第五章综合评估

一、选择题(本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分，第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)

1．(2023·河南洛阳高二统考期末)关于传感器，下列说法正确的是(　B　)

A．酒店大厅的自动门使用了力传感器

B．自动灌溉系统利用的是湿度传感器

C．传感器都是通过感知电压的变化来传递信号的

D．光敏电阻在传感器中的作用是将电信号转化为光信号

解析：酒店大厅的自动门使用了红外传感器，A错误；自动灌溉系统利用的是湿度传感器，B正确；传感器的种类很多，不一定是感知电压来实现传递信号的，C错误；光敏电阻在传感器中的作用是将光信号转化为电信号，D错误。故选B。

2．如图(a)为一种节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制：电灯的亮度可以自动随周围环境的亮度改变而改变。如图(b)为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，R1为光敏电阻(电阻值随光照强度增大而减小)。若环境变暗，则下列判断正确的是(　B　)

A．路端电压不变

B．R0两端电压变小

C．B灯变暗，A灯变亮

D．电源总功率不变

解析：若环境变暗，则光敏电阻R1的阻值增大，总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律得知，干路电流I减小，电源的内电压减小，路端电压U增大，故A错误；灯泡A两端电压为路端电压，则A灯变亮，流过定值电阻R0的电流：I0＝I－IA，I减小，而IA变大，则I0减小，R0两端电压U0变小，而R0和灯泡B的电压之和等于路端电压，可知灯泡B两端的电压增大，B灯变亮，故B正确，C错误；电源的总功率P＝EI，I减小，则P减小，故D错误。故选B。

3．(2023·吉林通化高二期末)传感器是采集信息的一种重要元件，如图所示是一种电容式压力传感器，当待测压力作用于可动电极时，使它发生形变，从而改变传感器的电容。若电流从灵敏电流计“＋”接线柱流进时指针向右偏，从“－”流进时向左偏。当待测压力突然增大时，下列说法中正确的是(　B　)

A．电容器的电容将减小

B．M点的电势比N点的低

C．灵敏电流表指针向左偏转

D．若电流计示数稳定且不为零，说明压力F不再变化

解析：由题可知，电容器的电压不变，当待测压力突然增大时，F向上压膜片电极，由C＝，可知d减小，电容增大，A错误；由题可知，电容器的电压不变，若F向上压膜片电极，电容增大，电荷量增大，电容器充电，电路中形成逆时针方向的电流，则灵敏电流计指针向右偏；电流从N流向M，故M点的电势比N点的低，C错误，B正确；若电流计示数稳定且不为零，说明电容器正在充放电，电容器的电容变化，说明压力F变化，D错误。故选B。

4．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图(a)所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图(b)所示，下列判断正确的是(　B　)

A．从0到t1时间内，小车做匀速直线运动

B.从t1到t2时间内，小车做变加速直线运动

C.从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动

D．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动

解析：从0到t1时间内，电路中电流不变，压敏电阻的阻值不变，则压敏电阻所受压力不变，小车向右做匀加速直线运动，故A错误；从t1到t2时间内，I逐渐变大，压敏电阻的阻值逐渐变小，压敏电阻所受压力逐渐变大，小车做变加速直线运动，故B正确，C、D错误。故选B。

5．2007年诺贝尔物理学奖授予了两位发现“巨磁电阻”效应的物理学家。某探究小组查到某磁敏电阻在室温下的电阻随磁感应强度变化曲线如图甲所示，其中R、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值。为研究其磁敏特性设计了如图乙所示电路，闭合开关S，下列说法中正确的是(　B　)

A．图乙中只减小磁感应强度，电压表示数增大

B．图乙中只减小磁感应强度，电流表示数增大

C．图乙中只使磁场方向反向，电压表示数减小

D．图乙中只使磁场方向反向，电流表示数减小

解析：由图甲可以看出，磁敏电阻的阻值与磁感应强度的方向无关，只与磁感应强度的大小有关。随着磁感应强度变大，电阻变大，闭合开关S，图乙中只减小磁感应强度的大小时，磁敏电阻的阻值变小，电路电流增大，由E＝U＋Ir，可知路端电压减小，所以电压表的示数减小，滑动变阻器中与磁敏电阻并联部分的电流减小，则电流表示数增大，故A错误，B正确。磁敏电阻的阻值与磁感应强度的方向无关，只改变磁场方向，电流表和电压表示数不变，故C、D错误。故选B。

6．(2023·江苏南通如皋中学高二月考)图甲表示某电阻R随摄氏温度t变化的情况。把该电阻与电池、电流表串联起来，如图乙所示，用该电阻做测温探头，把电流表的刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易温度计。下列说法正确的是(　A　)

