人教版（广西专用）高中物理选择性必修第二册第5章传感器过关检测含答案

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第五章过关检测(时间:90分钟　满分:100分)一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1~7小题只有一个选项符合题目要求,第8~10小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)1.(2022·浙江台州高二期中)下图中关于传感器的应用,说法正确的是(　　)A.干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的B.机器人的“眼睛”利用了光传感器C.红外测温仪向人体发射红外线,从而测量人体温度D.火灾报警器是通过感知温度触发报警的答案B解析干簧管是利用磁极间的相互作用来控制电路的通断,选项A错误;机器人“眼睛”利用了光传感器,选项B正确;红外测温仪是接收人体向外发射红外线的强弱,从而测量人体温度,选项C错误;火灾报警器是利用烟雾对光的反射工作的,选项D错误。2.某同学拟设计一个汽车超载自动报警装置,以更好地保障道路交通安全。该同学可能选择的传感器是(　　)A.湿度传感器 B.压力传感器C.声音传感器 D.气体传感器答案B解析汽车超载自动报警装置类似于电子秤的工作原理,当电子秤受到压力的作用时,会显示相应的压力值大小,当示数超过规定的压力值时,会触发报警装置报警,所以应用的是压力传感器,选项B正确。3.如图甲所示,条形码扫描笔的原理是扫描笔头在条形码上匀速移动时,遇到黑色线条,发光二极管发出的光线将被吸收,光敏三极管接收不到反射光,呈高阻抗;遇到白色间隔,光线被反射到光敏三极管,三极管呈低阻抗。光敏三极管将条形码变成一个个电脉冲信号,信号经信号处理系统处理,即完成对条形码信息的识别,等效电路图如图乙所示,其中R为光敏三极管的等效电阻,R0为定值电阻,下列判断正确的是(　　)A.当扫描笔头在黑色线条上移动时,信号处理系统获得高电压B.当扫描笔头在白色间隔上移动时,信号处理系统获得高电压C.扫描速度对信号处理系统接收到的电压信号无影响D.扫描笔头外壳出现破损时仍然能正常工作答案B解析信号处理系统获得的电压是R0两端的电压,当扫描笔头在黑色线条上移动时,R相当于大电阻,根据闭合电路欧姆定律,回路电流很小,R0两端的电压很低,信号处理系统获得低电压;当扫描笔头在白色间隔上移动时,R相当于小电阻,回路电流较大,R0两端的电压较高,信号处理系统获得高电压,选项A错误,B正确。如果扫描速度发生变化,在信号处理系统中高、低电压的时间间隔就会发生变化,从而无法正确判断黑、白条纹宽度,可能出现错误识别信息,选项C错误。扫描笔头外壳出现破损时,外面的光就会进入光敏三极管,从而出现错误信息,导致不能正常工作,选项D错误。4.笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件,电脑正常工作:当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件,屏幕熄灭,电脑进入休眠状态。如图所示,一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件,元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子,通入方向向右的电流时,电子的定向移动速度为v。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中,于是元件的前、后表面间出现电压U,以此控制屏幕的熄灭。则元件的(　　)A.前表面的电势比后表面的低B.前、后表面间的电压U与v无关C.前、后表面间的电压U与c成正比D.自由电子受到的洛伦兹力大小为eUa答案D解析由题意知电流从左向右流动,因此电子的运动方向为从右向左,根据左手定则可知电子偏转到后表面,因此前表面的电势比后表面的高,故选项A错误。电子在运动过程中洛伦兹力和静电力平衡,有F洛=evB,F电=eE=eUa,故F洛=eUa,故选项D正确。由evB=eUa得电压U=avB,故前后表面的电压与速度有关,与a成正比,故选项B、C错误。5.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。下图为电熨斗的结构图,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,则下列调节调温旋钮的方式可行的是(　　)A.向下旋转 B.向上旋转 C.保持原状 D.不能确定答案B解析常温下,上、下触点是接触的,这样插上电源时,电熨斗开始加温,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。6.图甲为在温度为10 ℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图,箱内的电阻R1=20 kΩ、R2=10 kΩ、R3=40 kΩ,RT为热敏电阻,它的电阻随温度变化的图线如图乙所示。a、b端电压Uab≤0时,电压鉴别器会令开关S接触,恒温箱内的电热丝发热,使箱内温度升高;当a、b端电压Uab>0时,电压鉴别器会令开关S断开,停止加热。则恒温箱内的温度可保持在(　　)A.10 ℃ B.20 ℃ C.35 ℃ D.45 ℃答案C解析由题可知Uab=0是一个电压的临界点,对应着开关S的动作,而开关的动作对应着温度的上升或下降。