2020-2021学年3 传感器的应用（二）课时练习

这是一份2020-2021学年3 传感器的应用（二）课时练习，共13页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题(每题3分，共10个小题，共30分．每小题中只有一个选项是正确的，选对得3分，错误、不选或多选均不得分)
1．导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，下列表述正确的是( )
A．横截面积一定，电阻与导体的长度成正比
B．长度一定，电阻与导体的横截面积成正比
C．电压一定，电阻与通过导体的电流成反比
D．电流一定，电阻与导体两端的电压成正比
解析：对于同种材料的导体，电阻率可以认为是个定值，根据电阻定律R＝ρeq \f(l,S)可知横截面积一定，电阻与导体的长度成正比，A正确；长度一定，电阻与导体的横截面积成反比，B错误；由欧姆定律知R＝eq \f(U,I)，此式是电阻的定义式，电阻R与电压U、电流I无正反比关系，故C、D错误．
答案：A
2．一根粗细均匀的导线，当其两端电压为U时，通过的电流是I，若将此导线均匀拉长到原来的2倍时，电流仍为I，导线两端所加的电压变为( )
A.eq \f(U,2) B．U
C．2U D．4U
解析：由电阻定律R＝ρeq \f(l,S)，可知当导线拉长到原来的2倍时，横截面积为原来的eq \f(1,2)，则电阻为原来的4倍，由欧姆定律I＝eq \f(U,R)，可知D选项正确．
答案：D
3．两个小灯泡，分别标有“1 A 4 W”和“2 A 1 W”的字样，则它们均正常发光时的电阻阻值之比为( )
A．2∶1 B．16∶1
C．4∶1 D．1∶16
解析：由P＝I2 R知：R＝eq \f(P,I2)，所以R1∶R2＝eq \f(4,1)∶eq \f(1,4)＝16∶1.
答案：B
4．如图所示为将不同电压加在一段金属导体两端，在温度不变的情况下所测得的I－U图线．试根据图线回答：若将这段金属导体在保持长度不变的前提下增大其横截面积，则这段导体的电阻( )
A．等于4.0 Ω B．大于2.0 Ω
C．小于2.0 Ω D．等于2.0 Ω
解析：由图象知R＝2 Ω，若保持长度不变，增大横截面积，则电阻要变小，故选项C正确．
答案：C
5．为了保障行驶安全，一种新型双门电动公交车安装了如下控制装置：只要有一扇门没有关紧，汽车就不能启动．如果规定，车门关紧时为“1”，未关紧时为“0”；当输出信号为“1”时，汽车可以正常启动行驶，当输出信号为“0”时，汽车不能启动．能正确表示该控制装置工作原理的逻辑门是( )
A．“与”门 B．“或”门
C．“非”门 D．“与非”门
解析：根据汽车双门都关紧汽车才能启动的情况可知，即两个条件都满足事件才能发生，故能正确表示该控制装置工作原理的逻辑门应该是“与”门．
答案：A
6．如图所示，A灯与B灯电阻相同，当滑动变阻器R的滑动片向下滑动时，两灯的变化是( )
A．A灯变亮，B灯变亮 B．A灯变暗，B灯变亮
C．A灯变暗，B灯变暗 D．A灯变亮，B灯变暗
解析：当变阻器的滑片向下滑动时，接入电路的电阻减小，根据串、并联电路特点可知电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可得干路电流I增大，内电压增大，路端电压U减小，A灯两端电压减小，亮度变暗；另一支路电流I′＝I－IA增大，R1两端电压U1＝I′ R1增大，故R与B灯的并联支路电压UB＝U－U1减小，B灯变暗，C正确．
答案：C
7.如图所示，R4是半导体材料制成的热敏电阻，电阻率随温度的升高而减小，这就是一个火警报警器的电路，电流表是安放在值班室的显示器，电源两极之间接一个报警器，当R4所在处出现火情时，显示器的电流I和报警器两端的电压U的变化情况是( )
A．I变大，U变小 B．I变大，U变大
C．I变小，U变大 D．I变小，U变小
解析：当R4处出现火情时，R4变小→R总变小→I总变大→U外变小→U并变小→I3R3变小→I变大，故A项正确．
答案：A
8．如图为测量某电源电动势和内阻时得到的U－I图线．用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V．则该电路可能为( )
解析：根据U－I图象可知E＝6 V，r＝0.5 Ω，A图U为改外＝4 V，B图中U外＝4.8 V，C图中U外＝5.7 V，D图中U外＝5.4 V.
