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2019年高中物理 第4章《傳感器與現(xiàn)代社會》綜合檢測 滬科版選修3-2 一、選擇題(本大題共7個小題，每小題6分，共計42分，每小題至少一個答案正確，把正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)．) 1．(2011江蘇高考)美國科學家Willard S．Boyle與Geore E．Smith因電荷耦合器件(CCD)的重要發(fā)明榮獲xx年度諾貝爾物理學獎．CCD是將光學量轉(zhuǎn)變成電學量的傳感器．下列器件可作為傳感器的有(　　) A．發(fā)光二極管 B．熱敏電阻 C．霍爾元件 D．干電池 【解析】　發(fā)光二極管有單向?qū)щ娦?，A錯；熱敏電阻和霍爾元件都可作為傳感器，B、C對；干電池是電源，D錯． 【答案】　BC 2. 圖1 傳感器廣泛應用在我們的生產(chǎn)生活中，常用的計算機鍵盤就是一種傳感器．如圖1所示，鍵盤上每一個鍵的下面都連一小金屬片，與該金屬片隔有一定空氣間隙的是另一小的固定金屬片，這兩金屬片組成一個小電容器．當鍵被按下時，此小電容器的電容發(fā)生變化，與之相連的電子線路就能夠檢測出哪個鍵被按下，從而給出相應的信號．這種計算機鍵盤使用的是(　　) A．溫度傳感器　 B．壓力傳感器 C．磁傳感器 D．光傳感器 【解析】　小金屬片被按下時，對該鍵有一個壓力，小金屬片向下移動，兩個極板之間的距離改變，電容改變，將壓力這個力學量轉(zhuǎn)化為電容這個電學量，所以計算機鍵盤使用的是壓力傳感器，B正確，A、C、D錯誤． 【答案】　B 3. 圖2 如圖2所示是某居住小區(qū)門口利用光敏電阻設計的行人監(jiān)控裝置，R1為光敏電阻、R2為定值電阻，A、B接監(jiān)控裝置．則(　　) A．當有人通過而遮蔽光線時，A、B之間電壓升高 B．當有人通過而遮蔽光線時，A、B之間電壓降低 C．當僅增大R2的阻值時，可增大A、B之間的電壓 D．當僅減小R2的阻值時，可增大A、B之間的電壓 【解析】　R1是光敏電阻，有光照射時，電阻變小，當有人通過而遮蔽光線時，R1的阻值變大，回路中的電流I減小，A、B間的電壓U＝IR2減小，故A項錯誤，B項正確；由閉合電路歐姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，當僅增大R2的阻值時，電路中的電流減小，A、B間的電壓U增大，故C項正確；當減小R2的阻值時，電路中的電流增大，A、B間的電壓U減小，故D項錯誤． 【答案】　BC 4．下列情況不可能是由于水位控制裝置損壞引起的是(　　) A．洗衣機不加水 B．洗衣機加水不能自動停止 C．洗衣機不排水 D．洗衣機不洗衣 【解析】　洗衣機水位控制裝置正常，才能正常加水，且加到合適的水位，若損壞可能導致一直不加水或一直不停地加水，所以A、B可能，而這兩種情況都會導致洗衣機洗衣程序不工作，所以D可能，故選C. 【答案】　C 5．有一種測量人體重的電子秤，其原理圖如圖3中的虛線所示，它主要由三部分構(gòu)成：踏板、壓力傳感器R(一個阻值可隨壓力大小而變化的電阻器)、顯示體重的儀表G(實質(zhì)是理想電流表)．設踏板的質(zhì)量可忽略不計，已知理想電流表的量程為3 A，電源電動勢為12 V，內(nèi)阻為2 Ω，電阻R隨壓力變化的關系式為R＝30－0.02F(F和R的單位分別是N和Ω)．下列說法正確的是(　　) 圖3 A．該秤能測量的最大體重是1 400 N B．該秤能測量的最大體重是1 300 N C．該秤零刻度線(即踏板空載時的刻度線)應標在電流表刻度盤0.375 A處 D．該秤零刻度線(即踏板空載時的刻度線)應標在電流表刻度盤0.400 A處 【解析】　因為理想電流表的量程為3 A，即I的最大值為3 A，根據(jù)I＝，可解得R＝2 Ω，根據(jù)R＝30－0.02F可得F＝1 400 N，選項A正確，B錯誤；當踏板空載時，R＝30 Ω，根據(jù)I＝得此時電流的大小為0.375 A，選項C正確，D錯誤． 【答案】　AC 6. 圖4 圖4所示是用來測定高溫物體溫度的電阻溫度計的示意圖．A是金屬鉑制成的探頭——溫度傳感器(其電阻率隨溫度的升高而增大)，B是靈敏電流計(刻度已換算成溫度值)，E是恒定電源．若將A置入高溫物體中(如煉鋼爐、核反應堆等)，可以通過其電阻率的變化來測定溫度，則(　　) A．B的偏轉(zhuǎn)角度大時表示物體的溫度高 B．B的偏轉(zhuǎn)角度小時表示物體的溫度高 C．當變阻器R比正常值小時，溫度測量值比真實值偏高 D．當變阻器R比正常值大時，溫度測量值比真實值偏高 【解析】　金屬鉑的電阻率隨溫度的升高而增大，故溫度高時其電阻大，電路中的電流小，B的偏轉(zhuǎn)角度小，選項A錯誤，B正確；當變阻器R比正常值大時，電路中的電流比正常值偏小，表示溫度偏高，所以溫度的測量值比真實值偏高，選項C錯誤，D正確． 【答案】　BD 圖5 7．(xx江蘇高考)在輸液時，藥液有時會從針口流出體外，為了及時發(fā)現(xiàn)，設計了一種報警裝置，電路如圖5所示．