2023-2024学年高中物理京教版选修3-2第6章 传感器单元测试(含答案解析)

2023-2024学年京教版高中物理单元测试
学校：__________ 班级：__________ 姓名：__________ 考号：__________
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息;
2．请将答案正确填写在答题卡上;
一、选择题（本大题共计7小题，每题3分，共计21分）
1.据瑞典皇家科学院宣布，2007年诺贝尔物理学奖获得者是两名先后独立发现了“巨磁
电阻”效应的法国科学家阿尔贝•费尔和德国科学家彼得•格林贝格尔．所谓“巨磁电阻”
效应，是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的
现象．我们开始能够在笔记本电脑、音乐播放器等所安装的越来越小的硬盘中存储海
量信息．下列器材中哪个是利用“巨磁电阻”效应的（）
A. 录音磁带
B. mp3
C. 电磁继电器
D. 磁悬浮列车
【答案】B
【解析】解：A、磁带有一层磁性微粒材料，刚生产出的磁带、磁卡都不带磁性，当它们被信号电流磁化时，就会留下特定的信息，这样就能记录下人们要表达的信息，与“巨磁电阻”效应无关，故A错误．
B、mp3音乐播放器所安装的越来越小的硬盘中存储海量信息，故利用“巨磁电阻”效应，故B正确．
C 、电磁继电器是利用了电流的磁效应工作的，与“巨磁电阻”效应无关，故C错误．
D、磁悬浮列车是利用同名磁极相互排斥的原理来实现悬浮的．与“巨磁电阻”效应无关，故D错误．
故选：B．
2.如图所示为一种常见的身高体重测量仪．测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，
超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔．质量为
M_0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比．当测
重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t_0，输出电压为U_0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，则该同学身高和质量分别为（）
A. vleft(t_0-tright)，dfracM_0U_0U
B. dfrac12 vleft(t_0-tright)，dfracM_0U_0U
C. vleft(t_0-tright)，dfracM_0U_0left(U-U_0right)
D. dfrac12 vleft(t_0-tright)，dfracM_0U_0left(U-U_0right)
【答案】D
【解析】解：超声波的速度为v，没有站人时，测量仪测量超声波发射和接收的时间间隔为t_0，则发射装置到平台的距离为h_1=\dfrac12vt_0，人站上平台后，发射装置到人头顶的距离为h_2=\dfrac12vt，因此人的身高为h=h_1-h_2=\dfrac12 v\left(t_0-
t\right)；当测重台置于压力传感器上时，输出电压为U_0，当人站在测重台上时，输出电压为U，由于传感器输出的电压与其上面的压力成正比，则
\dfracUU_0=\dfracM+M_0M_0，解得M=\dfracU-U_0U_0M_0，故 D正确．
故选 D．
3.半导体电阻的大小随温度的变化会发生明显的改变，用半导体材料制成的电阻叫热敏电阻．热敏电阻可以用来监控汽车元件温度的变化，如图(a)所示是热敏电阻的阻值随温度变化的规律图，现将该电阻与阻值为50\Omega 的电阻R_0组成如图(b)所示电路，电源电压为12 V ，当电流表的示数为0.2 A 时，热敏电阻的温度为（）
A. 10\^circ C
B. 30\^circ C
C. 60\^circ C
D. 90\^circ C
【答案】C
【解析】解：根据欧姆定律得：R_总= \dfracUI= \dfrac12 V 0.2 A = 60\Omega ，
所以有：R= R_总-R_0= 60\Omega -50\Omega = 10\Omega ．
由图像可知热敏电阻阻值为10\Omega 时，温度是60^\circ C ．
故C正确、ABD错误．
故选：C．
4.酒精测试仪已应用于全国各地查处司机是否酒驾的现场检测．有一种酒精测试仪利用的是二氧化锡半导体型传感器，若这种传感器电阻R_传的倒数与酒精气体的浓度成正比．那么，在如图所示的电路图中，正确反映电压表示数U与酒精气体浓度c之间对应关系的选项是（）
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】解：B、C、酒精气体传感器和两个定值电阻串联在电路中，电压表测R_0两端的电压，酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，测试到的酒精气体浓度越大则传感器的电阻的倒数越大，所以传感器的电阻越小，根据欧姆定律可知通过传感器的电流越大，R_0和右边定值电阻两端的电压越大，传感器两端的电压越小，所以U越大表示C越大，故BC错误；
A 、D、根据闭合电路欧姆定律，电压表读数为：U= IR_0= \dfracER_0R+ R_0+ R_C，而R_C\propto C，故C与U不成正比，故A错误，D正确；
故选：D．
5.酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否饮酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器．这种酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，在如图所示的电路中，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（）
A. U越大，表示c越大，c与U成正比酒精气体传感器
B. U越大，表示c越大，但是c与U不成正比
C. U越大，表示c越小，c与U成反比
D. U越大，表示c越小，但是c与U不成反比
【答案】B
【解析】解：酒精气体传感器和定值电阻串联在电路中，电压表测R_0两端的电压，酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，测试到的酒精气体浓度越大则传感器的电阻的倒数越大，所以传感器的电阻越小，根据欧姆定律可知通过传感器的电流越大，R_0和右边定值电阻两端的电压越大，传感器两端的电压越小，所以U 越大；表示c越大，但是c与U不成正比，故\mathrm B正确，\mathrmACD错误．故选\mathrm B．
