第5章 传感器 综合测评-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理选择性必修 第二册（人教版2019）

第五章综合测评 答案精解Pm (时间：75分钟满分：100分) 题型 选择题 非选择题 总分 A.U越大，表示c越大，c与U成正比 得分 B.U越大，表示e越大，但是e与U不成正比 C.U越大，表示c越小，c与U成反比 一、选择题（共10道题，每题4分，共40分.第1~7小 D.U越大，表示c越小，但是c与U不成反比 题为单选题，第8一10题为多选题，全部选对的得 4.如图所示的电路中，电源两端 4分，选对但不全的得2分，有错选或不选的得 的电压恒定，L为小灯泡，R 洳 0分) 为光敏电阻，LED为发光二 1,金属铂的电阻值随温度的变化而变化，图中可能表 极管（电流越大，发出的光越 示金属铂电阻的U-I图线的是 强)，且R与LED间距不变，下列说法正确的是 A.当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大 B.当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小 B D C.当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能 2.如图所示，由电源、小灯泡、电 不变 阻丝、开关组成的电路中，当 D.无论怎样移动触头P,L消耗的功率都不变 闭合开关S后，小灯泡正常发 5.如图所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接 光.若用酒精灯加热电阻丝， 在电压w=311sin314!(V)的正弦交流电源上，变 会发现小灯泡亮度变暗，发生这一现象的根本原 因是 压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R A.小灯泡的电阻发生了变化 为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表A2为 值班室的显示器，显示通过R,的电流，电压表V 器 B.小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化 物 C.电阻丝的电阻率随温度发生了变化 显示加在报警器上的电压（报警器未画出），R为 D.电源的电压随温度发生了变化 一定值电阻，当传感器R2所在处出现火情时，下列 3.酒精测试仪可用于对机动车 说法正确的是 Q》 驾驶人员（是否酒后驾车）及 酒活气休 f传感器 其他严禁酒后作业人员的现 bo 场检测，它利用的是一种二氧 化锡半导体型酒精气体传感器.酒精气体传感器的 A.A的示数不变，A的示数增大 电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的 B.A,的示数增大，A2的示数增大 电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同 C.V,的示数增大，V:的示数增大 电阻，这样显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了 D.V,的示数不变，V:的示数减小 对应关系，如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器 6.某同学在家利用所学物理知识设计能显示拉力大 电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么电压 小的电子健身器材，如图所示是原理图.轻质弹簧 表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确 右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计， 的是 ( P与R间的摩擦不计)，弹簧劲度系数为1O0N/cm ·217 定值电阻R。=52,ab是 B.当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大， 根长为5cm的均匀电阻丝， 电容越大 阻值R=25Ω，电源输出电 C.当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大， 压恒为U=3V,理想电流表 电容越小 的量程为00.6A.当拉环 000 弹蓝 拉环 D.当用手触摸屏幕时，手指和屏的接触面积的大小 不受力时，滑片P位于a端.