高中物理 第三章 传感器 模块综合检测(一)粤教版选修3-2
2020高中物理模块综合检测一含解析粤教版选修3_2.doc
模块综合检测(一)(时间：90分钟 分值：100分)一、单项选择题(本大题共8小题，每小题4分，共32分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得3分，选错或不答的得0分)1．有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度减小，则这种元件可能是( )A ．金属导体B ．绝缘体C ．半导体D ．超导体解析：金属导体温度升高时电阻增加；绝缘体温度升高时电阻保持绝缘；对于超导体，在其临界温度以下，温度升高电阻为零不变，高于临界温度，温度升高电阻往往增加；半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性能明显增强，电阻却大幅度减小．答案：C2．某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示，下列说法中正确的是( )A ．交变电流的频率为0.02 HzB ．交变电流的瞬时表达式为i ＝5cos 50πt (A)C ．在t ＝0.01 s 时，交流发电机线圈位于中性面D ．在t ＝0.015 s 时，电流改变方向解析：由图象可知，交流电的周期为20×10－3 s ＝0.02 s ，频率为f ＝1T＝50 Hz ，故A 错误；交流电的角频率为ω＝2πT＝100π rad/s，根据图象可得，交变电流的瞬时表达式为i ＝5cos ωt ＝5cos 100πt (A)，故B 错误；在t ＝0.01 s 时，感应电流最大，所以此时穿过交流发电机线圈的磁通量的变化率最大，所以交流发电机线圈垂直于中性面，故C 错误；在t ＝0.015 s 时，电流改变方向，故D 正确．答案：D3．物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图，她把一个带铁芯的线圈L 、开关S 和电源用导线连接起来后．将一金属套环置于线圈L 上，且使铁芯穿过套环．闭合开关S 的瞬间，套环立刻跳起．某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是( )A．线圈接在了直流电源上B．电源电压过高C．所选线圈的匝数过多D．所用套环的材料与老师的不同解析：在开关闭合的瞬间，线圈中的电流变大，磁场变强，穿过金属套环的磁通量变大，在金属套环内产生感应电流．感应磁场必然阻碍原磁场的增大，所以金属套环会受到线圈的斥力而跳起．在实验时电源一般采用直流电源，电压不能太大(以不烧导线和电源的条件下电压大现象明显)，所选线圈的匝数越多，现象也越明显．如果该学生所用套环的材料为非金属，则不会观察到“跳环实验”．答案：D4．图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈．实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同．下列说法正确的是( )图甲图乙A．图甲中，A1与L1的电阻值相同B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C．图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等解析：断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，由于线圈L1的自感，通过L1的电流逐渐减小，且通过A1，即自感电流会大于原来通过A1的电流，说明闭合S1，电路稳定时，通过A1的电流小于通过L1的电流，L1的电阻小于A1的电阻，A、B错误；闭合S2，电路稳定时，A2与A3的亮度相同，说明两支路的电流相同，因此变阻器R与L2的电阻值相同，C正确；闭合开关S2，A2逐渐变亮，而A3立即变亮，说明L2中电流与变阻器R中电流不相等，D错误．答案：C5．如图所示为测定压力的电容式传感器，将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路，当压力F 作用于可动膜片电极上时，膜片发生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)( )A ．向右偏到某一刻度后回到零刻度B ．向左偏到某一刻度后回到零刻度C ．向右偏到某一刻度后不动D ．向左偏到某一刻度后不动解析：压力F 作用时，极板间距d 变小，由C ＝εr S4πkd知，电容器电容C 变大，又根据Q ＝CU ，极板带电量变大，所以电容器应充电，灵敏电流计中产生由正接线柱流入的电流，所以指针将右偏，极板保持固定后，充电结束，指针回到零刻度．答案：A6．如图所示，一正方形线圈的匝数为 n ，边长为 a ，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中. 在 Δt 时间内，磁感应强度的方向不变，大小由 B 均匀地增大到 2 B ．在此过程中，线圈中产生的感应电动势为( )A.Ba 22ΔtB.nBa 22ΔtC.nBa 2Δt D.2nBa 2Δt 解析：当磁场增强时线圈中产生感生电动势，由法拉第电磁感应定律得E ＝ΔΦΔt ＝n ΔB ΔtS ＝n B Δt ·12a 2，选项B 正确． 答案：B7．如图所示，A 、B 是两个完全相同的灯泡，D 是理想二极管，L 是带铁芯的线圈，其自感系数很大，直流电阻忽略不计．下列说法正确的是( )A．S闭合瞬间，A先亮B．S闭合瞬间，A、B同时亮C．S断开瞬间，B逐渐熄灭D．S断开瞬间，A闪亮一下，然后逐渐熄灭解析：开关S闭合瞬间线圈相当于断路，二极管为反向电压，故电流不经过A灯泡，A、B都不亮，故A、B错误；开关S断开瞬间B立刻熄灭，由于二极管正向导通，故自感线圈与A形成回路，A闪亮一下，然后逐渐熄灭，故C错误，D正确．答案：D8．如图甲，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，与副线圈相连的两个灯泡完全相同，闭合电键K后，正确的是( )图甲图乙A．电流表示数变小B．电压表示数增大C．变压器的输入功率增大D．如图乙所示的交流电每秒钟方向改变50次解析：原线圈输入电压不变，线圈匝数不变，则副线圈电压不变，即电压表示数不变，灯泡电阻不变，则电流表示数不变，故A、B错误；当K接通后，两个灯泡并联，增加一个负载，则副线圈功率增大，所以变压器的输入功率增大，故C正确；根据图乙可知，周期T＝0.02 s，则频率f＝50 Hz，交流电每个周期方向改变两次，每秒钟方向改变100次，故D错误．答案：C二、多项选择题(本大题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分)9. 如图，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好．在向右匀速通过M、N两区域的过程中，导体棒所受安培力分别用F M、F N表示．不计轨道电阻，以下叙述正确的是( )A ．F M 向右B ．F N 向左C ．F M 逐渐增大D ．F M 逐渐减小解析：根据楞次定律，在M 区受安培力的方向也向左，在N 区受安培力的方向也向左，因此选项B 正确，A 错误；根据法拉第电磁感应定律，可知受到安培力的大小F ＝BIL ＝B 2L 2v R，由于在M 区磁感应强度越来越大，因此安培力F M 越来越大，而在N 区磁感应强度越来越小，因此安培力F M 越来越小，选项C 、D 正确．答案：BCD10．(多选)如图所示，两块金属板水平放置，与左侧水平放置的线圈通过开关S 用导线连接．压力传感器上表面绝缘，位于两金属板间，带正电的小球静置于压力传感器上，均匀变化的磁场沿线圈的轴向穿过线圈．S 未接通时传感器的示数为1 N ，S 闭合后传感器的示数变为2 N ．则磁场的变化情况可能是( )A ．向上均匀增大B ．向上均匀减小C ．向下均匀减小D ．向下均匀增大解析：S 闭合后，磁场向上均匀增大或向下均匀减小都能使上金属板带正电，下金属板带负电，带正电的小球受竖直向下的电场力，传感器示数变大．答案：AC11.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是10∶1，原线圈输入交变电压u ＝1002sin 50πt (V)，在副线圈中串接有理想电流表和定值电阻R ，电容器并联在电阻R 两端，电阻阻值R ＝10 Ω，关于电路分析，下列说法中正确的是( )A ．电流表示数是1 AB ．电流表示数是 2 AC ．电阻R 消耗的电功率为10 WD ．电容器的耐压值至少是10 2 V解析：由题意知原线圈输入电压有效值为100 V ，所以副线圈电压为10 V ，由于电容器通交流，所以电流表示数大于1 A ，故A 、B 错误；电阻R 消耗的电功率为P ＝U 2R ＝10210W ＝10 W ，故C 正确；副线圈电压最大值为10 2 V ，电容器的耐压值至少是10 2 V ，所以D 正确．答案：CD12.如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一材料相同、粗细均匀的正方形导体框abcd .现将导体框先后朝两个方向以v 、3v 速度匀速拉出磁场，则导体框在上述两过程中，下列说法正确的是( )A ．导体框中产生的感应电流方向相同B ．通过导体框截面的电量相同C ．导体框中产生的焦耳热相同D ．导体框cd 边两端电势差大小相同解析：在两次线框离开磁场的过程中，磁通量都减少，由楞次定律知，感应电流的方向都为逆时针方向，A 正确；两次离开的过程磁通量的变化量相同，根据q ＝n ΔΦR知通过导体框截面的电量相同，B 正确；产生的焦耳热Q ＝E 2R t ＝B 2L 3v R，由于两次的速度不同，故产生的热量不同，C 错误；以速度v 匀速拉出磁场时，cd 切割磁感线，相当于电源，所以导体框cd 边两端电势差大小等于34BLv ，以速度3v 匀速拉出磁场时，导体框cd 边两端电势差大小等于34BLv ，D 正确．答案：ABD三、非选择题(本题共4小题，共52分．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位)13.(12分)如图所示，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一矩形线框abcd ，线框的匝数为n ，电阻为R ，ab ＝cd ＝L 1，ad ＝bc ＝L 2.线框绕垂直于磁感线的轴OO ′以角速度ω做匀速转动．求：(1)线框中感应电动势的最大值；(2)线框中感应电流的有效值．解析：(1)线框中感应电动势的最大值 E m ＝2nBL 1ωL 22＝nBL 1L 2ω. (2)感应电动势的有效值E ＝E m 2， 感应电流的有效值I ＝E R ＝nBL 1L 2ω2R . 答案：(1)nBL 1L 2ω (2)nBL 1L 2ω2R14.(12分)如图所示，交流发电机电动势的有效值E ＝20 V ，内阻不计，它通过一个R ＝6 Ω的指示灯L 1连接变压器．变压器输出端并联24个彩色小灯泡，每个灯泡都是“6 V 0.25 W ”，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：(1)降压变压器初级、次级线圈匝数比；(2)发电机的输出功率．解析：(1)彩色小灯泡额定电流I L ＝P U ＝0.256 A ＝124A ，次级线圈总电流I 2＝24I L ＝1 A ．变压器输入功率等于I 1U 1＝I 2U 2＝6 W ，变压器原线圈电路中，利用欧姆定律可得E ＝U 1＋I 1R ＝6I 1＋6I 1，代入E 值解得I 1＝13 A (I 1＝3 A 应舍去，据题意是降压变压器，应I 1＜I 2＝1 A)，所以n 1n 2＝I 2I 1＝31. (2)发电机输出功率P ＝I 1E ＝6.67 W.答案：(1)3∶1 (2)6.67 W15．(12分)做磁共振(MRI)检查时，对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流. 某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响，将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈，线圈的半径 r ＝5.0 cm ，线圈导线的截面积 A ＝0.80 cm 2，电阻率ρ＝1.5 Ω·m. 如图所示，匀强磁场方向与线圈平面垂直，若磁感应强度 B 在 0.3 s 内从1.5 T 均匀地减为零，求(计算结果保留一位有效数字)：(1)该圈肌肉组织的电阻 R ；(2)该圈肌肉组织中的感应电动势 E;(3)0.3 s 内该圈肌肉组织中产生的热量 Q .解析：(1) 由电阻定律得R ＝ρ2πr A， 代入数据得R ＝6×103Ω.(2) 感应电动势E ＝ΔB ·πr 2Δt ， 代入数据得E ＝4×10－2 V. (3)由焦耳定律得Q ＝E 2RΔt ， 代入数据得Q ＝4×10－8J.答案：(1)6×103 Ω (2)4×10－2V (3)4×10－8J16．(16分) 如图甲所示，在水平面上固定有长为L ＝2 m 、宽为d ＝1 m 的金属“U”型导轨，在“U”型导轨右侧l ＝0.5 m 范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．在t ＝0时刻，质量为m ＝0.1 kg 的导体棒以v 0＝1 m/s 的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ＝0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ＝0.1 Ω/m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(g 取10 m/s 2)．(1)通过计算分析4 s 内导体棒的运动情况；(2)计算4 s 内回路中电流的大小，并判断电流方向；(3)计算4 s 内回路产生的焦耳热．解析：(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有－μm g ＝ma ，v 1＝v 0＋at ，x ＝v 0t ＝12at 2，代入数据解得：t ＝1 s ，x ＝0.5 m.导体棒没有进入磁场区域，导体棒在1 s 末已经停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为x ＝0.5 m.(2)前2 s 磁通量不变，回路电动势和电流分别为E ＝0，I ＝0，后2 s 回路产生的电动势为E ＝ΔΦΔt ＝ld ΔB Δt＝0.1 V ， 回路的总长度为5 m ，因此回路的总电阻为R ＝5λ＝0.5 Ω，电流为I ＝E R＝0.2 A ，根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向．(3)前2 s 电流为零，后2 s 有恒定电流，焦耳热为Q ＝I 2Rt ＝0.04 J. 答案：(1)导体棒在1 s 前做匀减速运动，在1 s 后以后一直保持静止．(2)0.2 A ，电流方向是顺时针方向．(3)0.04 J。
粤教版物理选修3-2：第三章 传感器单元练习题(含详细答案)
粤教版物理选修3-2第三章传感器一、单选题1.街旁的路灯和江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄，今利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用了半导体的()A．压敏性B．光敏性C．热敏性D．三种特性都利用2.楼道里，夜间只是偶尔有人经过，电灯总是亮着浪费电能，科研人员利用光敏材料制成“光控开关”，天黑时自动闭合，天亮时自动断开，利用声敏材料制成“声控开关”，当有人走动发出声音时，自动闭合，无人走动时，自动断开，若将这两个开关配合使用，就可以使楼道变得“智能化”，这种“智能”电路正确的是()A．B．C．D．3.氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化．如下图所示电路中，不同的一氧化碳浓度对应传感器的不同电阻值，电压表的示数与一氧化碳的浓度一一对应，观察电压表示数就能判断一氧化碳浓度是否超标．已知氧化锡传感器的电阻的倒数与一氧化碳浓度成正比，那么，电压表示数U与一氧化碳浓度ρ之间的对应关系正确的是()A．U越大，表示ρ越大，ρ与U成正比B．U越大，表示ρ越小，ρ与U成反比C．U越大，表示ρ越大，但ρ与U无关D．U越大，表示ρ越小，但ρ与U无关4.传感器是一种采集信息的重要器件．如图所示是一种测定压力的电容式传感器，A为固定电极，B为可动电极，组成一个电容大小可变的电容器．可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容．现将此电容式传感器与零刻线在中央的灵敏电流表和电源串联，组成闭合电路，已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转．当待测压力增大时()A．电容器的电容将减小B．灵敏电流表指针在正中央零刻线处C．灵敏电流表指针向左偏转D．灵敏电流表指针向右偏转5.某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图所示的装置．向杯内加入冷水，温度计的示数为20 ℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值为R1.然后向杯内加入热水，温度计的示数为60 ℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是()A．多用电表应选用电流挡，温度升高换用大量程测量B．多用电表应选用电流挡，温度升高换用小量程测量C．多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡D．多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡6.有些洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置采用的传感器是()A．温度传感器B．压力传感器C．生物传感器D．红外线传感器二、多选题7.(多选)在温控电路中，通过热敏电阻的阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制．如图所示的电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小)，C为电容器．当环境温度降低时()A．电容器C的带电荷量增大B．电压表的读数增大C．电容器C两极板间的电场强度减小D．R1消耗的功率增大8.(多选)某同学在实验室里熟悉各种仪器的使用，他将一条形磁铁放在水平转盘上，如图甲所示，磁铁可随转盘转动，另将一磁感应强度传感器固定在转盘旁边，当转盘(及磁铁)转动时，引起磁感应强度测量值周期性地变化，该变化的周期与转盘转动周期一致，经过操作，该同学在计算机上得到如图乙所示的图象．该同学猜测磁感应强度传感器内有一线圈，当测得磁感应强度最大时就是穿过线圈的磁通量最大时，按照这种猜测，下列说法中正确的是()A．在t＝0.1 s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化B．在t＝0.15 s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化C．在t＝0.1 s时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值D．在t＝0.15 s时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值9.(多选)某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路．仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有()A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起10.(多选)如图所示，用电流传感器研究自感现象．电源内阻不可忽略，线圈的自感系数较大，其直流电阻小于电阻R的阻值．t＝0时刻闭合开关S，电路稳定后，t1时刻断开S，电流传感器连接计算机分别描绘了整个过程线圈中的电流IL和电阻中的电流IR随时间t变化的图象．下列图象中可能正确的是()A．B．C．D．三、实验题11.根据图中所提供的器材，请正确将ABCD四个接线柱的接线接好，使其成为一个以热敏电阻为传感器的简易报警器(当温度过高时，电铃会响铃报警)。
2018-2019学年高中物理选修3-2粤教版：模块综合检测(一)
