《导学教程》2017届高考物理人教版一轮复习限时检测第十章实验十一传感器的简单应用Word版含解析

实验十一
[限时检测]
1．(2013·江苏高考)在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图实Ⅺ－13所示。

M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻R M发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时
图实Ⅺ－13
A．R M变大，且R越大，U增大越明显
B．R M变大，且R越小，U增大越明显
C．R M变小，且R越大，U增大越明显
D．R M变小，且R越小，U增大越明显
解析本题考查传感器与电路的动态分析，意在考查考生对传感器特点及电路动态分析方法的掌握。

S两端的电压增大，总电流变大，总电阻变小，说明M 的电阻变小，R M变小，且R越大，并联电阻减小越快，干路电流增大越明显，电压U变大越明显，C项正确。

答案 C
2．(2016·海淀模拟)某种角速度计，其结构如图实Ⅺ－14所示。

当整个装置绕轴OO′转动时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号。

已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。

滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，装置静止时滑片P在变阻器的最左端B端，当系统以角速度ω转动时，则
图实Ⅺ－14
A ．电路中电流随角速度的增大而增大
B ．电路中电流随角速度的增大而减小
C ．弹簧的伸长量为x ＝m ωl k －mω2
D ．输出电压U 与ω的函数式为U ＝Em ω2
k －mω2
解析 系统在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，BC 的总电阻不变，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中电流保持不变，故A 、B 错误；设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧伸长的长度为x ，则对元件A ，
根据牛顿第二定律得kx ＝mω2(l ＋x )，又输出电压U ＝R BP R BC
E ＝x l E ，联立两式得x ＝m ω2l k －mω2，U ＝Em ω2
k －mω2
，故C 错误，D 正确。

答案 D
3． (2015·上海联考)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。

一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图实Ⅺ－15甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m ，当升降机静止时电流表示数为I 0。

某过程中电流表的示数为2I 0，如图乙所示，则在此过程中
图实Ⅺ－15
A ．物体处于失重状态
B ．物体可能处于匀速运动状态
C．升降机一定向上做匀加速运动
D．升降机可能向下做匀减速运动
解析升降机静止时电流表示数为I0，而某过程中电流表示数为2I0，说明该过程中物体对压敏电阻的压力大于G，根据牛顿第三定律，物体受向上的力也大于G，故物体存在向上的加速度，处于超重状态，但不能判定物体是做向上的匀加速运动还是做向下的匀减速运动，D正确。

答案 D
4．(多选)如图实Ⅺ－16所示为光敏电阻自动计数器的示意图，图中虚线表示激光，圆柱体表示随传送带运动的货物，其中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
图实Ⅺ－16
A．当光照射R1时，信号处理系统获得高电压
B．当光照射R1时，信号处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获一次高电压就计数一次
答案BD
5．(多选)如图实Ⅺ－17所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时
图实Ⅺ－17
A．电压表的示数增大B．R2中电流减小
C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大
解析当入射光强度增大时，R3阻值减小，外电路总电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，A项正确、D项错误；由路端电压减小，R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，故C项正确。

答案ABC
6．(多选)某同学设计的家庭电路保护装置如图实Ⅺ－18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
图实Ⅺ－18
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
解析当电路正常工作时，电流经火线流入用电器，再经零线流回，由于火线和零线并行绕在铁芯左侧，火线和零线中的电流反向，合磁通量为零，故A、B正确。

用电器短路后，火线和零线中电流仍然等大、反向，铁芯中无磁通量，开关不会被电磁铁吸起，C错误，当地面上的人触电时，火线中的电流经人体流入大地，由于电磁感应，L2产生感应电流，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，D正确。

答案ABD
7．如图实Ⅺ－19所示，将多用电表的选择开关置于“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的两端相连，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________(选填“左”或“右”)移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向________(选填“左”或“右”)移动。