6.随着科学的发展与生活水平的提高，传感器已经进入日常生活．如图所示是某居民
小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R_1为光敏电阻（随光照强度的增强，
阻值减小），R_2为定值电阻，A、B接监控装置．则下列说法正确的是（）
①当有人通过遮蔽光线时，A、B之间电压升高
②当有人通过遮蔽光线时，A、B之间电压降低
③当仅增大R_2的阻值时，A、B之间的电压升高
④当仅减小R_2的阻值时，A、B之间的电压升高
A. ①③
B. ①④
C. ②③
D. ②④
【答案】C
【解析】解：由电路图可知，两电阻串联，监控装置与R_2并联．当有人通过通道而
遮蔽光线时，R_1阻值变大，电路中的总电阻变大；根据闭合电路欧姆定律可知，电
路中的电流变小，根据U=IR可知，R_2阻值不变时，其两端的电压变小，即A、B之
间电压降低，故②正确，①错误；
当仅增大R_2的阻值时，根据串联分压规律可知，R_2两端的电压变大，即A、B之间
电压升高，故③正确，④错误，故 C正确．
故选 C．
7.一平行板电容器带电荷量为Q时，两极板间电压为U，板间场强大小为E，若它所带电荷量变为2Q，其他条件不变，下列说法正确的是（）
A. 两极板间电压不变
B. 它的电容不变
C. 板间场强大小不变
D. 它的电容变为原来的2倍
【答案】B
【解析】
二、多选题（本大题共计6小题，每题3分，共计18分）
8.有一种测量体重的电子秤，其原理图如图中的虚线部分所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R（是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表 G （实质是理想电流表）．设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为 3A，电
源电动势为 12V，内阻为2 \Omega，电阻R随压力变化的函数为R=30-0.02 F（F和R
的单位分别是 N和 \Omega．下列说法正确的是（）
A. 该秤能测量的最大体重是1400 \N
B. 该秤能测量的最大体重是1300 \N
C. 该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表\ G刻度盘0.375 \A 处
D. 该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表\ G刻度盘0.400 \A 处
【答案】A, C
【解析】
解： AB．当电流表示数达到 3A时，压力传感器受到的压力最大，由E=I\left (R+r\right )可求得R=2 \Omega，由R=30-0.02 F可求得F=1400 \mathrmN，故 A正确， B错误；CD．当踏板空载时，R^\prime=30 \Omega，电流表 G示数为
I^\prime=\dfracER^\prime+r=\dfrac1230+2 A=0.375 \mathrmA，故 C正确， D错误．
故选 AC．
9.如图（甲）所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光敏电阻R_1能接收到发光元件A发出的光，每当工件挡住A 发出的光，光传感器B就输出一个电信号，并经信号处理器处理后在屏幕显示出电信号与时间的关系，如图（乙）所示．若传送带保持匀加速运动，每个工件均相对传送带静止，且相邻工件间距依次为5、10、15、20…（单位：cm）．则下述说法正确的是（不计工件挡住的时间）
（）
A. 工件加速度为0.1 \m/s^2
B. 工件加速度为0.2 \m/s^2
C. 当无光照射R_1时，光传感器就输出一次高电压
D. 当无光照射R_1时，光传感器就输出一次低电压
【答案】B, D
【解析】解：AB、由题意知，工件做匀变速直线运动且相邻工件间距依次为5、10、15、20…，有图乙知相邻时间间隔为T= 0.5 s ，\triangle s= aT^2，得：a= \dfrac\triangle sT^2= \dfrac0.050．5^2= 0.2 m/s^2 ，故A错误，B正确；
CD、光敏电阻的特点，有光照射电阻较小，无光照射电阻较大，根据电路连接关系知当无光照射R_1时，电阻较大，分压较大，R_2分压较小，故光传感器就输出一次低电压．故C错误，D正确；
故选：BD．
10.如图是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是（）
A. 常温时上下触点是接触的
B. 双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲
C. 原来温度控制在80\^circ C 断开电源，现要求60\^circ C 断开电源，应使调温旋钮下
调一些
D. 由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些
【答案】A, B, D
【解析】解：A、常温时，通电电热丝能发热，所以上、下触点应是接触的．故A正确．B、双金属片上下金属片的膨胀系数不同，温度升高时，上层形变大，双金属片向下发
生弯曲，使电路断开．故B正确．
C 、原来温度上升到80^\circ C时，断开电源，现在要求60^\circ C时断开电源，弹性
铜片与触点接触面积要减小，应逆时针调节调温旋钮，即应使调温旋钮上调一些，故
C错误．
D、由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，温度要高一点，由C的分析可知，应使调温旋钮下移一些，故D错误．
故选：ABD．
11.振弦型频率传感器的结构如图所示，它由钢弦和永磁铁两部
分组成，钢弦上端用固定夹块夹紧，下端的夹块与一膜片相连接，当弦上的张力越大时，弦的固有频率越大．这种装置可以从线圈输出电压的频率确定膜片处压力的变化．下列说法正确的是（）
A. 当软铁块与磁铁靠近时，a端电势高
B. 当软铁块与磁铁靠近时，b端电势高
C. 膜上的压力较小时，线圈中感应电动势的频率高
D. 膜上的压力较大时，线圈中感应电动势的频率高
【答案】B, C
【解析】解：A、当软铁块靠近磁铁时，软铁会磁化，线圈中的磁通量增加，根据楞次定律可得，b端电势比a端电势高，故A错误，B正确；
C 、膜上压力越小时，钢弦上的张力越大，振动频率越高，线圈中感应电动势的频率
越高，故C正确，D错误．
故选：BC．
12.高考考生入场、机场、车站等地点都装有安检门。