下列关于这个电路的 影响电容的大小 说法正确的 ( 9.如图所示，电源电动势为E,内 A.当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为 阻为r,R为定值电阻，R2为光 0A 敏电阻.光强增大时，R的阻值 B.当拉力为400N时，电流表指针指在0.3A处 减小，R为滑动变阻器，平行板 C.当拉力为400N时，电流表指针指在0.5A处 电容器与定值电阻R:并联，闭 D.该健身器材能测量力的范围是0~400N 合开关，下列判断正确的是 7.一种测量血管中血流速度的 A.仅增加光照强度时，电容器所带电荷量将减小 仪器原理如图所示，在动脉血 B.仅减弱光照强度时，电源的输出功率一定减小 管的左右两侧加有匀强磁场， C,仅将滑动变阻器的滑片向上移动时，电容器贮存 上、下两侧安装电极并连接电 的电场能将藏小 压表.设血管的直径是2.0mm,磁场的磁感应强度 D.仅将滑动变阻器的滑片向下移动时，电源的效率 为0.080T,电压表测出的电压为0.10mV,则血流 将增大 速度大小为 ( 10.电吉他之所以能以其独特的魅力吸引众多的音乐 A.1.25m/s B.0.25m/s 爱好者，是因为它的每一根琴弦下面都安装了一 C.0.625m1s D.0.5 m/s 种叫作“拾音器”的装置，能将琴弦的振动转化为 8.如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕 电信号，电信号经扩音器放大，再经过扬声器就能 上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一 播出优美的音乐.如图所示是“拾音器”的结构示 块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭 意图，多匝绕制的线圈置于永久磁铁与钢质的琴 长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场， 弦之间，当琴弦沿着线圈振动时，线圈中就会产生 在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体 感应电流，关于感应电流，下列说法正确的是 层间会形成一个特殊电容（耦合电容），四边电极发 出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的 琴弦 距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会根据电流 线 的比例及强弱，准确算出触摸点的位置.由以上信 /磁铁 引线（与音器相连） 息可知，下列说法正确的是 斯换屏边作电根今 A琴弦振动时，线圈中产生的感应电流是变化的 生电易 触镇四加 核上电爪 B.琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小变化。 方向不变 C,琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小和方 统切特训 射填点位置 向都会发生变化 平款海南辉 风边的电极流向触 D.琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小不变， A.电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指 方向变化 ·218· 选择题 题号 2 6 8 9 10 答题卡 答案 二、非选择题（本题共5小题，共60分） (2)实验中描绘出的小灯泡U一I曲线如图所示， 11.(8分)某实验小组探究一 由图可知，小灯泡灯丝电阻随温度升高而 种热敏电阻的温度特性。 (选填“增大”“诚小”或“不变”). 现用直流恒流电源（在正 (3)如果用上述器材测量所给电源的电动势和内 常工作状态下输出的电流 抗流地源 阻，实验电路如图甲所示，图中R是阻值为9.02 恒定)、电压表、待测热敏 的保护电阻，实验中测得的多组数据记录在下表 电阻、保温容器、温度计、开关和导线连成如图甲 中，试在同一坐标系中画出等效电源的U-I图 所示的实物图. 像，由图像可求出电源自身内阻约为 2. (1)实验的主要步骤： ①正确连接电路，在保温容器中注人适量冷水，接 序号 3 5 6 U/V 通电源，调节并记录电源输出的电流值： 4.00 3.40 2.80 2.00 1.50 0.80 ②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭 0.20 0.25 0.33 0.400.46 0.52 合开关， R 比流传感 断开开关 A ③重复第②步操作若干次，测得多组数据. 