由电路图可知,在R1、R2、R3给定的条件下,热敏电阻RT的阻值决定了Uab的正负。设电源负极的电势为零,则φa=R2R1+R2U,φb=RTR3+RTU,其中U为电源的路端电压,令φa=φb,即Uab=0,则可得R2R1=RTR3,代入数据得RT=20 kΩ,查表得对应的温度为35 ℃,选项C正确。7.为了保证汽车刹车时车轮不被抱死,使车轮仍有一定的滚动而不是纯滑动,需要一种测定车轮是否还在转动的装置,这样既可以提高刹车效果,又不使车轮失去控制。这种检测装置称为电磁脉冲传感器,如果该装置检测出车轮不再转动,它就会自动放松刹车机构,让车轮仍保持转动状态,这就是ABS防抱死系统。下图是电磁脉冲传感器示意图,B是一根永久磁体,外面绕有线圈,它们的左端靠近一个铁质齿轮A,齿轮与转动的车轮是同步的。以下说法正确的是(　　)A.车轮转动时,由于齿轮在永久磁体的磁场中切割磁感线,产生感应电流B.车轮转动时,由于齿轮被磁化使线圈中的磁场发生变化,产生感应电流C.车轮转速减慢时,输出电流的周期变小,电流也变小D.车轮转速减慢时,输出电流的周期变大,电流也变大答案B解析此传感器是利用线圈中磁通量的变化产生感应电流的原理来实现检测的。当车轮转动时,带动齿轮转动,相当于将磁体插入和拔出线圈,从而使线圈中磁通量发生变化而产生感应电流,故选项A错误,B正确。当车轮转速减慢时,线圈中磁通量的变化减慢,产生的感应电流的周期变大,由E=ΔΦΔt可知,电流变小,故选项C、D错误。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,此光电计数器的基本工作原理是(　　)A.当有光照射R1时,处理系统获得高电压B.当有光照射R1时,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答案AD解析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,选项A正确,B错误。只有R2两端获得高电压时,处理系统才能进行信号处理,选项C错误,D正确。9.下图是霍尔元件的示意图,一块通电的铜板放在磁场中,板面垂直于磁场,板内通有图示方向的电流,a、b是铜板上、下表面的两点,则(　　)A.电势φa>φbB.电势φb>φaC.电流增大时,|φa-φb|增大D.其他条件不变,将铜板改为NaCl水溶液时,电势结果仍然一样答案AC解析铜板中的自由电荷是电子,电子定向移动的方向与电流的方向相反,由左手定则可判断出电子因受洛伦兹力作用向b侧偏转,所以φa>φb,选项A正确,B错误。因|φa-φb|=kIBd,所以电流增大时,|φa-φb|增大,选项C正确。若将铜板改为NaCl溶液,溶液中的正、负离子均向b侧偏转,|φa-φb|=0,即不产生霍尔效应,选项D错误。10.下图是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数装置的示意图,其中A是发光仪器,B是光敏电阻,R是普通定值电阻,下列说法正确的是(　　)A.当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变小,电压表读数变小B.当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变大,电压表读数变大C.当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变小,电压表读数变小D.当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变大,电压表读数变大答案AD解析B是光敏电阻,其阻值随光照强度的增强而减小。当没有物品挡住光时,光射向B,B的阻值减小,其电流变大,由U=E-Ir知电压表读数变小,选项A正确,B错误。有物品时,光被挡住,B的阻值增大,电流减小,电压表读数变大,选项C错误,D正确。二、填空题(共2小题,共18分)11.(6分)利用负温度系数热敏电阻制作的温度传感器一般体积很小,可以用来测量很小范围内的温度变化,反应快,而且精确度高。(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和电阻串联成一个电路,如图甲所示,其他因素不变,只要热敏电阻所处区域的温度降低,电路中电流将变　　　　(选填“大”或“小”)。 (2)上述电路中,我们将电流表中的电流刻度(如图乙所示)换成相应的温度刻度,就能直接显示出热敏电阻附近的温度。如果刻度盘正中的温度为20 ℃,则25 ℃的刻度应在20 ℃的刻度的　　　　(选填“左”或“右”)侧。 答案(1)小　(2)右解析(1)因为负温度系数热敏电阻温度降低时电阻增大,故电路中电流会变小。(2)温度越高,负温度系数热敏电阻越小,电流越大,25 ℃的刻度应对应较大电流,故在20 ℃对应电流刻度的右侧。12.(12分)如图所示,一热敏电阻RT放在控温容器M内;A为毫安表,量程为6 mA,内阻为数十欧姆;E为直流电源,电动势约为3 V,内阻很小;R为电阻箱,最大阻值为999.9 Ω;S为开关。已知RT在95 ℃时的阻值为150 Ω,在20 ℃时的阻值约为550 Ω。现要求在降温过程中测量在20~95 ℃之间的多个温度下RT的阻值。(1)在图中画出连线,完成实验原理电路图。(2)完成下列实验步骤中的填空。a.依照实验原理电路图连线。b.调节控温容器M内的温度,使得RT的温度为95 ℃。c.把电阻箱调到适当的初值,以保证仪器安全。d.闭合开关,调节电阻箱,记录电流表的示数I0,并记录　　　　　　　　。 e.将RT的温度降为T1(20 ℃