2018-2019学年高中物理选修3-2粤教版：模块综合检测(一)一、单选题1. 成功属于坚持不懈的有心人，电磁感应现象的发现充分说明了这一点，有一位物理学家在科学发现的道路上经过了多次的失败，寻找了10年之久终于在1831年8月29日发现了电磁感应现象．这位物理学家是（）A．奥斯特B．麦克斯韦C．法拉第D．楞次2. 电子秤使用的是( )A．超声波传感器B．温度传感器C．压力传感器D．红外线传感器3.某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示，下列说法中正确的是A．交变电流的频率为0.02HzB ．交变电流的瞬时表达式为C．在t=0.01s时，交流发电机线圈位于中性面D．在t=0.015s时，电流改变方向4. 图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈，A1、 A2、 A3是三个完全相同的灯泡．实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪)亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同．下列说法正确的是(A．图甲中，A1与L1的电阻值相同B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C．图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等5. 如图5所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻（负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻），L为小灯泡，当温度降低时A．R1两端的电压增大B．电流表的示数变小C．小灯泡的亮度变亮D．小灯泡的亮度变暗6. 如图所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是( )A．一起向左运动B．一起向右运动二、多选题C ．ab 和cd 相向运动，相互靠近D ．ab 和cd 相背运动，相互远离7. 如图所示，、是两个完全相同的灯泡，是理想二极管，是带铁芯的线圈，其电阻忽略不计．下列说法正确的是A ．闭合瞬间，先亮B ．闭合瞬间，、同时亮C ．断开瞬间，闪亮一下，然后逐渐熄灭D ．断开瞬间，逐渐熄灭8. 如图a ，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，与副线圈相连的两个灯泡完全相同，闭合电键K 后，正确的是()图a 图bA ．电流表示数变小B ．电压表示数增大C ．变压器的输入功率增大D ．如b 图所示的交流电每秒钟方向改变50次9. 一个称为“千人震”的趣味物理小实验是用一节电动势为1.5 V 的新干电池、几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器,几位做实验的同学手拉手成一排,另一位同学将电池、镇流器、开关用导线将它们和首、尾两位同学两个空着的手相连,如图所示.在开关闭合后再断开时就会使连成一排的同学有触电感觉,则()C ．人有触电感觉是在开关断开瞬间B ．该实验的原理是1.5 V 的电压让人感到触电A ．该实验的原理是镇流器的自感现象三、解答题D ．有触电的感觉是在开关闭合的瞬间10.如图所示的电路中，当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明A ．热敏电阻在温度越高时，电阻越大B ．热敏电阻在温度越高时，电阻越小C ．半导体材料温度升高时，导电性能变差D ．半导体材料温度升高时，导电性能变好11. 如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一材料相同、粗细均匀的正方形导体框abcd ．现将导体框先后朝两个方向以v 、3v 速度匀速拉出磁场，则导体框在上述两过程中，下列说法正确的是（）A ．导体框中产生的感应电流方向相同B ．通过导体框截面的电量相同C ．导体框中产生的焦耳热相同D ．导体框cd 边两端电势差大小相同12. 如图所示，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一矩形线框abcd ，线框的匝数为N ，电阻为R ，ab ＝cd ＝L 1，ad ＝bc ＝L 2.线框绕垂直于磁感线的轴OO′以角速度ω做匀速转动．求：(1)线框中感应电动势的最大值；(2)线框中感应电流的有效值．13. 小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示，两根平行金属导轨相距l＝0.50 m，倾角θ＝53°，导轨上端串接一个R＝0.05 Ω的电阻．在导轨间长d＝0.56 m的区域内，存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B＝2.0 T．质量m＝4.0 kg的金属棒CD水平置于导轨上，用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连．CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s＝0.24 m．一位健身者用恒力F＝80 N拉动GH杆，CD棒由静止开始运动，上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直．当CD棒到达磁场上边界时健身者松手，触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，不计其它电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量)．求：(1)CD棒进入磁场时速度v的大小；(2)CD棒进入磁场时所受的安培力F A的大小；(3)在拉升CD棒的过程中，健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q.14. 如图(a)所示，间距为l、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为θ的斜面上．在区域Ⅰ内有方向垂直于斜面的匀强磁场，磁感应强度为B；在区域Ⅱ内有垂直于斜面向下的匀强磁场，其磁感应强度B t的大小随时间t变化的规律如图(b)所示．t＝0时刻在轨道上端的金属细棒ab从如图位置由静止开始沿导轨下滑，同时下端的另一金属细棒cd在位于区域I内的导轨上由静止释放．在ab棒运动到区域Ⅱ的下边界EF处之前，cd棒始终静止不动，两棒均与导轨接触良好．已知cd棒的质量为m、电阻为R，ab棒的质量、阻值均未知，区域Ⅱ沿斜面的长度为2l，在t＝t x时刻(t x未知)ab棒恰进入区域Ⅱ，重力加速度为g.求：图(a) 图(b)(1)通过cd棒电流的方向和区域Ⅰ内磁场的方向；(2)当ab棒在区域Ⅱ内运动时，cd棒消耗的电功率；(3)ab棒开始下滑的位置离EF的距离；(4)ab棒开始下滑至EF的过程中回路中产生的热量．。
粤教版高中物理选修3-2模块综合测评
高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）模块综合测评(时间：60分钟，满分：100分)一、选择题(本题共10个小题，每小题6分，共60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，第8～10题有多项符合题目要求，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．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是()【导学号：90270139】A．只要有磁通量穿过闭合电路，电路中就有感应电流B．只要闭合电路在做切割磁感线运动，电路中就有感应电流C．只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电流D．只要穿过闭合电路的磁通量足够大，电路中就有感应电流【解析】产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，与穿过线圈的磁通量的大小无关，C正确．【答案】 C2．物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图1所示，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环．闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起．某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是()图1A．线圈接在了直流电源上B ．电源电压过高C ．所选线圈的匝数过多D ．所用套环的材料与老师的不同【解析】 金属套环跳起的原因是开关S 闭合时，套环上产生感应电流与通电螺线管上的电流相互作用而引起的．线圈接在直流电源上，S 闭合时，金属套环也会跳起．电压越高，线圈匝数越多，S 闭合时，金属套环跳起越剧烈．若套环是非导体材料，则套环不会跳起．故选项A 、B 、C 错误，选项D 正确．【答案】 D3．(2016·青岛高二期末)圆形导线框固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直．规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B 随时间变化的规律如图2所示．若规定逆时针方向为感应电流i 的正方向，下列i -t 图中正确的是( )图2【解析】 由E ＝n ΔB Δt S ，i ＝ER 可知，圆环内磁感应强度B 的变化率恒定不变，电流大小也不变，A 项错误；由楞次定律可知，第1 s 内导线框中的感应电流方向沿逆时针方向，与规定的正方向相同，故选项B 、D 一定错误，只有选项C 正确．【答案】 C4.(2016·汕尾高二期末)如图3所示，平放在水平面的铁芯上分别绕有线圈L 1、L 2，每个线圈各接有两条光滑的平行金属导轨，金属棒MN 、PQ 均垂直于导轨放置，MN 棒可自由移动而PQ 棒固定．MN 所在轨道之间有竖直向上的匀强磁场B 1，PQ 棒所在轨道之间有沿竖直方向的变化磁场B 2，规定竖直向上为B 2的正方向．当B 2变化时，MN 在磁场B 1的作用下向右运动，则B 2随时间变化的B 2-t 图象可能是下图中的( ) 【导学号：90270140】图3A B C D【解析】 由E 2＝n ΔB 2Δt S 可知，若磁场B 2均匀变化，产生的感应电动势E 2恒定不变，L 2中的电流恒定不变，L 1中将无感应电动势，MN 棒不会向右运动，A 、B 选项均错误；若B 2竖直向上，逐渐减小，变化率也减小，由楞次定律可判断，L 1中的磁通量方向竖直向上，且在减小，MN 棒中的感应电流方向由M →N ，在B 1中所变安培力水平向左，MN 棒将向左运动，C 选项错误；同样道理可分析，D 选项正确．【答案】 D5．(2016·嘉兴高二检测)在匀强磁场中的矩形线圈从中性面开始匀速转动，穿过线圈平面的磁通量与时间t 的图象是( )【解析】 设匀强磁场的磁感应强度为B ，矩形线圈abcd 的面积为S ，如图所示，从中性面位置开始逆时针方向匀速转动，设经过时间t 转过的角度θ＝ωt ，转到位置a 1d 1，画出它的正视图如图所示．由磁通量计算式Φ＝BS (S 为垂直磁感线方向的面积)可知，在时刻t 通过线圈平面的磁通量为Φ＝BS cos θ＝BS cos ωt ，即ω与t 的关系按余弦函数规律变化．C 选项正确．【答案】 C6．(2013·全国卷Ⅱ)如图4所示，在光滑水平桌面上有一边长为L 、电阻为R 的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d (d >L )的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下．导线框以某一初速度向右运动．t ＝0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域．下列v -t 图象中，可能正确描述上述过程的是( ) 【导学号：90270141】图4【解析】 导体切割磁感线时产生感应电流，同时产生安培力阻碍导体运动，利用法拉第电磁感应定律、安培力公式及牛顿第二定律可确定线框在磁场中的运动特点．线框进入和离开磁场时，安培力的作用都是阻碍线框运动，使线框速度减小，由E ＝BL v 、I ＝ER 及F ＝BIL ＝ma 可知安培力减小，加速度减小，当线框完全进入磁场后穿过线框的磁通量不再变化，不产生感应电流，不再产生安培力，线框做匀速直线运动，故选项D 正确．【答案】 D7．如图5所示是一火灾报警器电路的示意图．其中R 3为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而增大．值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器．当传感器R 3所在处出现火情时，显示器的电流I 、报警器两端的电压U 的变化情况是( )图5A ．I 变大，U 变小B ．I 变小，U 变大C ．I 变小，U 变小D ．I 变大，U 变大【解析】 首先弄清电路的结构：R 2与R 3并联，再与R 1串联，当R 3所在处出现火情时，R 3的温度升高，则R 3的电阻增大，故整个外电路的电阻要增大，路端电压U 也要增大，R 3两端电压也要增大，即R 2两端电压要增大，所以I 要增大，故选D.【答案】 D8．如图6甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b 是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R ＝10 Ω，其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是( )【导学号：90270142】图6A ．当单刀双掷开关与a 连接时，电压表的示数为22 VB ．当单刀双掷开关与a 连接且t ＝0.01 s 时，电流表示数为零C ．当单刀双掷开关由a 拨向b 时，原线圈的输入功率变大D ．当单刀双掷开关由a 拨向b 时，副线圈输出电压的频率变为25 Hz【解析】 原线圈输入电压的有效值为U 1＝3112 V ＝220 V ，当单刀双掷开关与a 连接时，U 2＝110U 1＝22 V ，A 选项正确；当t ＝0.01 s 时，电流表示数不为零，电流表测量的是有效值，B 选项错误；当单刀双掷开关由a 拨向b 时，U 2′＝15 U 1＝44 V ，输出功率增大，原线圈的输入功率也增大，此时输出电压的频率不变，C 选项正确，D 选项错误．【答案】 AC9.如图7所示，阻值为R 的金属棒从图示位置ab 分别以v 1、v 2的速度沿光滑导轨(电阻不计)匀速滑到a ′b ′位置，若v 1∶v 2＝1∶2，则在这两次过程中( )图7A ．回路电流I 1∶I 2＝1∶2B ．产生的热量Q 1∶Q 2＝1∶2C ．通过任一截面的电荷量q 1∶q 2＝1∶2D ．外力的功率P 1∶P 2＝1∶2【解析】 金属棒切割磁感线产生的感应电动势为BL v ，感应电流I ＝E R ＝BL vR ，其大小与速度成正比；产生的热量Q ＝I 2Rt ＝B 2L 2v 2R·L ′v ＝B 2L 2L ′vR ，B 、L 、L ′、R 是一样的，两次产生的热量比等于运动速度的比；通过任一截面的电荷量q ＝It ＝BL v R L ′v ＝BLL ′R 与速度无关，所以这两个过程中，通过任一截面的电荷量之比应为1∶1；金属棒运动过程中受磁场力的作用，为使棒匀速运动，外力大小要与磁场力相同．则外力的功率P ＝F v ＝BIL v ＝B 2L 2v 2R ，其中B 、L 、R 相同，外力的功率与速度的平方成正比，所以外力的功率之比应为1∶4.A 、B 正确．【答案】AB10．竖直放置的平行光滑导轨，其电阻不计，磁场方向如图8所示，磁感应强度B＝0.5 T，导体杆ab和cd的长均为0.2 m，电阻均为0.1 Ω，所受重力均为0.1 N，现在用力向上推导体杆ab，使之匀速上升(与导轨接触始终良好)，此时cd恰好静止不动，ab上升时下列说法正确的是()【导学号：90270143】图8A．ab受到的推力大小为2 NB．ab向上的速度为2 m/sC．在2 s内，推力做功转化的电能是0.4 JD．在2 s内，推力做功为0.6 J【解析】以ab、cd为整体可知向上推力F＝2mg＝0.2 N，对cd可得BIl＝mg，所以I＝mgBl＝0.10.5×0.2A＝1 A，设ab运动速度为v，则Bl v＝I×2R，所以v＝2RIBl＝2×0.1×10.5×0.2m/s＝2 m/s,2 s内转化的电能W电＝I2×2Rt＝0.4 J,2 s内推力做的功W F＝F v t＝0.8 J．故选项B、C正确．【答案】BC二、非选择题(本题共3小题，共40分．)11．(12分)(2016·镇安高二检测)交流发电机的原理如图9甲所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕OO′轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，已知线圈的电阻为R＝2.0 Ω，求：甲乙图9(1)通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值是多少？(2)矩形线圈转动的周期是多少？(3)线圈电阻上产生的电热功率是多少？(4)保持线圈匀速转动，1 min内外界对线圈做的功是多少？【解析】 (1)由i -t 图可知通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值I m ＝2.0 A. (2)矩形线圈转动的周期T ＝4.0×10－3 s.(3)由有效值I ＝I m 2，线圈电阻上产生的电热功率为P ＝I 2R ＝I 2m 2 R ＝4 W.(4)外界对线圈做功转化成电能再转化成电热， 1 min 内外界对线圈做的功W ＝Pt ＝240 J. 【答案】 (1)2.0 A (2)4.0×10－3 s (3)4 W(4)240 J12．(14分)某电子天平原理如图10所示，E 形磁铁的两侧为N 极，中心为S 极，两极间的磁感应强度大小均为B ，磁极宽度均为L ，忽略边缘效应，一正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，线圈两端C 、D 与外电路连接，当质量为m 的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触)，随后外电路对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流I 可确定重物的质量．已知线圈匝数为n ，线圈电阻为R ，重力加速度为g ，问：图10(1)线圈向下运动过程中，线圈中感应电流是从C 端还是从D 端流出？ (2)供电电流I 是从C 端还是从D 端流入？求重物质量与电流的关系． (3)若线圈消耗的最大功率为P ，该电子天平能称量的最大质量是多少？【导学号：90270144】【解析】 (1)由右手定则知：感应电流从C 端流出． (2)设线圈受到的安培力为F A .外加电流从D 端流入． 由F A ＝mg 和F A ＝2nBIL ，得m ＝2nBLg I .(3)设能称量的最大质量为m 0. 由m ＝2nBL g I 和P ＝I 2R ，得m 0＝2nBL gPR. 【答案】 (1)感应电流从C 端流出 (2)供电电流从D 端流入 m ＝2nBL g I (3)2nBLgP R13．(14分)如图11甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN 、PQ 竖直放置，其宽度L ＝1 m ，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M 与P 之间连接一阻值为R ＝0.40 Ω的电阻，质量为m ＝0.01 kg 、电阻为r ＝0.30 Ω的金属棒ab 紧贴在导轨上．现使金属棒ab 由静止开始下滑，下滑过程中ab 始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x 与时间t 的关系如图乙所示，图象中的OA 段为曲线，AB 段为直线，导轨电阻不计，g 取10 m/s 2(忽略ab 棒运动过程中对原磁场的影响)．甲 乙图11(1)判断金属棒两端a 、b 的电势高低； (2)求磁感应强度B 的大小；(3)在金属棒ab 从开始运动的1.5 s 内，电阻R 上产生的热量． 【解析】 (1)由右手定则判断φb >φa .(2)当金属棒匀速下落时，由共点力平衡条件得 mg ＝BIL金属棒产生的感应电动势E ＝BL v t 则电路中的电流I ＝BL v tR ＋r由图象可得v t ＝7 m/s 代入数据解得B ＝0.1 T.(3)在0～1.5 s ，以金属棒ab 为研究对象，根据动能定理得mgh －W 安＝12m v 2t －0W 安＝0.455 J对闭合回路由闭合电路欧姆定律得 E 电＝I (R ＋r )则电阻R 两端的电压U R 为 U R ＝R R ＋rE 电电阻R 上产生的热量Q R ＝RR ＋r W 安＝0.26 J.【答案】 (1)b 端电势高 (2)0.1 T (3)0.26 J。