中流传越器 (2)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻 ⊙ 值，并据此绘得如图乙所示的R-t关系图线，请 --日 根据图线写出该热敏电阻的R-!关系式R= 等效电说 等效中源 1(2)(保留三位有效数字). 甲 乙 ↑R/ 130 (4)若将上述小灯泡直接与电源和保护电阻组成 125 串联电路，如图乙所示，此时小灯泡消耗的电功率 120 115f 约为 I1[ 105i 13.(10分)如图所示是一种悬球式加速度仪，它可以 100 01020304050607080r/ 用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度.金属 12.(9分)实验室备有以下器材：电压传感器、电流传 球的质量为m,它系在金属丝的下端，金属丝的上 感器、滑动变阻器R1(阻值变化范围0~20Ω)、滑 端悬挂在O点，AB是一根长为L的均匀电阻丝， 动变阻器R2(阻值变化范围0~1000Ω)、电动势 其阻值为R,金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不 适当的电源、小灯泡(4V2W),开关、导线若干. 计，电阻丝的中心C焊接一根导线，从O点也引出 (1)要完整地描绘小灯泡的U-I曲线，请在方框 一根导线，两线之间接入一个电压表心（金属丝 中画出实验电路图，并标出所用滑动变阻器的 和导线电阻不计).图中虚线(OC与AB垂直，且 符号 OC=h,电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电 源上，整个装置固定在列车中使AB与车前进的 方向保持水平.列车静止时金属丝呈竖直状态，当 业涉感器流必器 列车加速或减速前进时，金属丝将偏离竖直方向， 从电压表⑨的读数变化可以测出加速度的大小， 2 0.40.0.6A (1)当列车向右做匀加速直线运动时，试推导出加 ·219 速度a与电压表读数U的关系式(a用U',U、L、h (3)如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度， 及重力加速度g等表示)： 则该测力显示器的刻度是否均匀？ (2)用推导出的a与U矿的关系式说明表盘上a的 刻度是否均匀？ (3)C点设置在电阻丝AB中点的原因是什么？对 电压表的选择应有什么特殊要求？ C B 15.(18分)如图所示是电饭煲的电路图，S是一个温 控开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点 (103℃)时，会自动断开.S是一个自动温控开 关，当温度低于70℃时，会自动闭合：温度高于 80℃时，会自动断开，红灯是加热时的指示灯，黄 灯是保温时的指示灯，分流电阻R,=R2=5002, 加热电阻丝R:=502,两灯的电阻不计. 8儿8 14.(15分)有一种测量压力的电子秤，其原理如图所 苡灯红灯R 0-0 示.E是内阻不计、电动势为6V的电源.R。是一 (1)分析电饭煲的工作原理。 个阻值为300Ω的限流电阻.G是由理想电流表 (2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电 改装成的指针式测力显示器.R是一个压敏电阻， 功率之比 其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表 (3)简要回答，如果不闭合开关S,能将饭煮熟吗？ 所示.C是一个用来保护显示器的电容器.秤台的 重力忽略不计.试分析： 压力F/N 0 50100150 200250300… 电阻R/Q300280260240220200180… (1)利用表中的数据写出电阻R随压力F变化的 函数式 (2)若电容器的耐压值为5V,则该电子秤的最大 称量值为多少？ ·220·,.B贤翻由公式元得C=标 1 (2)由(1)可知，电磁波的波长为200m,则该电磁波属于紫外 2x1.C 线波段 4××(37.5×10)X4X10F4.5X10F,选项B正确. (3)由=灯得X=号=.0m=6×10"m 900 8.ABD解析超声波与电磁波传播时，都向外传递了能量、信息， 答系(1)2×107m(2)紫外线波段(3)6×10m 选项A正确：声呐发出的超声波是机械波，不可以在真空中传 15.解析(1)振荡周期T=2π√1.C 播，选项B正确：机械波在空气中传播时速度较小，在其他介质 2×3.14×w2.5×103×4X10s=6.28×10-15. 