高二物理-2015-2016学年高二上学期段测物理试题

2015-2016学年高二（上）段测物理试卷
一．选择题：本题共6小题每小题6分，共36分，在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确．
1．下列元件利用了光传感器的是（）
A．火灾报警器B．电饭锅C．测温仪D．加速度计
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．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大
3．如图所示，R1、R2、R3是固定电阻，R4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R4时（）
A．R4的阻值变小，a点电势高于b点电势
B．R4的阻值变小，a点电势低于b点电势
C．R4的阻值变大，a点电势高于b点电势
D．R4的阻值变大，a点电势低于b点电势
4．有一热敏电阻的电阻值在t1～t0的温度变化范围内，R﹣t图象如图所示，现将该热敏电阻接在电阻表的两表笔上，做成一个电子温度计，为了便于读数，再把电阻表上的电阻值转换成温度值．现想使该温度计对温度的变化反应较为灵敏，那么该温度的测量哪段范围内的温度较为适宜（设在t1～t0温度范围内，电阻表的倍率不变）（）
A．t2～t3段B．t3～t4段
C．t4～t5段D．t2～t3和t4～t5段
5．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，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（）
A．若电容减小，则力F增大 B．若电容增大 则力F减小
C．若电容变大，则力F增大D．以上说法都不对
6．霍尔元件能转换哪两个物理量（）
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．把力这个力学量转换成电压这个电学量
D．把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量
二、填空题（每小题9分，共36分）
7．将金属热电阻、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，当金属热电阻未放入热水中时，电流表示数为I1，将金属热电阻放入温水中，电流表示数为I2．将金属热电阻放在热水中，电流表示数为I3，则I1、I2、I3的大小关系是．
8．如图所示是一路灯自动控制装置，交流电源电压220V，路灯L在晚上自动点亮，白天则自动熄灭．a、b、c分别为晶闸管的三个极，它们分别是：a叫极；b叫极；c叫极．白天光照较强，光敏电阻R G阻值（填大或小），b、c两端电压（填高或低）．
9．黑箱上有三个接线柱A、B、C如图所示，已知里面装的元件只有两个（可能的元件是电池、电阻或二极管），并且两个接线柱之间最多只接一个元件，现用多用表去进行检测，其检测结果如下：
①用直流电压挡测量，A、B、C三接线柱之间均无电压；
②用欧姆挡测量，A、C之间正、反接电阻值不变；
③用欧姆挡测量，黑表笔接A，红表笔接B，有电阻，黑表笔接B，红表笔接A，电阻值较大；
④用欧姆挡测量，黑表笔接C，红表笔接B，有电阻，阻值比②步测得的大；反接电阻值很大．
画出箱内两个元件的接法．
10．某同学设计了一路灯控制电路如图所示，光照射光敏电阻R G时，其阻值变小．设白天时继电器两端电压为U1，夜晚为U2，它们的大小关系是：．现要使路灯比平时早一些亮起来，应如何调节R1？．
三、计算题，本题共2小题，共28分．解答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．11．（14分）（2005•上海）一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动，在圆盘上沿半径开有一条宽度为2mm的均匀狭缝．将激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下两侧，且可以同步地沿圆盘半径方向匀速移动，激光器连续向下发射激光束．在圆盘转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，并将其输入计算机，经处理后画出相应图线．图（a）为该装置示意图，图（b）为所接收的光信号随时间变化的图线，横坐标表示时间，纵坐标表示接收到的激光信号强度，图中△t1=1.0×10﹣3s，△t
﹣3s．
2=0.8×10
（1）利用图（b）中的数据求1s时圆盘转动的角速度；
（2）说明激光器和传感器沿半径移动的方向；
（3）求图（b）中第三个激光信号的宽度△t3．
