2024-2025學(xué)年高中物理第三章傳感器單元素養(yǎng)評價含解析教科版選修3-2

PAGE12-單元素養(yǎng)評價(三)(第三章)(90分鐘100分)一、選擇題(本題共15小題,每小題4分,共60分。其中1～10小題為單選題,11～15小題為多選題)1.以下敏感元件中不是通過測量電阻的變更來確定外界非電學(xué)量的變更的是 ()A.光敏電阻 B.干簧管C.熱敏電阻 D.電阻應(yīng)變片【解析】選B。光敏電阻是依據(jù)光照強(qiáng)度不同而電阻不同的性質(zhì),通過測量電阻的變更來確定光強(qiáng)的變更,故A錯誤;干簧管能將磁場的信息轉(zhuǎn)化為電學(xué)量,是一種磁性傳感器,故B正確;熱敏電阻是依據(jù)溫度上升而電阻減小的性質(zhì),通過測電阻的變更來確定溫度的變更,故C錯誤;電阻應(yīng)變片是依據(jù)應(yīng)變片在力的作用下形態(tài)變更而電阻變更的性質(zhì),通過測電阻的變更來確定力的變更,故D錯誤。故選B。2.下列有關(guān)傳感器的說法正確的是 ()A.話筒是一種常用的聲傳感器,其作用是將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號B.樓梯口的電燈開關(guān)裝的兩種傳感器是熱敏電阻和光敏電阻C.電子秤所運(yùn)用的測力裝置是力傳感器D.半導(dǎo)體熱敏電阻常用作溫度傳感器,因?yàn)闇囟仍礁?它的電阻值越大【解析】選C。話筒是一種常用的聲傳感器,其作用是將聲信號轉(zhuǎn)換為電信號,選項(xiàng)A錯誤;樓梯口的電燈開關(guān)裝的兩種傳感器是聲敏電阻和光敏電阻,選項(xiàng)B錯誤;電子秤所運(yùn)用的測力裝置是力傳感器,選項(xiàng)C正確;半導(dǎo)體熱敏電阻常用作溫度傳感器,因?yàn)闇囟仍礁?它的電阻值越小,選項(xiàng)D錯誤;故選C。3.2007年度諾貝爾物理學(xué)獎授予了法國和德國的兩位科學(xué)家,以表彰他們發(fā)覺“巨磁電阻效應(yīng)”。基于“巨磁電阻效應(yīng)”開發(fā)的用于讀取硬盤數(shù)據(jù)的技術(shù),被認(rèn)為是納米技術(shù)的第一次真正應(yīng)用,在下列有關(guān)其他電阻應(yīng)用的說法中,錯誤的是 ()A.熱敏電阻可應(yīng)用于溫度測控裝置中B.光敏電阻是一種光電傳感器C.電阻絲可應(yīng)用于電加熱設(shè)備中D.電阻在電路中主要起到通過直流、阻礙溝通的作用【解析】選D。熱敏電阻對溫度很敏感,光敏電阻對光照很敏感,電阻絲可用于電加熱,這很常見,所以A、B、C三個說法均正確。溝通電、直流電均可通過電阻,電阻對它們均可產(chǎn)生阻礙作用,所以D錯誤。4.電容式傳感器是用來將非電信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置。由于電容器的電容C取決于極板正對面積S、極板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個因素,當(dāng)某一物理量發(fā)生變更時就能引起上述某個因素的變更,從而引起電容的變更,如圖是四種電容式傳感器的示意圖,關(guān)于這四個傳感器的作用,下列說法不正確的是()A.甲圖的傳感器可以用來測量角度B.乙圖的傳感器可以用來測量液面的高度C.丙圖的傳感器可以用來測量壓力D.丁圖的傳感器只能用來測量速度【解析】選D。甲、乙、丙中的電容器分別與θ、h、F有關(guān),均能測量對應(yīng)的物理量。丁可以由電介質(zhì)的變更通過電容的變更測量位移x,也可以通過電容變更的快慢,即充電電流或放電電流來測量位移變更的快慢即速度,故D選項(xiàng)錯。5.下列說法中正確的是 ()A.干簧管是一種能夠感知電場的傳感器B.霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這個電學(xué)量C.話筒是一種常用的聲傳感器,其作用是將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號D.樓道里的燈只有天黑時出現(xiàn)聲音才亮,說明它的限制電路中只有聲傳感器【解析】選B。