图实Ⅺ－19
解析若往R t上擦一些酒精，由于酒精的挥发要吸热，故温度降低，负温度系数的热敏电阻R t随温度的降低，阻值是增大的，所以指针向左移；若用吹风机将热风吹向电阻，电阻的温度升高，热敏电阻R t随温度的升高，阻值减小，所以指针向右移。

答案左右
8．(2016·日照模拟)为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，某同学用图实Ⅺ－20甲所示电路进行实验，得出两种U－I 图线如图乙所示。

图实Ⅺ－20
(1)根据U－I图线可知正常光照射时光敏电阻阻值为________ Ω，强光源照射时电阻为________ Ω；
(2)若实验中所用电压表的内阻约为5 kΩ，毫安表的内阻约为100 Ω，考虑到电表内阻对实验结果的影响，此实验中________(填“正常光照射时”或“强光照射时”)测得的电阻误差较大。

若测量这种光照下的电阻，则需将实物图中
毫安表的连接方式采用________(填“内接”或“外接”)法进行实验，实验结果较为准确。

答案(1)3 000200(2)强光照射时外接
9．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性工作的。

如图实Ⅺ－21甲所示，电源的电动势E ＝9.0 V，内电阻不计；G为灵敏电流计，内阻R g保持不变；R为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图乙所示。

闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是________℃。

图实Ⅺ－21
解析从图乙查得t＝20 ℃时，R的阻值为4 kΩ
由E＝I1(R＋R g)得：
R g＝E
I1－R＝
9
2kΩ－4 kΩ＝0.5 kΩ
当I2＝3.6 mA时，设热敏电阻的阻值为R′，则
R′＝E
I2－R g＝
9
3.6kΩ－0.5 kΩ＝2 kΩ
从图乙查得此时对应的温度t2＝120 ℃。

答案120
10．如图实Ⅺ－22甲表示某电阻R随摄氏温度t变化的关系，图中R0表示0 ℃时的电阻，k表示图线的斜率。

若用该电阻与电池(E，r)、电流表R g、变阻器R′串联起来，连接成如图乙所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，于是就得到了一个简单的“电阻测温计”。

图实Ⅺ－22
(1)现要把电流表的刻度值改为相应的温度刻度值，则高温刻度应在表盘的________(选填“左”或“右”)侧；
(2)在标识“电阻测温计”的温度刻度时，需要弄清所测温度和电流的对应关系。

请用E、R0、k等物理量表示所测温度t与电流I的关系式：t＝________；
(3)由(2)知，计算温度和电流的对应关系，需要测量电流表的内阻(量程3 mA，内阻约为200 Ω，设符号为“A1”)。

已知实验室还有下列器材：A．电源E(电动势12 V，内阻r较小)
B．电流表A2(量程0.6 A，内阻约为0.3 Ω)
C．滑动变阻器R1(0～20 Ω)
D．滑动变阻器R2(0～20 kΩ)
E．电阻箱R3(0～99.99 Ω)
F．电阻箱R4(0～999.9 Ω)
G．电压表V1(量程3.0 V，内阻约为3 kΩ)
H．电压表V2(量程15.0 V，内阻约为5 kΩ)
还有开关(单掷、双掷等)，导线若干。

请在方框内设计一个合适的电路，用于测量电流表内阻R g(电路中用你选择的器材符号表示)。

解析(1)温度升高，R的阻值越大，电流表的读数越小，所以把电流表的刻度值改为相应的温度刻度值时，高温刻度应在表盘的左侧。

(2)根据闭合电路欧姆定律得I＝
E
r＋R′＋R g＋R0＋kt
，所以t＝
E
kI－
1
k(r＋R′
＋R g ＋R 0)。

(3)测电流表A 1的内阻，可用伏安法，也可用半偏法。

若用伏安法，电路图如图甲所示，其原理为U 1＝I 1(R A1＋R 4)，则R A1＝U 1I 1
－R 4。

若用半偏法，电路图如图乙所示，其原理为当电流表A 1的示数由满偏变为半偏时，R A1＝R 4。

答案 (1)左 (2)E kI －1k (r ＋R ′＋R g ＋R 0) (3)见解析。