选修3-2《第3章 传感器》物理试卷

选修3-2《第3章传感器》物理试卷
一、选择题（每题3分，共33分）
1．利用半导体可以制成（）
A．标准电阻B．热敏电阻C．光敏电阻D．晶体管
2．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．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，这种传感器作用是控制电路的通断
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
3．下列方法有可能使半导体材料的电阻率减小的是（）
A．升高半导体的温度
B．用光照射半导体
C．在半导体中加入微量其它杂质
D．以上情况都不可能
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，下列说法中正确的是（）
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．如图是一种延时开关，当S1、S2均闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C电路接通，当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放．则（）
A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用
B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用
6．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至于欧姆档，用光照光敏电阻时，表针的偏角为θ1；用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ2，则可判断（）
A．θ1＞θ2B．θ1＝θ2C．θ1＜θ2D．不能确定
7．物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x，假设电压表是理想的，则下列正确的是（）
A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化
B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化
C．物体M不动时，电路中也有电流
D．物体M不动时，电压表没有示数
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（）
A．电压表的示数增大B．R2中电流强度减小
C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压降低
9．如图所示为一测定液面高低的传感器示意图，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体，把传感器接到图示电路中，已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同．如果发现指针正向右偏转，则导电液体的深度h变化为（）
A．h正在增大B．h正在减小C．h不变D．无法确定
10．如图是温度报警器电路示意图，下列关于对此电路的分析正确的是（）
A．当R T的温度升高时，R T减小，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声
B．当R T的温度升高时，R T减小，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声
C．当增大R1时，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声
D．当增大R1时，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声
11．惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系统的重要元件是加速度计．加速度计的构造和原理的示意图如图示，沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一个质量为m的滑块，滑块的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S，则这段时间内导弹的加速度（）
A．方向向左，大小为ks/m B．方向向右，大小为ks/m
C．方向向左，大小为2ks/m D．方向向右，大小为2ks/m
二、填空题（每空2分，共18分）
12．热敏电阻能够将信号转化为电阻变化信号，话筒能将信号转化为信号．霍尔元件能将信号转化为信号．
13．将普通热敏电阻、数字电流表、电源按图连接；将烧杯装入的水，用铁架台固定在加热器上．闭合开关S，当热敏电阻未放入水中时，电流表示数为I1，放入温水中时电流表示数为I2．热敏电阻放在热水中，若示数为I3，则I1I2I3（填“＞”“＝”或“＜”）．
14．如图的光控电路用发光二极管LED模仿路灯，R G为光敏电阻，当有较强的光照在R G上，二极管．（填
三．计算题（15-17每题12分，18题13分，共49分）
15．某航天器的结构如图所示，当系统绕OO′转动时，元件A在光滑杆上发生滑动，并输出电信号成为航天器的制导信号源，已知A质量为m，弹簧的劲度系数为k，原长为L0，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器总长为L，电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器滑片P在中点，与固定接头Q正对，当系统以角速度ω转动时，求：
（1）弹簧形变量x与ω的关系式；
（2）电压表的示数U与角速度ω的关系式．
16．如图所示是一种悬球式加速度仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度，金属球的质量为m，它系在金属球丝下端，金属丝的上端悬挂在O点，AB是一根长为L的均匀电阻丝，其阻值为R，金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计．电阻丝的中点C焊接一根导线，从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表V（金属丝和导线电阻不计）．图中虚线OC与AB垂直，且OC＝h．电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中且AB沿着车前进的方向，列车静止时金属丝呈竖直状态，当列车加速前进时，金属丝将偏离竖直方向，从电压表V的读数变化可以测出加速度的大小．
（1）当列车向右做匀加速直线运动时，试导出加速度a与电压表读数U′的关系式（用U′、U、L、h及重力加速度g等表示）．
（2）用导出的a与U′的关系式说明表盘上a的刻度是否均匀．
17．电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（单位时间内通过管内横截面流体的体积）。

为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中a、b、c．流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线）。

图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料。

现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面。

当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下面表面分别与一串接了电阻R的电流表两端连接，I表示测得的电流值。