干簧管是一種磁限制的開關(guān),是一種能夠感知磁場的傳感器,A錯誤;霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量,B正確;話筒是一種常用的聲傳感器,其作用是將聲音信號轉(zhuǎn)換為電流信號,C錯誤;樓道里的燈只有天黑時出現(xiàn)聲音才亮,運(yùn)用了光傳感器與聲傳感器,D錯誤。6.某探究小組查到某磁敏電阻在室溫下的電阻隨磁感應(yīng)強(qiáng)度變更的曲線如圖甲所示,其中R、R0分別表示有、無磁場時磁敏電阻的阻值。為檢驗(yàn)其磁敏特性設(shè)計了圖乙所示電路。關(guān)于這個試驗(yàn),下列說法中正確的是 ()A.閉合開關(guān)S,圖乙中只增加磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小時,伏特表的示數(shù)增大B.閉合開關(guān)S,圖乙中只增加磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小時,安培表的示數(shù)增大C.閉合開關(guān)S,圖乙中只將磁場方向改為與原來方向相反時,伏特表的示數(shù)減小D.閉合開關(guān)S,圖乙中只將磁場方向改為與原來方向相反時,安培表的示數(shù)減小【解析】選A。由圖可以看出,磁敏電阻的阻值與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向無關(guān),只與磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小有關(guān),隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度變大,電阻變大;閉合開關(guān)S,圖乙中只增加磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小時,磁敏電阻的阻值變大,則干路總電流減小即安培表示數(shù)減小,由內(nèi)電壓和滑動變阻器Rp電壓減小,依據(jù)閉合電路歐姆定律可知伏特表的示數(shù)增大,故A正確,B錯誤;磁敏電阻的阻值與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向無關(guān),所以閉合開關(guān)S,圖乙中只變更磁場方向與原來方向相反時,伏特表、安培表的示數(shù)均不變,故C、D錯誤。7.酒精測試儀用于機(jī)動車駕駛?cè)藛T是否酗酒及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測,它利用的是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器。這種酒精氣體傳感器的電阻的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比,在如圖所示的電路中,電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度c之間的對應(yīng)關(guān)系正確的是 ()A.U越大,表示c越大,c與U成正比B.U越大,表示c越大,但是c與U不成正比C.U越大,表示c越小,c與U成反比D.U越大,表示c越小,但是c與U不成反比【解析】選B。題中給出傳感器電阻r′的倒數(shù)與酒精氣體的濃度c是正比關(guān)系,即=kc,電壓表示數(shù)U===,可以看出電壓與濃度的關(guān)系不是正比關(guān)系,但隨濃度的增大而增大。8.如圖所示是一種加速度計的設(shè)計圖。較重的滑塊2可以在光滑的框架1中平移,滑塊兩側(cè)用兩根相同的彈簧3拉著;R為滑動變阻器,4是滑動片,它與電阻器任一端間的電阻值都與它到這端的距離成正比。兩個電池E的電壓相同。按圖連接電路后,電壓表指針恰好在中心的零點(diǎn)。已知當(dāng)P端的電勢高于Q端時,指針向零點(diǎn)右側(cè)偏轉(zhuǎn)。將框架固定在運(yùn)動的物體上,則下列說法正確的是()A.當(dāng)框架和物體一起向右勻速運(yùn)動時,電壓表的指針將向右偏轉(zhuǎn)B.