2024新教材高中物理章末綜合測(cè)評(píng)5傳感器粵教版選擇性必修第二冊(cè)

章末綜合測(cè)評(píng)(五)傳感器1．下列說(shuō)法正確的是()A．凡將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的傳感器都是物理傳感器B．濕敏傳感器只能是物理傳感器C．物理傳感器只能將采集到的信息轉(zhuǎn)化為電壓輸出D．物理傳感器利用的是物質(zhì)的物理性質(zhì)和物理效應(yīng)D[除了物理傳感器，還有化學(xué)、生物傳感器也可將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，故A錯(cuò)誤；濕敏傳感器也可能是化學(xué)傳感器，故B錯(cuò)誤；傳感器既可將信息轉(zhuǎn)化為電壓輸出，也可轉(zhuǎn)化為電流、電阻等輸出，故C錯(cuò)誤；由物理傳感器定義知D正確。]2．人類放射的繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的全部航天器，在軌道上工作時(shí)都須要電能，所須要的電能都是由太陽(yáng)能電池把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能得到的，要求太陽(yáng)能電池板總是對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，為達(dá)到這一要求應(yīng)利用下列哪種傳感器來(lái)感知太陽(yáng)方位()A．力傳感器 B．光傳感器C．溫度傳感器 D．生物傳感器B[太陽(yáng)能電池板的有效采光面積不同，所產(chǎn)生的電流不同，當(dāng)正對(duì)太陽(yáng)時(shí)電流最大，所以應(yīng)用的是光傳感器，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤。]3．(多選)下列說(shuō)法不正確的是()A．全部傳感器都是由半導(dǎo)體材料制成的B．金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，但靈敏度差C．霍爾元件是能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量的傳感器D．熱敏電阻可以把熱量這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量AD[傳感器材料可以是半導(dǎo)體材料、陶瓷材料、金屬材料和有機(jī)材料等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；金屬熱電阻由金屬材料制成，其化學(xué)穩(wěn)定性好，但靈敏度差，選項(xiàng)B正確；霍爾元件是能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量的傳感器，選項(xiàng)C正確；熱敏電阻可以把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]4．如圖是用電流傳感器(相當(dāng)于電流表，其電阻可以忽視不計(jì))探討自感現(xiàn)象的試驗(yàn)電路，圖中兩個(gè)電阻的阻值均為R，L是一個(gè)自感系數(shù)足夠大的自感線圈，其直流電阻值也為R。圖中是某同學(xué)畫出的在t0時(shí)刻開(kāi)關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_(kāi)，通過(guò)傳感器的電流隨時(shí)間改變的圖像。關(guān)于這些圖像，下列說(shuō)法中正確的是()甲乙丙丁A．甲圖是通過(guò)傳感器1的電流隨時(shí)間改變的狀況B．乙圖是通過(guò)傳感器1的電流隨時(shí)間改變的狀況C．丙圖是通過(guò)傳感器2的電流隨時(shí)間改變的狀況D．丁圖是通過(guò)傳感器2的電流隨時(shí)間改變的狀況C[開(kāi)關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_(kāi)，傳感器1中的電流立即變?yōu)榱?，如丁圖；傳感器2中的電流由于線圈的自感作用，電流反向并漸漸減小，如丙圖，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。]5．(多選)陶瓷氣敏傳感器可以用于分析氣體中酒精蒸氣的含量，常用于檢查駕駛?cè)藛T是否飲酒。