已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻。

试论述说明流量Q＝。

18．如图所示，电饭锅是一种可以自动煮饭并自动保温，又不会把饭烧焦的家用电器．它的电路由控制部分AB和工作部分BC组成．K1时限温开关，手动闭合K1，当温度达到103°时自动断开，不能自动闭合．K2是自动开关，当温度超过80°时自动断开，温度低于70°时自动闭合．R2是限流电阻，阻值2140Ω，R1是工作电阻，阻值60Ω．锅中放好适量的米和水，插电源（220V，50HZ），手动闭合K1后，电饭锅就能自动煮好米饭并保温．试问：
（1）加热过程电饭锅消耗的电功率P1是多大？K1、K2都断开时电饭锅消耗的电功率P2是多大？
（2）插上电源后没有手动闭合K1，能煮熟饭吗？为什么？
参考答案及解析部分
一、选择题（每题3分，共33分）
1．【解答】解：半导体的阻值随温度、光照等因素变化较大；故可以用来制作热敏电阻、光敏电阻及晶体管等；标准电阻要用随温度等因素变化较小的金属导体制成；选项A错误，BCD正确。

故选：BCD。

2．【解答】解：A、话筒是一种常用的声传感器，其作用将声信号转换为电信号，故A不正确；
B、电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片，靠温度来传感，这种传感器作用是控制电路的，故B正
确；
C、电子秤所使用的测力装置是将力转换成电信号的传感器，故C正确；
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，且随着温度升高，其电阻在减小，故D正确。

本题选不正确的，故选A。

3．【解答】解：根据题意可知，当半导体的温度升高，则半导体的阻值率增大。

当光照时，温度升高，同样电阻率也增加。

当在半导体中加入微量其它杂质时，改变电阻率，可能导致其值变大，故ABC正确，D错误；
故选：ABC。

4．【解答】解：A、B、当把元件放入热水中时，温度升高，热敏电阻阻值变化，其它两个电阻阻值不变，所以欧姆表的示数变化较大的是热敏电阻，欧姆表示数不变化的是定值电阻和光敏电阻，故A正确，B错误。

C、D、当用墨纸包住元件时，光线被挡住，光敏电阻阻值变化，其它两个电阻阻值不变，所以欧姆表示数变化
较大的是光敏电阻，欧姆表示数不变化的是定值电阻和热敏电阻，故C正确，D错误。

故选：AC。

5．【解答】解：当S1断开时，导致由于线圈B中的磁通量变小，从而出现感应电流，致使F中仍有磁性，出现延迟一段时间才被释放。

所以由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用。

若断开B线圈的开关S2，当S1断开，F中立即没有磁性，所以没有延时功能。

故选：BC。

6．【解答】解：有光时电阻小，则偏角大，无光时电阻大，则偏角小。

则θ1＞θ2；
故选：A。

7．【解答】解：A、物体M运动时，电路中电阻没有变化，根据欧姆定律可知，电源内的电流不会发生变化。

故A 错误。

B、电压表测量变阻器左侧的电压，物体M运动时，左侧电压会变化，而理想电压表对电路没有影响，则电压
表的示数会发生变化。

故B正确。

C、物体M不动时，电路中仍有电流，而且电流不变。

故C正确。

故选：BC。

8．【解答】解：A、当光照增强时，光敏电阻的阻值减小，R3变小，外电路总电阻减小，则电路中的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可得，电路中总电流增大，故R1两端的电压增大，即电压表的示数增大，故A正确；
B、D因电路中总电流增大，电源的内电压增大，路端电压减小，同时R1两端的电压增大，故并联电路部分电
压减小，则流过R2的电流减小，故B错误。

D正确；
C、由并联电路电压增大，可知流过灯泡的电流一定增大，故由P＝I2R可知，小灯泡消耗的功率增大，故C正
确；
故选：ACD。

9．【解答】解：如图所示为一测定液面高低的传感器示意图。

液体的高度升高，导致电容器的电容变大。

然而把传感器接到图示电路中，已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同。

如果发现指针正向右偏转，说明电容器在放电。

由于传感器与电源相连，所以传感器两端电势不变，而电容器电量在减小，则说明电容器的电容在减小。

故液体的高度正在减小。

故选：B。

10．【解答】解：A、根据电路图知，当R T的温度升高时，R T 减小，A端电势升高，经非门后，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警，故A错误
B、同上可知，B正确
C、当增大R1时，A端电势升高，经非门后，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声，故C正确
D、同上可知，D错误
故选：BC。