答案：B
9.如图所示，一个电源在外电阻不断变化时，内、外电阻消耗的电功率随电流变化的关系分别用抛物线C1、C2表示．由该图可知( )
A．电源的电动势为8 V
B．电源的内电阻为2 Ω
C．电源输出功率的最大值为16 W
D．电源消耗的最大功率为16 W
解析：图中交点表示内、外电路消耗功率相等，此时的功率和电流分别为4 W和2 A，由P内＝I2r，代入数据得r＝1 Ω，故B错误；由P外＝I2R知R＝1 Ω，内电阻等于外电阻，电动势为E＝I(R＋r)＝4 V，A错误，外电阻和内电阻相等时电源输出功率的最大值为4 W，C错误．电源消耗的功率为P＝EI，当R＝0时电流最大为4 A，Pmax＝16 W，故D正确．
答案：D
10．如图所示电路中，R0为定值电阻，当滑片P向右移动过程中，下列判断正确的是( )
A．电压表V1、电流表A的读数都增大
B．电压表V1与电流表A读数的比值保持不变
C．电压表V2与电流表A读数的比值变大
D．电压表V1、电流表A读数变化量的比值保持不变
解析：滑片P向右移动，R接入电路中的电阻增大，总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知干路电流I减小，内电压U内＝Ir减小，外电压U外＝E－U内增大，R0的电压V2减小，R的电压V1增大，故选项A错误；R0为定值电阻，电压表V2与电流表A读数的比值保持不变，R接入电路中的电阻增大，电压表V1与电流表A读数变化量的比值增大，故选项B错误，C错误；电压表V1、电流表A读数变化量的比值为内阻与R0之和，选项D正确．
答案：D
二、多项选择题(本题共4小题，每题4分，共16分，每小题有多个选项是正确的，全选对得4分，少选得2分，选错、多选或不选得0分)
11．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是( )
A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的热量一定越多
B．公式W＝UIt适用于任何电路，Q＝I2Rt适用于任何电路
C．热功率P热＝I2R＝eq \f(U2,R)适用于任何电路
D．焦耳定律Q＝I2Rt适用于任何电路
解析：电功率P＝UI越大，电流做功越快，但热量Q＝I2Rt由I、R、t三者决定，选项A错误；电功W＝UIt适用于任何电路，电热Q＝I2Rt适用于任何电路，而P热＝eq \f(U2,R)只适用于纯电阻电路，选项C错误，选项B、D正确．
答案：BD
12．在如图所示的电路中，由于某一电阻发生短路或断路，使A灯变暗，B灯变亮，则故障可能是( )
A．R1短路
B．R2断路
C．R3断路
D．R4短路
解析：由于A串联于干路中，且故障发生后，A灯变暗，故知电路中总电流变小，即电路总电阻变大，由此推知，故障应为某一电阻断路，排除选项A、D.若假设R2断路，则其断路后，电路总电阻变大，总电流变小，A灯变暗，同时R2断路必引起与之并联的灯B中电流的变化，使B灯变亮，推理结果与现象相符，故选项B对．若假设R3断路，则也引起总电阻变大，总电流变小，使A灯变暗，同时R3断路后也必引起与之并联的电路(即R1所在支路)中电流增大，灯B中分得电流也变大，B灯变亮，故选项C正确．
答案：BC
13.如图所示，已知电源电动势E＝12 V，内阻r＝1 Ω，定值电阻R＝2 Ω，通过小灯泡的电流为1 A，已知小灯泡的电阻为3 Ω，小型直流电动机的线圈电阻＝1 Ω，则( )
A．电动机两端的电压为1 V
B．电动机两端的电压为6 V
C．电动机的输入功率为6 W
D．电动机的输出功率为5 W
解析：电动机两端的电压UM＝E－I(R＋RL＋r)＝12 V－1×(2＋3＋1) V＝6 V，故选项A错误，选项B正确；电动机的输入功率P＝UMI＝6×1 W＝6 W，P出＝P－I2r＝6 W－1 W＝5 W，故选项C、D正确．
答案：BCD
14．如图所示的两种电路中，电源相同，各电阻阻值相等，各电流表的内阻相等且不可忽略不计．电流表A1、A2、A3、A4的示数分别为I1、I2、I3、I4.下列关系式中正确的是( )
A．I1＝I2 B．I1C．I2＝2I1 D．I2解析：左图中，通过下面电阻的电流大于I1，所以I2>2I1，选项A、C错误；左图电路的总电阻大于右图电路的总电阻，所以左图的干路电流较小，即I2I2，因I2>2I1，故I1答案：BD
三、实验题(共21分)
15．[(1)每空1分，(2)每空2分，画图2分，共9分]某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内阻r，所给的器材有：
A．电压表V：0～3 V，0～15 V B．电流表A：0～0.6 A，0～3 A
C．滑动变阻器R1：(20 Ω，1 A) D．滑动变阻器R2：(1 000 Ω，0.1 A)
E．开关S和导线若干
(1)实验中电压表应选用的量程为__________(选填“0～3 V”或“0～15 V”)；电流表应选用的量程为______(选填“0～0.6 A”或“0～3 A”)；滑动变阻器应选用________．
(2)实验测得的6组数据已在U－I图象中标出，如图所示．请你根据数据点位置完成U－I图线，并由图线求出该电池的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω.
解析：(1)由图象的数据可知电压在1.5 V以内，电流在0.6 A以内，则实验中电压表应选用的量程为0～3 V，电流表应选用的量程为0～0.6 A；滑动变阻器采用限流连接，应选用R1.
