高中鲁科版物理新选修3-1 第四章 闭合电路和欧姆定律和逻辑电路 章节练习

高中鲁科版物理新选修3-1 第四章闭合电路和欧姆定律和逻辑电路章节练习
一、单选题
1.办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开和关||，利用了下列哪种传感器（）
A. 生物传感器
B. 红外传感器
C. 温度传感器
D. 压力传感器
2.如图所示||，R t为金属热电阻||，R1为光敏电阻||，R2和R3均为定值电阻||，电源电动势为E ||，内阻为r ||，V为理想电压表||，现发现电压表示数增大||，可能的原因是( )
A. 金属热电阻温度升高或光照增强||，其他条件不变
B. 金属热电阻温度降低或光照减弱||，其他条件不变
C. 金属热电阻温度降低或光照增强||，其他条件不变
D. 金属热电阻温度升高或光照减弱||，其他条件不变
3.如图甲所示是一火警报警器的部分电路示意图||，其中R2为半导体热敏材料制成的传感器||，其电阻R2随温度t变化的图线如图乙所示||。

电流表为值班室的显示器||，a、b之间接报警器||。

当传感器R2所在处出现火情时||，显示器的电流I和报警器两端的电压U的变化情况是（）
A. I变大||，U变大
B. I变大||，U变小
C. I变小||，U变大
D. I变小||，U变小
4.许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时||，出现声音它就开启；而在白天||，即使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. ①②
B. ②③
C. ③④
D. ②④
5.铅蓄电池的电动势为2V||，这表示（）
A. 铅蓄电池在1s内将2J的化学能转化为电能
B. 铅蓄电池将1C的正电荷从正极移至负极的过程中||，2J的化学能转变为电能
C. 铅蓄电池将1C的正电荷从负极移至正极的过程中||，2J的化学能转变为电能
D. 铅蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池（电动势为1.5V）的小
6.下列仪器内部装有传感器的是（）
A. 天平
B. 刻度尺
C. 红外测温仪
D. 弹簧测力计
7.在“传感器的简单应用”试验中||，用光照射半导体做成的光敏电阻时||，光敏电阻的阻值将（）
A. 大大增大
B. 保持不变
C. 大大减小
D. 如何变化不能确定
8.下列说法中正确的是( )
A. 电饭锅中的敏感元件是光敏电阻
B. 测温仪中的测温元件可以是热敏电阻
C. 机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线||，输出不连续的电脉冲
D. 火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态||，有烟雾时呈现高电阻状态
二、填空题
9.如图所示为检测某传感器的电路图．传感器上标有“3V0.9W”的字样（传感器可看做一个纯电阻）||，滑动变阻器R0上标有“10Ω1A”的字样||，电流表的量程为0.6A||，电压表的量程为3V．则
①传感器的电阻为________Ω||，额定电流为________A．
②为了确保电路各部分的安全||，在a、b之间所加的电源电压最大值是________V．
③如果传感器的电阻变化超过标准值1Ω||，则该传感器就失去作用．实际检测时||，将一个恒压电源加在图中a、b之间．闭合开关S ||，通过调节R0来改变电路中的电流和R0两端的电压．检测记录如下：
第一次 1.48 0.16
第二次 0.91 0.22
若不计检测电路对传感器电阻的影响||，通过计算分析||，你认为这个传感器是否仍可使用？________（填“可以”或“不可以”）此时a、b所加的电压是________V．
10.许多楼道灯有着这样的功能：天黑时||，出现声音它就开启||，而在白天即使有声音它也没反应||，它的控制电流中接入________传感器开关和________传感器开关||，从这些传感器来的信号||，通过一个________（选填“非门”、“与门”或“或门”）电路后||，进入执行电路．在图中的虚框内画出两种传感器开关控制的楼道灯电路图．
11.模块机器人由传感器、________和________三个模块组成||，相当于人的感觉器官、大脑和肌肉．
12.提供以下器材量程为10.0mA、内阻为30Ω～40Ω的电流表一只定值电阻R1=150Ω||，定值电阻R2=l00两只开关S||，导线若干
要求利用这些器材测量一千电池（电动势约1.5V）的电动势．
I．按要求在实物图上连线________；
Ⅱ．用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为E=________||，式中各直接测得量的意义是
________．
三、综合题
13.如图所示为一简易火灾报警装置||，其原理是：竖直放置的试管中装有水银||，当温度升高时||，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）如果要使该装置在87℃时报警||，则应该再往玻璃管内注入多少cm高的水银柱？
四、实验探究题
14.如图所示||，A是浮子||，B是金属触头||，C为住宅楼房顶上的蓄水池||，M是带水泵的电动机||，D是弹簧||，E是衔铁||，F是电磁铁||，S1、S2分别为触点开关||，S为开关||，J为电池．请利用上述材料||，设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置
（1）连接电路图；
（2）简述其工作原理．(涉及的元件可用字母代替)
15.在“测定电源的电动势和内阻”的实验中||，已连接好部分实验电路．
（1）按如图甲所示的实验电路||，把图乙中剩余的电路连接起来．
（2）在图乙的电路中||，为避免烧坏电表||，闭合开关前||，滑动变阻器的滑片应置于________端（选填“A”或“B”）．
（3）图丙是根据实验数据作出的U﹣I图象||，由图可知||，电源的电动势E=________ V||，内阻r=________Ω
五、解答题
16.如图所示电路中||，电流表的内阻为1Ω||，定值电阻R1=10Ω||，R2=8Ω||，当只闭合开关S1时||，电流表的示数为0.3A；当开关S2也闭合时||，电流表的示数变化了0.2A．试计算该电源的电动势和内电阻．
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】B
【解析】【解答】办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开和关||，是由于人体会发出红外线||，当传感器探测到人体发出的红外线后||，门会自动打开；故选B．
【分析】传感器是一种检测装置||，能感受到被测量的信息||，并能将检测感受到的信息||，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出||，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求．它是实现自动检测和自动控制的首要环节．
2.【答案】B
【解析】【解答】电压表示数增大||，而R3为定值电阻||，说明通过R3的电流增大||，由电路结构可知||，这可能是由于R t减小或R1增大||，由金属热电阻和光敏电阻特性知||，可能是由于温度降低或光照减弱||，故选B
【分析】本题考查金属热电阻和光敏电阻特性||。

