高中物理传感器及其应用常见传感器的工作原理蜂鸣器介绍素材鲁科选修

蜂鸣器简介
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。

按其驱动方式的不同，可分为：有源蜂鸣器（内含驱动线路）和无源蜂鸣器（外部驱动）教你区分有源蜂鸣器和无源蜂鸣器,现在市场上出售的一种小型蜂鸣器因其体积小(直径只有llmm)、重量轻、价格低、结构牢靠，而广泛地应用在各种需要发声的电器设备、电子制作和单片机等电路中。

有源蜂鸣器和无源蜂鸣器的外观如图a、b所示。

a)有源 b) 无源。

从图a、b外观上看，两种蜂鸣器好像一样，但仔细看，两者的高度略有区别，有源蜂鸣器a，高度为9mm，而无源蜂鸣器b的高度为8mm。

如将两种蜂鸣器的引脚郡朝上放置时，可以看出有绿色电路板的一种是无源蜂鸣器，没有电路板而用黑胶封闭的一种是有源蜂鸣器。

进一步判断有源蜂鸣器和无源蜂鸣器，还可以用万用表电阻档Rxl档测试:用黑表笔接蜂鸣器 "+"引脚，红表笔在另一引脚上来回碰触，如果触发出咔咔声的且电阻只有8Ω(或16Ω)的是无源蜂鸣器;如果能发出持续声音的且电阻在几百欧以上的，是有源蜂鸣器。

有源蜂鸣器直接接上额定电源(新的蜂鸣器在标签上都有注明)就可连续发声;而无源蜂鸣器则和电磁扬声器一样，需要接在音频输出电路中才能发声。

按构造方式的不同，可分为：电磁式蜂鸣器和压电式蜂鸣器；压电式蜂鸣器压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。

有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。

多谐振荡器由晶体管或集成电路极成。

当接通电源后（1.5~15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。

在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。

电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。

接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。

振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。

2、工作原理
蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，本实验用的蜂鸣器内部带有驱动电路，所以可以直接使用。

当与蜂鸣器连接的引脚为高电平时，内部驱动电路导通，蜂鸣器发出声音；当与蜂鸣器连接的引脚为低电平，内部驱动电路截止，蜂鸣器不发出声音。

3、蜂鸣器的连线
本实验用的蜂鸣器内部带有驱动电路，所以可以直接将蜂鸣器的正极连接到数字口，蜂鸣器的负极连接到GND插口中。

如下图：
蜂鸣器发出声音的时间间隔不同，频率就不同，所以发出的声音就不同。

根据这一原理我们通过改发蜂鸣器发出声音的时间间隔，来发出不同种声音，来模拟各种声音。

本程序首先让蜂鸣器间隔1m发出一种频率的声音，循环80次；接着让蜂鸣器间隔2ms发出另一种频率的声音，循环100次。

高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．20世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空的全新领域。

现有一艘远离星球在太空中直线飞行的宇宙飞船，为了测量自身质量，启动推进器，测出飞船在短时间Δt内速度的改变为Δv，和飞船受到的推力F（其它星球对它的引力可忽略）。