假如司機(jī)飲酒，血液中的酒精成分會(huì)擴(kuò)散到呼出的氣體中，呼出的氣體噴向傳感器，傳感器的電阻將隨酒精蒸氣濃度發(fā)生相應(yīng)的改變，從而可以檢測(cè)血液中的酒精含量。某種陶瓷氣敏傳感器的電導(dǎo)(即電阻的倒數(shù))與氣體中酒精蒸氣濃度C的關(guān)系如圖甲所示。現(xiàn)用其組成如圖乙所示的檢測(cè)電路(電源內(nèi)阻為r，電流表內(nèi)阻不計(jì))。對(duì)此，以下說(shuō)法正確的是()甲乙A．此陶瓷氣敏傳感器的電阻與氣體中酒精蒸氣的濃度成正比B．氣體中酒精蒸氣的濃度越大，則電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度越大C．氣體中酒精蒸氣的濃度越大，則電池的路端電壓越小，電阻R0兩端的電壓也越小D．電源用的時(shí)間長(zhǎng)了，內(nèi)阻變大，則會(huì)導(dǎo)致測(cè)得的酒精濃度偏低BD[由題圖甲可知，傳感器的電阻與氣體中酒精蒸氣的濃度成反比，故A錯(cuò)誤；因?yàn)榫凭魵獾臐舛菴越大，傳感器的電阻越小，電路中的電流越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度越大，路端電壓越小，R0兩端電壓越大，故B正確，C錯(cuò)誤；若電源用的時(shí)間長(zhǎng)了，內(nèi)阻變大，則相同濃度時(shí)總電阻變大，電流變小，測(cè)量的酒精濃度C偏低，故D正確。]6．如圖所示，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，D為發(fā)光二極管(電流越大，發(fā)光越強(qiáng))，且R與D距離不變，下列說(shuō)法中正確的是()A．當(dāng)滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率增大B．當(dāng)滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率減小C．當(dāng)滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率可能不變D．無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)觸頭，L消耗的功率都不變A[電源電壓恒定，也就是說(shuō)，并聯(lián)電路兩端的電壓恒定，當(dāng)滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光變強(qiáng)，光敏電阻的電阻變小，所以電流變大，則L的功率變大。]7．在一些學(xué)校的教室里，為了保證照明條件，采納了智能照明系統(tǒng)，在自然光不足時(shí)接通電源啟動(dòng)日光燈，而在自然光足夠時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉日光燈。其原理圖如圖所示，R為一光敏電阻，L為一帶鐵芯的螺線管。在螺線管上方有一用細(xì)彈簧懸著的輕質(zhì)銜鐵，銜鐵的一端用鉸鏈固定使其可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端用一絕緣棒連接兩動(dòng)觸頭。關(guān)于該智能照明系統(tǒng)的工作原理，下列描述錯(cuò)誤的是()A．光照較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻的阻值較小，銜鐵被吸引下來(lái)B．光線不足時(shí)，光敏電阻的阻值較大，所在電路電流較小，銜鐵被彈簧拉上去，日光燈接通C．上面的兩接線柱應(yīng)當(dāng)和日光燈電路連接D．下面的兩接線柱應(yīng)當(dāng)和日光燈電路連接D[由光敏電阻的特性可知，光照強(qiáng)度較強(qiáng)時(shí)，電阻較小，電流較大，銜鐵被吸引下來(lái)，日光燈電路斷開(kāi)；光線不足時(shí)，電阻較大，電流較小，銜鐵被彈簧拉上去，日光燈電路接通。因此，上面的兩接線柱應(yīng)當(dāng)和日光燈電路連接。選項(xiàng)A、B、C正確，故選D。]8．有一種測(cè)量人體重的電子秤，其原理圖如圖中的虛線框內(nèi)所示，它主要由三部分構(gòu)成：踏板和壓力杠桿ABO、壓力傳感器R(一個(gè)阻值可隨壓力大小而改變的電阻器)、顯示體重的儀表A(其實(shí)質(zhì)是電流表)。其中AO∶BO＝5∶1。