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1、【优化设计优化设计】2015-2016】2015-2016 学年高中物理学年高中物理 第六章第六章 传感器测评传感器测评 B B 新人新人教版选修教版选修 3-23-2 (高考体验卷高考体验卷)一、选择题(本题共 10 小题,每小题 5 分,共 50 分。其中第 17 题为单选题;第 810 题为多 选题,全部选对得 5 分,选不全得 2 分,有选错或不答的得 0 分) 1 1.(2014安徽四校联考)如图所示为一只“极距变化型电容式传感器”的部分构件示意图。 当动极板和定极板之间的距离d变化时,电容C便发生变化,通过测量电容C的变化就可知 道两极板之间距离d的变化情况。在下列图中能正确反映C
2、与d之间变化规律的图象是( )解析:由电容器的电容决定式,C=,C与d成反比,能正确反映C与d之间变化规律的图象是 A。 答案:A 2 2.(2013北京西城期末)如图所示,电路中RT为热敏电阻,当温度升高时,RT阻值变小。R1 和R2为定值电阻。开关 S 闭合后,RT的温度升高,则下列物理量中变小的是( )A.通过RT的电流 B.通过R1的电流 C.通过R2的电流 D.电容器两极板间的电场强度 解析:开关 S 闭合后,RT的温度升高,RT阻值变小,通过RT的电流增大,通过R1的电流增大,通 过R2的电流减小,电容器两极板间的电场强度增大,选项 C 正确。 答案:C 3 3.(2013江苏单科
3、,4)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,电路如图所示。M 是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻RM发生变化,导致 S 两端电压U增大,装置发出警报,此时( )A.RM变大,且R越大,U增大越明显 B.RM变大,且R越小,U增大越明显 C.RM变小,且R越大,U增大越明显 D.RM变小,且R越小,U增大越明显 解析:根据闭合电路欧姆定律,当RM变小时,电路中电流增大,S 两端电压U增大,且R越大, 在RM减小时,RM与R的并联电阻值变化越明显,电路中电流变化越明显,S 两端电压U增大得 也越明显,选项 C 正确。 答案:C 4 4.(2013江苏名校质检
4、)如图所示,R1、R2、R3是固定电阻,R4是光敏电阻。当开关 S 闭合 后在没有光照射时,a、b两点等电势,当用光照射R4时( )A.R4的阻值变小,a点电势高于b点电势 B.R4的阻值变小,a点电势低于b点电势 C.R4的阻值变大,a点电势高于b点电势 D.R4的阻值变大,a点电势低于b点电势 解析:光照射光敏电阻时,阻值变小,光敏电阻分压减小,a点电势降低,所以 B 对。 答案:B 5 5.(2011北京理综,18)“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处,从几 十米高处跳下的一种极限运动。某人做蹦极运动,所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情 况如图所示。将蹦极过程近似为在竖
5、直方向的运动,重力加速度为g。据图可知,此人在蹦 极过程中最大加速度约为( )A.gB.2g C.3gD.4g 解析:由图象可知,此人的重力mg=F0,则F0=mg。运动中此人受力最大为F0,即 3mg。所以最 大加速度a=2g,选项 B 正确。 答案:B 6 6.(2012上海单科,7)如图,低电位报警器由两个基本门电路与蜂鸣器组成,该报警器只有 当输入电压过低时蜂鸣器才会发出警报。其中( )A.甲是“与”门,乙是“非”门 B.甲是“或”门,乙是“非”门 C.甲是“与”门,乙是“或”门 D.甲是“或”门,乙是“与”门 解析:高、低电压都可以通过甲,则甲是“或”门;低电压通过乙后,输出为高电压
6、使蜂鸣器 导通发出警报;高电压通过乙后输出为低电压,蜂鸣器不导通,不发出警报,则乙是“非”门, 选项 B 正确。 答案:B 7 7.(2014上海徐汇区模拟)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学设计了利用 压敏电阻判断升降机运动状态的装置,其工作原理如图所示。将压敏电阻固定在升降机底 板上,其上放置一个物块,在升降机运动过程的某一段时间内,发现电流表的示数I不变,且 I大于升降机静止时电流表的示数I0,在这段时间内( )A.升降机可能匀速上升 B.升降机一定在匀减速上升 C.升降机一定处于失重状态 D.通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时大 解析:发现电流表的示数I不变,且I大于升降机
7、静止时电流表的示数I0,在这段时间内,说 明压敏电阻中电流减小,压敏电阻的阻值增大,通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时小,说 明升降机加速度向下,处于失重状态,选项 A、B、D 错误,C 正确。 答案:C 8 8.(2011江苏单科,6)美国科学家 Willard S.Boyle 与 George E.Smith 因电荷耦合器件 (CCD)的重要发明荣获 2009 年度诺贝尔物理学奖。CCD 是将光学量转变成电学量的传感器。 下列器件可作为传感器的有( ) A.发光二极管B.热敏电阻 C.霍尔元件D.干电池 解析:霍尔元件是应用霍尔效应的半导体,所谓霍尔效应,是指磁场作用于载流金属导体、半 导
8、体中的载流子时,产生横向电位差的物理现象,可见霍尔元件可以把磁感应强度这个磁学 量转化为电压这一电学量,热敏电阻可以把热学量转化为电学量,选项 B、C 正确。 答案:BC 9 9.(2014江西吉安质检)巨磁电阻(GMR)电流传感器可用来准确检测大容量远距离直流输电 线路中的强电流,其原理利用了巨磁电阻效应。巨磁电阻效应是指某些磁性材料的电阻R在 一定磁场作用下随磁感应强度B的增加而急剧减小的特性。如图所示为检测电路的原理图, 设输电线路电流为I(不是 GMR 中的电流)GMR 为巨磁电阻,R1、R2为定值电阻。已知输电线 路电流I在巨磁电阻 GMR 处产生的磁场的磁感应强度B的大小与I成正比
