选择性必修第二册 第五章 传感器-【新课程暑假作业】2024-2025学年高二物理暑假作业

高二物理 第 周 年 月 日 梳 理 · 建 构 积 累 · 整 合 应 用 · 拓 展 1. （ 多选 ） 如图是电子电路中常用到的一种称为 “ 干簧管 ” 的元件 。 关 于干簧管 ， 下列说法正确的有 （ ） A. 干簧管接入电路中相当于电阻 B. 干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的 C. 干簧管接入电路中相当于开关 D. 干簧管是一种能感知磁场的传感器 2. （ 多选 ） 关于传感器的作用 ， 下列说法正确的有 （ ） A. 通常的传感器可以直接用来进行自动控制 B. 传感器可以用来采集信息 C. 传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量 D. 传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量 3. 每当地震发生后 ， 各路救援人员及时深入灾区 ， 与死神抢时间 ， 争分夺秒抢救被埋人 员 。 有些救援队借助 “ 生命探测仪 ” 可以发现被深埋在废墟中的人员 。 根据所学知识 ， 你认 为 “ 生命探测仪 ” 可能用到了 （ ） A. 红外线传感器 B. 压力传感器 C. 振动传感器 D. 电容传感器 4. 如图是电容式话筒的示意图 ， 它是利用电容制作的传感器 ， 话筒的振动膜表面镀有薄 SN 第 1 题图 第五章 传 感 器 传感器及其 工作原理 理 # # # # # " # # # # # $ 实验制作 作 门窗防盗报警装置 光控开关 理 # # # # # # # # # # # # # " # # # # # # # # # # # # # $ 传感器 定义 ： 将非电学信号转化为 或控制电路的 的元件 敏感元件 理 # # # " # # # $ 工作流程 ： 非电学量 → 敏感元件 → 转换元件 → 转换电路 → 热敏电阻和金属热电阻 ： 光敏电阻 ： 电阻应变片 ： 工作模式 ： 传感器 → 转换电路 执行机构 显示器 （ 指针式电表 、 数字屏 ） 计算机系 理 # # # " # # # $ 统 应用 ： 光传感器 、 温度传感器 、 力传感器 、 位移传感器 、 霍尔元件 传感器的应用 理 # # # " # # # $ 梳理 · 建构 积累 · 整合 （ 一 ） 29 暑 假 作 业 新课程 第 周 年 月 日 薄的金属层 ， 膜后相距几十微米处有一金属板 ， 金属板和振动膜上的 金属层构成电容器的两极板 ， 在它们之间加一电压 U ， 人对着话筒说 话时 ， 振动膜前后振动 ， 使电容发生变化 ， 导致话筒所在电路中的其 他量发生变化 ， 声音信号被话筒转化为电信号 。 导致电容变化的原因 可能是电容器 （ ） A. 两板间的距离变化 B. 两板的正对面积变化 C. 两板间的介质变化 D. 两板间的电压变化 5. （ 多选 ） 某位移传感器的工作原理如图所示 ， 物体 M 在导轨上平移 时 ， 带动滑动变阻器的金属滑杆 P 一起移动 ， 通过电压表显示的数据 ， 来反 映物体位移的大小 x 。 假设电压表是理想电表 ， 则下列说法正确的有 （ ） A. 物体 M 运动时 ， 电源内的电流会发生变化 B. 物体 M 运动时 ， 电压表的示数会发生变化 C. 物体 M 不动时 ， 电路中也有电流 D. 物体 M 不动时 ， 电压表没有示数 6. 测定压力变化的电容式传感器如图所示 ， A 为固定电极 ， B 为 可动电极 ， 组成一个电容大小可变的电容器 。 可动电极两端固定 ， 当 待测压力施加在可动电极上时 ， 可动电极发生形变 ， 从而改变了电容 器的电容 。 