A．该电阻R与热力学温度T是线性关系

B．温度与电流是线性关系

C．温度越高，电源的总功率越大

D．tA与tB相比，tB应标在电流较大的刻度上

解析：由图甲得R＝R0＋kt，由于T＝t＋273.15，联立可得R＝(R0－273.15k)＋kT，可知该电阻R与热力学温度T是线性关系，故A正确；由闭合电路欧姆定律得I＝，解得t＝－，可知温度与电流是非线性关系，故B错误；由图甲可知，温度越高，R阻值越大，由闭合电路欧姆定律知回路中的电流越小，根据P＝EI可知，电源的总功率越小，故C错误；由甲图可知，tA点对应的电阻阻值较小，由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较大，则tA应标在电流较大的刻度上，故D错误。故选A。

7．(2022·江苏苏州吴江中学高二期中)自行车速度计的工作原理主要依靠的就是安装在前轮上的一块磁铁，当磁铁运动到霍尔传感器附近时，就产生了霍尔电压，霍尔电压通过导线传入一个小型放大器中，放大器就能检测到霍尔电压，这样便可测出在某段时间内的脉冲数。当自行车以某个速度匀速直线行驶时，检测到单位时间内的脉冲数为N，已知磁铁和霍尔传感器到前轮轮轴的距离均为R1，前轮的半径为R2，脉冲的宽度为Δt，峰值为Um，下列说法正确的是(　C　)

A．车速越快，脉冲的峰值Um越大

B．车速越快，脉冲的宽度Δt越大

C．车速为2πNR2

D．车速为2πNR1

解析：根据qvB＝q得，Um＝Bdv，由电流的微观定义式：I＝neSv，n是单位体积内的导电粒子数，e是单个导电粒子所带的电荷量，S是导体的横截面积，v是导电粒子运动的速度，整理得：v＝。联立解得：Um＝，可知用霍尔元件可以测量磁场的磁感应强度，保持电流不变，霍尔电压Um与车速大小无关，故A错误；车速越快，脉冲的宽度Δt越小，故B错误；由题意知，如果在单位时间内的脉冲数为N时，则自行车的转速为n0＝N，则车速为v＝2πNR2，故C正确，D错误。故选C。

8．燃气灶的点火开关有两种：一种是电脉冲点火开关，它是依靠干电池产生的电流脉冲经变压器输出非常高的电压，击穿空气后点火；另一种是电子压电点火开关，它的工作原理是压电陶瓷片受一定方向的外力作用而发生机械形变，相应地输出很高的电压，击穿空气后点火。下面对于这两种点火开关的理解正确的是(　BD　)

A．电脉冲点火开关是一种传感器

B．电子压电点火开关是一种传感器

C．压电陶瓷片完成的能量转化是电能转化为光能

D．压电陶瓷片完成的能量转化是机械能转化为电能

解析：电脉冲点火开关以干电池作电源，经变压器产生高压脉冲，所以不是传感器，故A错误；电子压电点火开关是将压力转换成电压，是传感器，故B正确；压电陶瓷片完成的能量转化是将机械能转化为电能，故C错误，D正确。故选BD。

9.如图为一种风向和风速传感器的原理图。两个收集板极是铜丝网状导体，有良好的导电性和通风能力，粒子源极是一条直径很小的镍铬丝，粒子源极与两收集板极相互平行且等距。粒子源极附近的空气在强电场作用下电离，正离子沿电场方向移动流向收集板极，从而形成正离子电流，由两电流表测量，测量时保持风向与收集板极垂直，电流表A1、A2的示数分别为I1、I2，ΔI＝|I1－I2|，已知有风时正离子的速度为电场引起的速度和风速的矢量和，则(　BC　)

A．若I1>I2，则风向向右

B．若I1>I2，则风向向左

C．风速越大，ΔI越大

D．风速越大，ΔI越小

解析：若风向向左，单位时间打到左收集板极上的正离子数较多，则I1>I2，选项B正确，选项A错误；风速越大，则单位时间打到两收集板极的正离子数之差越大，故两电流表的示数之差越大，即ΔI越大，选项C正确，选项D错误。

10．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(　AB　)

A．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指

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．当用手指触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小

D．如果用戴了薄绝缘手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作

解析：据题意知，人是导体，人的手指和导体层会形成一个电容，故A正确；由平行板电容器电容的决定式C＝可知，接触面积增大时，电容增大，故B正确，C错误；绝缘手套与工作面不能形成一个电容器，所以不能在电容屏上进行触控操作，故D错误。故选AB。

二、非选择题(本题共5小题，共54分)

11．(4分)为了研究热敏电阻对电路的影响，小李设计了如图所示的电路。电源电压保持不变，R为定值电阻，R1为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。闭合开关后，小李在热敏电阻R1上擦了一些酒精，用扇子对着它扇风时，电流表示数变小(选填“变大”“变小”或“不变”)，一段时间后两表示数突然变为0，是因为R1(选填“R”或“R1”)发生了断路。