中传福时速度大，而电磁波给好相反，选项C错误：声波是纵 波，电磁波是横波，选项D正确 (2)在1=.0×103s时，相当于143个周期，国于<03T< 9.BC解折由题图判断红时刻感应电流的方向与充电电流方向 T 相同，电流应减小：山时刻感应电流的方向与放电电流方向相 2 反，电流应增大. 此时LC回路中电容器处于反向充电过程， 10.AC解析若方向向上的磁场在增强，感应电流的磁场要阻碍 所以线图中的电流减小 原磁场的增强而方向向下，根据安培定则可知感应电减的方 答率(1)6.28×10·s(2)减小反向充电过程 向如图中E的方向所示，选项A正确，B错误：同理，当磁场向 下且减弱时，也会得到如图中E的方向，选项C正确，D错误 第五章综合测评 11.解析(1)由电磁叛荡的周期公式可得T=2π、1C,则有T= L.B解析金属铂的电阻随温度的升高而增大，其U-I图线上 4πLC 的点与坐标原点的连线的斜率逐渐增大，选项B正确， (2)根据题图中的标记，结合(1)中的公式，画一条直线，使大 2C解祈电阻丝的电阻率随温度的升高而增大，电阻增大，根 多数点落在直线上，会去偏离较大的点 (3)由(2)中所作图像可知，设直线的斜率为k,则T=C,由 指=只如，道建小灯泡的电流减小，功率减小，所以变精，选 下=41C得标L=,解得L=杂，代入数据得L 项C正确。 38.5mH. 3B解析传感器电阻r的倒数与浓度c是正比关系，即一=k 答案(1)T=4xLC(2)如图所示 E 2109 电路中的电流为I=牛R十R十电压表示数U=R, 60 ER kRoE R+R+R+R十)十工·可见电压与淡度的关系不 40 30 是正比关系，但随浓度的增加而增加，选项B正确. 4.A解析从题图中可知，当P向左滑动时，滑动变阻器连入电 20月 路的电阻减小，由于电源两端的电压恒定，即两并联支路的电 10 3 C10' 压恒定，所以有二极管支路的总电阻减小，故通过二极管的电 (3)38.5mH(35.1-38.9mH都算对) 流增加，光照强度增加，从而导致光敏电阻上的光照增强，光敏 12.照团(1)①由题意知，输电数率为7=35%，则P鬼=上≈ 电程的凰位R减小，所以根据公式=尽RR=R女 28.6W,所以损失的功率为Pm=P售一P=28.6W-10W 18.6W.②甲线圈的输入功率为P=U1=220×0.195W= 泡两瑞的电压增加，故再根据公式P-发可得L消耗的功奉培 2.9W,所以乙线圈得到的功率，即灯泡的功率为P=P恶= 加，选项A正确，B错误：当P向右滑动时，滑动变阻器连入电 35%×42.9W=15.015W, 路的电阻增加，二极管支路的总电阻增加，故通过二极管的电 (2)因为在无线传榆过程中，电磁波向各个方向的传播是均等 流减小，光照强度减小，从而导致光敏电阻上的光照减弱，光敏 的，无法有效地控阁方向性，所以为了更多地接收到电磁波， 电阻的阻值R增加，所以灯泡两端的电压减小，可得L消耗的 就需要接收器和发射，点之间有较短的距离以及接收器有很大 功率减小，选项C,D错误 的体积.同时，向空间辐射较多的电磁波，对人体有害， 5.D解析当传感器R所在处出现火情时，R的电阻减小，导致 答室(1)①18.6②15.015(2)仪器体积过大对人体有 电路的总电阻减小，所以电路中的总电流将会增大，A:测量的 伤害 是原线周中的总电流，由于副线圈的总电流增大了，所以原线 13.解折设光波在介质中的传播速度为，波长为入，频率「，则 圈的电流也要增大：由于电源的电压不变，原、副线图的电压也 f=是，① 不变，所以V的示数不变，由于副线圈中电流增大，R的电压 变大，所以V的示数要减小，即R的电压也要减小，所以A2 的示数要减小，选项D正确， 联立①@式解得f后 6.B解析当拉环不受力时，滑片P在a端，由欧姆定律得，I= 从波形图上读出波长入=4×107m。 R十R=0.1A,选项A错误：拉力为400N时，由F=k4r可 代入数据解得f=5×10Hz. 得△x=4cm,对应电阻为R=202,R接入电路的电阻 答系5×104Hz U 14.解折(1)由波速公式=∫得 Rm=50,由欧姆定律得，一R十R=0.3A,造项B正确.C A-号10m=2X101m 错误：在P移动到b点时△x=5m,此时拉力最大，由F k△x可得F=500N,选项D错误. ·229· 7.C照扬当电场力和洛伦兹力相等时有E=mB,且E (4)由图示图像可知，灯泡两端电压为21V,电流为0.39A,灯 d 泡的电功率为P=U1=2.1×0.39W≈0.82W. 则可得v-品-0008设i0ms=0.625ms,选项C 0.10×103 答案(1)见解析图(2)增大(3)1(4)0.82 13.