飞船在某次航行中，当它飞近一个孤立的星球时，飞船能以速度v，在离星球的较高轨道上绕星球做周期为T的匀速圆周运动。

已知星球的半径为R，引力常量用G表示。

则宇宙飞船和星球的质量分别是（）
A．，
B．，
C．，
D．，
2．如图所示，有一质量不计的杆，长为，可绕A自由转动用轻绳在点悬挂一个重为的物体，另一根轻绳一端系在点，点为圆弧的圆心，另一端系在圆弧形墙壁上的点.当该轻绳端点由点逐渐沿圆弧向上移动的过程中（保持与地面夹角不变），绳拉力的大小变化情况是（）
A．逐渐减小
B．逐渐增大
C．先减小后增大
D．先增大后减小
3．两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的A、B两点，两电荷连线上各点电势随坐标x变化的关系图象如图所示，其中P点电势最高，且x AP<x PB，则
A．q1和q2都是正电荷
B．q1的电荷量大于q2的电荷量
C．在A、B之间将一负点电荷沿x轴从P点左侧移到右侧，电势能先减小后增大
D．一点电荷只在电场力作用下沿x轴从P点运动到B点，加速度逐渐变小
4．在2018年平昌冬奥会冰壹比赛中，某队员利用红壶去碰撞对方静止的蓝壶，如图a 所示，两壶发生对心正碰，碰后运动员用冰壶刷擦蓝壶前进方向上的冰面来减小阻力，碰撞前后两壶的速度时间图像如图中的实线所示，两冰壶质量相同，则
A．两壶碰撞为弹性碰撞
B．碰后两壶相距的最远距离为1.1m
C．碰后红、蓝两壶的滑动摩擦力相同
D．碰后蓝壶的加速度大小为0.10m/s²
5．在2017年6月的全球航天探索大会上，我国公布了“可重复使用运载火箭”的概念方案．方案之一为“降伞方案”，如图，当火箭和有效载荷通过引爆装置分离后，火箭变轨进入返回地球大气层的返回轨道，并加速下落至低空轨道，然后采用降落伞减速，接近地面时打开气囊，让火箭安全着陆．对该方案涉及的物理过程，下列说法正确的是( )
A．火箭和有效载荷分离过程中该系统的总机械能守恒
B．从返回轨道下落至低空轨道，火箭的重力加速度增大
C．从返回轨道至低空轨道，火箭处于超重状态
D．打开气囊是为了减小地面对火箭的冲量
6．一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如图所示，在相同时间内电阻产生的热量最大的是（）
A．B．C．
D．
二、多项选择题
7．对非理想气体，下列说法正确的是______
A．气体分子的重力势能是气体内能的一部分
B．气体分子热运动的动能是气体内能的一部分
C．气体整体运动的动能是气体内能的一部分
D．分子之间相互作用的势能是气体内能的一部分
E.气体体积变化时，其内能可能不变
8．如图所示，甲、乙两车的质量均为M，静置在光滑的水平面上，两车相距为L.乙车上站立着一个质量为m的人，他通过一条轻绳拉甲车，甲、乙两车最后相接触，以下说法正确的是（____）
A．甲、乙两车运动中速度之比为
B．甲、乙两车运动中速度之比为
C．甲车移动的距离为
D．乙车移动的距离为
E．乙车移动的距离为
9．如图所示，斜面A和物块B静置在水平地面上，某时刻起，对B施加一个沿斜面向上的拉力F，力F 从零开始随时间均匀增大，在这一过程中，A、B始终保持静止则地面对A的
A．支持力不变
B．支持力减小
C．摩擦力增大
D．摩擦力减小
10．下列说法正确的有
A．密立根油滴实验精确测定了电子电荷，发现了电荷是量子化的
B．氢原子光谱包含红外、可见光和紫外光
C．发生光电效应时，使光电流为零的遏止电压与入射光的频率成正比
D．原子核核子数越多，原子核越不稳定
三、实验题
11．速度为103m/s的氦核与静止的质子发生正碰,氦核的质量是质子的4倍,碰撞是弹性的，求碰撞后两个粒子的速度分别为多少？
12．要测量某电压表V1的内阻R V，其量程为2V，内阻约2kΩ。

实验室提供的器材有：
电流表A，量程0.6A，内阻约为0.1Ω；
电压表V2，量程5V，内阻约为5 kΩ；
定值电阻R1，阻值为30Ω；
定值电阻R2，阻值为3kΩ；
滑动变阻器R3，最大阻值10Ω，额定电流1.5A；
电源E，电动势6V，内阻约0.5Ω；
开关S一个，导线若干。

①请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V1内阻R V的实验电路。

要求测量尽量准确，试画出符合要求的实验电路图，并标出所选元件的相应字母代号。

②写出电压表V1内阻R V的表达式________，式中各符号的物理意义是________________。

③若测得V1内阻R V＝1.8kΩ,现要将V1改装一个与V2量程相同的电压表，则需在V1两端______联一个电阻，电阻的阻值应为___________.
四、解答题
13．如图所示，竖直圆筒是固定不动的，粗筒横截面积是细筒的3倍，细筒足够长。