已知壓力傳感器的電阻與其所受壓力的關(guān)系如下表所示：壓力F/N050100150200250300…電阻R/Ω300270240210180150120…設(shè)踏板和杠桿組件的質(zhì)量不計(jì)，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4.68V，則：(1)利用表中數(shù)據(jù)歸納出電阻R隨壓力F改變的函數(shù)關(guān)系式。(2)該秤零刻度線(即踏板空載時(shí)的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤多少毫安處？(3)假如某人站在踏板上，電流表刻度盤示數(shù)為20mA，這個(gè)人的體重是多少。[解析](1)由表中數(shù)據(jù)可歸納得出R＝300－0.6F(Ω)。(2)依題意可知，電子秤空載時(shí)壓力傳感器受到的壓力為0，由表可知，此時(shí)壓力傳感器的電阻R1＝300Ω，電路中的電流為I1＝eq\f(U,R1)＝eq\f(4.68,300)A＝15.6mA，所以該秤零刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤的15.6mA處。(3)當(dāng)電流表刻度盤的示數(shù)為I2＝20mA時(shí)，壓力傳感器的電阻R2＝eq\f(U,I2)＝eq\f(4.68,0.02)Ω＝234Ω，由R＝300－0.6F得F2＝110N，再由F2·AO＝G·BO得G＝550N。[答案](1)R＝300－0.6F(Ω)(2)15.6mA(3)550N9．全自動(dòng)洗衣機(jī)中，排水電磁閥是由程序限制器限制其動(dòng)作的。當(dāng)洗衣機(jī)進(jìn)行排水和脫水程序時(shí)，電磁鐵的線圈通電，使電磁鐵的鐵芯2動(dòng)作，牽引排水閥的活塞打開(kāi)，排出污水。牽引電磁鐵的結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)程序限制器的限制電流通過(guò)線圈時(shí)，線圈和鐵芯1產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)的磁場(chǎng)，使鐵芯2磁化，由于磁體相互作用，將鐵芯2吸入線圈，此時(shí)鐵芯2將拉動(dòng)閥門使閥門打開(kāi)排水。同樣，限制器不輸出限制電流時(shí)，電磁鐵將失去磁性，彈簧(圖中未畫)將鐵芯2拉回原位，從而關(guān)閉閥門。想一想：(1)某時(shí)刻輸入限制電流時(shí)，a為正，b為負(fù)，則鐵芯2中A端和B端分別為什么磁極？(2)a、b處輸入的是正、負(fù)交變電流，鐵芯2是否仍舊吸入線圈？與恒定電流相比會(huì)有什么不同？[解析](1)利用安培定則推斷，A端為S極，B端為N極。(2)仍能吸入線圈，因?yàn)殍F芯仍能被磁化，且磁化后的磁性總是與線圈發(fā)生相吸的作用。但與恒定電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相比，交變磁場(chǎng)強(qiáng)弱有改變，當(dāng)磁性減弱的時(shí)刻彈簧會(huì)將鐵芯2拉離線圈，因而會(huì)有振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲。[答案]見(jiàn)解析10．(多選)如圖所示為一種自動(dòng)跳閘的閘刀開(kāi)關(guān)，O是轉(zhuǎn)軸，A是絕緣手柄，C是閘刀卡口，M、N接電源線，閘刀處于垂直紙面對(duì)里、磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，C、O間距離為10cm。當(dāng)磁場(chǎng)力為0.2N時(shí)，閘刀開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)跳開(kāi)。則要使閘刀開(kāi)關(guān)能跳開(kāi)，CO中通過(guò)的電流的大小和方向?yàn)?)A．電流方向C→O B．電流方向O→CC．電流大小為2A D．電流大小為1ABC[只有當(dāng)OC受到向左的安培力時(shí)，閘門才能自動(dòng)跳開(kāi)，依據(jù)左手定則知電流的方向是O→C，CO所受安培力大小為F安＝BIl＝1×I×0.1N＝0.2N，從而解得I＝2A。]11．