當(dāng)框架和物體一起向左勻速運(yùn)動時,電壓表的指針將向右偏轉(zhuǎn)C.當(dāng)框架和物體一起向右加速運(yùn)動時,電壓表的指針將向右偏轉(zhuǎn)D.當(dāng)框架和物體一起向左加速運(yùn)動時,電壓表的指針將向右偏轉(zhuǎn)【解析】選D。當(dāng)框架和物體一起向右或向左勻速運(yùn)動時,滑動片處于電阻器中心,電壓表兩端點(diǎn)P與Q間的電勢相等,則電壓表示數(shù)為零,則A、B均錯誤。當(dāng)物體具有向右的加速度a時,滑塊所受的彈簧的拉力的合力向右,滑塊向左移動,依據(jù)順著電流方向電勢降低,可知P端的電勢低于Q端的電勢,則電壓表的指針將向零點(diǎn)左側(cè)偏轉(zhuǎn),故C錯誤。當(dāng)物體有向左的加速度a時,滑塊所受的彈簧的合力向左,滑塊向右移動,依據(jù)順著電流方向電勢降低,可知P端的電勢高于Q端的電勢,則電壓表的指針將向零點(diǎn)右側(cè)偏轉(zhuǎn),故D正確。故選D?！炯庸逃?xùn)練】(多選)某儀器內(nèi)部的電路如圖所示,其中M是一個質(zhì)量較大的金屬塊,左、右兩端分別與金屬絲制作的彈簧相連,并套在光滑水平細(xì)桿上。當(dāng)金屬塊處于平衡時,兩根彈簧均處于原長狀態(tài),此時兩燈均不亮。若將該儀器固定在一輛汽車上,則下列說法正確的是 ()A.當(dāng)汽車加速前進(jìn)時,甲燈亮B.當(dāng)汽車加速前進(jìn)時,乙燈亮C.當(dāng)汽車剎車時,甲燈亮D.當(dāng)汽車剎車時,乙燈亮【解析】選B、C。當(dāng)汽車加速前進(jìn)時,金屬塊M向后偏離原位置,乙燈電路被接通,所以乙燈亮,A錯,B對;當(dāng)汽車剎車時,金屬塊M向前偏離原位置,甲燈電路被接通,所以甲燈亮,C對,D錯。9.如圖所示是利用電容器測量角度的傳感器示意圖。當(dāng)動片和定片之間的角度θ發(fā)生變更時,電容C便發(fā)生變更,測出C的變更狀況,就可知道θ的變更狀況。下圖的四個圖像中,能正確反映C和θ間函數(shù)關(guān)系的是 ()【解析】選A。依據(jù)C=,因?yàn)殡娙莺蛢蓧K極板之間正對面積的大小是成正比的,而θ的增大使得動片和定片的相對面積減小,所以使得C減小,又θ增大導(dǎo)致相對面積減小是依據(jù)線性規(guī)律的,所以選A。10.壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小,在升降機(jī)中將重物放在壓敏電阻上,壓敏電阻接在如圖甲所示的電路中,電流表示數(shù)變更狀況如圖乙所示,某同學(xué)依據(jù)電流表的示數(shù)變更狀況推斷升降機(jī)的運(yùn)動狀態(tài),下列說法中正確的是 ()A.0～t1時間內(nèi),升降機(jī)肯定勻速運(yùn)動B.0～t1時間內(nèi),升降機(jī)可能勻減速上升C.t1～t2時間內(nèi),升降機(jī)可能勻速上升D.t1～t2時間內(nèi),升降機(jī)可能勻加速上升【解析】選B。0～t1時間內(nèi),電流不變,電阻R不變,說明重物對壓敏電阻的壓力不變,則加速度不變,所以升降機(jī)可能勻速運(yùn)動,可能靜止,可能勻減速上升,故A錯誤,B正確;t1～t2時間內(nèi),電流隨時間增大,則電阻減小,所以壓力增大,故加速度方向向上,且加速度不斷變大,所以升降機(jī)不行能勻速上升,也不行能勻加速上升,故C、D錯誤。故選B。11.某磁敏電阻的阻值R隨外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B變更圖線如圖甲所示。學(xué)習(xí)小組運(yùn)用該磁敏電阻設(shè)計了愛護(hù)負(fù)載的電路,如圖乙所示,U為直流電壓,下列說法正確的有 ()A.增大電壓U,負(fù)載電流不變B.增大電壓U,電路的總功率變大C.抽去線圈鐵芯,磁敏電阻的阻值變小D.抽去線圈鐵芯,負(fù)載兩端電壓變小【解析】選B、C。