粤教版高中物理选修32第三章传感器单元检测
粤教版高中物理选修3-2第三章传感器单元检测粤教版高中物理选修3-2第三章传感器单元检测一、单项选择题1.如图为电源、电磁继电器、滑动变阻器、绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻、开关、导线等构成的一个高温报警器电路图，要求是：正常状况绿灯亮，有险情时电铃报警，则图中的甲、乙、丙分别是（）A.小电铃、半导体热敏电阻、绿灯泡B.半导体热敏电阻、小电铃、绿灯泡C.绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻D.半导体热敏电阻、绿灯泡、小电铃2.以下图是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的表示图，此中A是发光仪器，B是光敏电阻，R是普通定值电阻，以下说法中正确的选项是( )A.当传递带上没有物件挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变大B.当传递带上没有物件挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变小当传递带上有物件挡住由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.当传递带上有物件挡住由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3.很多楼道照明灯拥有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白日，即便有声音它也没有反响，它的控制电路中可能接入的传感器是（）①温度传感器②光传感器③声音传感器④热传感器．A.①②B②③.C③④.D②④.4.对于传感器工作的一般流程，以下说法中正确的选项是（）A.非电学量→敏感元件→变换电路→电学量→变换元件B.电学量→敏感元件→变换电路→变换元件→非电学量C.非电学量→敏感元件→变换元件→变换电路→电学量D.非电学量→变换电路→变换元件→敏感元件→电学量5.电梯门不会夹伤人的手，是由于电梯门安装了什么传感器( )A.温度传感器B.红外线传感器C压.力传感器 D.生物传感器1/86.以下图是室外光控路灯的模拟电路，用发光二极管LED模拟路灯，R G为光敏电阻，R1的最大电阻为51kΩ，R2为330kΩ，则以下说法中不正确的选项是（）A.在图中虚线方框A中应增添的元件为“与门”B.在图中虚线方框A中应增添的元件为“非门”C.要想在天更暗时路灯才会亮，应当把R1的阻值调大些D.经过发光二极管LED的电流，不经过光敏电阻R G7.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R1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，并经信号办理器办理后在屏幕显示出电信号与时间的关系，如图乙所示．若传递带保持匀加快运动，每个工件均相对传递带静止，且相邻工件间距挨次为5、10、15、20(单位：cm)，则下陈述法正确的选项是(不计工件挡住的时间)()A.工件加快度为0.1m/s2B.工件加快度为0.4m/s2C.当无光照耀R1时，光传感器就输出一次高电压D.当无光照耀R1时，光传感器就输出一次低电压8.电子秤使用的是（）A.超声波传感器B.温度传感器C.压力传感器D.红外线传感器9.以下说法正确的选项是（）话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号变换为声信号电熨斗能够自动控制温度的原由是它装有双金属片温度传感器，这类传感器的作用是控制电路的通断霍尔元件能够把磁感觉强度这个磁学量变换为电流这个电学量半导体热敏电阻常用作温度传感器，温度高升，它的电阻值变大10.在信息技术迅猛发展的今日，光盘是储存信息的一种重要媒介．光盘上的信息往常是经过激光束来读取的．若激光束不是垂直投射到盘面上，则光芒在经过透明介质层时会发生偏折而改变前进方向，如图所示．以下有关说法正确的选项是（）2/8A.图中①光是红光，②光是蓝光B.在光盘的透明介质层中，①光比②光流传更快C.若①光、②光先后经过同一双缝干预装置，前者获取的条纹比后者的宽D.若①光、②光先后经过同一单缝衍射装置，前者获取的中央亮纹比后者的中央亮纹窄11.以下说法中不正确的选项是（）摄像机其实是一种将光信号转变为电信号的装置电视机其实是一种将电信号转变为光信号的装置电视机接收的画面是连续的摄像机在1s内要送出25张画面12.很多楼道照明灯拥有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白日，即便有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是()①温度传感器②光传感器③声音传感器④热传感器A.①②B②③.C③④.D②④.13.以下图，是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两极，把这两极接入外电路，当外电路中的电流变化说明电容值增大时，则导电液体的深度h变化为( )A.h增大B.h减小C.h不变D.没法确立二、多项选择题14.以下图的光控电路用发光二极管LED模拟路灯，R G为光敏电阻．A为斯密特触发器输入端，在天黑时路灯(发光二极管)会点亮．以下说法正确的选项是()A.天黑时，Y处于高电平B.天黑时，Y处于低电平C.当R1调大时，天更暗时，灯(发光二极管)点亮D.当R1调大时，天较亮时，灯(发光二极管)就能点亮15.美国科学家WillardS．Boyle与GeorgeE．Snith因电荷耦合器件（CCD）的重要发明获取2009年度诺贝尔物理学奖．CCD是将光学量转变为电学量的传感器．以下器件可作为传感器的有（）A.发光二极管B.热敏电阻C.霍尔元件D.干电池3/816.计算机光驱的主要部分是激秃顶，它能够发射脉冲激光信号，激光扫描光盘时，激秃顶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办理系统，再经过计算机显示出相应信息．光敏电阻自动计数器的表示图以下图，此中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.当有光照耀1时，办理系统获取低电压 B.当有光照耀R1时，办理系统获取高电压RC.信号办理系统每获取一次低电压就计数一次D.信号办理系统每获取一次高电压就计数一次17.传感器是一种收集信息的重要器件，以下图是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，惹起电容的变化，将电容器、敏捷电流计和电源串接成闭合电路，那么以下说法正确的选项是()A.当F向上压膜片电极时，电容将减小B.若电流计有示数，则压力F发生变化C.若电流计有向右的电流经过，则压力F在增大D.若电流计有向右的电流经过，则压力F在减小三、填空题18.如图甲所示，为热敏电阻的R﹣t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器构成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100Ω．当线圈的电流大于或等于20MA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E=9.0V，内阻能够不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．则①应当把恒温箱内的加热器接在________（填“A、B端”或“C、D端”）．②假如要使恒温箱内的温度保持50℃，可变电阻R′的阻值应调理为________Ω．19.以下图，图甲为热敏电阻的R﹣t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器构成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为200Ω．当线圈中的电流大于或等于20MA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E=6V，内阻能够不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．4/8①应当把恒温箱内的加热器接在________端．（填“A、B”、“C、D”）②假如要使恒温箱内的温度保持100℃，可变电阻R′的值应调理为________Ω．20.当光照耀到光敏电阻上时，光敏电阻的阻值________（填“变大”、“不变”或“变小”）．光敏电阻的电阻率随________加强而________，它是把________这个光学量变换为________这个电学量；热敏电阻是的电阻率随________高升而________，它是把________这个热学量变换为________这个电学量．四、实验研究题21.温度传感器是一种将温度变化变换为电学量变化的装置，它经过丈量传感器元件的电学量随温度的变化来实现温度的丈量，此中心零件是由半导体资料制成的热敏电阻．在某次实验中，为了丈量热敏电阻R T在0℃到100℃之间多个温度下的阻值，一实验小组设计了如图甲所示电路．其实验步骤以下：①正确连结电路，在保温容器中加入适当开水；②加入适当的冰水，待温度稳固后，丈量不一样温度下热敏电阻的阻值；③重复第②步操作若干次，测得多组数据．1）该小组用多用电表“×100挡”测热敏电阻在100℃下的阻值，发现表头指针偏转的角度很大；为了正确地进行丈量，应换到________挡（选填“×10、”“×1k）”；假如换挡后就用表笔连结热敏电阻进行读数，那么短缺的实验步骤是：________，补上该步骤后，表盘的示数如图乙所示，则它的电阻是________Ω．实验小组算得该热敏电阻在不一样温度下的阻值，并据此绘得图丙的R﹣t关系图线，请依据图线写出该热敏电阻的R﹣t关系________；5/8（2）若把该热敏电阻与电源（电动势E=1.5V、内阻不计）、电流表（量程为5mA、内阻R g=100Ω）、电阻箱R0串连起来，连成如图丁所示的电路，用该电阻作测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就获取了一个简单的“热敏电阻测温计”．①电流表刻度较大处对应的温度刻度应当________（填“较大”或“较小”）；②若电阻箱的阻值取R0=220Ω，则电流表 3mA地方对应的温度刻度为________℃．五、综合题22.以下图为一简略火灾报警装置，其原理是：竖直搁置的试管中装有水银，当温度高升时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声．已知27℃时，空气柱长度L1为20cm．此时水银柱上表面与导线下端的距离L2为10cm．管内水银柱的高度h为8cm，大气压强为75cmHg．（1）当温度达到多少℃时，报警器会报警？（2）假如要使该装置在87℃时报警，则应当再往玻璃管内注入多少cm高的水银柱？23.有一种丈量人体重量的电子秤，其原理图如图中的虚线所示，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（本质是理想电流表）．设踏板的质量可忽视不计，已知理想电流表的量程为3A，电源电动势为12V，内阻为2Ω，电阻R随压力变化的函数式为R=30﹣0.02F（F和R的单位分别是N和Ω）；（1）该秤能丈量的最大重量是________N；（2）该秤零刻度线（即踏板空载时间刻度线）应标在电流刻度盘________A处．6/8粤教版高中物理选修3-2第三章传感器单元检测答案分析部分一、单项选择题1.【答案】B2.【答案】D3.【答案】B4.【答案】C5.【答案】C6.【答案】A7.【答案】D8.【答案】C9.【答案】B10.【答案】D11.【答案】C12.【答案】B13.【答案】A二、多项选择题14.【答案】B,C15.【答案】B,C16.【答案】B,D17.【答案】B,C三、填空题18.【答案】A、B；26019.【答案】A、B；5020.【答案】变小；光照；减小；光照强弱；电阻；温度；减小；温度；电阻四、实验研究题21.【答案】（1）×10；欧姆调零；200；R=100+t（2）较大；80五、综合题22.【答案】（1）报警器报警，则气体柱的长度要增大到L1+L2依据等压变化代入数据得T2=450K，即t2=177℃（2）设加入X水银柱，在87℃时会报警，7/8（粤教版高中物理选修3-2第三章传感器单元检测（（（可得（解得X=8.14cm（23.【答案】（1）14002）8/8。
2019-2020学年高中物理 第三章 传感器章末过关检测卷(含解析)粤教版选修3-2.doc
2019-2020学年高中物理第三章传感器章末过关检测卷（含解析）粤教版选修3-2一、单项选择题(本大题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)1．如图所示的实验电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，D为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与D相距很近，下列说法正确的是(A)A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变D．无论怎样移动触头P，L消耗的功率都不变解析：触头P左移，使其电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R的阻值减小，最终达到增大流过灯泡的电流的效果．A项正确．2．如图所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照光敏电阻时，表针的偏角(自左向右)为θ；用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ′，则可判断(B)A．θ′＝θ B．θ′＜θ C．θ′＞θ D．不能确定解析：光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，用手掌挡住部分光线，光敏电阻的阻值变大，表针左偏，偏角减小．3．如图是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其他量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的(A)A．距离变化 B．正对面积变化C．介质变化 D．电压变化解析：这个声电传感器又可归类到电容传感器中．由题意对着话筒说话时，振动膜前后振动，则金属层和金属板间距离改变，即电容器两极板间距改变，故导致电容变化的原因可能是电容器两极间距变化．4．类人型机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯．下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是(B)A．是力传感器 B．是光传感器C．是温度传感器 D．是声音传感器解析：遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，B对，A、C、D错．二、多项选择题(本题共5小题，每题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中有多个选项正确，全部选对得6分，漏选得3分，错选或不选得0分．)5．下列说法正确的是(BD)A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断C．电子秤所使用的测力装置是声传感器D．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量6．美国科学家WillardS.Boyle与GeorgeE.Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖．CCD是将光学量转变成电学量的传感器．下列器件可作为传感器的有(BC)A．发光二极管 B．热敏电阻C．霍尔元件 D．干电池解析：发光二极管有单向导电性，A项错误；热敏电阻和霍尔元件都可作为传感器，B、C两项正确；干电池是电源，D项错误．7．如图所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图，现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是(设水对电阻阻值的影响不计)(BC)A．如果R为金属丝电阻，读数变化非常明显B．如果R为金属丝电阻，读数变化不明显C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制成)，读数变化非常明显D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制成)，读数变化不明显解析：金属丝电阻的阻值随温度的升高而增大，但由于温差不大阻值变化很小，而热敏电阻(用半导体材料制成)灵敏度高，所以选B、C.8．如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时(CD)A．电压表的示数减小B．R2中电流强度增大C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压降低解析：当照射光强度增大时，R3减小，电路总电阻减小，总电流增大，路端电压降低，电压表的示数增大，A错D对；又R2两端的电压减小，通过R2的电流增大，则小灯泡的功率增大，C对．9．用计算机辅助实验系统(DIS)做验证牛顿第三定律的实验，如图所示是把两个测力探头的挂钩钩在一起，向相反方向拉动，观察显示器屏幕上出现的结果．观察分析两个力传感器的相互作用随着时间变化的曲线，以下结论正确的是(BD)A．作用力与反作用力作用在同一物体上B．作用力与反作用力同时存在，同时消失C．作用力与反作用力大小不一定相等D．作用力与反作用力方向相反解析：牛顿第三定律中作用力和反作用力大小相等，方向相反，作用在一条直线上，作用在两个物体上．作用力和反作用力同时产生，同时消失．应选B、D.三、非选择题(本大题3小题，共54分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)10．(18分)某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性．现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等．(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在下图的实物图上连线．(2)实验的主要步骤：①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，________________________________________________________________________，__________________________________，断开开关；③重复第②步操作若干次，测得多组数据．(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得下图的Rt关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的Rt关系式：R＝____________＋____________t(Ω)(保留3位有效数字)．解析：(1)电路连接如图：(2)读取温度计示数，读取电压表示数．(3)延长直线可得R 0＝100 Ω；直线的斜率k ＝tan θ＝ΔR Δt ＝120－10050Ω/℃＝0.400 Ω/℃所以R ＝100＋0.4t (Ω)．答案：见解析 11．(18分)某研究性学习小组研究光敏电阻的特性，利用欧姆表研究光敏电阻在不同光照强度下，其阻值变化情况，测量电路如图1所示．图1(1)如图2所示，是多用表转换开关指示在“×100 Ω”处进行电阻的测量，D 是多用表表盘指针在测量时的偏转位置，则测量的光敏电阻值为________．(2)通过实验发现，用光照射光敏电阻时欧姆表指针会往右偏，则可判断该光敏电阻在受到光照时，阻值________(选填“变大”、“变小”或“不变”)．(3)如图3是某同学研究热敏电阻的原理图，当给电阻加热时电压表读数变大，说明热敏电阻阻值变________．图3解析：用光照射光敏电阻时欧姆表指针会往右偏，则电流变大，就可判断该光敏电阻在受到光照射时，阻值变小；当给电阻加热时电压表读数变大，就可判断R1分得的电压变小，说明热敏电阻阻值变小．答案：(1)1 300 Ω(2)变小(3)小12．(18分)图示为某同学在探究活动中设计的一种电子秤，已知电源的电动势为E，内阻不计，电阻分布均匀的可变电阻总长为L，总电阻为R，弹簧的劲度系数为k，连接电压表的导线可自由伸缩，不测量时指针P在a处(如图中虚线所示)，使电压表的示数与所称重力对应便成为电子秤(1)不称重时，图中的电压表的示数为________．(2)所称物体的重力G 与电压表的示数U 以及E 、k 、L 的关系为________．(3)该设计的电路对应电表上重力刻度线是否均匀？________．答案：(1)0 (2)G ＝kLU E (3)是。
