物理人教版選修3-2階段驗收評估（三）傳感器

階段驗收評估（三）傳感器(時間：50分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分，第1～5小題中只有一個選項符合題意，第6～8小題中有多個選項符合題意，全選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1．如圖所示，由電源、小燈泡、電阻絲、開關組成的電路中，當閉合開關S后，小燈泡正常發(fā)光。若用酒精燈加熱電阻絲時，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變暗，發(fā)生這一現(xiàn)象的主要原因是()A．小燈泡的電阻發(fā)生了變化B．小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化C．電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化D．電源的電壓隨溫度發(fā)生了變化解析：選C電阻絲的電阻率隨溫度的升高而增大，電阻增大，根據(jù)I＝eq\f(U,R)知，通過小燈泡的電流減小，功率減小，所以變暗，C正確。2.如圖所示是會議室和賓館房間的天花板上裝有的火災報警器的結構原理圖：罩內裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板。平時光電三極管接收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)，發(fā)生火災時，下列說法正確的是()A．進入罩內的煙霧遮擋了光線，使光電三極管電阻更大，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報B．發(fā)生火災時，光電三極管溫度升高，電阻變小，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報C．發(fā)生火災時，進入罩內的煙霧對光有散射作用，部分光線照到光電三極管上，電阻變小，發(fā)出警報D．以上說法均不正確解析：選C平時光電三極管收不到LED發(fā)出的光呈高阻值狀態(tài)。發(fā)生火災時，由于煙霧對光的散射作用，部分光線照射到光電三極管上，光電三極管導通，就會發(fā)出警報，C正確。3.如圖所示為一測定液面高低的傳感器示意圖，A為固定的導體芯，B為導體芯外面的一層絕緣物質，C為導電液體，把傳感器接到如圖所示電路中，已知靈敏電流表指針偏轉方向與電流方向相同。如果發(fā)現(xiàn)指針正向右偏轉，則導電液體的深度h變化為()A．h正在增大 B．h正在減小C．h不變 D．無法確定解析：選B由電源極性及電流方向可知，ABC構成的電容器上的電荷量正在減小，由Q＝CU可知C減小，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)可知正對面積減小，即h在減小。4．如圖所示為某電容傳聲器結構示意圖，膜片和極板組成一個電容器，當人對著傳聲器講話時，膜片會振動。若某次膜片振動時，膜片與極板間的距離減小，則在此過程中()A．膜片與極板所組成的電容器的電容變小B．極板的帶電荷量增大C．膜片與極板間的電場強度變小D．電阻R中無電流通過解析：選B某次膜片振動時，膜片與極板間的距離減小，它們組成的電容器的電容增大，選項A錯誤；由C＝eq\f(Q,U)知，U不變的情況下，電容增大，則電容器極板所帶電荷量Q增大，選項B正確；由E＝eq\f(U,d)知，U不變，d減小，則場強E增大，選項C錯誤；極板的帶電荷量增大，電容器充電，電阻R中有電流通過，選項D錯誤。5．如圖甲所示為一種電容式位移傳感器的原理圖，當被測物體在左右方向發(fā)生位移時，電介質板隨之在電容器兩極板之間移動，已知電容器的電容與電介質板進入電容器的長度x之間的關系如圖乙所示，其中C0為電介質沒有插入電容器時的電容，為判斷被測物體是否發(fā)生微小移動，將該電容式位移傳感器與電源、電流表、開關組成串聯(lián)回路(圖中未畫出)，被測物體的初始位置如圖甲所示，電路閉合一段時間后，下列說法正確的是()A．