3.【答案】D
【解析】【解答】当传感器R2所在处出现火情时||，温度升高||，由图乙知R2的阻值变小||，外电路总电阻变小||，由可知总电流I总变大||，由E=U+Ir可知电源的内电压变大||，路端电压变小||，即U变小||。

电路中并联部分的电压U并=E-I总（R1+r）||，因为I总变大||，其他量不变||，则U并变小||，I变小||。

故D正确||，A、B、C错误；
故选D
【分析】本题是考查对闭合电路欧姆定律的应用||。

4.【答案】B
【解析】【分析】根据题意||，天黑时||，出现声音它就开启；而白天||，即使有声音它也没有反应||，故电路中有光传感器||，即使天黑||，没声音灯也不亮||，故用到了声音传感器．即控制电路中接入了光传感器、声音传感器．故选B
【点评】考查了延时开关的工作原理||，用到了光传感器、声音传感器||。

5.【答案】C
【解析】【分析】电动势为电源内部将1C的正电荷从负极移至正极的过程中||，非静电力做功||，把其他形式的能转化为电能的多少||，C对；
【点评】对电动势的物理意义要加强理解||，能够区分电动势与电压||，理解电源内部能量转化方向
6.【答案】C
【解析】【解答】A、天平运用受力平衡||，来实现测量物体的质量||，所以没有使用传感器||，故A错误；
B、刻度尺是用来测量长度的工具||，没有使用传感器||，故B错误；
C、红外测温仪是通过将温度转换成电信号||，从而显示温度的高低||，故C正确||，
D、弹簧测力计||，也是运用受力平衡||，来测量力的大小||，故D错误；
故选：C
【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．
7.【答案】C
【解析】【解答】A、光照射半导体做成的光敏电阻的阻值大小大大减少．故A错误；
B、光照射半导体做成的光敏电阻的阻值大小大大减少．故B错误；
C、光照射半导体做成的光敏电阻的阻值大小大大减少．故C正确；
D、光照射半导体做成的光敏电阻的阻值大小大大减少．故D错误；
故选：C
【分析】根据光照强度的变化||，判断光敏电阻阻值如何变化．
8.【答案】B
【解析】【解答】电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体||，A错误；
机械式鼠标中的传感器接收断续的红外线脉冲||，输出相应的电脉冲信号||，C错误；
火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态||，有烟雾时呈现低电阻状态||，D错误||。