(2)连线如图，由U－I图线得该电池的电动势E＝1.5 V，内阻r＝0.5 Ω.
答案：(1)0～3 V 0～0.6 A R1 (2)1.5 0.5
16．(每空3分，共12分)
(1)一位同学在实验中分别用游标卡尺和螺旋测微器测量物体长度，得到结果如图所示，游标卡尺示数______ mm，螺旋测微器示数________ mm.
(2)现用伏安法研究某电子器件R1(6 V，2.5 W)的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整(直接测量的变化范围尽可能大一些)，备有下列器材：
A．直流电(6 V，内阻不计)；
B．电流表G(满偏电流Ig＝3 mA，内阻Rg＝10 Ω)；
C．电流表A(0～0.6 A，内阻未知)；
D．滑动变阻器(0～20 Ω，5 A)；
E．滑动变阻器(0～200 Ω，1 A)；
F．定值电阻R0(阻值1 990 Ω)；
G．开关与导线若干．
①根据题目提供的实验器材，请你在方框中设计出测量电子器件R1伏安特性曲线的电路原理图(R1可用“”表示)．
②在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，测动变阻器应选用________(填写器材序号)．
解析：(1)①游标卡尺的主尺读数为14 mm，游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为10×0.05 mm＝0.50 mm，所以最终读数为：14 mm＋0.50 mm＝14.50 mm.
②螺旋测微器的固定刻度为5.5 mm，可动刻度为16.3×0.01 mm＝0.163 mm，所以最终读数为5.5 mm＋0.163 mm＝5.663 mm.
(2)①由题意要求可知，电压从零开始变化，并要多测几组数据，故只能采用滑动变阻器分压接法；
灯泡的电阻约为R＝eq \f(U2,P)＝eq \f(62,2.5)＝14.4 Ω，灯泡的电阻值比较小，属于小电阻，所以用电流表外接法，电路图如答案图所示．
②因要求电压从零开始变化，变阻器用分压接法，应选小阻值的D.
答案：(1)14.50 5.663
(2)①如图所示：
②D
三、计算题(共33分)
17．(10分)如图所示电路中，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω.D为直流电动机，其电枢线圈电阻R＝2 Ω，限流电阻R′＝3 Ω.当电动机正常工作时，
电压表示数为0.3 V．求：
(1)通过电动机的电流大小；
(2)电动机输入的电功率、转变为热量的功率和输出机械功率．
解析：(1)通过电动机的电流I与流过限流电阻R′的电流相同，由I＝eq \f(U,R′)得：I＝eq \f(0.3,3) A＝0.1 A.
(2)由E＝Ir＋U＋UD可得电动机两端电压
UD＝E－Ir－U＝6 V－0.1×1 V－0.3 V＝5.6 V.
所以电动机输入的电功率P入＝UDI＝0.56 W.
电动机的发热功率P热＝I2R＝0.02 W.
电动机的输出功率P出＝P入－P热＝0.54 W.
18．(12分)如图所示的电路中，电源电动势E＝6.0 V，内阻r＝0.6 Ω，电阻R2＝0.5 Ω，当开关S断开时；电流表的示数为1.5 A，电压表的示数为3.0 V，试求：
(1)电阻R1和R3的阻值；
(2)当S闭合后，电压表的示数以及R2上消耗的电功率．
解析：(1)R3＝eq \f(U3,I3)＝eq \f(3.0,1.5) Ω＝2.0 Ω.
由于E＝I3(R1＋R3＋r)，
代入数据有6.0＝1.5 (R1＋2.0＋0.6)，
解得：R1＝1.4 Ω.
(2)S闭合后，
R总＝R1＋r＋eq \f(R2·R3,R2＋R3)＝2.4 Ω.
电压表的示数
U＝eq \f(E,R总)×eq \f(R2·R3,R2＋R3)＝eq \f(6,2.4)×0.4 V＝1.0 V.
R2上消耗的功率
P2＝eq \f(U2,R2)＝eq \f(12,0.5) W＝2.0 W.
19．(11分)如图所示，E＝10 V，r＝1 Ω，R1＝R3＝5 Ω，R2＝4 Ω，C＝100 μF，当S断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态，
求：
(1)S闭合后，带电粒子加速度的大小和方向；
(2)S闭合后流过R3的总电荷量．
解析：(1)S断开，带电粒子恰好处于静止状态，设电容器两极板间距离为d，有：
UC＝eq \f(E,R1＋R2＋r)R2＝4 V，
qeq \f(UC,d)＝mg.
S闭合后，有：U′C＝eq \f(E,R2＋r)R2＝8 V.
设带电粒子加速度为a，则根据牛顿第二定律，
有：qeq \f(U′C,d)－mg＝ma.
解得：a＝g，方向竖直向上．
(2)S闭合后，流过R3的总电荷量等于电容器上电荷的增加量，所以ΔQ＝C(U′C－UC)，
即ΔQ＝4×10－4C.