第五章章末综合提升-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册同步导学案配套教参（人教版，多选）

授课提示：对应学生用书第122页 授课提示：对应学生用书第123页 一、传感器与电学相关的解题思路 1．分析相关的电路连接。 2．明确传感器的工作原理。 3．结合相关变化分析电路得到答案。 　(多选)工业生产中需要物料配比的地方常用“吊斗式”电子秤，如图甲所示的是“吊斗式”电子秤的结构图，其中实现称质量的关键性元件是拉力传感器。拉力传感器的内部电路如图乙所示，R1、R2、R3是定值电阻，R1＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R0是对拉力敏感的应变片电阻，其电阻值随拉力变化的图像如图丙所示。已知料斗重1×103 N，没装料时Uba＝0，g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　) A.R3的阻值为40 kΩ B．装料时，R0的阻值逐渐变大，Uba的值逐渐变小 C．应变片电阻一般是用半导体材料制成的 D．应变片电阻的作用是把力学量转换为电学量 [解析]　电路中，当没装料时Uba＝0，此时拉力等于料斗重力，为1×103 N，故应变片电阻为20 kΩ，根据串、并联电路的电压关系，有＝，解得R3＝40 kΩ，A正确；装料时，R0的阻值逐渐变大，b点电势升高，故Uba的值逐渐增加，B错误；应变片的作用是把物体拉力这个力学量转换为电压这个电学量，一般是由半导体材料制成的，C、D正确。 [答案]　ACD 　1.如图甲所示，电磁继电器和热敏电阻R1等元件组成了恒温箱控制电路，R1处于恒温箱内。电源电动势E＝6 V，内阻不计，继电器线圈的电阻R0＝100 Ω。乙图为热敏电阻的R1­t图像，且已知在50～150 ℃范围内，热敏电阻的阻值随温度的变化规律是R1t＝常数，电阻R2是可变电阻。当线圈中的电流增加到20 mA时，继电器的衔铁被吸合，已知此时可变电阻R2＝125 Ω，恒温箱保持60 ℃恒温。甲图中的电源是恒温箱加热器的电源。 (1)60 ℃时，热敏电阻R1的阻值是多少？ (2)应该把恒温箱的加热器接在A、B端还是C、D端？ (3)如果要使恒温箱内的温度保持在100 ℃，可变电阻R2的阻值应调为多少？ (4)欲将恒温箱的温度调高一些，应将R2的阻值调大还是调小？ 解析：(1)可变电阻R2＝125 Ω，电流是20 mA，电源电动势E＝6 V， 根据闭合电路欧姆定律可得I＝， 解得R1＝75 Ω。 (2)由题图可知，热敏电阻R1的阻值随温度的升高而减小，可见温度越高，电路中的电流越大，当电流达到20 mA时，继电器的衔铁被吸合，电路应当断开，所以应该把恒温箱的加热器接在A、B端。 (3)由题意可知，R1t＝常数，当温度是100 ℃时，则有75 Ω×60 ℃＝R1′×100 ℃， 解得R1′＝45 Ω， 则可变电阻R2的阻值R2′＝－R0－R1′＝155 Ω。 (4)恒温箱的温度越高，热敏电阻的阻值越小，相同电流情况下，可变电阻应越大，则欲将恒温箱的温度调高一些，应将R2的阻值调大。 答案：见解析 二、传感器与力学相结合的解题思路 1．分析相关力学知识的内容。 2．明确传感器工作原理。 3．结合相关内容求解题目。 　(多选)某种角速度测量计的结构如图所示，当整体系统绕轴OO′转动时，元件A产生位移并通过滑动变阻器输出电压U，电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k，自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，系统静止时，P在变阻器的最左端B点，当系统以角速度ω转动时，则(　　) A．电路中的电流随角速度的增大而增大 B．输出电压U随角速度的增大而增大 C．输出电压U与ω的函数式为U＝ D．弹簧的伸长量为x＝ [解析]　当系统在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，BC的电阻不变，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流保持不变，与角速度无关，故A错误。 当角速度增大，弹簧的伸长量增大，则B、P之间的分压变大，即输出电压U增大，故B正确。设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧伸长的长度为x，则对元件A，根据牛顿第二定律有kx＝mω2(l＋x)，可得x＝，又输出电压为U＝E＝E，联立两式得U＝，C正确，D错误。 [答案]　BC 　2.如图所示为一种加速度仪的示意图。质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧，电源的电动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中间，这时电压表指针恰好在刻度盘正中间。求： (1)系统的加速度a(以向右为正)和电压表读数U的函数关系式。 (2)将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？为什么？ (3)若电压表指针指在满刻度的位置，此时系统的加速度大小和方向如何？ 解析：(1)当振子向左偏离中间位置x距离时，由牛顿第二定律得2kx＝ma① 电压表的示数为U＝E② 由以上