现将此电容式传感器连接到如图所示的电路中 ， 当待测压 力增大时 （ ） A. 电容器的电容将减小 B. 电阻 R 中没有电流 C. 电阻 R 中有从 a 流向 b 的电流 D. 电阻 R 中有从 b 流向 a 的电流 1. 街旁路灯 、 江海里的航标都要求在夜晚亮 ， 白天熄 ， 其利用了半导体的 （ ） A. 压敏性 B. 光敏性 C. 热敏性 D. 以上三种特性 2. 如图所示 ， 电源的电动势为 E ， 内阻为 r ， R 1 为光敏电阻 ， 光照强 度增加时 ， 其阻值减小 。 现增加光照强度 ， 则下列判断正确的是 （ ） A. B 灯变暗 ， A 灯变亮 B. R 2 两端的电压变大 C. B 灯变亮 ， A 灯变暗 D. 电源的总功率变小 V P x O M -x 待测压力 R A B a b 第 5 题图 第 6 题图 振动膜 金属板 金 属 层 第 4 题图 R 1 A B R 2 E ， r 第 2 题图 积累 · 整合 （ 二 ） 30 高二物理 第 周 年 月 日 梳 理 · 建 构 积 累 · 整 合 应 用 · 拓 展 3. 热敏电阻能将热信号转换为电信号 ， 是因为 （ ） A. 热敏电阻阻值的大小随热量的变化而变化 B. 热敏电阻阻值的大小随温度的变化而变化 C. 热敏电阻体积的大小随热量的变化而变化 D. 热敏电阻体积的大小随温度的变化而变化 4. 如图所示是一火警报警器的部分电路示意图 ， 其中 R 2 为用半导 体热敏材料制成的传感器 （ 温度越高 ， 其阻值越小 ）， 电流表为值班室 内的显示器 ， a 、 b 之间接报警器 。 当传感器 R 2 所在处出现火情时 ， 流 过显示器的电流 I 2 、 报警器两端的电压 U 的变化情况是 （ ） A. I 2 变大 ， U 变大 B. I 2 变小 ， U 变小 C. I 2 变小 ， U 变大 D. I 2 变大 ， U 变小 5. 如图是某电子秤的原理图 ， 人只要站在踏板上 ， 仪表 G 就能 显示人的体重 。 踏板下面的传感器 R 实质是一个阻值可随压力大小 而变化的电阻 ， 显示体重的仪表 G 实质是理想电流表 ， 如果不计踏 板的质量 ， 电阻 R 随人的体重 G 变化的函数关系式为 R=a-kG （ a 、 k 是常量 ， G 和 R 的单位分别是 N 和 Ω ）。 下列说法正确的是 （ ） A. 传感器 R 不是力电传感器 B. 如果要增大电子秤的量程 ， 滑动变阻器 R′ 接入电路中的电阻应调大 C. 如果要增大电子秤的灵敏度 ， 滑动变阻器 R′ 接入电路中的电阻应调大 D. 该秤零刻度线 （ 即踏板空载时的刻度 ） 应标在仪表 G 刻度盘的零刻度线处 6. 如图甲所示为一种电容式位移传感器的 原理图 ， 当被测物体在水平方向左右移动时 ， 电介质板随之在电容器两极板之间移动 。 已知 电容器的电容与电介质板进入电容器的长度 x 之间的关系如图乙所示 ， 其中 C 0 为电介质没有 插入电容器时的电容 。 为判断被测物体是否发生微小移动 ， 将该电容式位移传感器与电源 、 电流表 、 开关组成串联回路 （ 图中未画出 ）。 被测物体的初始位置如图甲所示 。 电路闭合一 段时间后 ， 下列说法正确的是 （ ） A. 若电源为直流电源且直流电流表示数不为 0 ， 说明物体一定在发生移动 B. 若电源为直流电源且直流电流表示数变大 ， 说明物体一定在向右移动 C. 若电源为交流电源且交流电流表示数不为 0 ， 说明物体一定在发生移动 D. 若电源为交流电源且交流电流表示数变大 ， 说明物体一定在向右移动 G R R′ 踏板 A E ， r R 3 R 1 R 2 a b 第 4 题图 第 5 题图 C 0 C x O 电容器极板 电介质板 被测物体 x 甲 乙 第 6 题图 31 暑 假 作 业 新课程 第 周 年 月 日 1. 