安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属
物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警，所以安检门也叫金属探测门，以下关于这个安检门的说法正确的是（）
A. 这个安检门也能检查出毒品携带者
B. 这个安检门只能检查出金属物品携带者
C. 如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者
D. 这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应
【答案】B, D
【解析】 A 、安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品原理是：线圈中交变电流产
生交变的磁场，会在金属物品产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交
变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到。

则
安检门不能检查出毒贩携带的毒品，故A错误；
B、安检门能检查出金属物品携带者，故B正确；
C 、根据工作原理可知，如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门不能正常工作，故C错误；
D、安检门工作时，主要利用了电磁感应原理，也采用电流的磁效应，故D正确。

13.利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传递带上
工件的输送情况．如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器B能
接收到发光元件A发出的光．每当工件挡住A发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示．若传送带始终匀速运动，
每两个工件间的距离为0.1 m ，则下述说法正确的是（）
A. 传送带运动的速度是0.1 \m/s
B. 传送带运动的速度是0.2 \m/s
C. 该传送带每小时输送3600个工件
D. 该传送带每小时输送7200个工件
【答案】B, D
【解析】解：根据题意结合图像知，相邻工件的时间为t_0= 0.5 s ，相邻位移为0.1 m ，由v= \dfracxt = \dfrac0.10.5= 0.2 m/s ，故A错误；B正确
传送带每小时输送工件个数：n= \dfractt_0= \dfrac3.6\times 10^30.5= 7200个，故C
错误，D正确
故选BD
三、实验探究题（本大题共计3小题，每题15分，共计45分）
14.（1）利用游标卡尺测量遮光条的宽度，测量结果如图乙所示，遮光条的宽度
________cm。