粗筒中A、B两轻质活塞间封有一定质量的空气（可视为理想气体），气柱长L=20 cm。

活塞A上方的水银深H=15 cm，两活塞的重力及与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平。

现使活塞B缓慢上移，直至水银的1/3被推入细筒中，求活塞B上移的距离。

（设在整个过程中气柱的温度不变，大气压强P0相当于75 cm的水银柱产生的压强。

）
14．冬季很多公路路面结冰,交通运输受到了很大影响。

某校一学习小组为了对比轮胎与冰面、水泥路面的摩擦情况,做了模拟实验。

他们用底部贴有轮胎材料的小物块A、B分别在水泥面上和冰面上做实验,A
的质量是B的4倍。

使B静止,A在距B为L处,以一定的速度滑向B。

实验结果如下：
①在水泥面上做实验时,A恰好未撞到B;
②在冰面上做实验时,A撞到B后又共同滑行了一段距离,测得该距离为8L/25.
对于冰面的实验，请你与他们共同探讨以下二个问题：
（1）A在冰面上碰撞前后的速度大小之比；
（2）若轮胎与水泥路面之间的动摩擦因数为μ，则轮胎与冰面之间的动摩擦因数?
【参考答案】
一、单项选择题
题号 1 2 3 4 5 6
答案 D C C B B D
二、多项选择题
7．BDE;
8．ACD
9．BC
10．AB
三、实验题
11．(1)1600m/s (2)600m/s
12．①电路如图所示；②，U1表示电压表V1的读数，U2表示V1和R2串联的总电压（或电压表V2的读数）；③串；2.7kΩ。

四、解答题
13．
14．（1）5:4（2）2μ/3
高考理综物理模拟试卷
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2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．如图所示是氢原子的能级图，一群处于n=4能级的氢原子发生跃迁，释放出不同频率的光子，利用这些光子照射逸出功为3.20eV的金属钙，则下列说法中正确的是
A．随能级n的增加氢原子能量减小
B．电子发生跃迁时，可放出3种不同频率的光
C．释放出最大频率的光子照射金属钙，电子的最大初动能为12.75eV
D．释放出最大频率的光子照射金属钙，发生光电效应的遏止电压为9.55V
2．在坐标-x0到x0之间有一静电场，x轴上各点的电势φ随坐标x的变化关系如图所示，一电量为e的质子从-x0处以一定初动能仅在电场力作用下沿x轴正向穿过该电场区域。

则该质子（）
A．在-x0～0区间一直做加速运动
B．在0～x0区间受到的电场力一直减小
C．在-x0～0区间电势能一直减小
D．在-x0处的初动能应大于eφ0
3．钳形电流表由电流互感器和电流表组合而成，常用来测量电流强度很大的电流，其原理如右下图。

若初级线圈与二级线圈的匝数比为1︰500，电流表A的示数为1A，则
A．钳形电流表的钳口是电流互感器的铁芯
B．钳形电流表能够用来测量直流电的电流
C．被测电路电流的平均值为500A
D．被测电路电流的最大值为500A
4．一辆汽车在平直的公路上运动，运动过程中先保持某一恒定加速度，后保持恒定的牵引功率，其牵引力和速度的图象如图所示。

若已知汽车的质量m、牵引力F1和速度v1及该车所能达到的最大速度v3，则根据图象所给的信息，能求出的物理量是
A．汽车运动中的最大功率为F1v2
B．速度为v2时的加速度大小为
C．汽车行驶中所受的阻力为
D．汽车以恒定加速度加速时，加速度为
5．如图所示是滑梯简化图，一小孩从滑梯上A点开始无初速度下滑，在AB段匀加速下滑，在BC段匀减速下滑，滑到C点恰好静止，整个过程中滑梯保持静止状态。

假设小孩在AB段和BC段滑动时的动摩擦因数分别为和，AB与BC长度相等，则
A．整个过程中地面对滑梯始终无摩擦力作用
B．动摩擦因数
C．小孩从滑梯上A点滑到C点先超重后失重
D．整个过程中地面对滑梯的支持力始终等于小孩和滑梯的总重力
6．我国继嫦娥三号之后将于2018年发射嫦娥四号,它将首次探秘月球背面，实现人类航天器在月球背面的首次着陆。

为“照亮”嫦娥四号”驾临"月球背面之路，一颗承载地月中转通信任务的中继卫星将在嫦娥四号发射前半年进入到地月拉格朗日点。

在该点，地球、月球和中继卫星位于同一直线上，且中继卫星绕地球做圆周运动的周期与月球绕地球做圆周运动的周期相同，则（）
A．中继卫星的周期为一年
B．中继卫星做圆周运动的向心力仅由地球提供
C．中继卫星的线速度小于月球运动的线速度
D．中继卫星的加速度大于月球运动的加速度
二、多项选择题
7．如图所示，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑。