高中物理 第三章 传感器章末知识整合(含解析)粤教版选修3-2-粤教版高二选修3-2物理试题
【金版学案】2015-2016学年高中物理第三章传感器章末知识整合粤教版选修3-2专题一压力传感器的应用压力传感器是将力信号转换为电信号的一类传感器，这类问题一般要结合牛顿运动定律的应用．例1起跳摸高是学生常进展的一项活动，竖直起跳的时间和平均蹬地力的大小能够反映学生在起跳摸高中的素质．为了测定竖直起跳的时间和平均蹬地力的大小，教师在地面上安装了一个压力传感器，通过它可以在计算机上绘出平均压力与时间的关系图象．小亮同学身高1.72 m，站立时举手达到2.14 m，他弯曲两腿，做好起跳的准备，再用力蹬地竖直跳起，测得他对传感器的压力F与时间t的关系图象如下列图．图中网格间距相等，不计空气阻力，取g＝10 m/s2.求小亮同学起跳摸高的最大高度约为多少？解析：从图可知小亮质量为60 kg ；蹬地作用力为1 050 N ，加速离开地面时间为0.4 s. 设他蹬的过程中的平均加速度大小为a ，根据牛顿第二定律得：F －mg ＝ma ，a ＝F －mg m ＝1 050－60060m/s 2＝7.5 m/s 2. 小亮离开地面时获得的速度约为：v ＝at ＝3.0 m/s ，离开地面后做竖直上抛运动上升的高度为：h ′＝v 22g ＝322×10m ＝0.45 m. 摸高约为：H ＝h ′＋h 0＝2.59 m.答案：2.59 m例2 (2013·中山模拟)(多项选择)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，其工作原理图如下列图，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动过程的某一段时间内，发现电流表的示数I 变大，且I 大于升降机静止时电流表的示数I 0，在这段时间内( )A．升降机可能匀速上升B．升降机可能在匀减速上升C．升降机一定处于失重状态D．通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时大解析：由于I>I0，故电路路端电压增大，压敏电阻阻值变大，所受压力减小，升降机失重，通过压敏电阻的电流减小，故B、C两项正确，A、D两项错误．答案：BC专题二温度传感器的应用温度传感器是指将温度信号转换成电信号的一类传感器，一般有两类：一类是随温度变化引起传感器中某个组件形状的变化(如热胀冷缩)达到转换信号的目的；还有一类是随温度变化引起电阻的变化，如半导体材料中热敏电阻随温度升高电阻减小，达到转换信号的目的．例3 电饭锅中的温度传感器主要元件是感温铁氧体，它的特点是：常温下具有铁磁性，能够被磁铁吸引，但是上升到约103 ℃时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了．这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度〞或“居里点〞．如如下图所示是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(103 ℃)时，会自动断开．S2是一个自动控温开关，当温度低于70 ℃时会自动闭合；温度高于80 ℃时，会自动断开．红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯．分流电阻R1＝R2＝500 Ω，加热电阻丝R3＝50 Ω，两灯电阻不计．(1)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比． (2)简要回答，如果不闭合开关S 1，能将饭煮熟吗？解析：(1)加热时电饭煲消耗的电功率P 1＝U 2R 并，保温时电饭煲消耗的电功率为P 2＝U 2〔R 1＋R 并〕且R 并＝R 2R 3R 2＋R 3＝500×50500＋50Ω＝50011Ω，从而有P 1P 2＝R 1＋R 并R 并＝500＋5001150011＝121. (2)如果不闭合开关S 1，开始S 2总是闭合的，R 1被短路，功率为P 1，当温度上升到80 ℃时，自动断开，功率降为P 2，温度降低到70 ℃，S 2自动闭合．温度只能在70℃～80 ℃之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭．答案：(1)12∶1 (2)见解析例4 如右图所示为用热敏电阻R 和继电器L 等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小．电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接．如此( )A ．当温度降低到某一数值，衔铁P 将会被吸下B ．当温度升高到某一数值，衔铁P 将会被吸下C ．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C 、D 端D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端解析：当温度降低，热敏电阻的阻值增大，电路中电流减小，继电器磁性减弱，衔铁P 不动，反之，衔铁P动，被吸下，A错、B对；可以判断，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端，这样才能实现恒温．答案：BD专题三光传感器的应用例5 硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件．某同学用图甲所示电路探究硅光电池的路端电压U与总电流I的关系．图中R0为定值电阻，电压表视为理想电压表．(1)请根据图甲，用笔画线代替导线将图乙中的实验器材连接成实验电路．(2)该同学给硅光电池一固定的光照强度，通过改变滑动变阻器来增加电路的电流，从而根据两个电压表读出许多组电压值，再把V2表的示数与电阻R0的阻值相除折算成许多个电流值，描绘出如图丙所示的UI图线，如此根据该图线可以说明硅光电池的内电阻随电路电流的增大而________(填“增大〞或“减小〞)．解析：(1)实物连图如右图所示：(2)根据电源的内阻等于图线的斜率的绝对值可知：硅光电池的内电阻随电路电流的增大而增大．答案：见解析时间都去哪儿了？“时间去哪儿了？〞是当下最流行的一句话，又被称“马年第一问〞．乍一问，很多人都会语塞：“哎妈呀，我也不知道呀！〞时间去哪儿了，也是科学家永远追崇的课题，很多科研团队发现了时间的奥秘．世界著名的物理学家、心理学家、生物学家，用多个实验告诉大家：支配所有人的时间，从未有人触碰过的时间，就在那儿．理论物理学家：时间从脑子里“漏掉〞了“您的时间都去哪儿了？〞纽约城市大学研究生中心的理论物理学教授，世界著名物理学家加来道雄先生，做过一个实验．他请街上不同年龄段的志愿者们，随机做了一个测试：用自己的方式，预测1分钟时间，再跟实验人员的码表核对．结果是：年轻人算的时间比拟快，通常还没有到1分钟，他们就认为已经到1分钟的时间了；而年长的人，他们通常过了1分钟后，才觉得这是1分钟的容量．对年长的人来讲，时间就这么“漏〞掉了．这也是我们大多数人的感受：上了年纪之后，不知道时间去哪儿了．科学家证明，“时间如白驹过隙〞这种体验，并不是飘缈的第六感，而是实实在在受到身体器官控制的——人体内有一只计时器，即便你脱离时钟，仍然能感觉到时间在走．美国杜克大学脑神经科学教授华伦梅克带领团队，做了一项研究：他们请被试人员躺进光电子扫描器中，将一些计算时间的问题抛给他们，观察他们脑区的活动状态．团队发现，每个人的大脑里，有一个“秒表〞在起作用．大脑的前面部位，是“秒表〞的工作区域，细胞以有规律的方式跳动着，如钟表一样的“滴答滴〞，进展神经化学反响．这个过程在人不知情的情况下，持续进展，幻化成我们的感觉，就是时间不停地流逝．那个1分钟的实验明确，随着年纪的增长，大脑内部的时钟变慢了，也就是“滴答滴〞的节奏，渐行渐远了．心理学家：时间确实可以“多〞出来那么我们想知道，我们可以让时间慢一点走吗？好消息是，科学家认为这是肯定的．心理学家验证了：让时间变慢，我们有可能控制它．心理学家大卫·伊格尔曼博士，进展了一项冒险实验．前来做志愿者的，是一个叫杰西的青年．科学家们制作了一个感知计时器，电子屏幕上，数字在规律地、非常快地“闪〞，在正常情况下，人的大脑没法确定这上面的数字．杰西站在平地上的时候看，“它快得无法识别〞．然后，杰西从33米高处自由落体，这个高度相当于12层楼高．他的胸前绑着大卫的计时器，屏幕上的数字一直在跳动．杰西第一次坠落到弹力网上后，他告诉大卫，他看到了计时器上的数字，是56，事实上数字是50，已经非常接近正确答案．大卫的推测是：只有时间变慢了，人才能区分出计时器上快速闪动的数字．为了证实杰西的时间真的变慢了，大卫建议小伙子再来一跳．好吧，青年又坠落了一回，这一次他仍然能够看到数字，他读到的是96，事实上计时器上的数字是98.“8〞和“6〞的造型就差了一点点，这至少说明，杰西的时间，已经慢到可以几乎正确地看到数字．大卫的这个实验，首次证实了有些人的大脑能够加速，并且能在肾上腺素大量分泌的情况下(当人经历某些刺激，例如兴奋、恐惧、紧张等的时候，会分泌出这种化学物质)，比拟慢速地看这个世界．这个实验也首次证实了：时间确实会慢下来．也就是说，如果想拉长你的时间，可以积极地让自己的大脑兴奋起来．。
高中物理 第三章 传感器 第一、二节 认识传感器 传感器的原理自我小测(含解析)粤教版选修3-2(2
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认识传感器传感器的原理一、单项选择题1．如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡,当温度降低时（）．A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱2．如下图所示，R3是光敏电阻，当开关S闭合后,在没有光照射时，a、b两点等电势．当用光照射电阻R3时，则( ）．A．R3的电阻变小，a点电势高于b点电势B．R3的电阻变小，a点电势低于b点电势C．R3的电阻变大，a点电势高于b点电势D．R3的电阻变大，a点电势低于b点电势3．传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路．当待测压力作用于膜片电极上时,下列说法中正确的是（）．①若F向下压膜片电极，电路中有从a到b的电流②若F向下压膜片电极，电路中有从b到a的电流③若F向下压膜片电极，电路中不会有电流产生④若电流表有示数，说明压力F发生变化⑤若电流表有示数，说明压力F不会发生变化A．②④ B．①④ C．①⑤ D．③⑤二、双项选择题4．有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如下图所示电路中的A、B两点后,用黑纸包住元件或者把元件置入热水中,观察欧姆表的示数，下列说法正确的是（）．A．置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻C．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻D．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻5．传感器是一种采集信息的重要器件．如下图所示是一种测定压力的电容式传感器．当待测压力F作用于可动膜片电极时，可使膜片产生形变,引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路，那么( ）．A．当F向上压膜片电极时,电容将减小B．当F向上压膜片电极时，电容将增大C．若电流计有示数，则压力F发生变化D．若电流计有示数，则压力F不发生变化6．在自动恒温装置中,某种半导体材料的电阻率与温度的关系如下图所示，已知这种材料具有发热和控温双重功能，据此完成下列问题．(1）通电前材料温度低于t1，通电后，电压保持不变，它的功率（）．A．先增大后减小B．先减小后增大C．达到某一温度后功率不变D．功率一直在变化（2）当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在（）．A．t1B．t2C．t1~t2的某一值上D．大于t1的某一值上三、非选择题7．如下图所示,是两种电感式微小位移传感器的原理图，图甲中，1是待测物体,2是可平移的软铁芯，3是固定的软铁芯,2、3之间的空气间隙随着物体的位移改变,铁芯3上有线圈4．乙图中3是空心线圈，1是待测物体，软铁芯2插在线圈3中并且随着物体1在线圈中平移．说明它们的工作原理．8．一热敏电阻阻值随温度变化的图象如实验图甲所示．请应用这一热敏电阻自行设计一控制电路．当温度高于某一值后红色指示灯亮．而温度低于这一值时绿色指示灯亮．给你的器材有如实验图乙所示的继电器一只(a、b为常闭触点，c、d为常开触点)、热敏电阻一只、滑动变阻器一只、红绿色指示灯各一个、两个独立的电池组、开关两个、导线若干等．并且请说明滑动变阻器的作用．参考答案1．答案:C解析：R2与灯L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当热敏电阻温度降低时，电阻R2增大，外电路电阻增大，电流表读数减小,灯L电压增大，灯泡亮度变强，R1两端电压减小，故C项正确，其余各项均错．2.答案：A解析:当用光照射R3时，R3的电阻值减小，通过R3和R4的电流增大，R3的电压降减小,R4的电压降增加，a点电势高于b点电势．3。
2019高中物理 模块综合检测(一)粤教版选修3-2
模块综合检测(一)(时间：90分钟 分值：100分)一、单项选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得3分，选错或不答的得0分)1．成功属于坚持不懈的有心人，电磁感应现象的发现充分说明了这一点，有一位物理学家在科学发现的道路上经过了多次的失败，寻找了10年之久，终于在1831年8月29日发现了电磁感应现象．这位物理学家是( )A ．奥斯特B ．麦克斯韦C ．法拉第D ．楞次解析：电磁感应现象是英国物理学家法拉第发现的，他通过奥斯特电流的磁效应得到了启发，从而开始研究磁和电的关系，经历十年的实验，最终发现了电磁感应现象，故C 正确，A 、B 、D 错误．答案：C2．电子秤使用的是( ) A ．超声波传感器 B ．温度传感器 C ．压力传感器D ．红外线传感器解析：根据电子秤的工作原理，可知当电子秤受到压力的作用时，会显示相应的大小，使用的是压力传感器，故C 正确．答案：C3．某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示，下列说法中正确的是( )A ．交变电流的频率为0.02 HzB ．交变电流的瞬时表达式为i ＝5cos 50πt (A)C ．在t ＝0.01 s 时，交流发电机线圈位于中性面D ．在t ＝0.015 s 时，电流改变方向解析：由图象可知，交流电的周期为20×10－3s ＝0.02 s ，频率为f ＝1T＝50 Hz ，故A错误；交流电的角频率为：ω＝2πT＝10π rad/s ，根据图象可得，交变电流的瞬时表达式为i ＝A cos ωt ＝5cos 100πt (A)，故B 错误；在t ＝0.01 s 时，感应电流最大，所以此时穿过交流发电机线圈的磁通量的变化率最大，所以交流发电机线圈垂直于中性面，故C 错误；在t＝0.015 s时，电流改变方向，故D正确．答案：D4．汽油机做功冲程开始时，汽缸中的汽油—空气混合气要靠火花塞点燃，但是汽车蓄电池的电压只有12 V，不能在火花塞中产生火花，为此设计了如图所示的点火装置，这个装置的核心是一个变压器，它的初级线圈通过断续开关连到蓄电池上，次级线圈接到火花塞的两端，开关由机械进行自动控制，做功冲程开始时，开关由闭合变为断开，这样就能在火花塞中产生火花，下列说法正确的是( )A．该设计方案不可行，因为蓄电池提供的是直流电，变压器不能改变直流电压B．该设计方案可行，因为变压器能将直流电改变为交流电C．该设计方案可行，因为通过变压器初级线圈的是变化的电流，可以通过变压器在副线圈上产生高电压D．该变压器可以是升压变压器，也可以是降压变压器解析：虽然变压器不能对直流电进行变压，但是本设计方案在做功冲程开始时，开关由闭合变为断开，通过变压器初级线圈的是变化的电流，在变压器铁芯中的磁通量是变化的，能在副线圈中产生瞬时高电压，就能在火花塞中产生了火花，故选C.答案：C5．图1和图2是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈．实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同．下列说法正确的是( )图1 图2A．图1中，A1与L1的电阻值相同B．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等解析：断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，由于线圈L1的自感，通过L1的电流逐渐减小，且通过A1，即自感电流会大于原来通过A1的电流，说明闭合S1，电路稳定时，通过A1的电流小于通过L1的电流，L1的电阻小于A1的电阻，AB错误；闭合S2，电路稳定时，A2与A3的亮度相同，说明两支路的电流相同，因此变阻器R与L2的电阻值相同，C正确；闭合开关S2，A2逐渐变亮，而A3立即变亮，说明L2中电流与变阻器R中电流不相等，D错误．答案：C6．如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时( )A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱解析：R2与灯泡L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当热敏电阻温度降低时，电阻R2增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯泡L电压增大，灯泡亮度变强，R1两端电压减小，故C项正确，其余各项均错．答案：C7．如图所示，在长载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是( )A．一起向左运动B．一起向右运动C．ab和cd相向运动，相互靠近D．ab和cd相背运动，相互远离解析：当载流直导线中的电流逐渐增强时，穿过闭合回路abcd的磁通量增加，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加，故使得ab和cd相向运动，相互靠近，故选C.答案：C8．如图所示，一个水平放置的矩形闭合线框abcd，在水平放置的细长磁铁S极中心附近落下，下落过程中线框保持水平且bc边在纸外，ad边在纸内．它由位置甲经乙到丙，且甲、丙都靠近乙．在这下落过程中，线框中感应电流的方向为( )A．abcdaB．adcbaC．从位置甲到乙时，abcda，从位置乙到丙时adcbaD．从位置甲到乙时，adcba，从位置乙到丙时abcda解析：从甲到乙，原磁场方向竖直向下，磁通量减小，感应电流的磁场竖直向下，由右手定则可知感应电流为adcba，同理由乙到丙，原磁场方向竖直向上，磁通量增大，感应电流的磁场竖直向下，方向为adcba，B对．答案：B9．如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，D是理想二极管，L是带铁芯的线圈，其自感系数很大，直流电阻忽略不计．下列说法正确的是( )A．S闭合瞬间，A先亮B．S闭合瞬间，A、B同时亮C．S断开瞬间，B逐渐熄灭D．S断开瞬间，A闪亮一下，然后逐渐熄灭解析：闭合瞬间线圈相当于断路，二极管为反向电压，故电流不走A灯泡，A、B都不亮，故A错误，B错误；开关S断开瞬间B立刻熄灭，由于二极管正向导通，故自感线圈与A形成回路，A闪亮一下，然后逐渐熄灭，故C错误，D正确．