增大電壓U,為愛護(hù)負(fù)載,則磁敏電阻兩端須要分壓,即電壓增大,則磁敏電阻的阻值增大,依據(jù)甲圖可知磁感應(yīng)強(qiáng)度增大,所以通過線圈的電流增大,依據(jù)P=UI可知電路的總功率P變大,故A錯誤,B正確;抽去線圈鐵芯,線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小,故磁敏電阻的阻值變小,則磁敏電阻兩端的電壓變小,而U不變,所以負(fù)載兩端電壓變大,故C正確,D錯誤。故選B、C。12.用磁敏電阻作為傳感器可以探測空間是否存在磁場,設(shè)計電路如下圖,磁敏電阻在沒有磁場時電阻很小(幾乎為零),在有磁場時電阻很大。閉合S1,斷開S2,燈泡正常發(fā)光,下列說法正確的是 ()A.探測頭處在無磁場區(qū)域時,閉合S2,燈泡會變亮B.探測頭處在無磁場區(qū)域時,閉合S2,電流表示數(shù)會變大C.閉合S2,探測頭從無磁場區(qū)域進(jìn)入磁場區(qū)域時,燈泡會變亮D.閉合S2,探測頭從無磁場區(qū)域進(jìn)入磁場區(qū)域時,電流表的示數(shù)會變大【解析】選B、C。探測頭處在無磁場區(qū)域時,閉合S2,磁敏電阻幾乎為零,此時電燈被短接,幾乎不亮,故A錯誤;由A項(xiàng)可知,電燈被短接,故總電阻減小,電流I=可知外電路電阻減小,總電流增大,故B正確;閉合S2,探測頭從無磁場區(qū)域進(jìn)入磁場區(qū)域時磁敏電阻增大,總電阻變大,總電流減小,路端電壓增大,而總電流減小,則電阻R外兩端電壓減小,故燈泡兩端電壓增大,燈泡變亮,故C正確,D錯誤;故選B、C。13.如圖所示為用熱敏電阻R和繼電器L等組成的一個簡潔的恒溫限制電器,其中熱敏電阻的阻值會隨溫度的上升而減小。電源甲與繼電器、熱敏電阻等組成限制電路,電源乙與恒溫箱加熱器(圖中未畫出)相連接。則 ()A.當(dāng)溫度降低到某一數(shù)值,銜鐵P將會被吸下B.當(dāng)溫度上升到某一數(shù)值,銜鐵P將會被吸下C.工作時,應(yīng)當(dāng)把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在C、D端D.工作時,應(yīng)當(dāng)把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、B端【解析】選B、D。當(dāng)溫度上升時,熱敏電阻的阻值減小,通過電磁繼電器螺線管的電流增大,磁性增加,吸下銜鐵P,觸點(diǎn)接通,所以應(yīng)把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、B端。選項(xiàng)B、D正確,A、C錯誤;故選B、D。14.有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件,將這三只元件分別接入如圖所示電路中的A、B兩點(diǎn)后,用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中,視察歐姆表的示數(shù),下列說法中正確的是 ()A.置入熱水中與不置入熱水中相比,歐姆表示數(shù)變更較大,這只元件肯定是熱敏電阻B.置入熱水中與不置入熱水中相比,歐姆表示數(shù)不變更,這只元件肯定是定值電阻C.用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比,歐姆表示數(shù)變更較大,這只元件肯定是光敏電阻D.用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比,歐姆表示數(shù)相同,這只元件肯定是定值電阻【解析】選A、C。熱敏電阻的阻值隨溫度變更而變更,定值電阻和光敏電阻的阻值不隨溫度變更;光敏電阻的阻值隨光照變更而變更,定值電阻和熱敏電阻的阻值不隨光照變更。故正確答案為A、C。15.實(shí)際應(yīng)用中,常用到一種雙金屬溫度計,它是利用銅片與鐵片鉚合在一起的雙金屬片的彎曲程度隨溫度變更的原理制成的,如圖乙所示。已知圖甲中雙金屬片被加熱時,其彎曲程度會增大,則下列各種相關(guān)敘述正確的有 ()A.該溫度計的測溫物質(zhì)是銅、鐵兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬B.該溫度計是利用測溫物質(zhì)熱脹冷縮的性質(zhì)來工作的C.由圖甲可知,銅的熱膨脹系數(shù)大于鐵的熱膨脹系數(shù)D.