故选B
【分析】本题考查了各用电器的工作原理||，明确各用电器的工作原理即可正确解题．
二、填空题
9.【答案】10；0.3；6；可以；3
【解析】【解答】①传感器的电阻为：
②要求电路各部分安全||，则要求电路的最大电流：I=I传=0.3A||，
此时电源电压最大值：U m=U传+U0||，
U传为传感器的额定电压||，U0为R0调至最大值R0m=10Ω时||，R0两端的电压||，即
U0=I传R0m=0.3A×10Ω=3V||，
电源电压最大值：U m=U传+U0=3V+3V=6V；
③设实际检测时||，加在a、b间的电压为U ||，传感器的实际电阻为R'传．
根据第一次实验记录数据有：U=I1R'传+U1=0.16A×R'传+1.48V①
根据第二次实验记录数据有：U=I2R'传+U2=0.22A×R'传+0.91V②
由①、②两式解得：
R传′=9.67Ω||，U=3 V
传感器的电阻变化为△R=R传一R传′=L0Ω一9.67Ω＜0.5Ω
此传感器仍可使用．
故答案为：（1）10||，0.3；（2）6；（3）可以||，3．
【分析】本题目非常有意思||，循序渐进||，步步加深||，考查学生能否灵活利用所学的知识解决问题．第一问非常简单||，根据传感器上的铭牌标志||，利用电功率公式便可求出电阻和电流||，而第二问就必须求出各用电器所能通过的电流||，从而比较得出干路最大电流||，然后利用相关公式求出最大电压．第三问就得利用所知物理量||，及要求未知量||，结合数学中的二元一次方程组来解决||，最后便可求出所加电压．
10.【答案】声音；光；如图所示
【解析】【解答】根据题意||，天黑时||，出现声音它就开启；而白天||，即使有声音它也没有反应||，故电路中有光传感器||，即使天黑||，没声音灯也不亮||，故用到了声音传感器．即控制电路中接入了光传感器、声音传感器．
根据题意||，灯亮必须同时具备天黑||，出现声音的条件||，可得该逻辑关系属于与逻辑关系||，对应的门电路为与门电路||，故设计的门电路为与门电路．相当于两个控制开关串联；
故答案为：声音；光；如图所示；
【分析】了解延时开关的使用原理||，利用了光传感器、声音传感器||，天黑、声音同时出现它就开启||，灯亮．根据题意||，灯亮这件事要想发生||，必须同时满足||，天黑||，出现声音的条件||，该逻辑关系属于与逻辑关系||，对应的门电路为与门电路．
11.【答案】控制器；执行器
【解析】【解答】模块机器人由传感器、控制器和执行器三个模块组成||，相当于人的感觉器官、大脑和肌肉．答案为：控制器||，执行器
【分析】模块机器人由传感器、控制器和执行器三个模块组成．
12.【答案】；；I1是外电阻为R1时的电流||，I2是外
电阻为R1和R2串联时的电流
【解析】【解答】解：I．根据分析可知||，要改变电阻只能通过两电阻串并联的方式来改变||，所以可以把一个开关与R2并联||，通过开关控制R2是否接入电路||，连接实物图||，如图所示：
Ⅱ．根据闭合电路欧姆定律得：
E=I1（R1+R A+r）||，
E=I2（R2+R1+R A+r）||，
解得：E= ||，其中I1是外电阻为R1时的电流||，I2是外电阻为R1和R2串联时的电流．
故答案为：Ⅰ．如图所示；
Ⅱ．；I1是外电阻为R1时的电流||，I2是外电阻为R1和R2串联时的电流．
【分析】题目中只有两个定值电阻和电流表||，故只能通过串并联关系得出两种不同的阻值||，同时应考虑电路的安全性||，从而选取合适的电路图||，连接实物图||，由闭合电路欧姆定律可得出表达式||，联立可解得电动势的表达式．
三、综合题
13.【答案】（1）报警器报警||，则气体柱的长度要增大到L1+L2
根据等压变化
代入数据得T2=450K ||，即t2=177℃
（2）设加入X水银柱||，在87℃时会报警||，
可得
解得X=8.14cm
【解析】【解答】（1）报警器报警||，则气体柱的长度要增大到L1+L2
根据等压变化
代入数据得T2=450K ||，即t2=177℃（2）设加入X水银柱||，在87℃时会报警||，
可得
解得X=8.14cm
答：（1）当温度达到177℃时||，报警器会报警；（2）如果要使该装置在87℃时报警||，则应该再往玻璃管内注入8.14cm高的水银柱；
【分析】（1）温度升高||，封闭气体体积增大||，水银柱上升||，当电路恰好接通时||，报警器开始报警；此时空气柱长度L1+L2||，以封闭空气柱为研究对象||，根据等压变化规律求出温度．（2）加入水银柱后空气柱下降||，但是玻璃管的总长度38cm不变||，再由理想气体状态变化方程求得加入水银柱的长度．
四、实验探究题
14.【答案】（1）电路图如图所示：
（2）工作原理：合上开关S ||，水泵工作||，水位升高||，当浮子上升使B接触到S1时||，左侧电路(控制电路)工作||，电磁铁F有磁力||，拉下衔铁E ||，使S2断开||，电机动M不工作||，停止注水||，当水位下降使B与S1脱离||，电路停止工作||，F无磁性||，D拉动E ||，使S2接通||，电动机M工作||。