14.（2）若遮光条经过光电门所用的时间为，遮光条的宽度为d，则滑块经过光电
门时系统增加的动能________，已知当地的重力加速度为g，系统减小的重力
势能________（表达式用已知条件的字母表示）。

14.（3）通过测得实验数据计算可知系统增加的动能小于系统减小的重力势能
，若不计偶然误差这个因素，写出一条可能的原因：________。

【答案】（1）0.970
【解析】（1）1游标卡尺的主尺读数为0.9 cm，游标读数为0.05\times 14 mm = 0.70 mm，则
d= 0.970 cm
【答案】（2）dfrac12(M+ m)(dfracdDelta t)^2
【解析】（2）2遮光条经过光电门的速度为
y= \dfracd\Delta t
因而重物和滑块增加的动能为
\Delta E_k= \dfrac12(M+ m)y^2-0
即
\Delta E_k= \dfrac12(M+ m)(\dfracd\Delta t)^2
3重物下降的高度为x，因而系统减小的重力势能为
\Delta E_, = mg r
【答案】（3）重物和滑块运动过程中有阻力
【解析】（3）4由于存在阻力，滑轮有一定质量，因而减小的重力势能有部分要克服阻力做功，还有部分要转化为滑轮的转动动能，所以
系统增加的动能\Delta E要小于系统减少的重力势能\Delta E,
15.（1）钢球球心与点之间距离为；之间距离为；释放点的位置与竖直方向夹角为；钢球质量________（填“需要”或“不需要”）测量；
15.（2）多次实验后，落地点位置的确定方法为________；
15.（3）测得，验证机械能守恒，需要满足的关系式：________。

【答案】（1）不需要
【解析】（1）1若小球下摆的过程中机械能守恒，有
mg L(1-\cos \theta )= \dfrac12mv^2
小球做平抛运动，有h= \dfrac12gt^2得
t = \sqrt\dfrac( H -L)g
则小球平抛运动的初速度为
v= \dfracxt= \sqrt\dfracg2(H^-
则有
mg L(1-\cos \theta )= \dfrac12 m \cdot \dfracgt^22( H -L)
由此可知，质量可消去，则钢球质量不用测量
【答案】（2）在落地点做小圆，圆心位置为D
【解析】（2）2多次实验后，落地点位置D的确定方法为，在落地点做小圆，圆心位置为D
【答案】（3）4( \H -L)(1-cos theta )
【解析】（3）3由（1）可得
x^2= 4 L ( H -L)(1-\cos \theta )
16.（1）电磁打点计时器与电源相接，下图中接线正确的是________（填“A”或“B”）。

16.（2）下图是释放纸带瞬间的照片，指出其装置或操作中一处不合理的地方
________。

16.（3）某同学得到了如下图所示的一条纸带，读出O、E两点间的距离为________cm。

16.（4）已知下图中每两个点之间的时间间隔为0.02 s ，计算打下点E时纸带速度的大小为________ m/s （保留3位有效数字）。

【答案】B
【解析】（1）1打点计时器应该选择交流电源，则应选择B．
【答案】（2）①打点计时器类型选择错误，②手持纸带位置错误，③打点计时器安
装过低
【解析】（2）2从图中可看出纸带有一部分弯曲，且打点计时器安装过低等错误．
【答案】（3）8.79（8.78或8.80亦正确）
【解析】（3）B读数为8.78 cm．
【答案】（4）1.28、1.29、1.30、1.31或1.32均正确
【解析】（4）4由图可读出
x_F= 11.60 cm , x_D= 6.38 cm
用DF间的平均速度代表E点的瞬时速度有
V_E= \dfracx_F-x_D2 T = 1.30 m/s
则E点的瞬时速度为1.30 m/s。