12．（14分）（2015秋•徐州校级月考）加速度计是测定物体加速度的仪器，现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇制导系统的信息源，如图9所示为应变式加速度计，当系统加速时，加速度计中的敏感元件也处于加速状态，敏感元件由两根相同的弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件下端滑动臂可在滑动变阻器上无摩擦水平滑动，当系统加速时敏感元件发生位移，并转换成电信号输出．已知敏感元件的质量为m，每根弹簧的劲度系数为k，电源的电动势为ε且内阻不计，滑动变阻器的总阻值为R，且总电阻有效长度为L．静态时，两弹簧恰好为原长，滑动变阻器的滑动触头位于正中间，并且此时加速度计的输出电压为零．
（1）假定待测系统的加速度大小为a，方向向左，求敏感元件发生的位移？
（2）求用输出信号的电压U来表示待测系统加速度a的表达式？
2015-2016学年高二（上）段测物理试卷
参考答案与试题解析
一．选择题：本题共6小题每小题6分，共36分，在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确．
1．下列元件利用了光传感器的是（）
A．火灾报警器B．电饭锅C．测温仪D．加速度计
考点：传感器在生产、生活中的应用．
分析：传感器的作用是将温度、力、光、声音等非电学量转换为电学量．
解答：解：A、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A正确；
B、电饭锅，则是由电流做功产生热量，当达到103℃时，磁钢失去磁性，导致开关关闭，所以属于温度传感器，故B错误；
C、测温仪是温度计的一种，用红外线传输数字的原理来感应物体表面温度，操作比较方便，特别是高温物体的测量．应用广泛，如钢铸造、炉温、机器零件、玻璃及室温、体温等各种物体表面温度的测量．故C错误；
D、加速度计是测量运载体线加速度的仪表，是属于力传感器，故D错误；
故选：A
点评：热敏电阻是当温度变化时，导致电阻的阻值发生变化；而光敏电阻则是当有光时，其电阻的阻值发生变化．它们的电阻都是变小，而金属电阻则是变大．
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．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大
考点：常见传感器的工作原理．
分析：传感器作为一种将其它形式的信号与电信号之间的转换装置，在我们的日常生活中得到了广泛应用，不同传感器所转换的信号对象不同，我们应就它的具体原理进行分析．解答：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A错．B、电熨斗温度自动控制装置能控制电源的通断．常温时，上、下触点应是接触的，当双金属片温度升高时，上下层形变不同，上层形变大，双金属片发生弯曲，使电路断开．所以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．故B正确．
C、电子秤所使用的测力装置是力传感器，传感器输出的电压表示力F的大小，压力越大电子秤示数越大，也就是输出的电压越大．故C正确．
D、半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越小．故D错．
故选BC．
点评：本题考查对传感器原理的理解，传感器能够将其他信号转化为电信号，它们在生产生活中应用非常广泛，在学习中要注意体会．属于基础题．
3．如图所示，R1、R2、R3是固定电阻，R4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R4时（）
A．R4的阻值变小，a点电势高于b点电势
B．R4的阻值变小，a点电势低于b点电势
C．R4的阻值变大，a点电势高于b点电势
D．R4的阻值变大，a点电势低于b点电势
考点：闭合电路的欧姆定律．
专题：恒定电流专题．
分析：光敏电阻是由半导体材料制成的，有光照时电阻减小；根据R4阻值的变化，分析外电路总电阻的变化，判断总电流的变化，进一步分析路端电压的变化，判断出R1、R2所在支路电流的变化，根据总电流的变化，再分析通过R3的电流变化，根据欧姆定律分析R1和R3的电压怎样变化，就能判断a、b电势如何变化，确定出两点电势的关系．
解答：解：当用光照射R4时R4的阻值变小，外电路总电阻减小，总电流增大．电源的内电压增大，路端电压减小，所以R1、R2所在支路电流减小．
由于总电流等于两个支路电流之和，所以通过R3的电流增大，根据欧姆定律得知，R3的电压增大，R1的电压减小．根据在外电路中，顺着电流方向电势降低，可知，a、b两点的电势都比c点电势低，光照之前，a、b两点电势相等，光照后R3的电压增大，R1的电压减小，则a点的电势降低，b点的电势升高，故a点电势低于b点电势．故B正确．
故选：B
点评：本题首先要掌握光敏电阻的特性，其次要知道在外电路中，顺着电流方向电势降低，通过分析电阻R3的电压和R1的电压变化，判断两点电势的变化．
4．有一热敏电阻的电阻值在t1～t0的温度变化范围内，R﹣t图象如图所示，现将该热敏电阻接在电阻表的两表笔上，做成一个电子温度计，为了便于读数，再把电阻表上的电阻值转换成温度值．现想使该温度计对温度的变化反应较为灵敏，那么该温度的测量哪段范围内的温度较为适宜（设在t1～t0温度范围内，电阻表的倍率不变）（）
