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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(gè)小題，每小題6分，共計(jì)42分，每小題至少一個(gè)答案正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號內(nèi)．) 1．(2011江蘇高考)美國科學(xué)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(xué)獎(jiǎng)．CCD是將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)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娦裕珹錯(cuò)；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(cuò)． 【答案】　BC 2. 圖1 傳感器廣泛應(yīng)用在我們的生產(chǎn)生活中，常用的計(jì)算機(jī)鍵盤就是一種傳感器．如圖1所示，鍵盤上每一個(gè)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(gè)小電容器．當(dāng)鍵被按下時(shí)，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(gè)鍵被按下，從而給出相應(yīng)的信號．這種計(jì)算機(jī)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(shí)，對該鍵有一個(gè)壓力，小金屬片向下移動(dòng)，兩個(gè)極板之間的距離改變，電容改變，將壓力這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電容這個(gè)電學(xué)量，所以計(jì)算機(jī)鍵盤使用的是壓力傳感器，B正確，A、C、D錯(cuò)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(shè)計(jì)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(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí)，A、B之間電壓升高 B．當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí)，A、B之間電壓降低 C．當(dāng)僅增大R2的阻值時(shí)，可增大A、B之間的電壓 D．當(dāng)僅減小R2的阻值時(shí)，可增大A、B之間的電壓 【解析】　R1是光敏電阻，有光照射時(shí)，電阻變小，當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí)，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(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；由閉合電路歐姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，當(dāng)僅增大R2的阻值時(shí)，電路中的電流減小，A、B間的電壓U增大，故C項(xiàng)正確；當(dāng)減小R2的阻值時(shí)，電路中的電流增大，A、B間的電壓U減小，故D項(xiàng)錯(cuò)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(jī)不加水 B．洗衣機(jī)加水不能自動(dòng)停止 C．洗衣機(jī)不排水 D．洗衣機(jī)不洗衣 【解析】　洗衣機(jī)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(dǎo)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(dǎo)致洗衣機(jī)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(gè)阻值可隨壓力大小而變化的電阻器)、顯示體重的儀表G(實(shí)質(zhì)是理想電流表)．設(shè)踏板的質(zhì)量可忽略不計(jì)，已知理想電流表的量程為3 A，電源電動(dòng)勢為12 V，內(nèi)阻為2 Ω，電阻R隨壓力變化的關(guān)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(shí)的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤0.375 A處 D．該秤零刻度線(即踏板空載時(shí)的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤0.400 A處 【解析】　因?yàn)槔硐腚娏鞅淼牧砍虨? 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(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)踏板空載時(shí)，R＝30 Ω，根據(jù)I＝得此時(shí)電流的大小為0.375 A，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)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(jì)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(jì)(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(yīng)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(shí)表示物體的溫度高 B．B的偏轉(zhuǎn)角度小時(shí)表示物體的溫度高 C．當(dāng)變阻器R比正常值小時(shí)，溫度測量值比真實(shí)值偏高 D．當(dāng)變阻器R比正常值大時(shí)，溫度測量值比真實(shí)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(shí)其電阻大，電路中的電流小，B的偏轉(zhuǎn)角度小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)變阻器R比正常值大時(shí)，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(shí)值偏高，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確． 【答案】　BD 圖5 7．(xx江蘇高考)在輸液時(shí)，藥液有時(shí)會從針口流出體外，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了一種報(bào)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(shí)其電阻RM發(fā)生變化，導(dǎo)致S兩端電壓U增大，裝置發(fā)出警報(bào)，此時(shí)(　　) 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(dāng)RM變大時(shí)，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(xiàng)A、B錯(cuò)誤；當(dāng)RM變小時(shí)，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(shí)，對回路的總電阻變化的影響越明顯，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 【答案】　C 二、非選擇題(本大題共5個(gè)小題，共58分．計(jì)算題要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)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(dāng)M左右移動(dòng)時(shí)，可帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P左右移動(dòng)，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)來反映物體位移的大?。O(shè)電壓表和電流表均為理想電表，則當(dāng)物體M向右移動(dòng)時(shí)，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(dāng)物體M向右移動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)增大；因?yàn)殡娐分械碾娮铔]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(guān)燈節(jié)能．它之所以能這樣做，是因?yàn)樵陔娐分邪惭b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(shí)還要有延時(shí)功能，也就是要用光聲控延時(shí)開關(guān)． 【答案】　聲、光　電學(xué)量　光聲控延時(shí)開關(guān) 10．(8分)如圖7所示：1是彈簧，2是銜鐵，3是觸點(diǎn)，4是電磁鐵，5是熱敏電阻，6是滑動(dòng)變阻器，7是電鈴，它們組成一種溫度自動(dòng)報(bào)警電路．說明這種簡單溫度自動(dòng)報(bào)警電路的工作原理． 圖7 【解析】　當(dāng)熱敏電阻的溫度升高時(shí)，電阻減小，電磁鐵電路中電流增大，當(dāng)電流達(dá)到一定值時(shí)電磁鐵吸引銜鐵使電鈴電路閉合，電鈴發(fā)聲報(bào)警．當(dāng)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(gè)簡單的恒溫箱溫控電路，繼電器線圈的電阻為150 Ω.當(dāng)線圈中的電流大于或等于20 mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合．為繼電器線圈供電的電池的電動(dòng)勢E＝6 V，內(nèi)阻不計(jì)．圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源． (1)應(yīng)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(dòng)變阻器R′的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為多少？ 甲　　　　　　　　　　　　乙 圖8 【解析】　(1)應(yīng)接在A、B兩端． (2)由題圖甲可知，t＝100℃時(shí)R＝50 Ω，則t＝100 ℃時(shí)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(yīng)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(fēng)力的儀器原理圖，圖中P為金屬球，懸掛在一細(xì)長裸金屬絲下面，O是懸掛點(diǎn)，R0是保護(hù)電阻，CD是水平放置的光滑電阻絲，與懸掛小球的細(xì)金屬絲始終保持良好接觸，無風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲與電阻絲在C點(diǎn)接觸，此時(shí)電路中的電流為I，有風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲將偏轉(zhuǎn)一角度θ(θ與風(fēng)力大小有關(guān))，細(xì)金屬絲與電阻絲在B點(diǎn)接觸，已知風(fēng)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(xì)金屬絲電阻均不計(jì)，金屬絲偏轉(zhuǎn)θ角時(shí)，電流表的示數(shù)為I1，此時(shí)風(fēng)力大小為F，試寫出： (1)風(fēng)力大小F與θ的關(guān)系式； (2)風(fēng)力大小F與電流表示數(shù)I1的關(guān)系式． 【解析】　(1)以小球作為研究對象受力如圖所示： 風(fēng)力大小為：F＝Mgtan θ (2)設(shè)電源電動(dòng)勢為E，BC長為x 由閉合電路歐姆定律得： 無風(fēng)時(shí)有：E＝I(R0＋kL) 風(fēng)力為F時(shí)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