解析：由电路图可知，定值电阻R与热敏电阻R1串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。在热敏电阻R1上擦了一些酒精，用扇子对着它扇风时，酒精蒸发吸热，使R1的温度降低，因热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，所以，R1的阻值变大，电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，即电流表的示数变小。一段时间后两表示数突然变为0，说明电路断路，若R断路，电路断路无电流，电流表无示数，但电压表串联在电路中测电源两端的电压有示数，此种情况不符合。若R1断路，电路断路，电压表和电流表均无示数，此种情况符合。

12．(5分)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置，如图所示，将压敏电阻固定在升降机底板上并接入电路，其上放置物块；合上电键后，在升降机运动过程的某一段时间内，发现电流表的示数I不变，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，则相比升降机静止时，压敏电阻的阻值增大，它两端的电压增大(填“增大”“减小”或“不变”)。据此判断物块在这段时间内的运动是失重(填“超重”或“失重”)状态。

解析：由电路图可知，电流表和定值电阻组合相当于一个“电压表”，且该电压表测量的是电路的路端电压。运动时电流I大于静止时电流I0，根据U＝IR，说明路端电压增大，再根据公式U外＝E－U内可知，电源内电压减小，所以干路的电流减小，流过压敏电阻的电流减小，可以判断压敏电阻增大。压敏电阻增大，由于压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，所以压力减小，物块处于失重状态。

13．(10分)图1是利用激光测转速的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料，当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来(如图2所示)。

(1)若图2中示波器显示屏横向的每大格(5小格)对应的时间为5.00×10－2 s，则圆盘转动的周期T为0.220 s。(保留3位有效数字)

(2)若测得圆盘直径为10 cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为1.43 cm。(保留3位有效数字)

解析：(1)两次经过的时间差为22个小格，周期T＝×22 s＝0.220 s。

(2)反光涂层经过的时间为1个小格，对应角的弧度数为θ＝×2π＝，所以反光涂层的长度为s＝Rθ＝× cm＝1.43 cm。

14．(15分)(2023·广西钦州高二统考期末)半导体型呼气酒精测试仪采用氧化锡半导体作为传感器。如图甲所示是该测试仪的原理图，R1为定值电阻，R2为酒精气体传感器。如图乙所示为酒精气体传感器R2的电阻值随酒精气体浓度变化的关系曲线。

(1)驾驶员呼出的酒精气体浓度越大，电压表的读数越大(选填“大”或“小”)。

(2)当酒精气体浓度为0时R2的阻值为60  Ω。若某司机呼气酒精浓度为200 mg/m3，此时R2的阻值为14 Ω(结果均保留2位有效数字)。

解析：(1)由图乙可以看出，酒精气体浓度越大，传感器阻值越小，电路总电阻越小，总电流越大，R1两端电压越大，即电压表读数越大。

(2)由图乙可知，酒精气体浓度为0时R2的阻值为60 Ω。酒精气体浓度为200 mg/m3，此时R2的阻值为14 Ω。

15．(20分)用压敏电阻可制成压力传感器，它受到的压力越大，输出的电压就越大，用它可以对汽车称重。经实测，某压力传感器输出电压与压力的关系如下表：

将该压力传感器水平放置，并和电阻箱R′(最大电阻999.9 Ω)及其他器材组成了如图甲所示的电路。闭合开关S，当线圈中的电流I≥20 mA时，电磁继电器的衔铁被吸合。已知继电器线圈的电阻为25 Ω，继电器控制电路的电压由传感器的输出电压U提供。(假设U不受继电器电路影响)

(1)根据表格中数据，请在图乙给定的坐标系中描绘出压力传感器的输出电压随压力变化的图像。

答案：见解析图

(2)当压力增大到一定程度时，电铃报警，说明汽车超载，则图甲中电铃应接在C、D(选填“A、B”或“C、D”)两端。

(3)为使车的重力G≥3.0×105 N时启动报警系统，则电阻箱R′的电阻应调节到100 Ω。

(4)通过调整电阻箱R′的阻值，可以调整报警车的重力，能使该装置报警的车的最小重力为6.0×104 N。

解析：(1)横坐标表示压力，纵坐标表示输出电压，根据表中数据，所作图像如图所示。

(2)当压力增大到一定程度时，压力传感器输出电压达到一定数值，线圈中电流大于或等于20 mA时，电磁继电器的衔铁被吸合，C、D间的电路就会被接通，因此电铃应接在C、D之间。

(3)由图可知当FN＝3.0×105 N时，U＝2.5 V，而使电磁继电器的衔铁被吸合的最小电流为0.02 A，故电路总电阻R总＝＝ Ω＝125 Ω，所以电阻箱接入电路的阻值R′＝R总－R线＝125 Ω－25 Ω＝100 Ω。

(4)因为使电磁继电器衔铁吸合的最小电流I＝20 mA＝0.02 A，继电器线圈的电阻R线＝25 Ω，所以要使该装置报警，压力传感器输出的电压最小值U最小＝IR线＝0.02 A×25 Ω＝0.5 V，由图像可知，输出电压为0.5 V时，对应的压力为6.0×104 N。