30 A，线圈L此时是一个电源，‎ 由闭合电路欧姆定律E＝I(RL＋R＋R1)，得E＝3.0 V.‎ 答案　(1)2 Ω　(2)电流方向向左　(3)3.0 V 8‎