答案：D10．如图a，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，与副线圈相连的两个灯泡完全相同，闭合电键K后，正确的是( )图a 图bA．电流表示数变小B．电压表示数增大C．变压器的输入功率增大D．如b图所示的交流电每秒钟方向改变50次解析：原线圈输入电压不变，线圈匝数不变，则副线圈电压不变，即电压表示数不变，灯泡电阻不变，则电流表示数不变，故AB错误；当K接通后，两个灯泡并联，增加一个负载，则副线圈功率增大，所以变压器的输入功率增大，故C正确；根据b图可知，周期T＝0.02 s，则频率f＝50 Hz，交流电每个周期方向改变两次，每秒钟方向改变100次，故D 错误．答案：C二、多项选择题(本大题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分)11.一个称为“千人震”的趣味物理小实验是用一节电动势为1.5 V的新干电池、几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器，几位做实验的同学手拉手成一排，另一位同学将电池、镇流器、开关用导线将它们和首、尾两位同学两个空着的手相连，如图所示．在开关闭合后再断开时就会使连成一排的同学有触电感觉，则( )A．该实验的原理是镇流器的自感现象B．该实验的原理是1.5 V的电压让人感到触电C．人有触电感觉是在开关断开瞬间D．有触电的感觉是在开关闭合的瞬间解析：当开关闭合后，镇流器与同学们并联，由于电源为1.5 V的新干电池，所以电流很小．当开关断开时，镇流器电流发生变小，从而产生很高的瞬间电压，通过同学们身体有触电的感觉，故AC正确，BD错误．答案：AC12．如图所示的电路中，当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明( )A．在温度越高时，热敏电阻阻值越小B ．在温度越高时，热敏电阻阻值越大C ．半导体材料温度升高时，导电性能变差D ．半导体材料温度升高时，导电性能变好解析：由电流表的变化判断半导体的电阻的变化，温度升高时，由闭合电路欧姆定律可知电路中总电流增大，热敏电阻阻值减小，则总电阻减小，故A 、D 正确．答案：AD13.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是10∶1，原线圈输入交变电压u ＝1002sin 50πt (V)，在副线圈中串接有理想电流表和定值电阻R ，电容器并联在电阻R 两端，电阻阻值R ＝10 Ω，关于电路分析，下列说法中正确的是( )A ．电流表示数是1 AB ．电流表示数是 2 AC ．电阻R 消耗的电功率为10 WD ．电容器的耐压值至少是10 2 V解析：由题意知原线圈输入电压有效值为100 V ，所以副线圈电压为10 V ，由于电容器通交流，所以电流表示数大于1 A ，故A 、B 错误；电阻R 消耗的电功率为P ＝U 2R ＝10210W ＝10W ，故C 正确，副线圈电压最大值为10 2 V ，电容器的耐压值至少是10 2 V ，所以D 正确；故选C 、D.答案：CD14.如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一材料相同、粗细均匀的正方形导体框abcd .现将导体框先后朝两个方向以v 、3v 速度匀速拉出磁场，则导体框在上述两过程中，下列说法正确的是( )A ．导体框中产生的感应电流方向相同B ．通过导体框截面的电量相同C ．导体框中产生的焦耳热相同D ．导体框cd 边两端电势差大小相同解析：在两次线框离开磁场的过程中，磁通量都减少，由楞次定律知，感应电流的方向都为逆时针方向，A 正确；两次离开的过程磁通量的变化量相同，根据q ＝n ΔΦR知通过导体框截面的电量相同，B 正确；产生的焦耳热Q ＝E 2R t ＝B 2L 3vR，由于两次的速度不同，故产生的热量不同，C 错误；以速度v 匀速拉出磁场时，cd 切割磁感线，相当于电源，所以导体框cd 边两端电势差大小等于34BLv ，以速度3v 匀速拉出磁场时，导体框cd 边两端电势差大小等于34BLv ，D 正确．答案：ABD三、非选择题(本题共4小题，共54分．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位)15.(12分)如图所示，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一矩形线框abcd ，线框的匝数为N ，电阻为R ，ab ＝cd ＝L 1，ad ＝bc ＝L 2.线框绕垂直于磁感线的轴OO ′以角速度ω做匀速转动．求：(1)线框中感应电动势的最大值； (2)线框中感应电流的有效值． 解析：(1)线框中感应电动势的最大值：E m ＝2NBL 1ωL 22＝NBL 1L 2ω.(2)感应电动势的有效值：E ＝E m2， 感应电流的有效值：I ＝E R ＝NBL 1L 2ω2R .答案：(1)NBL 1L 2 ω (2)NBL 1L 2 ω2R16．(12分)如图所示，交流发电机电动势的有效值E ＝20 V ，内阻不计，它通过一个R ＝6 Ω的指示灯L 1连接变压器．变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6 V 0.25 W ”，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：(1)降压变压器初级、次级线圈匝数比；(2)发电机的输出功率．解析：(1)彩色小灯泡额定电流I L ＝P U ＝0.256 A ＝124A ，次级线圈总电流I 2＝24I L ＝1 A ．变压器输入功率等于I 1U 1＝I 2U 2＝6 W ，变压器原线圈电路中，利用欧姆定律可得E ＝U 1＋I 1R ＝6I 1＋6I 1，代入E 值解得I 1＝13 A (I 1＝3 A 应舍去，据题意是降压变压器，应I 1＜I 2＝1 A)，所以n 1n 2＝I 2I 1＝31(2)发电机输出功率P ＝I 1E ＝6.67 W. 答案：(1)3∶1 (2)6.67 W17．(12分)小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示，两根平行金属导轨相距l ＝0.50 m ，倾角θ＝53°，导轨上端串接一个0.05 Ω的电阻．在导轨间长d ＝0.56 m 的区域内，存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B ＝2.0 T ．质量m ＝4.0 kg 的金属棒CD 水平置于导轨上，用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH 相连．CD 棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s ＝0.24 m ．一位健身者用恒力F ＝80 N 拉动GH 杆，CD 棒由静止开始运动，上升过程中CD 棒始终保持与导轨垂直．当CD 棒到达磁场上边界时健身者松手，触发恢复装置使CD 棒回到初始位置(重力加速度g ＝10 m/s 2，sin 53°＝0.8，不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量)．求：(1)CD 棒进入磁场时速度v 的大小；(2)CD 棒进入磁场时所受的安培力F A 的大小；(3)在拉升CD 棒的过程中，健身者所做的功W 和电阻产生的焦耳热Q . 解析：(1)CD 棒进入磁场前，由牛顿第二定律，得a ＝F －mg sin θm＝12 m/s 2进入磁场时CD 棒的速度为：v ＝2as ＝2×12×0.24 m/s ＝2.4 m/s(2)CD 棒进入磁场时产生的感应电动势为：E ＝Blv ， 感应电流为：I ＝Blv R，所以CD 棒所受安培力F A ＝BIl ＝B 2l 2vR＝48 N.(3)在拉升CD 棒的过程中，健身者所做的功为：W ＝F (s ＋d )＝64 J ，由于 F －mg sin θ－F A ＝0，所以CD 棒进入磁场后做匀速运动，在磁场中的运动时间为：t ＝dv， 则电阻产生的焦耳热为：Q ＝I 2Rt ＝26.88 J. 答案：(1)2.4 m/s (2)48 N (3)64 J 26.88 J18．(18分) 如图(a)所示，间距为l 、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为θ的斜面上．在区域Ⅰ内有方向垂直于斜面的匀强磁场，磁感应强度为B ；在区域Ⅱ内有垂直于斜面向下的匀强磁场，其磁感应强度B t 的大小随时间t 变化的规律如图(b)所示．t ＝0时刻在轨道上端的金属细棒ab 从如图位置由静止开始沿导轨下滑，同时下端的另一金属细棒cd 在位于区域I 内的导轨上由静止释放．在ab 棒运动到区域Ⅱ的下边界EF 处之前，cd 棒始终静止不动，两棒均与导轨接触良好．已知cd 棒的质量为m 、电阻为R ，ab 棒的质量、阻值均未知，区域Ⅱ沿斜面的长度为2l ，在t ＝t x 时刻(t x 未知)ab 棒恰进入区域Ⅱ，重力加速度为g .求：图(a) 图(b)(1)通过cd 棒电流的方向和区域Ⅰ内磁场的方向； (2)当ab 棒在区域Ⅱ内运动时，cd 棒消耗的电功率； (3)ab 棒开始下滑的位置离EF 的距离；(4)ab 棒开始下滑至EF 的过程中回路中产生的热量．解析：(1)由右手定则可知通过cd 棒电流的方向为d 到c ；再由左手定则可判断区域Ⅰ内磁场垂直于斜面向上．(2)cd 棒平衡，BIl ＝mg sin θ， 得I ＝mg sin θBl. cd 棒消耗的电功率P ＝I 2R ， 得P ＝m 2g 2R sin 2 θB 2l 2.(3)ab 棒在到达区域Ⅱ前做匀加速直线运动，a ＝F 合m＝g sin θ.cd 棒始终静止不动，ab 棒在到达区域Ⅱ前、后，回路中产生的感应电动势不变，则ab棒在区域Ⅱ中一定做匀速直线运动，可得ΔΦΔt ＝Blv t ，Bl ·2lt x＝Blg sin θ·t x .所以t x ＝2lg sin θ.ab 棒在区域Ⅱ中做匀速直线运动的速度v t ＝2gl sin θ，则ab 棒开始下滑的位置离EF 的距离h ＝12at 2x ＋2l ＝3l .(4)ab 棒在区域Ⅱ中运动的时间t 2＝2lv t＝2lg sin θ，ab 棒从开始下滑至EF 的总时间： t 总＝t x ＋t 2＝22lg sin θ.ab 棒从开始下滑至EF 的过程中闭合回路中产生的热量： Q ＝EIt 总＝Blv t It 总＝4mgl sin θ.答案：(1)电流方向由d 到c ，区域Ⅰ内的磁场方向为垂直于斜面向上(2)m 2g 2R sin 2 θB 2l 2(3)3l (4)4mgl sin θ。
2021-2022学年高二物理粤教版选修3-2章末检测：第三章 传感器
第三章 传感器(时间：90分钟 满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分) 1．下列说法不正确的是( )A ．热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量B ．金属热电阻的化学稳定性好，但灵敏度差C ．电熨斗中的双金属片是温度传感器D ．霍尔元件是能够把磁感应强度这一磁学量转换为电压这一电学量的传感器2．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，在升降机中将重物放在压敏电阻上，压敏电阻接在如图1甲所示的电路中，电流表示数变化如图乙所示，某同学依据电流表的示数变化状况推断升降机的运动状态，下列说法中正确的是( )A ．0～t 1时间内，升降机肯定匀速运动B ．0～t 1时间内，升降机可能减速上升C ．t 1～t 2时间内，升降机可能匀速上升D ．t 1～t 2时间内，升降机可能匀加速上升3．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一个推断小车运动状态的装置，其工作原理如图2(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，电流表示数变化与时间t 的关系如图(b)所示，下列推断正确的是( )A ．从t 1到t 2时间内，小车做匀速直线运动B ．从t 1到t 2时间内，小车做匀加速直线运动C ．从t 2到t 3时间内，小车做匀速直线运动D ．从t 2到t 3时间内，小车做匀加速直线运动图 1图2 图34．如图3所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置．R 是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，当滑动变阻器的金属片向下移动时( )A ．电路中的电流减小，油箱内油面降低B ．电路中的电流减小，油箱内油面上升C ．电路中的电流增大，油箱内油面降低D ．电路中的电流增大，油箱内油面上升5．计算机键盘是由两片金属切片组成的小电容器，该电容器的电容可用公式C ＝εr Sd计算，式中εr ＝9×10－12F/m ，S 为金属片的正对面积，d 表示两金属片的间距．当键被按下时，此电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出是哪个键被按下了，从而给出相应的信号．设每个金属片的正对面积为50 mm 2，键未按下时两金属片的距离为0.6 mm.假如电容变化0.25 pF ，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需要被按下( )A ．0.15 mmB ．0.25 mmC ．0.35 mmD ．0.45 mm6. 酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗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4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( )图4A ．U 越大，表示c 越大，c 与U 成正比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 不成反比二、双项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)7．唱卡拉OK 用的话筒，内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个很小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是( )A ．该传感器是依据电流的磁效应工作的B ．该传感器是依据电磁感应原理工作的C ．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D ．膜片振动时，金属线圈会产生感应电流8．用多用电表的同一档位测量热敏电阻和光敏电阻的阻值时，下列说法正确的是( ) A ．测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越大 B ．测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越小 C ．测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越大 D ．测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越小 9．下列说法中正确的是( )A ．机械式鼠标器中的光传感器就是两个红外线接收管，它的作用就是把光信号(红外线脉冲)转换成电信号(电脉冲)B ．机械式鼠标器中的光传感器是由两个滚轴、两个码盘、两个红外线放射管(LED)和两个红外接收管组成的C ．火灾报警器中的光传感器是光电三极管，它的作用是把光信号转换成电信号D ．火灾报警器是利用烟雾对光的衍射作用来工作的10．如图5所示的是一个电容式传感器，在金属线a 的外面涂一层绝缘的电介质后放在导电液体中构成一个电容器，a 与导电液体就是该电容器的两极．今使该电容器充电后与电源断开，并将a 与静电计的导体球相连，插入导电液体中的电极b 与静电计外壳相连，则当导电液体深度h 变大时( )图5A ．引起两极间正对面积变大B ．电容器的电容将变小C ．电容器两极间的电压将变小D ．以上说法都不正确题 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答 案11．(8分) 如图6所示，将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R T两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若往R T上擦一些酒精，表针将向________(填“左”或“右”)移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向________(填“左”或“右”)移动．图6姓名：________班级：________学号：________得分：________12.(8分)图7为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱的原理简图．图7箱内的电阻R1＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R3＝40 kΩ，R t为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图8所示．当a、b端电压U ab<0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内的温度上升；当U ab>0时，电压鉴别器会使S断开，停止加热．则恒温箱内的温度恒定在________℃.图8四、解答题(本题共3小题，共36分)13．(10分) 电热毯、电饭锅是人们常用的电热式家用电器，它们一般具有加热和保温功能，其工作原理大致相同．如图9所示为某种电热式电器的简化电路图，主要元件有电阻丝R1，R2和自动开关S.图9(1)当自动开关S闭合和断开时，用电器分别处于什么状态？(2)用电器由照明电路供电(U＝220 V)，设加热时用电器的电功率为400 W，保温时用电器的电功率为40 W，则R1和R2分别为多大？14.(12分) 一热敏电阻在温度为80℃时阻值很大，当温度达到100℃时阻值就很小，今用一电阻丝给水加热，并配以热敏电阻以保持水温在80℃到100℃之间，可将电阻丝与热敏电阻并联，一并放入水中，如图10所示，图中R1为热敏电阻，R2为电阻丝．请简述其工作原理．图1015．(14分)现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干．如图11所示，试设计一个温控电路．要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图说明工作过程．图11第三章传感器章末检测答案1．A[热敏电阻是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，A错误；B、C、D正确；故选A.]2．B[在0～t1时间内，电流恒定，表明压敏电阻的阻值恒定，则重物对压敏电阻压力恒定，则升降机可能处于静止、匀速运动或匀变速直线运动状态，故A 选项错误，B 选项正确；t 1～t 2时间内，电流在增加，表明压敏电阻的阻值在减小，则重物对压敏电阻的压力在增大，故不行能做匀速运动或匀加速运动，C 、D 两项都错．]3．D [从题图(b )可以看出，在t 1到t 2时间内，电流表示数渐渐增大，则压敏电阻的阻值渐渐减小，说明压敏电阻受到重球的压力越来越大，小车的加速度增大，故小车做变加速运动，A 、B 均错；在t 2到t 3时间内，电流不变，则说明重球对压敏电阻的压力不变，故小车做匀加速直线运动，C 错，D 对．]4．D [油面上升，金属片向下移动，R 接入电路中的电阻减小，电路中电流增大，所以选项D 正确．] 5．A [由题给公式可知，键未按下时电容C 0＝εr S d ＝9×10－12×50×10－60.6×10－3 F ＝0.75×10－12 F 恰能检测出信号时的电容C ′＝C 0＋ΔC ＝(0.75＋0.25) pF ＝4C 03故d ′＝3d 4，Δd ＝d4＝0.15 mm所以A 正确．]6．B [题中给出传感器电阻r ′的倒数与酒精气体浓度c 是正比关系，即1r ′＝kc ，电压表示数U ＝R 0E r ′＋R ＋R 0＋r ＝R 0E1kc＋R ＋R 0＋r＝kR 0Ek (R ＋R 0＋r )＋1c，可以看出电压与浓度的关系不是正比关系，但随浓度的增大而增大．]7．BD [当声波使膜片前后振动时，膜片后的金属线圈就跟着振动，使处于永磁体磁场中的线圈切割磁感线，穿过线圈的磁通量发生转变，产生感应电流，从而将声音信号转化为电信号，这是电磁感应的工作原理，所以B 、D 选项正确．]8．AD [热敏电阻的阻值随温度的上升而减小，而多用电表的零刻度在表盘的右侧，所以温度越高，多用电表指针偏角越大，选项A 正确，选项B 错误．光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小，所以光照越弱，阻值越大，故多用电表指针偏角越小，选项C 错误，选项D 正确．]9．AC [机械式鼠标器中的光传感器就是两个红外线接收管，作用是把光信号(红外线脉冲)转换成电信号(电脉冲)，故选项A 正确，选项B 错误．火灾报警器中的光传感器是光电三极管，它是利用烟雾对光的散射作用来工作的，因此C 正确、D 错误．]10．AC [当导电液体深度h 变大时，相当于电容器的两极板的正对面积变大，由C ＝εr S4πkd知，电容C变大，而电容器充电后与电源断开，所以电容器所带电荷量Q 不变，由U ＝QC 知，电容器两极间的电压将变小．]11．左 右解析 若往R T 上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻R T 温度降低，电阻值增大，指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻R T 温度上升，电阻值减小，指针向右偏．12．35解析 设电路路端电压为U ，当U ab ＝0时，有U R 1＋R 2R 1＝UR 3＋R tR 3，解得R t ＝20 kΩ由R t －t 图可知，当R t ＝20 kΩ时，t ＝35℃13．(1)S 闭合时，为加热状态 S 断开时，为保温状态 (2)121 Ω 1 089 Ω解析 (1)当S 闭合时，R 2短路，此时电路总电阻最小，由P ＝U 2R 知，功率最大，为加热状态；当S 断开时，R 1、R 2串联，电路总电阻最大，功率最小，为保温状态．(2)S 闭合时，为加热状态，有P ＝U 2R 1①；S 断开时，为保温状态，有P ′＝U 2R 1＋R 2②，①②联立得R 1＝121Ω，R 2＝1 089 Ω.14．见解析解析 开头水温较低时，R 1阻值较大，电阻丝R 2对水进行加热； 当水温达到100℃左右时，R 1阻值变得很小，R 2被短路，将停止加热；当温度降低到80℃时，R 1阻值又变得很大，R 2又开头加热．这样就可达到保温的效果 15．电路图如下图所示工作过程：闭合S ，当温度低于设计值时热敏电阻，阻值大，通过电磁继电器的电流不能使它工作，K 接通，电炉丝加热．当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，吸合铁片P ，使触点K 断开，电炉丝断电，停止供热．当温度低于设计值，又重复前述过程．。