【解析】解答：①连接线路图如图所示：
②按图连接好电路||，合上开关S||，水泵工作||，水位升高||，当浮子上升使B接触到S1时||，左侧电路(控制电路)工作||，电磁铁F有磁力||，拉下衔铁E ||，使S2断开||，电机动M不工作||，停止注水||，当水位下降使B与S1脱离||，电路停止工作||，F无磁性||，D拉动E ||，使S2接通||，电动机M工作||。

分析：本题是实际问题的分析||，这是考题中常见的题型||，需要引起重视||。

15.【答案】（1）解：连接实物图所示；
（2）B
（3）1.50；1
【解析】【解答】解：（1）由原理图可知滑动变阻器为限流接法||，电压表并联在滑动变阻器两端||，由原理图连接实物图所示；
；（2）为保证实验安全||，在开始时电路中电流应为最小值||，故滑动变阻器应接入
最大阻值||，由图可知||，滑动变阻器接入部分为左半部分；故滑片应接到B端；（3）由U﹣I图可知||，电源的电动势E=1.50V；
当路端电压为1V时||，电流为0.5A||，则由闭合电路欧姆定律可知：r= =1Ω；
故答案为：（1）如图所示；（2）B；（3）1.50；1；
【分析】（1）由原理图将电流表与滑动变阻器串联||，将电压表并联在电滑动变阻器及电流表两端||，注意开关应能控制整个电路；（2）滑动变阻器在开始时应调节到使电路中电流最小的位置；（3）由图可知||，图象由纵坐标的交点为电动势；由图象与横坐标的交点利用闭合电路欧姆定律可求得内电阻及短路电流．
五、解答题
16.【答案】解：闭合开关S1当开关S2断开时||，由闭合电路的欧姆定律得：I1（R1+R2+Rg+r）=E…①
闭合开关S1当开关S2闭合时||，由闭合电路的欧姆定律得：I2（R1+Rg+r）=E…②
又：I2=I1+0.2…③
解①②③得：E=6V||，r=1Ω
答：电源的电动势和内电阻分别为6V和1Ω
【解析】【分析】由开关的通断可得出两种电路结构||，由闭合电路欧姆定律可得出两种情况的表达式||，联立即可求解电动势和内电阻．。