由圖乙可知,其雙金屬片的內(nèi)層肯定為銅,外層肯定為鐵【解析】選A、B、C。該溫度計是利用熱膨脹系數(shù)不同的銅和鐵兩種金屬制成的雙金屬片工作的,雙金屬片的彎曲程度隨溫度變更而變更,A、B正確;如題圖甲所示,加熱時雙金屬片的彎曲程度增大,即進(jìn)一步向上彎曲,說明雙金屬片下層熱膨脹系數(shù)較大,即銅的熱膨脹系數(shù)較大,C正確;如題圖乙所示,溫度計示數(shù)是順時針方向增大,說明當(dāng)溫度上升時,溫度計指針按順時針方向轉(zhuǎn)動,則其雙金屬片的彎曲程度在增大,故可知雙金屬片的內(nèi)層肯定是鐵,外層肯定是銅,D錯誤。故選A、B、C。二、試驗(yàn)題(本題共2小題,共20分)16.(8分)(1)某同學(xué)為了探討某氧化鋅電阻元件的伏安特性,通過試驗(yàn)得出了該電阻的伏安特性曲線,如圖甲所示。①該同學(xué)所用學(xué)生電源的最大電壓為18V,還有導(dǎo)線、開關(guān)及以下器材:電流表A1:量程0～3A,內(nèi)阻約1Ω電流表A2:量程0～0.6A,內(nèi)阻約5電壓表V1:量程0～3V,內(nèi)阻約10kΩ電壓表V2:量程0～15V,內(nèi)阻約50kΩ滑動變阻器R1:調(diào)整范圍0～5Ω,額定電流5滑動變阻器R2:調(diào)整范圍0～500Ω,額定電流0.1則電流表選,電壓表選,滑動變阻器選(僅填代號即可)。

②請在虛線框內(nèi)畫出該試驗(yàn)的電路原理圖。(2)某壓敏電阻R的阻值隨壓力F變更的圖像如乙圖所示,利用該壓敏電阻設(shè)計的一種“超重違規(guī)拍攝儀”的限制電路如丙圖所示。已知該電路中電源的電動勢E均為18V,內(nèi)阻可忽視不計,繼電器和變阻箱R′的總電阻為30Ω,當(dāng)限制電路中電流大于0.2A時,銜鐵則會被吸引。則質(zhì)量超過kg的車輛會被拍攝。(重力加速度g取10【解析】(1)由圖甲得,最大電壓為15V,最大電流為0.6A,故電流表選擇A2,電壓表選擇V2;電壓從零起先變更,故滑動變阻器采納分壓式接法,滑動變阻器電阻越小,壓敏電阻的電壓變更越勻稱,故選擇R1滑動變阻器;滑動變阻器采納分壓式接法;壓敏電阻阻值小,大內(nèi)小外,故采納電流表外接法;(2)依據(jù)歐姆定律I=電路中的總電阻為:R總==Ω=90Ω壓敏電阻的阻值為:R=90Ω-30Ω=60Ω查圖乙可知,當(dāng)R=60Ω時,壓敏電阻所受的壓力F=80000N,依據(jù)G=mg得:m==8000kg答案:(1)①A2V2R1②(2)800017.(12分)現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻限制的報警系統(tǒng),要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過60℃時,系統(tǒng)報警。供應(yīng)的器材有:熱敏電阻,報警器(內(nèi)阻很小,流過的電流超過Ic時就會報警),電阻箱(最大阻值為999.9Ω),直流電源(輸出電壓為U,內(nèi)阻不計),滑動變阻器R1(最大阻值為1000Ω),滑動變阻器R2(最大阻值為2000Ω),單刀雙擲開關(guān)一個,導(dǎo)線若干。在室溫下對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整,已知U約為18V,Ic約為10mA,流過報警器的電流超過20mA時,報警器可能損壞,該熱敏電阻的阻值隨溫度上升而減小,在60℃時阻值為(1)完成待調(diào)整的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線。(2)電路中應(yīng)選用滑動變阻器(選填“R1”或“R2”)(3)依據(jù)下列步驟調(diào)整此報警系統(tǒng):①電路接通前,需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值,依據(jù)試驗(yàn)要求,這一阻值為Ω;滑動變阻器的滑片應(yīng)置于(選填“a”或“b”)端旁邊,不能置于另一端的緣由是。

②將開關(guān)向(選填“c”或“d”)端閉合,緩慢移動滑動變阻器的滑片,直至。