粤教版高中物理选修32第三章传感器单元测试
2019-2019 学年粤教版高中物理选修 3-2 第三章传感器单元测试一、单项选择题1.以下图为小型电磁继电器的结构表示图，此中L 为含铁芯的线圈． P 为可绕O点转动的铁片， K 为弹簧， S 为一对触头， A、B、C、D 为四个接线柱．电磁继电器与传感器配合，可达成自动控制的要求．其工作方式是( )A. A 与 B 接信号电压， C 与 D 可跟被控电路串连B. A 与 B 接信号电压，C 与 D 可跟被控电路并联C. C 与 D 接信号电压， A 与 B 可跟被控电路串连D. C 与 D 接信号电压，A 与B 可跟被控电路并联2.很多楼道照明灯拥有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白日，即使有声音它也没有反响，它的控制电路中可能接入的传感器是（）①温度传感器②光传感器③声音传感器④热传感器．A. ①②B.②③C.③④D. ②④3.空调机、电冰箱和消毒柜都使用了( )A. 温度传感器B. 红外线传感器C. 生物传感器 D. 压力传感器4.如图是丈量汽车质量的地磅表示图，汽车的质量可经过电流表的示数读出，下列说法正确的选项是（）A.电流表的示数越大说明被测汽车质量越大B.电流表的示数越大说明被测汽车质量越小C.把图中的电流表换成电压表相同能丈量汽车的质量D.地磅的最大批程只由弹簧的劲度系数决定，与电路的相关参数没关5.对于传感器，以下说法正确的选项是( )A. 全部传感器都是由半导体资料做成的B. 金属资料也能够制成传感器C. 干簧管是一种能够感知电场的传感器D. 传感器必定是经过感知电压的变化来传达信号的6.传感器是把非电学量 (如温度、速度、压力等 )的变化变换为电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当宽泛的应用，如图是一种丈量液面高度h 的电容式传感器的表示图，从电容 C 大小的变化就能反应液面的起落状况，对于二者关系的说法中正确的选项是 ( )A. C 增大表示 h 减小B. C 减小表示 h 增大C. C 减小表示 h 减小D. C7.以下图，是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液体组成电容器的两极，把这两极接入外电路，当外电路中的电流变化说明电容值增大时，则导电液体的深度h 变化为 ( )A. h 增大B. h减小C. h不变 D. 没法确立二、多项选择题8.以下器件是应用光传感器的是( )A. 鼠标器B.火灾报警器C.测温仪 D.电子秤9.燃气灶的点火开关有两种：一种是电脉冲点火开关，它是依赖干电池产生的电流脉冲经变压器输出特别高的电压，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必定方向的外力作用而发活力械形变，相应地输出很高的电压，击穿空气后点火．下边对于这两种点火开关的理解正确的选项是（）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. 压电陶瓷片达成的能量转变是电能转变为光能D. 压电陶瓷片达成的能量转变是机械能转变为电能10.美国科学家 Willard S ． Boyle 与 George E ． Snith 因电荷耦合器件（CCD）的重要发明获取2009 年度诺贝尔物理学奖． CCD 是将光学量转变为电学量的传感器．以下器件可作为传感器的有（）A. 发光二极管B. 热敏电阻C. 霍尔元件 D. 干电池三、填空题11.传感器担负着信息的收集任务，在自动控制中发挥侧重要作用，传感器能够将感觉到的物理量 (如温度、光、声等 )变换成便于丈量的量 (往常是电学量 )，例如热敏传感器，主假如应用了半导体资料制成的热敏电阻将热学量变换为电学量．热敏电阻随温度变化的图象如图甲所示，图乙是由热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警器线路图．问：（1）为了使温度过高时报警器铃响， c 应接在 ________(填“a或”“b”)．（2）若使启动报警的温度提升些，应将滑动变阻器滑片P 向________挪动 (填“左”或“右”)．12.为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统光控开关可采纳光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值跟着光的照度而发生变化的元件照度能够反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为右图是某次实验时获取的光敏时，光控开关会自动处于________ 状态选填“接通”或“断开”四、解答题13.一般说来，物体在温度高升时膨胀，温度降低时缩短，这一现象称为热胀冷缩．在相同的条件下，气体的热胀冷缩最明显，液体次之，固体最不明显．固体、液体、气体的这类性质都能够被利用．有一些电冰箱中的自动温度控制装置，就是依据气体热胀冷缩的性质制成的．如图是它的结构表示图，此中金属盒是用薄的弹性钢片制作，表面有一些环状涟漪，内部密封有必定量的气体．联合图片试试剖析它的控温原理．五、实验研究题14.为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值跟着光的照度而发生变化的元件（照度可以反应光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx ）．某光敏电阻R P在不一样照度下的阻值以下表：照度（ lx ） 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2电阻（ kΩ） 75 40 28 23 20 18（1）依据表中数据，请在给定的坐标系中描述出阻值随照度变化的曲线.（2）由图线可知阻值随照度变化的特色是： ________．（3）以下图，当 1、2 两头所加电压上涨至 2 V 时，控制开关自动启动照明系统．请利用以下器械设计一个简单电路，给1、2 两头供给电压，要求当日气渐暗照度降低至 1.0（lx ）时启动照明系统。
2023-2024学年高中物理粤教版选修3-2第3章 传感器单元测试(含答案解析)
2023-2024学年粤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、多选题（本大题共计5小题，每题3分，共计15分）1.电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力，感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大，压电薄膜与电容器C和电阻R组成图甲所示的回路，红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两脉冲电流，如图乙所示，即为“闯红灯”，电子眼拍照，则红灯亮时（）A. 车轮停在感应线上时，电阻R上没有电流B. 车轮经过感应线的过程中，电容器先充电后放电C. 车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流先增加后减小D. 汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，仍会被电子眼拍照【答案】A, B, D【解析】解： A ．车轮停在感应线上时，压力不变，则电压不变，电容器不充电，也不放电，电阻R上没有电流，故 A正确；BC．由题图乙可知，当车轮经过感应线时电流先增大后减小，然后反向增大再减小，因电压是在受压时产生的，故说明电容器先充电后放电，故 B正确， C错误；D．若汽车前轮越过感应线，又倒回线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，电子眼仍可拍照，故 D正确．故选 ABD．2.下列说法正确的是（）A. 话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号B. 电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断C. 电子称所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压差信号D. 金属热电阻随温度的升高其阻值逐渐升高【答案】B, C, D【解析】解：A、话筒是一种常用的声波传感器，其作用是声信号转换为电信号，故A错误；B、电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断，故B正确；C 、力传感器在电子秤中的应用电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压差信号．故C正确；D、金属导体的电阻率随温度升高而增大，故金属热电阻随温度的升高其阻值逐渐升高，故D正确．故选：BCD．3.家用电饭锅有两种工作状态，一是锅内水烧开前的加热状态，一是水烧开后的保温状态，其电路如图所示，R_1、R_2是电热丝，S 是温控开关，A、B两点接照明电路，下列叙述中正确的是（）A. \S 断开时是加热状态B. \S 闭合时是保温状态C. \S 闭合时是加热状态D. \S 断开时是保温状态【答案】C, D【解析】解：S闭合时电阻R_1被短路，R_2的功率P_1= \dfracU^2R_2；S 断开时，电阻R_1、R_2串联，R_2的功率P_2= \dfracU′^2R_2= \dfrac(\dfracR_2UR_1+ R_2)^2R_2，显然P_1\gt P_2．所以S闭合时为加热状态，S断开时为保温状态．故选：CD．4.如图所示，两个质量分别为m_1, m_2的物块A和B通过一劲度系数为k的轻弹簧连接在一起并放置于倾角为\theta的倾斜传送带上，平行传送带斜面的轻绳一端连接A，另一端固定在墙上，A、B与传送带间动摩擦因数均为A^\prime ，传送带顺时针方向转动，系统达到稳定后，突然剪断轻绳．设弹簧在弹性限度内，重力加速度为g^\prime ，则下列说法正确的是（）A. 剪断细绳前系统稳定时，弹簧的伸长量为Delta x=dfrac1km_2g(sin theta +mu cos theta )B. 剪断细绳前系统稳定时，细绳的拉力为T=mu (m_1+m_2)gcos thetaC. 剪断细绳瞬间a_A=(1+dfracm_2m_1)g(sin theta +mu cos theta )，a_B=0D. 剪断细绳瞬间a_A=(1+dfracm_2m)g(sin theta +mu cos theta )，a_B=g(sin theta +mu cos theta )【答案】A【解析】15.霍尔式位移传感器的测量原理如图9所示，有一个沿z 轴方向的磁场，磁感应强度B= B_0+ kz（B_0、k均为常数）．将传感器固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向如图9所示），当物体沿z轴方向移动时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同．则（）A. 当物体沿z轴方向移动时，上、下表面的电势差U变小B. 传感器灵敏度(dfractriangle Utriangle z)与上、下表面的距离有关C. 若图中霍尔元件是电子导电，则下板电势高D. 传感器灵敏度(dfractriangle Utriangle z)与通过的电流有关【答案】B, D【解析】解：A、最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c，有q= \dfracUC \dfracUc= qvB，电流的微观表达式为I= nqvS= nqvbc，所以U=\dfracBInqb．I越大，上、下表面的电势差U越大．电流越大，上、下表面的电势差U 越大，而沿z轴方向移动时，不影响电势差的变化．故A错误，D正确．B、k越大，根据磁感应强度B= B_0+ kz，知B随z的变化越大，根据U=\dfracBInqb．知，U随z的变化越大，即传感器灵敏度(\dfrac\triangle U\triangle z )越高．故B正确．C、霍尔元件中移动的是自由电子，根据左手定则，电子向下表面偏转，所以上表面电势高．故C错误．故选BD．二、选择题（本大题共计9小题，每题3分，共计27分）6.一个轻弹簧挂30 N 的重物时，轻弹簧总长为17.2 cm ，挂100 N 的物体时，轻弹簧的总长为20 cm （轻弹簧伸长均在弹性限度内）则轻弹簧的原长是（）A. 12 \cmB. 14 \cmC. 15 \cmD. 16 \cm【答案】D【解析】17.2 cm ＝0.172 m ，20 cm ＝0.20 m设弹簧的原长为l_0，劲度系数为k，根据题意由胡克定律可得：30＝k(0.172-l_0) ①100＝k(0.20-l_0) ②联立解得：l＝0.16 m ＝16 cm 。
2023-2024学年高中物理粤教版选修3-2第3章 传感器单元测试(含答案解析)
2023-2024学年粤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12小题，每题3分，共计36分）1.火灾报警器可以使用的是（）A. 光传感器B. 温度传感器C. 红外线传感器D. 超声波传感器【答案】A【解析】解：火灾报警器，是当有火灾时，会发生烟，进入火灾报警器时，利用光的漫反射，从而触发开关报警．故BCD错误，A正确；故选：A．2.电热水器在使用过程中能按设置温度自动跳闸断电，是因为电热水器中安装了（）A. 光传感器B. 温度传感器C. 红外传感器D. 温度传感器【答案】【解析】3.以下敏感元件中不是通过测量电阻的变化来确定外界非电学量的变化的是（）A. 光敏电阻B. 干簧管C. 热敏电阻D. 电阻应变片【答案】B【解析】解：干簧管能将磁场的变化转化为电路的通断，热敏电阻可以把温度转化为电阻这个电学量，光敏电阻可以把光照强度转化为电阻这个电学量，电阻应变片可以把压力转化为电阻这个电学量，故后三者都是通过测量电阻的变化来确定外界非电学量的变化的，只有 B符合题意．故选 B．4.如图所示为多用电表欧姆挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为300μ A，内阻R_ g= 100\Omega ，调零电阻最大阻值R= 50 k\Omega ，串联的固定电阻R_0=50\Omega ，电源电动势E= 1.5 V ，用它测量电阻R_x，能准确测量的阻值范围是（）A. 300\ kOmega sim 80kΩB. 3\ kOmega sim 8kΩC. 300Omega sim 80ΩD. 300Omega sim 80Ω【答案】B【解析】解：在中值电阻附近测量是较准确的，当指针半偏时：\dfrac12I_g=\dfracER_0+R_ g+R+R_中=\dfracE2\left(R_0+R_ g+R\right)，所以R_中=R_0+R_ g+R．当红、黑表笔直接触调零时，R_x=0，指针满偏，I_ g=\dfracER_0+R_ g+R，所以R_中=\dfracEI_ g=\dfrac1.5300\times 10^-6 Ω=5000Ω，故能准确测量的阻值范围是3 k\Omega \sim 8kΩ，故 B正确．故选 B．5.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（）A. 从t_1到t_2时间内，小车做匀速直线运动B. 从t_1到t_2时间内，小车做匀加速直线运动C. 从t_2到t_3时间内，小车做匀速直线运动D. 从t_2到t_3时间内，小车做匀加速直线运动【答案】D【解析】解： AB ．在t_1\sim t_2内， I变大，阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，故 AB错误；CD ．在t_2\sim t_3内，I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，故 C错误， D正确．故选 D．6.以下家用电器中利用了温度传感器的是（）A. 防盗报警器B. 自动门C. 电子秤D. 电饭煲【解析】解：A、防盗报警器，一旦发生突发事件，就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，便于迅速采取应急措施．所以A不属于温度传感器，故A错误；B、自动门是指：可以将人接近门的动作（或将某种入门授权）识别为开门信号的控制单元，通过驱动系统将门开启，在人离开后再将门自动关闭，并对开启和关闭的过程实现控制的系统．故B错误；C 、电子秤的工作原理以电子元件：称重传感器，放大电路，AD转换电路，单片机电路，显示电路，键盘电路，通讯接口电路，稳压电源电路等电路组成．故C错误；D、电饭锅，则是由电流做功产生热量，当达到103^\circ C 时，磁钢失去磁性，导致开关关闭，所以属于温度传感器，故D正确；故选：D7.如图所示是磁报警装置中的一部分电路示意图，其中电源电动势为E，内阻为r，R_1、R_2是定值电阻，R_B是磁敏传感器，它的电阻随磁体的出现而减小，c、d接报警器．闭合开关 S后，当传感器R_B所在处出现磁体时，关于通过R_B的电流I，c、d两端的电压U，下列说法正确的是（）A. I变大，U变小B. I变小，U变大C. I变大，U变大D. I变小，U变小【答案】A【解析】解：由题知，当传感器R_B所在处出现磁体时，R_B减小，R_B、R_2并联的电阻减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律得知，干路电流I_干增大，路端电压减小，R_1电压增大，故c、d两端电压U变小，通过R_2电流减小，I_干增大，知电流表示数I变大．故 A正确， BCD错误．故选： A．8.电子秤使用的是（）A. 超声波传感器B. 压力传感器C. 温度传感器D. 红外传感器【答案】B【解析】解；根据电子秤的工作原理，可知当电子秤受到压力的作用时，会显示相应的大小，故使用的是压力传感器，故B正确，ACD错误。