(多選)為了保證汽車車輪在制動(dòng)時(shí)不是完全剎死滑行，而是讓車輪仍有肯定的滾動(dòng)，我們用一個(gè)自動(dòng)檢測(cè)車速的傳感器來(lái)限制車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，其原理如圖所示(鐵質(zhì)齒輪P與車輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，右端是一個(gè)繞有線圈的磁體)，下列說(shuō)法正確的是()A．M是一個(gè)電流檢測(cè)器B．M是一個(gè)定值電阻C．該傳感器是把運(yùn)動(dòng)狀況轉(zhuǎn)化為電學(xué)物理量D．該傳感器是把運(yùn)動(dòng)狀況轉(zhuǎn)化為力學(xué)物理量AC[當(dāng)車輪帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中會(huì)有電流，這是由于輪齒靠近線圈時(shí)被磁化，使磁場(chǎng)增加，輪齒離開(kāi)線圈時(shí)磁場(chǎng)減弱，磁通量改變使線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流。將這個(gè)電流放大后去限制制動(dòng)機(jī)構(gòu)，可有效地防止車輪被制動(dòng)抱死。所以，A、C兩項(xiàng)正確。]12．(多選)如圖為自動(dòng)售貨機(jī)投幣系統(tǒng)。它可以自動(dòng)識(shí)別硬幣。以下關(guān)于自動(dòng)售貨機(jī)投幣系統(tǒng)工作原理說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)硬幣投入自動(dòng)售貨機(jī)的投幣口時(shí)，硬幣被攔住，短暫停止在A處，以便讓機(jī)器測(cè)出電阻，假如電阻值在機(jī)器內(nèi)計(jì)算機(jī)芯片所認(rèn)可的范圍內(nèi)，支持物A下降，硬幣沿斜面滾下B．當(dāng)硬幣通過(guò)兩塊磁鐵時(shí)，硬幣內(nèi)產(chǎn)生了渦流，從而受到安培力的作用，導(dǎo)致速度減小C．當(dāng)硬幣通過(guò)磁鐵后，傳感器測(cè)出它的速度，并且與存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的標(biāo)準(zhǔn)值比較，假如速度適當(dāng)，開(kāi)關(guān)B就打開(kāi)，硬幣被接受D．當(dāng)硬幣通過(guò)磁鐵后，傳感器測(cè)出它的速度，并且與存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的標(biāo)準(zhǔn)值比較，假如速度過(guò)快，開(kāi)關(guān)B就打開(kāi)，硬幣被接受ABC[當(dāng)硬幣投入自動(dòng)售貨機(jī)的投幣口時(shí)，硬幣被攔住，短暫停止在A處，以便讓機(jī)器測(cè)出電阻。假如電阻值在機(jī)器內(nèi)計(jì)算機(jī)芯片所認(rèn)可的范圍內(nèi)，支持物A下降，硬幣沿斜面滾下，當(dāng)硬幣通過(guò)兩塊磁鐵時(shí)，硬幣內(nèi)產(chǎn)生了渦流，從而受到安培力的作用，導(dǎo)致速度減小，當(dāng)硬幣通過(guò)磁鐵后，傳感器測(cè)出它的速度，并且與存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的標(biāo)準(zhǔn)值比較，假如速度適當(dāng)，開(kāi)關(guān)B就打開(kāi)，硬幣被接受，否則開(kāi)關(guān)C打開(kāi)，硬幣進(jìn)入拒絕通道。]13．(多選)如圖所示是家用電冰箱的壓縮啟動(dòng)裝置的電路。其中的運(yùn)行繞組是電冰箱在工作時(shí)電動(dòng)機(jī)定子，由于家用溝通電是單相的，啟動(dòng)時(shí)必需依靠啟動(dòng)繞組的幫助才能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。在啟動(dòng)繞組的支路中串聯(lián)有一個(gè)PTC元件。這是一種以鈦酸鋇為主要材料的熱敏電阻器，電流流過(guò)PTC元件，元件發(fā)熱，它的電阻率隨溫度上升而發(fā)生顯著改變，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái)正常以后，PTC元件溫度較高，電阻很大，啟動(dòng)繞組電流很小，以下推斷正確的是()A．電冰箱的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)比正常工作時(shí)耗電少B．