如图所示是某保密室的防盗报警电路 ， 当有人闯入保密室时会 使开关 S 闭合 。 下列说法正确的是 （ ） A. 电磁继电器与发电机工作原理相同 B. 电磁铁的磁性强弱只与电流大小有关 C. 电磁铁工作时 ， 上端为 S 极 D. 当有人闯入保密室时 ， b 灯亮 2. 图甲为一种家用门磁防盗报警器 ， 由磁条和主机组成 ， 门窗均可使用 。 乙图为其简化 示意图 ， 安装时 ， 将磁条固定在门框上 ， 主机安装在与其等高的门板边缘 ， 门关上时 ， 两者 刚好靠在一起 。 当主机开关闭合时 ， 若门被打开 ， 磁条与主机分离 ， 主机内的触发器就会工 作 ， 带动报警器发出警报声 。 下列说法正确的是 （ ） A. 触发器内是一个开关 ， 当主机与磁条靠近时 ， 开关是断开的 B. 触发器可以由铜制成 C. 磁条的两极对调后 ， 该报警器不能正常工作 D. 本装置是利用电流的磁效应工作的 3. 如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路 示意图 。 门打开时 ， 红外光敏电阻 R 3 受到红外线照射 ， 电阻 减小 ； 门关闭时会遮蔽红外线源 （ 红外线源没有画出 ）。 经实 际试验 ， 可知灯的亮灭情况能反映门的开关状态 。 门打开时 两灯的发光情况及 R 2 两端电压 U R2 与门关闭时相比 （ ） A. 红灯亮 ， U R2 变大 B. 绿灯亮 ， U R2 变大 C. 绿灯亮 ， U R2 变小 D. 红灯亮 ， U R2 变小 S a b R 1 绿灯 红灯 电磁 继电器 衔铁 ~220 V S 2 E ， r a b R 2 R 3 S 1 第 1 题图 主机 磁条 报警器 触 发 器 开关 主机 磁条 甲 乙 第 2 题图 第 3 题图 应用 · 拓展 32 高二物理 第 周 年 月 日 梳 理 · 建 构 积 累 · 整 合 应 用 · 拓 展 4. 设计一个自动防盗报警电路 ， 要求 ： 晚间房门被打开 ， 细导线 EF 被扯断 ， 电铃发声 自动报警 。 把如图所示的电路元件连成电路 。 5. 某同学通过实验制作一个简易的温控装置 ， 实验原理 电路图如图所示 ， 继电器与热敏电阻 R t 、 滑动变阻器 R 串联 接在电源 E 两端 ， 当继电器的电流超过 15 mA 时 ， 衔铁被吸 合 ， 加热器停止加热 ， 实现温控 。 继电器的电阻约 20 Ω ， 热 敏电阻的阻值 R t 与温度 t 的关系如下表所示 。 （ 1 ） 提供的实验器材有电源 E 1 （ 3 V ， 内阻不计 ）、 电源 E 2 （ 6 V ， 内阻不计 ）、 滑动变阻 器 R 1 （ 0~200 Ω ）、 滑动变阻器 R 2 （ 0~500 Ω ）、 热敏电阻 R t 、 继电器 、 电阻箱 （ 0~999.9 Ω ）、 开关 S 、 导线若干 。 为使该装置实现对 30~80 ℃ 之间任一温度的控制 ， 电源 E 应选用 （ 填 “ E 1 ” 或 “ E 2 ”）， 滑动变阻器 R 应选用 （ 填 “ R 1 ” 或 “ R 2 ”）。 （ 2 ） 欲使衔铁在热敏电阻为 50 ℃ 时被吸合 ， 下列操作步骤的正确顺序是 （ 填 序号 ）。 ① 将热敏电阻接入电路 ② 观察到继电器的衔铁被吸合 ③ 断开开关 ， 将电阻箱从电路中移除 ④ 合上开关 ， 调节滑动变阻器的阻值 ⑤ 断开开关 ， 用电阻箱替换热敏电阻 ， 将阻值调至 108.1 Ω 6. 