A．t2～t3段B．t3～t4段
C．t4～t5段D．t2～t3和t4～t5段
考点：欧姆定律．
专题：恒定电流专题．
分析：要使该温度计对温度的变化反应较为灵敏，即变化相同的温度电阻变化范围要较大．
解答：解：制作电阻温度计，需要热敏电阻传感器，将温度的测量转化为电阻的测量；要使该温度计对温度的变化反应较为灵敏，即变化相同的温度电阻变化范围要大，故曲线的斜率要大，故在t2～t3范围内较为合适．
故选：A．
点评：本题关键是明确电阻温度计的工作原理，通过热敏电阻将温度的测量转化为电阻的测量，不难．
5．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，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（）
A．若电容减小，则力F增大 B．若电容增大 则力F减小
C．若电容变大，则力F增大D．以上说法都不对
考点：电容器的动态分析．
专题：电容器专题．
分析：根据电容器的电容与板间距离的关系，判断当F向上压膜片电极时电容的变化．
解答：解：A、若电容减小，由电容的决定式C=得知电容器板间距离增大，则F
减小．故A错误．
B、C、D、若电容增大，由电容的决定式C=得知电容器板间距离减小，则F增大．故
BD错误，C正确．
故选：C．
点评：本题电容器动态变化分析问题，只要掌握电容的决定式就能正确解答．
6．霍尔元件能转换哪两个物理量（）
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．把力这个力学量转换成电压这个电学量
D．把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量
考点：霍尔效应及其应用．
专题：带电粒子在磁场中的运动专题．
分析：根据霍尔元件的工作原理作答．
解答：解：如图是霍尔元件的工作原理示意图，
磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差U CD
故霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量．
故选：B．
点评：解决本题的关键知道霍尔元件中移动的是自由电子，以及自由电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，此时的电压就叫霍尔电压．
二、填空题（每小题9分，共36分）
7．将金属热电阻、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，当金属热电阻未放入热水中时，电流表示数为I1，将金属热电阻放入温水中，电流表示数为I2．将金属热电阻放在热水中，电流表示数为I3，则I1、I2、I3的大小关系是I1＞I2＞I3．
考点：闭合电路的欧姆定律．
专题：恒定电流专题．
分析：金属热电阻的阻值随着温度的升高而增大，根据闭合电路欧姆定律即可求解．
解答：解：金属热电阻的阻值随着温度的升高而增大，可知电阻增大，根据闭合电路欧姆定律知电流减小，所以有：I1＞I2＞I3．
故答案为：I1＞I2＞I3．
点评：本题主要考查了闭合电路欧姆定律的直接应用，知道金属热电阻的阻值随着温度的升高而增大，难度不大，属于基础题．
8．如图所示是一路灯自动控制装置，交流电源电压220V，路灯L在晚上自动点亮，白天则自动熄灭．a、b、c分别为晶闸管的三个极，它们分别是：a叫阳极；b叫阴极；c叫门极．白天光照较强，光敏电阻R G阻值小（填大或小），b、c两端电压低（填高或低）．
考点：传感器在生产、生活中的应用．
分析：明确晶闸管的三个极的名称及光敏电阻的性质，并能根据电路分析电压的变化．解答：解：晶闸管的三个极分别为阳极、阴极和门极；在图中分别对应a、b和c；
当白天光照较强时，光敏电阻的阻值较小，则其分压较小，bc两端的电压较低；
故答案为：阳，阴，门，小，低．
点评：本题考查传感器的应用，对于晶闸管及光敏电阻要注意牢记，同时掌握分析电路结构的能力．
9．黑箱上有三个接线柱A、B、C如图所示，已知里面装的元件只有两个（可能的元件是电池、电阻或二极管），并且两个接线柱之间最多只接一个元件，现用多用表去进行检测，其检测结果如下：
①用直流电压挡测量，A、B、C三接线柱之间均无电压；
②用欧姆挡测量，A、C之间正、反接电阻值不变；
③用欧姆挡测量，黑表笔接A，红表笔接B，有电阻，黑表笔接B，红表笔接A，电阻值较大；
④用欧姆挡测量，黑表笔接C，红表笔接B，有电阻，阻值比②步测得的大；反接电阻值很大．
画出箱内两个元件的接法．
考点：闭合电路的欧姆定律．
专题：实验题．
分析：表笔怎样接数值都不变的为电阻；表笔接法不同示数有较大变化的是二极管，正向阻值较小，反向阻值较大．
解答：解：对电阻来讲，无论表笔怎么接，数值都不变，所以AC之间接电阻；
对二极管来讲有单向导电性，正向电阻较小，而反向电阻较大，由AB和BC间的读数知二极管接在AB之间，且正极接在B点；
则箱内电路如图．
点评：本题关键掌握二极管的单向导电性，知道电阻与二极管的区别，对于了解二极管的特性是做好本题的关键．