粤教版高中物理选修3-2第三章传感器第一节.docx
高中物理学习材料第三章传感器第一节认识传感器1．国家标准(GB7665－87)给出的传感器定义是：能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由____________、____________和____________组成．2．传感器是一种________装置，能感受到被测量的________，并能将检测感受到的信息按一定规律变换成为________或其他所需形式的信息输出，以满足信息的________、处理、________、显示、记录和________等要求．3．传感器可按下列三种不同的方法进行分类：(1)按__________分类；(2)按____________分类；(3)按________________分类．4．为解决楼道的照明问题，在楼道内安装一个传感器与控制电灯的电路相接．当楼道内有走动且发出声响时，电灯即被电源接通而发光，这种传感器为________传感器，它输入的是________信号，经传感器转换后，输出的是________信号．5．(双选)下述仪器或装置用到传感器的有( )A．自动报警器 B．天平C．电视遥控器 D．秒表6．(双选)传感器是一种采集信息的重要器件，如图1所示是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串接成闭合电路，那么以下说法正确的是( )图1A．若F向上压膜片电极时，电容将减小B．若电流计有示数，则压力F发生变化C．若电流计有向右的电流通过，则压力F在增大D．电流计有向右的电流通过，则压力F在减小7．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是( )A．光传感器 B．温度传感器C．声传感器 D．压力传感器【概念规律练】知识点一电容式话筒的工作原理1．(双选)电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图2所示．Q是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电流充电．当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流．当膜片向右运动的过程中，有( )图2A．电容变大 B．电容变小C．导线AB中有向左的电流 D．导线AB中有向右的电流2．(双选)如图3所示，电容式话筒右侧固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿声源水平方向振动的镀有金属层的振动膜a构成一个电容器，a、b分别通过导线与恒定电源两极相接．声源S做位移为x＝A sin 2 000πt的振动，则有( )图3A．a振动过程中a、b板之间的电场强度不变B．导线中的电流的频率为2 000 HzC．导线中的电流的频率为1 000 HzD．a向右位移最大时，a、b板形成的电容最大知识点二霍尔元件3．如图4所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，问：金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？图44．图5是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持I恒定，则可以验证U H随B的变化情况．以下说法不正确的是(工作面是指较大的平面)( )图5A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，U H将变大B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，U H将发生变化【方法技巧练】传感器电路的分析技巧5．动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象，图6甲所示是话筒原理图，图乙所示是录音机的录音、放音原理图，由图可知图6①话筒工作时磁铁不动，线圈移动而产生感应电流②录音机放音时变化的磁场在静止的线圈里产生感应电流③录音机放音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场④录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场其中正确的是( )A．②③④ B．①②③C．①②④ D．①③④6．如图7所示为某种电子秤的原理示意图，AB为一均匀的滑线电阻，阻值为R，长度为L，两边分别有P1、P2两个滑动头，P1可在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动，弹簧处于原长时，P1刚好指着A端，P1与托盘固定相连，若P1、P2间出现电压，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小．已知弹簧的劲度系数为k，托盘自身质量为m0，电源电动势为E，内阻不计，当地的重力加速度为g.求：图7(1)托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P1离A的距离x1；(2)托盘上放有质量为m的物体时，P1离A的距离x2；(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调节P2，使P2离A的距离也为x1，从而使P1、P2间的电压为零．校准零点后，将物体m放在托盘上，试推导出物体质量m与P1、P2间的电压U之间的函数关系式．1．霍尔元件能转换哪个物理量( )A．把温度这个热学量转换成电阻这个电学量B．把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量C．把力转换为电压这个电学量D．把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量2．电子秤使用的是( )A．超声波传感器 B．压力传感器C．温度传感器 D．红外传感器3．(双选)关于话筒，下列说法正确的是( )A．无论动圈式话筒、电容式话筒，还是驻极体话筒，作用都相同，都将声波这个力学量转换成了电压或电流这个电学量B．电容式话筒和驻极体话筒的原理相同，都是声波的变化引起电容变化，进而引起输出电压的变化C．动圈式话筒利用通电线圈在磁场中受安培力振动实现声向电的转化D．因为驻极体话筒内价格便宜、灵敏度高，会场大都使用驻极体话筒4．惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计．加速度计构造和原理的示意图如图8所示：沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连；两弹簧的另一端与固定壁相连．滑块原来静止，弹簧处于自然长度，滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导．设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为x，则这段时间内导弹的加速度( )图8A．方向向左，大小为kx/mB．方向向右，大小为kx/mC．方向向左，大小为2kx/mD．方向向右，大小为2kx/m5．利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小．实验时，把图9甲中的小球举高到绳子的悬点O处，然后让小球自由下落．用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间的变化图线如图乙所示．根据图线所提供的信息，以下判断正确的是( )图9A．t2时刻小球所处位置是运动中最高点B．t1～t2期间小球速度先增大后减小C．t3时刻小球动能最小D．t2与t5时刻小球速度大小不同6．如图10所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电荷量为＋q的小球．K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上恰好无示数．则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是( )图10A ．正在增加，ΔΦΔt ＝mgd qB ．正在减弱，ΔΦΔt ＝mgd nqC ．正在减弱，ΔΦΔt ＝mgd qD ．正在增加，ΔΦΔt ＝mgd nq7．(双选)传感器是把非电学物理量(如位移、速度、压力、角度等)转换成电学物理量(如电压、电流、电荷量等)的一种元件．如图11所示的甲、乙、丙、丁是四种常见的电容式传感器，下列说法正确的是( )图11A ．甲图中两极板带电荷量不变，若电压变小，可判断出h 变小B ．乙图中两极板带电荷量不变，若电压变大，可判断出θ变大C ．丙图中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的负极，则s 变小D ．丁图中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的正极，则F 变大8．如图12所示为测定压力的电容式传感器，将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路，当压力F 作用于可动膜片电极上时，膜片发生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)( )图12A．向右偏到某一刻度后回到零刻度B．向左偏到某一刻度后回到零刻度C．向右偏到某一刻度后不动D．向左偏到某一刻度后不动9．传感器是把非电学物理量(如位移、压力、流量、声强等)转换成电学量的一种元件．如图13所示为一种电容式传感器，电路可将声音信号转化为电信号．电路中a、b构成一个电容器，b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜．若声源S发出频率恒定的声波使a振动，则a在振动过程中(图13A．a、b板之间的电场强度不变B．a、b板所带的电荷量不变C．电路中始终有方向不变的电流D．向右位移最大时，电容器的电容量最大10．有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为( )A ．改变湿度B ．改变温度图14 第三章 传感器第一节 认识传感器课前预习练1．敏感元件 转换元件 转换电路2．检测 信息 电信号 传输 存储 控制3．被测量 工作原理 能量传递方式4．声电 声 电5．AC 6.BC7．D [当电梯门碰到人或其他障碍物时立即停止关门以防挤伤人，故为压力传感器．] 课堂探究练1．AC [由电容器的电容公式C ＝εr S 4πkd可知，当膜片向右运动时，相当于电容器两极间的距离变小，电容变大，电源对电容器充电，电流的方向由电源的正极流向负极，故导线AB 中有向左的电流．]2．CD [a 振动过程中，a 、b 间距变化，由平行板电容器公式可知电容C 变化，且a 向右位移最大时，a 、b 板电容最大，则A 错，D 对；振动过程中，电容器不断地充放电，导线中电流频率与a 的振动频率一致，C 正确，B 错．]点评 电容式话筒的薄金属膜和固定电极形成一个电容器，被充电后，声波使膜振动，电容变化，形成变化的电流．3．下表面电势高 IB ned解析 因为自由电荷为电子，故由左手定则可判定向上偏，则上表面聚集负电荷，下表面带多余等量的正电荷，故下表面电势高，设其稳定电压为U.当运动电荷所受电场力与洛伦兹力平衡时，有e U b ＝evB ，又因为导体中的电流I ＝neSv ＝nev ·bd ，故U ＝IB ned. 点评 当电流在导体中流动时，运动电荷在洛伦兹力作用下，分别向导体上、下表面聚集，在导体中形成电场，其中上表面带负电，电势低，随着正、负电荷不断向下、上表面积累，电场增强，当运动电荷(Q)所受电场力与洛伦兹力平衡时，即QE ＝QvB 时，电荷将不再向上或向下偏转，上、下表面间形成稳定电压．4．C [根据公式U H ＝k IB d可以看出，当磁极靠近霍尔元件的工作面时，B 增大，U H 将变大，选项A 正确；在地球两极附近，可以认为地磁场与水平面垂直，霍尔元件的工作面保持水平，选项B 正确；而在赤道上，地磁场与水平面平行．若霍尔元件的工作面保持水平，则无电压产生，选项C 不正确；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，相当于改变了霍尔系数k ，U H 将发生变化，选项D 正确；故选C .]点评 霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，电压与磁感应强度的关系式为U H ＝k IB d. 5．C [话筒的工作原理是，声波迫使金属线圈在磁铁产生的磁场中振动产生感应电流，①正确；录音时，话筒产生的感应电流经放大电路放大后在录音机磁头缝隙处产生变化的磁场，④正确；磁带在放音时通过变化的磁场使放音头产生感应电流，经放大电路后再送到扬声器中，②正确．]6．(1)m 0g k (2)(m ＋m 0)g k (3)m ＝kL gEU 解析 托盘的移动带动P 1移动，使P 1、P 2间出现电势差，电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小，由于R 为均匀的滑线电阻，则其阻值与长度成正比．(1)由力的平衡知识知m 0g ＝kx 1，解得x 1＝m 0g k(2)放上重物重新平衡后m 0g ＋mg ＝kx 2解得x 2＝(m ＋m 0)g k(3)由闭合电路欧姆定律知E ＝IR ，由部分电路欧姆定律知U ＝IR 串，由R 串R ＝x L ，其中x 为P 1、P 2间的距离，则x ＝x 2－x 1＝mg k联立解得m ＝kL gEU 方法总结 分析传感器问题要注意四点(1)感受量分析要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等．(2)输出信号分析明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律．(3)电路结构分析认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点的基础上，分析电路输出信号与输入信号间的规律．(4)执行机构工作分析传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程，还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程．课后巩固练1．B [根据霍尔元件工作原理，载流子在洛伦兹力作用下漂移，形成霍尔电压，U H ＝k IB d，所以，它将磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，故B 正确．] 2．B3．AB [用金属薄膜的振动带线圈在磁场中运动，从而产生感应电流，故选项C 错误．虽然驻极体话筒价格便宜、灵敏度高，但是驻极体话筒的功率太小，而且保真度较差，所以会场一般不使用驻极体话筒，选项D 错误．]4．D [滑块随导弹一起做加速运动，向左偏离O 点的距离为x ，使左侧弹簧被压缩，右侧弹簧被拉长，则滑块所受合力为2kx ，方向向右，故加速度方向向右．由牛顿第二定律得：2kx ＝ma ，滑块加速度大小为：a ＝2kx/m ，故选D .]5．B [小球下落的轨迹如右图所示，B 处为绳子原长处，C 处为小球重力与绳上拉力相等处，D 处为小球下落的最低点，在F －t 图中，0～t 1小球在OB 间下落，t 1～t 2小球在BD 间下落，t 2～t 3小球由D 回到B 处，t 3～t 4小球在BO 间上升，而后下落至B 点．由F －t 图知，小球在t 2时刻下落到最大距离，以后的最大距离在逐渐减小，由以上分析知，小球的最大速度出现在C 点，对应于t 1～t 2之间，A 错，B 对；小球动能最小出现在t 2时刻或t 3～t 4间某时刻，C 错误；t 2和t 5分别对应小球先后两次下落过程中经过最低点的时刻，速度大小为零，D 错误；正确选项为B .]6．D [K 闭合时传感器上恰好无示数，说明小球受竖直向上的电场力，且电场力大小等于重力．由楞次定律可判断磁场B 正在增强，根据法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt＝U ，又U d q ＝mg 得ΔΦΔt ＝mgd nq，故D 正确．] 7．BD [A 选项若Q 不变，由C ＝Q U知U 变小，C 变大，可知h 变大；A 错．B 选项若Q 不变，由C ＝Q U知U 变大，C 变小，可知θ变大，B 对；C 中若U 不变，电流流向负极表示正在放电，Q 减小，可知C 减小，s 变大，C 错；D 中若U 不变，电流流向正极表示在充电，Q 增加，可知C 增大，d 减小，F 增大，D 对．]8．A [压力F 作用时，极板间距d 变小，由C ＝εr S 4πkd，电容器电容C 变大，又根据Q ＝CU ，极板带电荷量变大，所以电容器应充电，灵敏电流计中产生由正接线柱流入的电流，所以指针将右偏，极板保持固定后，充电结束，指针回到零刻度．]9．D [a 、b 始终跟电源相连，电势差U 不变，由于a 、b 间距离变化，由E ＝U d知场强变化，A 错误；由C ＝εr S 4πkd知d 变化时C 变化，a 向右位移最大时，电容最大，D 正确；由Q ＝CU 知a 、b 所带电荷量变化，电路中电流方向改变，B 、C 错误．]10．D [根据自动干手机工作的特征，手靠近干手机电热器工作，手撤离后电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容器．手靠近时相当于连接一个电容器，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容大小，故D 正确；用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于温度、湿度的变化工作就成了室内烘干机．]11．见解析解析线圈固定在膜片上，当膜片受到声波的作用而振动时，线圈与膜片保持振动一致，金属线圈在永久磁铁产生的磁场中振动时产生感应电流，这样就把声音信号转化为了电信号．。
2023-2024学年高中物理粤教版选修3-2第3章 传感器单元测试(含答案解析)