某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表 ， 他 所选用的器材有 ： 灵敏电流表 （ 待改装 ）， 学生电源 （ 电动势为 E ， 内阻不计 ）， 滑动变阻器 ， 单刀双掷开关 ， 导线若干 ， 导热性能良好的防水材料 ， 标准温度计 ， PTC 热敏电阻 （ PTC 热敏电阻的阻值 R t 与摄氏温度 t 的 关系为 R t =a+kt ， a>0 ， k>0 ）。 设计电路如图所示 ， 并按 t/℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 R t /Ω 199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.1 衔铁 继电器 加热器 R t E R a b c S 电源 第 5 题图 房 间 R S 房门 E F 第 4 题图 S R t G P a b c d 防水绝缘材料 水 t 第 6 题图 33 暑 假 作 业 新课程 第 周 年 月 日 如下步骤进行操作 ： （ 1 ） 将滑动变阻器滑片 P 滑到 （ 填 “ a ” 或 “ b ”） 端 ， 单刀双掷开关 S 掷于 （ 填 “ c ” 或 “ d ”） 端 ， 调节滑片 P 使电流表 ， 并在以后的操作中保持滑片 P 位置不动 ， 设此时电路总电阻为 R ， 断开电路 。 （ 2 ） 容器中倒入适量开水 ， 观察标准温度计 ， 每当标准温度计示数下降 5 ℃ ， 就将开关 S 置于 d 端 ， 并记录此时的温度 t 和对应的电流表的示数 I ， 然后断开开关 。 请根据温度表的 设计原理和电路图 ， 写出电流与温度的关系式 I= （ 用题目中给定的符号 ）。 （ 3 ） 根据对应温度记录的电流表示数 ， 重新刻制电流表的表盘 ， 改装成温度表 。 根据改 装原理 ， 此温度表表盘刻度线的特点是低温刻度在 （ 填 “ 左 ” 或 “ 右 ”） 侧 ， 刻度 线分布是否均匀 ？ （ 填 “ 是 ” 或 “ 否 ”）。 34 暑 假 作 业 新课程 5. BD 6. B 7. AD ［ 解析 ］ 当滑片 P 向右滑动的过程中 ， 导致总电阻变大 ， 若电压不变 ， 由欧姆定律得电流变小 ， 输入功率 等于输出功率 P＝UI 减小 ， 原线圈电流减小 ， 故 R 1 分压减小 ， 消耗的功率减小 ， 原线圈分得的电压就会增大 ， 匝数不 变 ， 副线圈电压也会增大 ， 即 V 1 示数增大 ， V 2 增大 ， A 正确 ， B 、 C 错误 ； 副线圈的电流减小 ， 故灯泡 L 变暗 ， D 正确 。 8. B 9. AD 应用 · 拓展 （ 二 ） 1. D 2. C 3. B 4. D 5. B 6. （ 1 ） 2000 V （ 2 ） 100 W （ 3 ） 9 ∶ 1 ［ 解析 ］ （ 1 ） 由升压变压器原 、 副线圈两端的电压比等于匝数比 ， 有 U 1 U 2 = n 1 n 2 ， 所以输出电压 U 2 = n 2 n 1 U 1 = 5 1 ×400 V= 2000 V 。 （ 2 ） 理想变压器的输入功率等于输出功率 ， 有 P 2 =P 1 =10 kW ， 输电线中的电流 I 2 = P 2 U 2 = 10000 2000 A=5 A 。 则输电线 上的功率损失 P 损 =I 2 2 R=100 W 。 （ 3 ） 降压变压器的输入电压 U 3 = P 3 I 2 = P 2 -P 损 I 2 = 10000-100 5 V=1980 V ， 所以 n 3 n 4 = U 3 U 4 = 9 1 。 第四章 电磁振荡与电磁波 积累 · 整合 （ 一 ） 1． B ［ 解析 ］ 由安培定则可知 ， 电流方向由 b 向 a ； 若磁场正在减弱 ， 可知电容器处于充电状态 ， 电场能正在增 大 ， 电流由 b 向 a ， 所以电容器下极板带正电 ， 电容器上极板带负电 ， 故 A 错误 ， B 正确 ； 若磁场正在增强 ， 可知电 容器处于放电状态 ， 电场能正在减小 ， 电流由 b 向 a ， 所以电容器上极板带正电 ， 故 C 、 D 错误 。 