解析(1)设列车加速度为a时，小球偏离竖直方 正确 向0角，此时小球受力情况图所示， 8.ABD解析电容式触摸屏在原理上把人的手指当作一个电容 根据牛顿第二定律得ngtan=ma,① 器元件的一个极板，把导体层当作另一极板，选项A正确：手指 和屏的接触面积大小会影响到电容大小，接触面积越大，即两 因为an0=DC. 极板的正对面积越大，电容越大，选项B、D正确，C错误. 9.CD解析仅增加光照强度，则R2电阻变小，总电阻变小，总电 由0@两式得a-g,@ 流变大，电源内阻分压变大，路端电压变小，则通过R的电流 又设列车加速度为a时，电压表读数为U, 变小，通过R的电流变大，则R的分压变大，电容器电压变 U'RueDC 大，带电荷量增加，选项A错误：仅减弱光照强度，R2电阻变 大，电源的输出功率由内、外电阻关系决定，因其大小关系不确 南0式得风=光。 定，所以不能判断电源输出功率的变化，选项B错误：滑动变阻 器的滑片向上移动时电阻减小，外电阻变小，路端电压变小，则 将⑤式代入③式释a=必 ⑥ 电容器的电压变小，贮存的电扬能减小，选项C正确：滑动变厘 (2)由⑥式可知，g、L、U、h均为常数，则列车加速度a与电压 器的滑片向下移动时电祖增大，外电阻增大，路端电压增大，则 表读数U成正比，可将电压表中刻度一一对应地改成加速度 电源效率增大，选项D正确， a的数值，因而可知表盘上加速度a的刻度与电压表的刻度一 10.AC解析由题意及图可知，电吉他是利用振动的钢质琴孩使 样，是均匀的. 线圈切制磁感线而产生感应电流，再将该电流放大并与扩音 (3)原因是列车可能加速运动也可能减速运动（加速度方向随 器相连从而发出声音，属于法拉第电磁感应现象，因琴弦在振 之变化)，所选择的电压表中间刻度应为零 动时速度的大小和方向均变化，故感应电流不是恒定的，选项 含室(1)yL& Uh (2)均匀的，说明见解析(3)见解析 A,C正确. 11.解折(1)因本实验是探究热敏电阻的阻值随温度变化的特性， 14服霸(1)由表中载据可知，-会祭-8架-04nN, 所以实验需要测出热敏电阻的阻值及相应的温度，热教电阻 所以电阻R随压力F变化的西数表达式为 的阻值用R号间接测量，故需要记录的教据是温度计的示 R-(300-0.4F)2. 数和电压表的示数 (2)R上受到的压力越大，R的阻值越小，电容器两极板电压 (2②)夜热敏电租R=尼十，6=18二8=040m, 越大，但不能超过5V, 由图线知，温度为10℃时.热敏电阻R=104Q, 所以R壳部得R=0n 则R=R-k1=(104一0.400×10)=1002： 义因为R=(300一0.4F)n,得F=600N. 所以R=100+0.400t(n). E 电流表中的电流1R千R600-0.F:电流I与压力F不 答多(1)记录温度计的示数记录电压表的示数 是线性关系，则该测力显示器的刻度不均匀 (2)1000.400 答系(1)R=(300-0.4F)n(2)600N(3)不均匀 12.解折(1)要完整地描绘灯泡的U-1曲线，电压与电流应从零 15.解析(1)接上电源.S自动闭合，同时手动闭合S,这时黄灯短 开始支化，滑动变压器要采用分压接法，由于灯泡的阻值较 路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80℃时，S自动断 小，电流表应用外接法，电路图如图所示 开，S仍闭合：饭煮熟后，温度升高到103℃时，S自动断开，黄 巾压传丛器巾流传底器 灯亮，电饭煲处于保温状态，由于散热，待温度降至70℃时，S 自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80℃时，S又自动断开， 再次处于保温状态，如此循环 (2)加热时电饭煲消耗的电功率P,= ,保温时电饭煲消耗 U U RR (2)由图示U-I图像可知，随电压和电流的增大，灯泡实际功 的电功率P=R十R两式中R一RR 500×50 500+502= 率增大，灯丝温度升高，电压与电流的比值增大，由此可知，灯 泡灯丝电阻随温度升高而增大。 n.故异=8 500 500-+500 11 12 (3)根据表中数据作出等效电源U-I图像如图所示，由图示图像 R 500 11 可知，电源自身内阻 器=6n-9n=1n (3)如果不闭合S,开始时S是闭合的，R被短路，功率为 P:当温度上升到80℃时，S自动断开，功率降为P2:温度降 低到70℃，S自动闭合，温度只能在70一80℃之间变化，不 能将饭款熟 答案(1)见解析(2)12：1(3)见解析 模块综合测评 LB解析麦克斯韦提出了光的电磁说，林兹用实验证明了光的 电磁说的正确性：Y射钱的穿透本领比X射线更强；X射线是 0.20.30.40.50.6iA ·230.