2023-2024学年粤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8小题，每题3分，共计24分）1.关于传感器，下列说法正确的是（）A. 金属材料不可以制成传感器B. 话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号C. 传感器都是通过感知电压的变化来传递信号的D. 所有传感器的材料都是由半导体材料做成的【答案】B【解析】解：A、金属材料也可以制成传感器，所以A错误；B、动圈式话筒是通电导体在磁场中受力，变化的电流通过线圈，产生变化的磁场，其作用是将声信号转换为电信号，所以B正确；C 、传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，所以C错误；D、传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，所以D错误；故选：B．2.在某些高档写字楼的走廊中，当白天光线较好时如果有人走动，照明灯不会亮，当阴天或晚上如果有人走动时，照明灯才会亮，则该写字楼走廊中的照明系统中很可能使用了（）A. 光传感器和温度传感器B. 光传感器和声音传感器C. 光传感器和位移传感器D. 温度传感器和压力传感器【答案】B【解析】解：楼道中安装了自动灯光控制系统，白天灯不亮，和光传感器有关；晚上有人经过时，灯自动亮起来，与声音有关，是声传感器．故B正确．故选：B3.下列应用了光电传感器的是（）A. 家用电饭煲B. 夜间自动打开的路灯C. 自动恒温冰箱D. 夜间楼梯口有声音就亮的灯【答案】B【解析】解：A、C、家用电饭煲、自动恒温冰箱都是应用温度传感器工作的．故AC 均错误．B、夜幕降临时，路边上的路灯就会自动亮起，说明控制电路的是光敏元件，应用了光传感器．故B正确．D、夜间楼梯口有声音就亮的灯，使用了声控开关，是一种压力传感器．故D错误．故选：B．4.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_0UB. dfrac12 vleft(t_0-tright)，dfracM_0U_0UC. 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．5.如图甲所示，一个匝数n＝100的圆形导体线圈，面积S_1＝0.4 m^2 ，电阻r＝1\Omega ．在线圈中存在面积S_2＝0.3 m^2 的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示．有一个R＝2\Omega 的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的圆形线圈相连接，b端接地，则下列说法正确的是（）A. 圆形线圈中产生的感应电动势E＝6 \VB. 在0sim 4 \s 时间内通过电阻R的电荷量q＝8 \CC. 设b端电势为零，则a端的电势varphi _a＝3 \VD. 在0sim 4 \s 时间内电阻R上产生的焦耳热Q＝18 \J【答案】D【解析】解： A．线圈产生的电动势：E＝n\dfrac \Delta \varPhi \Delta t = n\dfrac \Delta B \Delta t S=100 \times \dfrac0.64 \times 0.3 V=4.5 V ，故 A错误；B．电流为：I = \dfracER + r = \dfrac4.52 + 1 A= 1.5 A ，通过电阻R的电荷量为：q=It=1.5\times 4 C=6 C ，故 B错误；C ．由楞次定律可知，电流沿顺时针方向，b点电势高，a点电势低，U_R=IR=1.5\times2 V=3 V ，U_R=\varphi _b-\varphi _a，\varphi _a=-3 V，故 C错误；D．在0\sim 4 s 时间内电阻R上产生的焦耳热为：Q=I^2Rt=1.5^2\times 2\times 4 J=18 J ，故 D正确．故选： D．6.下列说法不正确的是（）A. 话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号B. 光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量C. 电子秤所使用的测力装置是力传感器D. 热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量【答案】A【解析】解：A、话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故说法错误，故A正确B、光敏电阻随光照强弱不同，电阻不同，故光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量，故B错误C、力传感器的应用电子秤，使用的测力装置是力传感器，故C错误D、热敏电阻的阻值随温度的变换而变化，能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故D错误故选A7.传感器的应用很广，下例事例或器材中利用温度传感器的是（）A. 洗衣机定时器开关B. 电视无线遥控开关C. 电饭锅自动控温D. 楼道电灯自动控制开关【答案】C【解析】解：A、洗衣机定时器开关，没有应用温度传感器，故A错误；B、电视无线遥控开关，通过红外线传递信息，没有应用温度传感器，故B错误；C 、电饭锅自动控温，应用温度传感器，故C正确；D、楼道电灯自动控制开是利用光、声传感器，没有应用温度传感器，故D错误；故选：C．8.图为火灾报警器，在会议室、宾馆房间的天花板上均有安装．当有烟雾进入这种有孔的罩内时，报警器立即发出警报，则该报警器中装有的传感器是（）A. 光传感器B. 压力传感器C. 声音传感器D. 温度传感器【答案】A【解析】解：烟雾进入这种有孔的罩内时对光有散射作用，使光线的光路发生变化，改变传感器上的光照强度使报警器发出警报，则该报警器中装有的传感器是光传感器，故 A项正确．故选 A．二、填空题（本大题共计4小题，每题3分，共计12分）9.（1）如图甲所示，若仅将左极板适当左移，则静电计指针的偏角将________；9.（2）如图乙所示，若仅将左极板适当上移，则静电计指针的偏角将________；9.（3）如图丙所示，若仅在两板板间插入云母片，则静电计指针的偏角将________。
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模块综合检测(一)(时间：90分钟 分值：100分)一、单项选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得3分，选错或不答的得0分)1．在变化的磁场中，穿过一个5匝的闭合线圈的磁通量每秒钟均匀地增加了4 Wb ，则( ) A ．线圈中的感应电动势每秒钟增加20 V B ．线圈中的感应电动势每秒钟增加10 V C ．线圈中的感应电动势为20 V D ．线圈中的感应电动势为0解析：闭合线圈的磁通量每秒钟均匀地增加，线圈中会形成稳定的感应电动势，其大小为E ＝n ΔΦΔt ＝5×41V ＝20 V ．故选C.答案：C2．下面说法正确是( )A ．感抗仅与电源频率有关，与线圈自感系数无关B ．容抗仅与电源频率有关，与电容无关C ．感抗、容抗和电阻等效，对不同交变电流都是一个定值D ．感抗是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势而对电流的变化产生的阻碍作用 解析：由公式X L ＝2πfL 得感抗与线圈自感系数有关，A 错误．根据公式X C ＝12πCf，得容抗与电容也有关系，B 错误．感抗、容抗和电阻等效，对不同交变电流由不同的值，所以C 错误．感抗是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势而对电流的变化产生的阻碍作用，D 正确． 答案：D3．某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示，下列说法中正确的是( )A ．交变电流的频率为0.02 HzB ．交变电流的瞬时表达式为i ＝5cos 50πt (A)C ．在t ＝0.01 s 时，交流发电机线圈位于中性面D ．在t ＝0.015 s 时，电流改变方向解析：由图象可知，交流电的周期为20×10－3s ＝0.02 s ，频率为f ＝1T＝50 Hz ，故A 错误；交流电的角频率为：ω＝2πT＝10π rad/s ，根据图象可得，交变电流的瞬时表达式为i ＝A cosωt ＝5cos 100πt (A)，故B 错误；在t ＝0.01 s 时，感应电流最大，所以此时穿过交流发电机线圈的磁通量的变化率最大，所以交流发电机线圈垂直于中性面，故C 错误；在t ＝0.015 s 时，电流改变方向，故D 正确． 答案：D4．汽油机做功冲程开始时，汽缸中的汽油—空气混合气要靠火花塞点燃，但是汽车蓄电池的电压只有12 V ，不能在火花塞中产生火花，为此设计了如图所示的点火装置，这个装置的核心是一个变压器，它的初级线圈通过断续开关连到蓄电池上，次级线圈接到火花塞的两端，开关由机械进行自动控制，做功冲程开始时，开关由闭合变为断开，这样就能在火花塞中产生火花，下列说法正确的是( )A ．该设计方案不可行，因为蓄电池提供的是直流电，变压器不能改变直流电压B ．该设计方案可行，因为变压器能将直流电改变为交流电C ．该设计方案可行，因为通过变压器初级线圈的是变化的电流，可以通过变压器在副线圈上产生高电压D ．该变压器可以是升压变压器，也可以是降压变压器解析：虽然变压器不能对直流电进行变压，但是本设计方案在做功冲程开始时，开关由闭合变为断开，通过变压器初级线圈的是变化的电流，在变压器铁芯中的磁通量是变化的，能在副线圈中产生瞬时高电压，就能在火花塞中产生了火花，故选C. 答案：C5．如图甲所示，电阻不计的“”形金属框架abcd 固定在倾角为θ的绝缘斜面上，空间有方向垂直于斜面的磁场，磁感应强度的变化规律如图乙所示．将一电阻为R 的金属棒PQ 垂直于ab 放置在框架上，构成面积为S 的矩形PbcQ ，PQ 与框架接触良好且始终静止，则图甲 图乙A ．t 1时刻棒PQ 中无感应电流B ．t 1时刻棒PQ 受安培力C ．在0～2t 1内，通过棒PQ 的电荷量为2B 0SRD ．在0～2t 1内，棒PQ 所产生的焦耳热为B 20S2Rt 1解析：t 1时刻穿过线圈的磁通量正发生变化，故棒PQ 中有感应电流，选项A 错误；根据F ＝BIL ，t 1时刻磁感应强度B 为零，故棒PQ 不受安培力，选项B 错误；根据q ＝ΔΦR可知，在0～2t 1内，通过棒PQ 的电荷量为q ＝ΔΦR＝2B 0SR，选项C 正确；在0～2t 1内，棒PQ 所产生的感应电动势为：E ＝ΔΦΔt ＝B 0S t 1，产生的焦耳热为Q ＝E 2R ·2t 1＝2B 20S 2Rt 1，选项D 错误．答案：C6．如图所示，R 1为定值电阻，R 2为负温度系数的热敏电阻，L 为小灯泡，当温度降低时( )A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱解析：R2与灯泡L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当热敏电阻温度降低时，电阻R2增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯泡L电压增大，灯泡亮度变强，R1两端电压减小，故C项正确，其余各项均错．答案：C7．如图所示，在长载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是( )A．一起向左运动B．一起向右运动C．ab和cd相向运动，相互靠近D．ab和cd相背运动，相互远离解析：当载流直导线中的电流逐渐增强时，穿过闭合回路abcd的磁通量增加，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加，故使得ab和cd相向运动，相互靠近，故选C.答案：C8．如图所示，一个水平放置的矩形闭合线框abcd，在水平放置的细长磁铁S极中心附近落下，下落过程中线框保持水平且bc边在纸外，ad边在纸内．它由位置甲经乙到丙，且甲、丙都靠近乙．在这下落过程中，线框中感应电流的方向为( )A．abcdaB．adcbaC．从位置甲到乙时，abcda，从位置乙到丙时adcbaD．从位置甲到乙时，adcba，从位置乙到丙时abcda解析：从甲到乙，原磁场方向竖直向下，磁通量减小，感应电流的磁场竖直向下，由右手定则可知感应电流为adcba，同理由乙到丙，原磁场方向竖直向上，磁通量增大，感应电流的磁场竖直向下，方向为adcba，B对．答案：B9. 如图所示，圆形线圈垂直放在匀强磁场里，第1秒内磁场方向指向纸里，如图(b)．若磁感应强度大小随时间变化的关系如图 (a)，那么，下面关于线圈中感应电流的说法正确是( )图(a) 图(b)A ．在第1秒内感应电流增大，电流方向为逆时针B ．在第2秒内感应电流大小不变，电流方向为顺时针C ．在第3秒内感应电流减小，电流方向为顺时针D ．在第4秒内感应电流大小不变，方向为顺时针解析：第1 s 内磁通量均匀变化，所以产生的感应电流大小不变，根据楞次定律可得方向为逆时针，A 错误；在第2秒内，垂直向里的磁通量均匀减小，产生的感应电流大小不变，电流方向为顺时针，B 正确；同理这个时间段内产生的感应电流大小都恒定，所以C 错误；第四秒内感应电流方向为逆时针，D 错误． 答案：B10．如图甲为电热毯的电路示意图．电热毯接在u ＝311sin 100πt (V)的电源插座上．电热毯被加热到一定程度后，由于装置P 的作用，使加在电热丝ab 两端的电压变为如图乙所示的波形，从而进入保温状态．若电热丝电阻保持不变，此时从图甲中交流电压表读出交流电的有效值是( )图甲 图乙A ．156 VB ．220 VC ．311 VD ．110 V解析：加图乙电压时，电热丝在一个周期T ＝2×10－2s 内产生的热量Q ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫U m 221R ·T2，若给电热丝加直流电压U ，则T 时间内产生相同的热量Q ＝U 2R·T .则由以上两式可得U ＝156 V ，A 正确． 答案： A二、多项选择题(本大题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分) 11.根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的炮弹发射装置——电磁炮，它的基本原理如图所示，下列结论中正确的是( )A ．要使炮弹沿导轨向右发射，必须通以自N 向M 的电流B ．要想提高炮弹的发射速度，可适当增大电流C ．使电流和磁感应强度的方向同时反向，炮弹的发射方向不变D ．要想提高炮弹的发射速度，可适当减少磁感应强度解析：由左手定则知当通以自M 向N 的电流时，炮弹受力向右，A 错误；根据公式F ＝BIL ，增大电流或磁感应强度，安培力增大，加速度增大，通过相同的位移获得速度增大，B 正确，D 错误；使电流和磁感应强度的方向同时反向，由左手定则知受力方向不变，C 正确． 答案：BC12．如图所示的电路中，当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明( )A ．在温度越高时，热敏电阻阻值越小B ．在温度越高时，热敏电阻阻值越大C ．半导体材料温度升高时，导电性能变差D ．半导体材料温度升高时，导电性能变好解析：由电流表的变化判断半导体的电阻的变化，温度升高时，由闭合电路欧姆定律可知电路中总电流增大，热敏电阻阻值减小，则总电阻减小，故A 、D 正确． 答案：AD13.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是10∶1，原线圈输入交变电压u ＝1002sin 50πt (V)，在副线圈中串接有理想电流表和定值电阻R ，电容器并联在电阻R 两端，电阻阻值R ＝10 Ω，关于电路分析，下列说法中正确的是( )A ．电流表示数是1 AB ．电流表示数是 2 AC ．电阻R 消耗的电功率为10 WD ．电容器的耐压值至少是10 2 V解析：由题意知原线圈输入电压有效值为100 V ，所以副线圈电压为10 V ，由于电容器通交流，所以电流表示数大于1 A ，故A 、B 错误；电阻R 消耗的电功率为P ＝U 2R ＝10210W ＝10 W ，故C 正确，副线圈电压最大值为10 2 V ，电容器的耐压值至少是10 2 V ，所以D 正确；故选C 、D. 答案：CD14.如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一材料相同、粗细均匀的正方形导体框abcd .现将导体框先后朝两个方向以v 、3v 速度匀速拉出磁场，则导体框在上述两过程中，下列说法正确的是( )A ．导体框中产生的感应电流方向相同B ．通过导体框截面的电量相同C ．导体框中产生的焦耳热相同D ．导体框cd 边两端电势差大小相同解析：在两次线框离开磁场的过程中，磁通量都减少，由楞次定律知，感应电流的方向都为逆时针方向，A 正确；两次离开的过程磁通量的变化量相同，根据q ＝n ΔΦR知通过导体框截面的电量相同，B 正确；产生的焦耳热Q ＝E 2R t ＝B 2L 3v R，由于两次的速度不同，故产生的热量不同，C 错误；以速度v 匀速拉出磁场时，cd 切割磁感线，相当于电源，所以导体框cd 边两端电势差大小等于34BLv ，以速度3v 匀速拉出磁场时，导体框cd 边两端电势差大小等于34BLv ，D正确．答案：ABD三、非选择题(本题共4小题，共54分．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位) 15.(12分)如图所示，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一矩形线框abcd ，线框的匝数为N ，电阻为R ，ab ＝cd ＝L 1，ad ＝bc ＝L 2.线框绕垂直于磁感线的轴OO ′以角速度ω做匀速转动．求：(1)线框中感应电动势的最大值； (2)线框中感应电流的有效值．解析：(1)线框中感应电动势的最大值：E m ＝2NBL 1ωL 22＝NBL 1L 2ω.(2)感应电动势的有效值：E ＝E m2， 感应电流的有效值：I ＝E R ＝NBL 1L 2ω2R .答案：(1)NBL 1L 2 ω (2) NBL 1L 2 ω2R16．(12分)某交流发电机输出功率为5×105 W ，输出电压为1.0×103V ，已知输电线的总电阻R ＝40 Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压U ＝380 V. 输电所使用的变压器均为理想变压器．求：(1)画出输电线路的示意图(标明各部分的符号)．(2)求所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少？解析：(1)输电线路的示意图如图所示．(2)由功率的公式P ＝UI 可得，发电机的输出电流为I 1＝P U＝500 A. 输电线的损耗的功率为P 损＝5%×P ＝5%×5×105W ＝2.5×104W ， 由损失的功率 P 损＝I 22R 可得输电线的电流为I 2＝I 3＝P 损R＝25 A. I 4＝P 用户U 用户＝P －P 损U 用户＝1.25×103A.所以升压变压器的匝数比为n 1n 2＝I 2I 1＝25500＝120，降压变压器的匝数比为n 3n 4＝I 4I 3＝501.答案：(1)见解析 (2)120 50117．(12分)如图所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN 、PQ 相距为L ，导轨平面与水平面夹角θ＝30°，导轨电阻不计．磁感应强度为B ＝2 T 的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为L ＝0.5 m 的金属棒ab 垂直于MN 、PQ 放置在导轨上，且始终与导轨电接触良好，金属棒ab 的质量m ＝1 kg 、电阻r ＝1 Ω.两金属导轨的上端连接右端电路，灯泡电阻R L ＝4 Ω，定值电阻R 1＝2 Ω，电阻箱电阻R 2＝12 Ω，重力加速度为g ＝10 m/s 2，现闭合开关，将金属棒由静止释放，下滑距离为s 0＝50 m 时速度恰达到最大．试求：(1)金属棒下滑的最大速度v m ；(2)金属棒由静止开始下滑2s 0的过程中整个电路产生的电热Q .解析：(1)当金属棒匀速下滑时速度最大，设最大速度为v m ，达到最大时，则根据平衡条件有：mg sin θ＝F 安， 又 F 安＝ILB ，I ＝ER 总，E ＝BLv m ； R 总＝R 1＋r ＋R 2R LR 2＋R L＝6 Ω，联立解得最大速度：v m ＝30 m/s.(2)由能量守恒知，mg •2s 0sin 30°＝Q ＋12mv 2m ，解得：Q ＝50 J.答案：(1)30 m/s (2)50 J18．(18分) 如图(a)所示，间距为l 、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为θ的斜面上．在区域Ⅰ内有方向垂直于斜面的匀强磁场，磁感应强度为B ；在区域Ⅱ内有垂直于斜面向下的匀强磁场，其磁感应强度B t 的大小随时间t 变化的规律如图(b)所示．t ＝0时刻在轨道上端的金属细棒ab 从如图位置由静止开始沿导轨下滑，同时下端的另一金属细棒cd 在位于区域I 内的导轨上由静止释放．在ab 棒运动到区域Ⅱ的下边界EF 处之前，cd 棒始终静止不动，两棒均与导轨接触良好．已知cd 棒的质量为m 、电阻为R ，ab 棒的质量、阻值均未知，区域Ⅱ沿斜面的长度为2l ，在t ＝t x 时刻(t x 未知)ab 棒恰进入区域Ⅱ，重力加速度为g .求：图(a) 图(b)(1)通过cd 棒电流的方向和区域Ⅰ内磁场的方向； (2)当ab 棒在区域Ⅱ内运动时，cd 棒消耗的电功率； (3)ab 棒开始下滑的位置离EF 的距离；(4)ab 棒开始下滑至EF 的过程中回路中产生的热量．解析：(1)由右手定则可知通过cd 棒电流的方向为d 到c ；再由左手定则可判断区域Ⅰ内磁场垂直于斜面向上．(2)cd 棒平衡，BIl ＝mg sin θ， 得I ＝mg sin θBl. cd 棒消耗的电功率P ＝I 2R ，得P ＝m 2g 2R sin 2 θB l .(3)ab 棒在到达区域Ⅱ前做匀加速直线运动，a ＝F 合m＝g sin θ.cd 棒始终静止不动，ab 棒在到达区域Ⅱ前、后，回路中产生的感应电动势不变，则ab 棒在区域Ⅱ中一定做匀速直线运动，可得ΔΦΔt ＝Blv t ，Bl ·2lt x＝Blg sin θ·t x .所以t x ＝2lg sin θ.ab 棒在区域Ⅱ中做匀速直线运动的速度v t ＝2gl sin θ，则ab 棒开始下滑的位置离EF 的距离h ＝12at 2x ＋2l ＝3l .(4)ab 棒在区域Ⅱ中运动的时间t 2＝2lv t＝2lg sin θ，ab 棒从开始下滑至EF 的总时间： t 总＝t x ＋t 2＝22lg sin θ.ab 棒从开始下滑至EF 的过程中闭合回路中产生的热量： Q ＝EIt 总＝Blv t It 总＝4mgl sin θ.答案：(1)电流方向由d 到c ，区域Ⅰ内的磁场方向为垂直于斜面向上m2g2R sin2θB2l2(3)3l (4)4mgl sin θ(2)。