新教材2023_2024学年高中物理第5章传感器测评新人教版选择性必修第二册

这是一份新教材2023_2024学年高中物理第5章传感器测评新人教版选择性必修第二册，共10页。
第五章测评一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。1.机器人装有作为眼睛的“传感器”,犹如大脑的“控制器”,以及可以行走的“执行器”,在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法正确的是(　　)A.该机器人的“眼睛”利用了力传感器B.该机器人的“眼睛”利用了光传感器C.该机器人的“眼睛”利用了温度传感器D.该机器人的“眼睛”利用了声音传感器2.如图所示,电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层,再在导体层外加上一块保护玻璃,电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极,在导体层内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时,由于人体是导体,手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容),四边电极发出的电流会流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置。由以上信息可知(　　)A.电容式触摸屏的内部有两个电容器的电极板B.当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越大C.当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越小D.如果用戴了绝缘手套的手触摸屏幕,照样能引起触摸屏动作3.如图为大型电子地磅电路图,电源电动势为E,内阻不计。不称物体时,滑片P在A端,滑动变阻器接入电路的有效电阻最大,电流较小;称物体时,在压力作用下滑片P下滑,滑动变阻器的有效电阻变小,电流变大,这样把重力值转换成电信号,将电流对应的重力值刻在刻度盘上,就可以读出被称物体的重力值。已知滑动变阻器A、B间距离为L,最大阻值等于定值电阻的阻值R0,两弹簧的总弹力与形变量成正比,比例系数为k,则所称重物的重力G与电流I的关系为(　　)A.G=kLB.G=kLC.G=kLD.G=kIL4.利用现代信息技术进行的实验叫作DIS实验,DIS由传感器、数据采集器和计算机组成。如图为“用DIS测变速直线运动的瞬时速度”实验的装置图,图中①所示的器材的传感器为(　　)A.位移传感器B.速度传感器C.时间传感器D.光传感器5.在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用的今天,担负着信息采集任务的传感器在自动控制、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用,其中热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件。某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中,安装好如图所示装置。向杯内加入冷水,温度计的示数为20 ℃,多用电表选择适当的倍率,读出热敏电阻的阻值R1。然后向杯内加入热水,温度计的示数为60 ℃,发现多用电表的指针偏转角度较大,则下列说法正确的是(　　)A.应选用电流挡,温度升高换用大量程测量B.应选用电流挡,温度升高换用小量程测量C.应选用欧姆挡,温度升高时换用倍率大的挡D.应选用欧姆挡,温度升高时换用倍率小的挡6. 如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,L为小灯泡(其灯丝电阻可以视为不变),R1和R2为定值电阻,R3为光敏电阻,其阻值的大小随照射光强度的增强而减小。闭合开关S后,将照射光强度增强,则(　　) A.电路的路端电压将减小B.灯泡L将变暗C.R1两端的电压将减小D.内阻r上发热的功率将减小7.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。下列表示一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间关系的图像正确的是(　　)二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。8.计算机光驱的主要部分是激光头,它可以发射脉冲激光信号,激光扫描光盘时,激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统,再通过计算机显示出相应信息。光敏电阻自动计数器的示意图如图所示,其中R1为光敏电阻,R2为定值电阻,此自动计数器的基本工作原理是(　　)A.当有光照射R1时,信号处理系统获得高电压B.当有光照射R1时,信号处理系统获得低电压C.信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D.