若電源為直流電源且直流電流表示數(shù)不為零，說明物體一定在發(fā)生移動B．若電源為交流電源且交流電流表示數(shù)不為零，說明物體一定在發(fā)生移動C．若電源為直流電源且直流電流表示數(shù)變大，說明物體一定在向右發(fā)生移動D．若電源為交流電源且交流電流表示數(shù)變大，說明物體一定在向右發(fā)生移動解析：選A根據(jù)平行板電容器的電容公式C＝eq\f(εS,4πkd)，當電介質插入極板間的深度發(fā)生變化時，則電容器電容發(fā)生變化，根據(jù)Q＝CU可知，電容器極板上的電荷量發(fā)生變化，會有電流“通過”電容器。所以若電源為直流電源且直流電流表示數(shù)不為零，說明物體一定在發(fā)生移動，故A正確；電容具有“隔直流、通交流”的特點，所以若電源為交流電源，則交流電流表示數(shù)不為零，不能說明物體一定在發(fā)生移動，故B錯誤；若電源為直流電源且直流電流表示數(shù)變大，但沒有說明電流的方向，不能判斷出物體一定在向右發(fā)生移動，故C錯誤；若電源為交流電源且交流電流表示數(shù)變大，可能是電路中的電動勢發(fā)生了變化，物體不一定在向右發(fā)生移動，故D錯誤。6．如圖甲所示的電路中電源電動勢E＝8V，電阻R與一個電流傳感器相連，傳感器可以將電路中的電流隨時間變化的曲線顯示在計算機屏幕上，先將S接2給電容器C充電，再將S接1，結果在計算機屏幕上得到如圖乙所示的曲線，B為圖線上的一點，將該曲線描繪在坐標紙上(坐標紙上的小方格圖中未畫出)，電流坐標軸每小格表示0.1mA，時間坐標軸每小格表示0.1s，曲線與AOD所圍成的面積約為80個小方格，則下列說法正確的是()A．充電電流由a極板穿過電容器內部流向b極板B．B點的坐標乘積表示電容器放電過程中流過電流傳感器的電荷量C．電容器充電完畢時，所帶電荷量約為8×10－4CD．電容器的電容約為10－4F解析：選CD充電電流由電源正極流向a極板，而不是由a極板穿過電容器內部流向b極板，選項A錯誤；B點的坐標乘積不表示電容器放電過程中放出的電荷量，選項B錯誤；根據(jù)圖像的含義，因Q＝It，所以曲線與AOD所圍方格的面積表示電容器放出的電荷量，也為充電的總電荷量，Q＝0.1×10－3×0.1×80C＝8×10－4C，選項C正確；C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(8×10－4,8)F＝10－4F，選項D正確。7.如圖所示為某中學實驗小組同學設計的拉力傳感器，將勁度系數(shù)為k＝100N/cm的彈簧的一端固定在豎直墻壁上，另一端與導電性能良好的剛性拉桿相連接，在拉桿上固定一滑片。已知電路中定值電阻R0＝5Ω，R1是阻值為25Ω、長度為5cm且分布均勻的電阻絲，忽略滑片與電阻絲之間的摩擦，理想電流表允許的最大電流為0.6A，電源電動勢為E＝3V(內阻不計)。當拉桿不受力時滑片位于電阻絲的最左端。則()A．定值電阻的作用是分壓B．當滑片位于電阻絲的最左端時，電流表的示數(shù)為0.1AC．如果在拉桿上施加大小為400N的力，電流表的示數(shù)為0.3AD．如果在拉桿上施加大小為400N的力，電流表的示數(shù)為0.5A解析：選ABC開關閉合后，電源外電路的總阻值不能為零，接入R0的目的是為了保護電路，A正確；當滑片位于電阻絲的最左端時，電路中的電流I1＝eq\f(E,R0＋R1)＝0.1A，所以選項B正確；當拉桿上施加大小為400N的力時，由F＝kx得x＝4cm，則接入電路的R1的阻值為R1′＝eq\f(R1,L)·(L－x)＝5Ω，此時電流表示數(shù)I2＝eq\f(E,R0＋R1′)＝0.3A，C正確，D錯誤。8.小強在用恒溫箱進行實驗時，發(fā)現(xiàn)恒溫箱的溫度持續(xù)升高，無法自動控制。經(jīng)檢查，恒溫箱的控制器沒有故障。參照圖，下列對故障判斷錯誤的是()A．只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障B．只可能是溫度設定裝置出現(xiàn)故障C．