M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時其電阻RM發(fā)生變化，導致S兩端電壓U增大，裝置發(fā)出警報，此時(　　) A．RM變大，且R越大，U增大越明顯 B．RM變大，且R越小，U增大越明顯 C．RM變小，且R越大，U增大越明顯 D．RM變小，且R越小，U增大越明顯 【解析】　當RM變大時，回路的總電阻R總變大，根據(jù)I總＝，得干路中的電流變小，S兩端的電壓U＝I總RS變小，故選項A、B錯誤；當RM變小時，回路的總電阻R總＝＋RS變小，根據(jù)I總＝，得干路中的電流變大，S兩端的電壓U＝I總Rs變大，而且R越大，RM變小時，對回路的總電阻變化的影響越明顯，故選項C正確，選項D錯誤． 【答案】　C 二、非選擇題(本大題共5個小題，共58分．計算題要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位．) 8. 圖6 (8分)(xx定安高二檢測)如圖6所示，物體M穿在水平桿上，當M左右移動時，可帶動滑動變阻器的滑片P左右移動，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)來反映物體位移的大?。O電壓表和電流表均為理想電表，則當物體M向右移動時，電流表的示數(shù)________，電壓表的示數(shù)________．(填“減小”、“不變”或“增大”) 【解析】　電壓表的示數(shù)顯示的是滑片P左邊電阻兩端的電壓，當物體M向右移動時，電壓表的示數(shù)增大；因為電路中的電阻沒有變化，所以電流表的示數(shù)不變． 【答案】　不變　增大 9．(8分)夜晚，樓梯上漆黑一片．但隨著我們腳步的聲響，樓梯燈亮了．我們登上一層樓，燈光亮一層樓，而后依次熄滅．這種樓梯燈控制裝置好像能“聽見”我們的到來，開燈迎接；又好像能“看到”我們的離去，關燈節(jié)能．它之所以能這樣做，是因為在電路中安裝了一種能將______信息轉(zhuǎn)換成________的傳感器——________. 【解析】　根據(jù)情景要求，先是在黑暗的環(huán)境中并且有腳步聲才能亮燈，所以需要聲傳感器和光傳感器并用，同時還要有延時功能，也就是要用光聲控延時開關． 【答案】　聲、光　電學量　光聲控延時開關 10．(8分)如圖7所示：1是彈簧，2是銜鐵，3是觸點，4是電磁鐵，5是熱敏電阻，6是滑動變阻器，7是電鈴，它們組成一種溫度自動報警電路．說明這種簡單溫度自動報警電路的工作原理． 圖7 【解析】　當熱敏電阻的溫度升高時，電阻減小，電磁鐵電路中電流增大，當電流達到一定值時電磁鐵吸引銜鐵使電鈴電路閉合，電鈴發(fā)聲報警．當溫度下降后，電阻增大，電流減小，電磁鐵磁性減弱，銜鐵被彈簧拉起，電鈴電路斷開，電鈴不發(fā)聲． 【答案】　見解析 11．(16分)如圖8所示，圖甲為某熱敏電阻的R－t圖像，圖8乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個簡單的恒溫箱溫控電路，繼電器線圈的電阻為150 Ω.當線圈中的電流大于或等于20 mA時，繼電器的銜鐵被吸合．為繼電器線圈供電的電池的電動勢E＝6 V，內(nèi)阻不計．圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源． (1)應該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、B兩端還是C、D兩端？ (2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持100℃，滑動變阻器R′的阻值應調(diào)節(jié)為多少？ 甲　　　　　　　　　　　　乙 圖8 【解析】　(1)應接在A、B兩端． (2)由題圖甲可知，t＝100℃時R＝50 Ω，則t＝100 ℃時繼電器電路中的電流I＝ 又E＝6 V，I＝20 mA，R繼＝150 Ω 代入數(shù)據(jù)，解得R′＝100 Ω. 【答案】　(1)應接在A、B兩端　(2)100 Ω 12．(18分) 圖9 如圖9所示為一種測定風力的儀器原理圖，圖中P為金屬球，懸掛在一細長裸金屬絲下面，O是懸掛點，R0是保護電阻，CD是水平放置的光滑電阻絲，與懸掛小球的細金屬絲始終保持良好接觸，無風時細金屬絲與電阻絲在C點接觸，此時電路中的電流為I，有風時細金屬絲將偏轉(zhuǎn)一角度θ(θ與風力大小有關)，細金屬絲與電阻絲在B點接觸，已知風力方向水平向左，OC＝h，CD＝L，球的質(zhì)量為M，電阻絲單位長度的電阻為k，電源內(nèi)電阻和細金屬絲電阻均不計，金屬絲偏轉(zhuǎn)θ角時，電流表的示數(shù)為I1，此時風力大小為F，試寫出： (1)風力大小F與θ的關系式； (2)風力大小F與電流表示數(shù)I1的關系式． 【解析】　(1)以小球作為研究對象受力如圖所示： 風力大小為：F＝Mgtan θ (2)設電源電動勢為E，BC長為x 由閉合電路歐姆定律得： 無風時有：E＝I(R0＋kL) 風力為F時有：E＝I1[R0＋k(L－x)] 又有tan θ＝F/Mg＝x/h 聯(lián)立得：F＝Mg. 【答案】　(1)F＝Mgtan θ (2)F＝Mg