信号处理系统每获得一次高电压就计数一次9.为了锻炼身体,小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,其原理图如图所示。轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1间的摩擦不计),弹簧劲度系数为100 N/cm。定值电阻R0=5 Ω,ab是一根长为5 cm的均匀电阻丝,阻值R1=25 Ω,电源输出电压恒为U=3 V,理想电流表的量程为0~0.6 A。当拉环不受力时,滑片P处于a端。下列关于这个电路的说法正确的是(　　)A.小明在电路中连入R0的目的是保护电路B.当拉环不受力时,闭合开关后电流表的读数为0.1 AC.当拉力为400 N时,电流表指针指在0.3 A处D.当拉力为400 N时,电流表指针指在0.5 A处10. 电容式话筒的保真度比动圈式话筒好,其工作原理如图所示,Q是绝缘支架,薄金属膜片M和固定电极N形成一个电容器,被直流电源充电,当声波使膜片M振动时,电容发生变化,电路中形成变化的电流。当膜片M向右运动的过程中有(　　) A.电容变大B.电容变小C.导线AB中有向左的电流D.导线AB中有向右的电流三、非选择题:本题共5个小题,共54分。11.(8分)霍尔效应是电磁基本现象之一。如图甲所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N间出现电压UH,这个现象称为霍尔效应,UH称为霍尔电压。(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图甲所示,该同学用电压表测量UH时,应将电压表的“+”接线柱与　　(选填“M”或“N”)端通过导线相连。 (2)该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小测量误差,为此该同学设计了如图乙所示的测量电路,S1、S2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出)。为使电流从Q端流入、P端流出,应将S1掷向　　　　(选填“a”或“b”),S2掷向　　　(选填“c”或“d”)。 12.(10分)电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度,将光敏电阻Rx和定值电阻R0接在9 V的电源上,光敏电阻阻值随光强的变化关系如表所示。光强Iv/cd12345电阻值/Ω1896 3.6 [“光强”是表示光强弱程度的物理量,符号为Iv,单位为坎德拉(cd)](1)当光照强度为4 cd时光敏电阻Rx的大小为　　　　 Ω。 (2)其原理是光照增强,光敏电阻Rx阻值变小,施加于玻璃两端的电压降低,玻璃透明度下降,反之则玻璃透明度上升。若电源电压不变,R0是定值电阻,则下列电路图符合要求的是　　　　。 (3)现已知定值电阻R0为12 Ω,用电压表测得光敏电阻两端的电压为3 V,则此时光照强度为　　　　。 13.(10分)如图所示,A是浮子,B是金属触头,C为住宅楼房顶上的蓄水池,M是带水泵的电动机,D是弹簧,E是衔铁,F是电磁铁,S1、S2分别为触点开关,S为开关,J为电池。请利用上述材料,设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置。(1)连接电路图。(2)简述其工作原理(涉及的元件可用字母代替)。         14.(12分)如图是电饭煲的电路图,S1是一个限温开关,手动闭合后,当此开关温度达到居里点(103 ℃)时,开关会自动断开。S2是一个自动温控开关,当温度低于70 ℃ 时,会自动闭合;温度高于80 ℃时,会自动断开。红灯是加热时的指示灯,黄灯是保温时的指示灯,分流电阻R1=R2=500 Ω,加热电阻R3=50 Ω,两灯电阻不计。 (1)分析电饭煲的工作原理。(2)计算加热和保温两种状态下,电饭煲消耗的电功率之比。(3)简要回答,如果不闭合开关S1,能将饭煮熟吗?         15.(14分)某同学设计了一种“自动限重器”,如图甲所示。该装置由控制电路和工作电路组成,其主要元件有电磁继电器、货物装载机(实质是电动机)、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图乙所示。当货架承受的压力达到限定值时,电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电动势E=6 V,r=2 Ω,电磁继电器线圈的阻值忽略不计。请你解答下列问题:甲乙(1)用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整。(2)当电磁继电器线圈中的电流大小为15 mA时,衔铁被吸下。若货架能承受的最大压力为800 N,则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为多少?  