现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，在此过程中，如果环境温度保持不变，下列说法正确的是_________ 。

（填正确答案标号。

选对1个得3分，选对2个得5分，选对3个得6分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．每个气体分子的速率都不变
B．气体分子平均动能不变
C．水平外力F逐渐变大
D．气体内能减少
E．气体放出热量
F．气体内能不变，却对外做功，此过程违反热力学第一定律，不可能实现
G．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律
8．关于机械波与电磁波，下列说法正确的是_________。

A．电磁波传递信号可以实现无线通信，但不能通过电缆、光缆传输
B．电磁波可以发生衍射现象和偏振现象
C．简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则波传播速度越大
D．紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度
E.机械波不但能传递能量，而且能传递信息
9．A、B两质点分别做匀速圆周运动，若相同时间内它们通过的弧长之比S A/S B=3/2，而通过的角度之比фA/фB=2/3，则它们的线速度之比V A:V B=________，角速度之比ωA:ωB=_________，向心加速度之比
a A:a B=__________。

10．下列说法中正确的是（_____）
A、压缩气体需要用力，这是气体分子间有斥力的表现
B、水的饱和气压随温度的升高而增大
C、液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，所以液体表面存在张力
D、空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律
E、干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸气吸热的结果
三、实验题
11．某同学利用如图所示的装置验证力的平行四边形定则。

在竖直木板上贴有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将三根细线的一头打一个结，结点O，另一头分别挂上不同数量的钩码，每个钩码的质量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根细线的拉力F1、F2和F3。

(1)下列钩码个数，能使实验完成的是___________。

A．钩码的个数N1=3，N2=4，N3=8 B．钩码的个数N1=N2=N3=4
C．钩码的个数N1=N2=2，N3=4 D．钩码的个数N1=N2=3，N3=5
(2)在拆下钩码和细线前，需要做的步骤是___________。

A．标记结点O的位置
B．量出OA、OB、OC三段细线的长度
C．记录OA、OB、OC三根细线的方向
D．用天平测出钩码的质量
(3)在作图时，你认为图中_____________(选填“甲”或“乙”)可能是正确的。

12．①在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，有三位同学在用铁架台搭建好单摆后如下三图所示：其中悬挂最佳的是图________
②摆球直径用游标卡尺进行测量，测量方法和游标刻度如下图所示，则摆球的直径是_____________cm.
③在做单摆实验时得到如图甲所示的单摆振动情形，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能到达的左右最远位置．小明通过实验测得当地重力加速度为g=9.8 m/s2，并且根据实验情况绘制了单摆的振动图象如图乙所示．设图中单摆向右摆动为正方向，g≈π2，则下列选项正确的是（_____）
A．此单摆的振动频率是0.5 Hz
B．根据图乙可知开始计时摆球在 C点
C．图中P点向正方向振动
D．根据已知数据可以求得此单摆的摆长为1.0 m
四、解答题
13．如图所示，在光滑的水平杆上套着一个质量为m的滑环，滑环上通过一根不可伸缩的轻绳悬吊着质量为M的物体（可视为质点），绳长为l。

将滑环固定时，给物块一个水平冲量，物块摆起后刚好碰到水平杆，若滑环不固定，仍给物块以同样的水平冲量，求物块摆起的最大高度。

14．某种光学元件有两种不同透明物质I和透明物质II制成，其横截面积如图所示，O为AB中点，∠BAC=30°，半圆形透明物质I的折射率为，透明物质II的折射率为n2。

一束光线在纸面内沿O 点方向射入元件，光线与AB面垂线的夹角到θ时，通过观察发现此时从AC面恰好无光线射出，在BC面有光线垂直射出；
①该透明物质II的折射率n2；
②光线在透明物质II中的传播速率大小；
③光线与AB面垂线的夹角θ的正弦值。

【参考答案】
一、单项选择题
题号 1 2 3 4 5 6
答案 D D A A B D
二、多项选择题
7．BCG
8．BDE
9． 3:2 2:3 1:1
10．BCE
三、实验题
11．BD AC 甲
12．甲； 1.404； AD；
四、解答题
13．
14．①②③。