9、,下列有关说法正 确的是( )A.如果I增大,电压表 V1示数减小,电压表 V2示数增大 B.如果I增大,电流表 A 示数减小,电压表 V1示数增大 C.如果I减小,电压表 V1示数增大,电压表 V2示数增大 D.如果I减小,电流表 A 示数减小,电压表 V2示数减小 解析:如果I增大,巨磁电阻(GMR)电流传感器处磁场的磁感应强度B增大,巨磁电阻的电阻 减小,巨磁电阻中电流增大,电流表 A 示数增大,电压表 V2示数增大,电压表 V1示数减小,选 项 A 正确 B 错误;如果I减小,巨磁电阻(GMR)电流传感器处磁场的磁感应强度B减小,巨磁 电阻的电阻增大,巨磁电阻中电流减小,电流表 A 示
10、数减小,电压表 V2示数减小,电压表 V1 示数增大,选项 D 正确 C 错误。 答案:AD 1010.(2014湖南怀化模拟)电源、开关 S 和 S、定值电阻R1、光敏电阻R2和电容器连接成 如图所示电路,电容器的两平行板水平放置。当开关 S、S闭合,并且无光照射光敏电阻R2 时,一带电液滴恰好静止在电容器两板间的M点。当用强光照射光敏电阻R2时,光敏电阻的 阻值变小,则( )A.液滴向下运动 B.液滴向上运动 C.R2两端的电势差是否升高无法分析 D.当光照强度不变时断开 S,把电容器的上极板向上移一小段距离,则上极板的电势比A点 的电势高 解析:当用强光照射光敏电阻R2时,光敏电阻的阻值
11、变小,R2两端的电势差降低,R1两端的电 势差升高,电容器极板之间电压升高,液滴向上运动,选项 B 正确,A、C 错误;当光照强度不 变,断开 S时,电容器带电量不变,把电容器的上极板向上移一小段距离,则上极板的电势比 A点的电势高,选项 D 正确。 答案:BD 二、填空题(本题共 2 小题,共 16 分。把答案填在题中的横线上) 1111.(6 分)(2013上海单科,28)如图,研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上,利 用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间,底板上的标尺可以测得 水平位移。保持水平槽口距底板高度h=0.420 m 不变。改变小球在斜槽导轨上下滑的
12、起始位置,测出小球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d,记录在表中。v0(m/ s)0.7 411.0 341.3 181.5 84t(ms )292 .7293 .0292 .8292 .9d(cm )21. 730. 338. 646. 4(1)由表中数据可知,在h一定时,小球水平位移d与其初速度v0成 关系,与 无关。 (2)一位同学计算出小球飞行时间的理论值t理=289.8 ms,发现理论值与测量值之差约为 3 ms。经检查,实验及测量无误,其原因是 。 (3)另一位同学分析并纠正了上述偏差后,另做了这个实验,竟发现测量值t依然大于自己得 到的理论值t理,但二者之差在 37
13、ms 之间,且初速度越大差值越小。对实验装置的安装 进行检查,确认斜槽槽口与底座均水平,则导致偏差的原因是 。 解析:(1)由题表中数据可知,h一定时,小球的水平位移d与初速度v0成正比关系,与时间t 无关。 (2)该同学计算时重力加速度取的是 10 m/s2,一般情况下应取 9.8 m/s2,从而导致约 3 ms 的偏差。 (3)小球运动中受到空气阻力作用,使测量值大于理论值。 答案:(1)正比 时间t (2)重力加速度数值取了 10 m/s2 (3)小球受到空气阻力作用 1212.(10 分)(2013山东理综,21(2)霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领 域的实验研究上取得
14、了突破性进展。如图甲所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流 I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N间出现电压UH,这个现象称为霍尔效应,UH为霍尔 电压,且满足UH=k,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄 片的霍尔系数。甲 (1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图甲所示,该同学用 电压表测量UH时,应将电压表的“+”接线柱与 (选填“M”或“N”)端通过导线连 接。 (2)已知薄片厚度d=0.40 mm,该同学保持磁感应强度B=0.10 T 不变,改变电流I的大小,测 量相应的UH值,记录数据如下表所示。I(10-3 A)3.
15、06. 09. 012. 015. 018. 0UH(10-3 V)1. 11. 93. 44.56.26.8根据表中数据画出UH-I图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为 10-3 VmA-1T-1(保留两位有效数字)。 (3)该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值, 可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图乙所示的测量电路。S1、S2均为单刀 双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出)。为使电流自Q端流入,P端流出,应将 S1掷向 (选填“a”或“b”),S2掷向 (选填“c”或“d”)。 乙 为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值
16、电阻串接在电路中。在保持其 他连接不变的情况下,该定值电阻应串接在相邻器件 和 (填器件代号)之间。解析:(1)根据左手定则可判断带正电粒子向M端偏转,故应将电压表的“+”接线柱与M端 连接。 (2)作出UH-I图线如图所示。由UH=k得k=,从直线上选取一点,读出其坐标值,再将题 目中给出的B、d的值代入,可计算出k=1.510-3 VmA-1T-1。 (3)S1掷向b,S2掷向c。加入定值电阻的目的是为了防止两个开关同时掷向a、c或 b、d而将电源短路,故应将定值电阻串接在相邻器件E和 S1或E和 S2之间。 答案:(1)M (2)1.5(1.4 或 1.6) (3)b c S1 E(或E S2) 三、解答题(本题共 3 小题,共 34 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步 骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位) 1313.(8 分)气体传感器利用物质的化学反应将某种气体的浓度转换成电信号