熱敏電阻和溫度設定裝置都可能出現(xiàn)故障D．可能是加熱器出現(xiàn)故障解析：選ABD由恒溫箱原理圖可知，若熱敏電阻出現(xiàn)故障或溫度設定出現(xiàn)故障都會向控制器傳遞錯誤信息，導致控制器發(fā)出錯誤指令，故C正確，A、B錯誤。若加熱器出現(xiàn)故障，只有一種可能，即不能加熱，而題中加熱器一直加熱才會使溫度持續(xù)升高，故D錯誤。二、非選擇題(本題共4小題，共52分)9.(8分)如圖所示是熱水器的恒溫集成電路，R0是熱敏電阻，溫度較低時其阻值很大，溫度較高時阻值很小。如果熱水器中沒有水或水溫較高時，繼電器會放開簧片，發(fā)熱器斷路，反之會吸住簧片接通發(fā)熱器。如果熱水器中沒有水時，電路中BC部分就處于________(選填“斷路”或“短路”)狀態(tài)，則在電路圖的虛線框內的門電路應是________門，當溫度較低時，門電路的輸入端A是________(選填“高”或“低”)電勢。解析：熱水器中沒有水，BC部分相當于斷路。熱水器中沒有水或水溫較高時，繼電器都能使發(fā)熱器斷路，故可判斷虛線框內應是“與”門，當溫度較低時，R0阻值較大，故門電路輸入端A是高電勢。答案：斷路與高10.(12分)(1)如圖甲所示為某賓館的房卡，只有把房卡插入槽中，房間內的燈和插座才會有電。房卡的作用相當于一個________(填電路元件名稱)接在干路上。(2)如圖乙所示，當房客進門時，只要將帶有磁鐵的卡P插入盒子Q中，這時由于磁鐵吸引簧片，開關B就接通，通過繼電器J使整個房間的電器的總開關接通，房客便能使用室內各種用電器。當繼電器工作時，cd相吸，ab便接通。請你將各接線端1、2、3、4、5、6、7、8、9、10適當?shù)剡B接起來，構成正常的電門卡電路。解析：(1)房卡可以控制房間內的燈和插座，不插入槽中，所有房間內的燈和插座都不工作，所以房卡相當干路上的電鍵。(2)將開關B與電源E、線圈連成一個回路；將三個燈泡所在電路與交流電流接成回路，即按8－7,4－5,6－9，1－3，2－10連接起來，構成正常的電門卡電路。如圖。答案：(1)電鍵(2)見解析圖11．(14分)熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件，現(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整。已知常溫下待測熱敏電阻的阻值為40～50Ω。熱敏電阻和溫度計插入帶塞的保溫杯中，杯內有一定量的冷水，其他備用的儀表和器材有：盛有熱水的熱水瓶(圖中未畫出)、電源(3V、內阻可忽略)、直流電流表(內阻約1Ω)、直流電壓表(內阻約5kΩ)、滑動變阻器(0～10Ω)、開關、導線若干。(1)圖中a、b、c三條圖線能反映熱敏電阻的伏安特性曲線的是____。(2)在虛線框中畫出實驗電路圖，要求測量誤差盡可能小。(3)根據(jù)電路圖，在圖中的實物圖上連線。解析：(1)隨溫度的升高，熱敏電阻阻值減小，在I-U圖線中，任一點的eq\f(I,U)＝eq\f(1,R)，故在I-U圖像中圖線的斜率應變大，可見c正確。(2)熱敏電阻阻值為40～50Ω。由電壓表、電流表內阻知臨界阻值R0＝eq\r(RVRA)＝eq\r(5000)Ω＝50eq\r(2)Ω，即熱敏電阻屬于小電阻，應用外接法，由于要描繪伏安特性曲線電壓從0開始連續(xù)變化，因此用滑動變阻器的分壓式接法，電路圖如圖所示。(3)實物連線如圖所示：答案：(1)c(2)、(3)見解析圖12．(18分)一水平放置的圓盤繞豎直固定軸轉動，在圓盤上沿半徑開有一條寬度為2mm的均勻狹縫。將激光器與傳感器上下對準，使二者間連線與轉軸平行，分別置于圓盤的上下兩側，且可以同步地沿圓盤半徑方向勻速移動，激光器連續(xù)向下發(fā)射激光束。在圓盤轉動過程中，當狹縫經(jīng)過激光器與傳感器之間時，傳感器接收到一個激光信號，并將其輸入計算機，經(jīng)處理后畫出相應圖線。圖甲為該裝置示意圖，圖乙為所接收的光信號隨時間變化的圖線，橫坐標表示時間t，縱坐標表示接收到的激光信號強度I，圖中Δt1＝1.0×10－3s，Δt2＝0.8×10－3s。(1)利用圖乙中的數(shù)據(jù)