11．【解答】解：小物体受到左侧弹簧的向右的弹力，大小为ks，同时小物体还受到右侧弹簧的向右的弹力，大小也为ks，故合力为
F＝2ks，方向水平向右
根据牛顿第二定律
a＝＝
方向水平向右
故选：D。

二、填空题（每空2分，共18分）
件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量．
故答案为：热，声音，电，磁，电
13．【解答】解：根据闭合电路欧姆定律得：
I＝
热敏电阻的阻值随着温度的升高而降低，则热敏电阻未放入水中时电阻最大，热敏电阻放在热水中的电阻最小，所以
I1＜I2＜I3
故答案为：＜；＜
14．【解答】解：当有较强的光照在R G上，光敏电阻的电阻随光照增强而减小，电阻之比较小，光敏电阻两端的电势差比较小，则输入门电路为低电势，输出高电平，故二极管不会发光；
光照越暗则光敏电阻的阻值越大，其分压越多，根据电路结构可知，为了减小R G的分压，因此应增大R1与R G 的比值，所以应增大R1的阻值；
故答案为：不发光；大．
三．计算题（15-17每题12分，18题13分，共49分）
15．【解答】解：（1）设弹簧伸长x，其弹力为A物体做圆周运动提供向心力，则根据牛顿第二定律得：F＝kx＝mRω2＝m（L0+x）ω2
则有：kx﹣mxω2＝mL0ω2，
解得：x＝．
（2）对于闭合电路，当弹簧伸长x时，由于电阻均匀分布，滑动变阻器触点P与Q点的距离为x，由串联电路的规律得：
U＝E＝
答：（1）弹簧形变量x与ω的关系式为x＝；
（2）电压表的示数U与角速度ω的关系式为U＝．
16．【解答】解：（1）对小球进行受力分析，根据牛顿第二定律得a＝．电压表所测电阻丝的长度L′＝htanθ＝．串联电路电流相等，有，所以，所以a
＝．
均匀．
17．【解答】解：设管中流体的流速为v，则在△t时间内流体在管中向前移动的距离为v△t，这样如图画线的流体在△t时间内都将流过横截面，
设此横截面的面积为S，则画线的流体体积：
△V＝Sv△t，除以时间△t，则得到流体在该管中流量为Q＝＝Sv。

对于题干所给的流量计，横截面积S＝bc，故流过流量计的流量Q＝vbc，
对于给定的流量计，b与c是常量，可见测流量实质上是测流速。

流量计的上、下两面产生感应电动势E＝vBc，
其中B是垂直于流量计前后两面的匀强磁场的磁感应强度，c是流过流量计流体的厚度，v是可导电流体在流量计中的流速。

如图所示电路，电阻包括外接的电阻R和导电流体的电阻r＝ρ。

这样根据欧姆定律，得到闭合电路中的电流等于I＝
由此就得到可导电流体在流量计中流速为v＝（R+）
于是就得到流过流量计的流量Q＝vbc＝）
答：流过流量计的流量）。

18．【解答】解：（1）电饭锅加热时，R2被短路只有R1工作，加热过程电饭锅消耗的功率为P1＝＝807W，K1、K2都断开时电饭锅消耗的电功率P2＝＝22W，
（2）若K1未闭合，开始K2总是闭合的，R2被短路，功率为P1，当温度上升到80°时，K2自动断开，功率降为P2，温度降低到70°，K2自动闭合…温度只能在70°﹣80°之间变化，不能煮熟饭．
答：（1）加热过程电饭锅消耗的电功率P1是807W，K1、K2都断开时电饭锅消耗的电功率P2是22W；
（2）插上电源后没有手动闭合K1，温度只能在70°﹣80°之间变化，不能煮熟饭．。