電冰箱的電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)比啟動(dòng)時(shí)耗電少C．電冰箱啟動(dòng)后，啟動(dòng)繞組功率不變，運(yùn)行繞組功率是改變的D．電冰箱啟動(dòng)后，啟動(dòng)繞組功率是改變的，運(yùn)行繞組功率不變BD[啟動(dòng)時(shí)，由于PTC元件溫度低，電阻小，故耗電多，故B正確；啟動(dòng)后，隨著PTC元件的溫度上升，元件本身電阻增大，通過(guò)啟動(dòng)繞組的電流減小，故啟動(dòng)繞組的功率是改變的，而運(yùn)行繞組電壓不變，故功率不變，故D正確。]14．(多選)氧化錫傳感器主要用于汽車尾氣中一氧化碳濃度的檢測(cè)。它的電阻隨一氧化碳濃度的改變而改變，在如圖甲所示的電路中，不同的一氧化碳濃度對(duì)應(yīng)著傳感器的不同電阻，這樣，顯示儀表的指針就與一氧化碳濃度有了對(duì)應(yīng)關(guān)系，視察儀表指針就能推斷一氧化碳濃度是否超標(biāo)。有一種氧化錫傳感器，其技術(shù)資料中給出的傳感器電導(dǎo)(即電阻的倒數(shù))-CO濃度曲線如圖乙所示，請(qǐng)推斷，電壓表示數(shù)U0與一氧化碳濃度c之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系不行能是圖丙中的()甲乙ABCD丙ACD[當(dāng)一氧化碳濃度增大時(shí)，傳感器的電導(dǎo)增大，電阻R傳減小，由閉合電路歐姆定律知，電路中的電流I＝eq\f(E,R0＋R＋R傳＋r)增大，電壓表示數(shù)U0＝IR0＝eq\f(ER0,R0＋R＋R傳＋r)增大，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤；由圖乙知，傳感器的電阻R傳與濃度成反比，即R傳＝eq\f(k,c)，則U0＝eq\f(ER0,R0＋R＋r＋\f(k,c))，所以電壓表示數(shù)U0與一氧化碳濃度之間的關(guān)系圖線并不是直線，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B最可能，故選A、C、D。]15．某課外小組設(shè)計(jì)了一種測(cè)定風(fēng)速的裝置，其原理如圖所示，一個(gè)勁度系數(shù)k＝120N/m，自然長(zhǎng)度L0＝1m彈簧一端固定在墻上的M點(diǎn)，另一端N與導(dǎo)電的迎風(fēng)板相連，彈簧穿在光滑水平放置的電阻率較大的金屬桿上，彈簧是不導(dǎo)電材料制成的。迎風(fēng)板面積S＝0.5m2，工作時(shí)總是正對(duì)著風(fēng)吹來(lái)的方向。電路的一端與迎風(fēng)板相連，另一端在M點(diǎn)與金屬桿相連。迎風(fēng)板可在金屬桿上滑動(dòng)，且與金屬桿接觸良好。定值電阻R＝1.0Ω，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝12V，內(nèi)阻r＝0.5Ω。閉合開(kāi)關(guān)，沒(méi)有風(fēng)吹時(shí)，彈簧處于原長(zhǎng)，電壓表的示數(shù)U1＝9.0V，某時(shí)刻由于風(fēng)吹迎風(fēng)板，電壓表的示數(shù)變?yōu)閁2＝6.0V。(電壓表可看成志向電表)試求：(1)金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻；(2)此時(shí)作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力。[解析]設(shè)無(wú)風(fēng)時(shí)金屬桿接入電路的電阻為R1，風(fēng)吹時(shí)接入電路的電阻為R2，由題意得(1)無(wú)風(fēng)時(shí)：由U1＝eq\f(E,R1＋R＋r)R1得R1＝4.5Ω，所以金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻r0＝eq\f(R1,L0)＝eq\f(4.5,1)Ω/m＝4.5Ω/m。(2)有風(fēng)時(shí)：由U2＝eq\f(E,R2＋R＋r)R2得R2＝1.5Ω，此時(shí)，彈簧長(zhǎng)度L＝eq\f(R2,r0)＝eq\f(1,3)m，壓縮量x＝L0－L＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\