第五章测评1.B　遇到障碍物会绕开,说明该机器人的“眼睛”利用了光传感器,故选项B正确,A、C、D错误。2.B　电容触摸屏在原理上把人体当作电容器元件的一个极板,把导体层当作另一个极板,故选项A错误;手指与屏的接触面积越大,即电容器两个极板的正对面积越大,故电容越大,选项B正确,C错误;如果戴了绝缘手套或手持不导电的物体触摸时没有反应,这是因为手不能形成另一个电极,不能构成电容器,不能引起导体层电场的变化,选项D错误。3.A　设称重物时,在压力作用下P下滑距离x,则G=kx,滑动变阻器有效电阻R=R0-R0,由闭合电路欧姆定律得I=,联立解得G=kL,故选项A正确,B、C、D错误。4.D　光传感器能够测量并记录挡光片通过光电门的时间t,若挡光片的宽度为d,则瞬时速度v=,故D正确。5.D　多用电表与热敏电阻构成的回路中未接入电源,故不能选用电流挡,A、B错误;当温度升高时多用电表指针偏转角度较大,说明热敏电阻的阻值变小了,应该换用倍率小的挡,C错误,D正确。6.A　光照增强,光敏电阻的阻值减小,电路中的总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可得,电路中总电流增大,所以电源内部的电压增大,所以路端电压将减小;内阻r上发热的功率将增大,R1两端的电压增大,故A正确,C、D错误。因路端电压减小,同时R1两端的电压增大,故并联电路部分电压减小,则流过R2的电流减小,而总电流增大,所以通过灯泡L的电流增大,所以灯泡L变亮,故B错误。7.A　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。8.AD　R1、R2和电源组成一个闭合电路,当激光照到光敏电阻时,R1的阻值变小,总电流变大,则R2两端获得高电压;R2两端获得高电压时,信号处理系统就计数一次,因此A、D正确。9.ABC　若电路无电阻R0,且金属滑片P在b端时,电路短路会损坏电源,R0的存在使电路不会出现短路,故A正确;当拉环不受力时,滑片P在a端,由闭合电路欧姆定律得I==0.1A,故B正确;当拉力为400N时,由F=kΔx可得Δx=4cm,对应的电阻为=20Ω,R1接入电路的电阻RPb=5Ω,由闭合电路欧姆定律得I'==0.3A,故D错误,C正确。10.AC　当声波使膜片M向右运动时,电容器极板间距减小,电容变大,电荷量Q=UC变大,电源要继续给电容器充电,所以导线AB中有向左的电流,故选项A、C正确。11.答案 (1)M　(2)b　c解析 (1)通过矩形半导体薄片中的电流由P向Q,根据左手定则可知带正电粒子受到的洛伦兹力由N端指向M端,即带正电粒子向M端偏转,所以M端聚集正电荷,M端电势高于N端,故电压表的“+”接线柱应接M端。(2)为使电流自Q端流入、P端流出,应将S1掷向b,将S2掷向c。12.答案 (1)4.5　(2)C　(3)3 cd解析 (1)由表格数据可知,光敏电阻与光强的乘积均不变,则当Iv=4cd时,光敏电阻的阻值Rx=Ω=4.5Ω。(2)由题意可知,光敏电阻Rx与定值电阻R0串联连接,光照增强时,光敏电阻Rx的阻值减小,电路中的总电阻减小,由欧姆定律可知,电路中的电流增大,由U=IR可知,R0两端的电压增大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以Rx两端的电压减小,反之光照减弱时,光敏电阻Rx的阻值增大,R0两端的电压减小,Rx两端的电压增大,则玻璃并联在R0两端时不符合,玻璃并联在Rx两端时符合,故A错误,C正确;若玻璃与电源并联,光照变化时,玻璃两端的电压不变,故B、D错误。(3)当R0=12Ω时,光敏电阻Rx两端的电压Ux=3V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,R0两端的电压U0=U-Ux=(9-3)V=6V,因串联电路中各处的电流相等,所以电路中的电流I=,解得Rx=6Ω,此时光照强度Iv=cd=3cd。13.答案 见解析解析 (1)连接线路如图所示。(2)按图连接好电路,合上开关S,水泵工作,水位升高,当浮子上升使B接触到S1时,左侧电路(控制电路)工作,电磁铁F有磁力,拉下衔铁E,使S2断开,电动机M不工作,停止注水;当水位下降使B与S1脱离,电路停止工作,F无磁性,D拉动E,使S2接通,电动机M工作,再次注水。14.答案 见解析解析 (1)电饭煲盛上食物后,接通电源,S2自动闭合,同时手动闭合S1,这时R1与黄灯被短路,红灯亮,电饭煲处于加热状态,加热到80℃时,S2自动断开,S1仍闭合;水烧开后,至饭煮熟温度升高到103℃时,开关S1自动断开,黄灯亮,电饭煲处于保温状态。由于散热,待温度降至70℃时,S2又自动闭合,电饭煲重新加热,温度达到80℃时,S2又自动断开,再次处于保温状态。(2)加热时电饭煲消耗的电功率P1=,保温时电饭煲消耗的电功率P2=,两式中R并=Ω,从而有=12∶1。(3)如果不闭合开关S1,开始S2还是闭合的,R1与黄灯被短路,功率为P1。当温度上升到80℃时,S2自动断开,功率降为P2,温度降到70℃时,S2又自动闭合,如此反复,温度只能在70~80℃之间变化,不能把水烧开,故不能将饭煮熟。15.答案 (1)图见解析　(2)318解析 (1)连接电路如图所示。(2)R1与R2串联,I1=I2=Imax=15mA=0.015A根据闭合电路的欧姆定律得R1+R2+r=由题图乙可知,F=800N时,R1=80Ω所以R2=-r-R1=-2-80Ω=318Ω即滑动变阻器R2的最大阻值至少为318Ω。