10．某同学设计了一路灯控制电路如图所示，光照射光敏电阻R G时，其阻值变小．设白天时继电器两端电压为U1，夜晚为U2，它们的大小关系是：U1＜U2．现要使路灯比平时早一些亮起来，应如何调节R1？滑动端向上滑，使R1阻值变小．
考点：传感器在生产、生活中的应用．
专题：交流电专题．
分析：路灯控制电路如图所示，当光照射光敏电阻R G时，其阻值变化．从而导致非门输入电压变化，最终会引起继电器的开关是否闭合．
解答：解：如图所示，当光照射光敏电阻R G时，其阻值变小，导致分得电压减少．这样非门电路输入端电压变大，从而使其输出端电压变小，由于设白天时继电器两端电压为U1，夜晚为U2．所以U1＜U2当光照变弱时光敏电阻R G的阻值变大，非门电路输入端电压变小，
继电器得到的电压变高，路灯被点亮．若要使路灯比平时早一些亮起来，只有通过向上滑动，使R1阻值变小．
故答案为：U1＜U2；滑动端向上滑，使R1阻值变小
点评：考查了光敏电阻与非门电路的特性，同时虽然要提前亮，但继电器的合上开关的电压却是不变的．
三、计算题，本题共2小题，共28分．解答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．11．（14分）（2005•上海）一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动，在圆盘上沿半径开有一条宽度为2mm的均匀狭缝．将激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下两侧，且可以同步地沿圆盘半径方向匀速移动，激光器连续向下发射激光束．在圆盘转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，并将其输入计算机，经处理后画出相应图线．图（a）为该装置示意图，图（b）为所接收的光信号随时间变化的图线，横坐标表示时间，纵坐标表示接收到的激光信号强度，图中△t1=1.0×10﹣3s，△t
﹣3s．
2=0.8×10
（1）利用图（b）中的数据求1s时圆盘转动的角速度；
（2）说明激光器和传感器沿半径移动的方向；
（3）求图（b）中第三个激光信号的宽度△t3．
考点：传感器在生产、生活中的应用；匀速圆周运动；线速度、角速度和周期、转速．专题：压轴题．
分析：当圆盘的均匀狭缝转到激光器正下方时，传感器接收到信号．到下次接收到信号，正好转动一圈．从而由周期可求出角速度．由图象中的光信号能通过狭缝的时间逐渐减少，说明激光器与传感器在移动，相对而言圆盘的转动速度在发生变化．根据前两个光信号的时间，可求出激光器与传感器移动速度，从而可算出第三个光信号的时间
解答：解：（1）由图线读得，转盘的转动周期T=0.8s
角速度
（2）激光器和探测器沿半径由中心向边缘移动（理由为：由于脉冲宽度在逐渐变窄，表明光信号能通过狭缝的时间逐渐减少，即圆盘上对应探测器所在位置的线速度逐渐增加，因此激光器和探测器沿半径由中心向边缘移动）．
（3）设狭缝宽度为d，探测器接收到第i个脉冲时距转轴的距离为r i，第i个脉冲的宽度为△t i，激光器和探测器沿半径的运动速度为v．
③
r3﹣r2=r2﹣r1=vT④
r2﹣r1=⑤
r3﹣r2=⑥
由④、⑤、⑥式解得：
点评：考查圆周运动的角速度与周期的关系，及半径越大线速度越快．
12．（14分）（2015秋•徐州校级月考）加速度计是测定物体加速度的仪器，现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇制导系统的信息源，如图9所示为应变式加速度计，当系统加速时，加速度计中的敏感元件也处于加速状态，敏感元件由两根相同的弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件下端滑动臂可在滑动变阻器上无摩擦水平滑动，当系统加速时敏感元件发生位移，并转换成电信号输出．已知敏感元件的质量为m，每根弹簧的劲度系数为k，电源的电动势为ε且内阻不计，滑动变阻器的总阻值为R，且总电阻有效长度为L．静态时，两弹簧恰好为原长，滑动变阻器的滑动触头位于正中间，并且此时加速度计的输出电压为零．
（1）假定待测系统的加速度大小为a，方向向左，求敏感元件发生的位移？
（2）求用输出信号的电压U来表示待测系统加速度a的表达式？
考点：闭合电路的欧姆定律；牛顿第二定律．
专题：整体思想．
分析：（1）加速时由牛顿第二定律求的形变量；
（2）设系统向左加速时滑片右移x，由牛顿第二定律得到加速的表达式，联立方程就可以得到加速度与电压的关系式．
解答：解：（1）由牛顿第二定律可知：
2kx=ma
得：
（2）设加速度为a时，滑动变阻器的滑片距左端为x，则敏感元件的输出电压为：
再设系统向左加速时滑片右移x，则敏感元件的动力学方程为：2kx=ma
联立可得：．
答：（1）假定待测系统的加速度大小为a，方向向左，则敏感元件发生的位移为；
（2）待测系统加速度a的表达式为．
点评：本题中应变式加速度计体现了一种重要的实验设计思想﹣﹣转换思想，即把难以直接测量的力学量转换为容易测量的电学量．这类题目是力与电综合题，关键要寻找力电联系的桥梁．。