2． B 3． C 4. A 5. B 积累 · 整合 （ 二 ） 1． A ［ 解析 ］ 麦克斯韦的电磁场理论中变化的磁场一定产生电场 ， 当中的变化有均匀变化与周期性变化之分 ； 均 匀变化的电场只能产生恒定的磁场 ， 周期性变化的电场才能产生同频率的磁场 。 2． A 3. D 4. BD 5. D 6. D 7. D 应用 · 拓展 1． B ［ 解析 ］ 因为红外线的频率小于紫外线 ， 根据 E=hv 可知红外线的光子能量比紫外线的低 ， A 错误 ； 根据 v= c λ 可知红外线的波长比紫外线的波长长 ， B 正确 ； 真空中红外线和紫外线的传播速度是一样的 ， C 错误 ； 光都具有 偏振现象 ， D 错误 。 2． B 3． BCD ［ 解析 ］ 红外线测温仪是利用了红外线的热效应 ， A 错误 ； X 射线具有穿透性 、 荧光性和摄影效应的特 性 ， 所以可以用来做胸透 ， B 正确 ； γ 射线能量高 、 穿透力强 ， 医院常用 γ 射线照射癌细胞 ， 治疗癌症 ， C 正确 ； 医 院用紫外线灯照射的方法来消毒灭菌 ， D 正确 。 4. D 5. C 6. C 7. BD 第五章 传 感 器 积累 · 整合 （ 一 ） 1. CD 2. BC 3. A 4. A 5. BC ［ 解析 ］ 物体 M 运动时 ， 电路中电阻没有变化 ， 根据闭合电路欧姆定律可知 ， 电源内的电流不会发生变 化 ， A 错误 ； 电压表测量滑动变阻器的金属滑杆 P 左侧的电压 ， 物体 M 运动时 ， 左侧电阻会变化 ， 则电压表的示数 会发生变化 ， B 正确 ； 物体 M 不动时 ， 电路中仍有电流 ， 而且电流不变 ， C 正确 ； 只有当金属滑杆 P 停在变阻器最 70 高二物理 梳 理 · 建 构 积 累 · 整 合 应 用 · 拓 展 左端 ， 物体 M 不动时 ， 电压表才没有示数 ， 当金属滑杆 P 在其他位置时 ， 电压表均有示数 ， D 错误 。 6. D ［ 解析 ］ 当待测压力增大时 ， 电容器两极板间的距离减小 ， 根据平行板电容器电容的决定式 C= 着 r S 4πkd 可知电 容增大 ， A 错误 ； 电容器两极板间电压 U 不变 ， 所带电荷量 Q=CU ， C 增大 ， 则 Q 增大 ， 电容器处于充电状态 ， 则电 路中形成逆时针方向的电流 ， 电阻 R 中的电流从 b 流向 a ， B 、 C 错误 ， D 正确 。 积累 · 整合 （ 二 ） 1. B 2. B 3. B 4. D 5. B ［ 解析 ］ R 是将压力信号转换成电信号的传感器 ， 即力电传感器 ， A 错误 ； 由 I G = E a-kG m +r+R 可知 kG m =a+r+ R′- E I G ， 因此滑动变阻器接入电路中的电阻调大 ， 可以测量的人的最大体重增大 ， B 正确 ； 如果要增大电子秤的灵敏 度 ， 需要使仪表 G 的测量范围变大 ， 根据 I G = E a-kG m +r+R 可知 ， 滑动变阻器 R′ 接入电路中的电阻应调小 ， C 错误 ； 当压力为 0 （ 踏板空载 ） 时 ， 电流最小 ， 但不为 0 ， D 错误 。 6. A ［ 解析 ］ 若电源为直流电源 ， 被测物体不动 ， 则直流电流表示数必定为 0 ， 直流电流表示数不为 0 ， 说明物 体一定在发生移动 ， A 正确 ； 被测物体左 、 右移动分别对应电容器充电 、 放电 ， 不管物体向左 、 右哪个方向移动 ， 直 流电流表的示数都将变大 ， B 错误 ； 电容器有通交流 、 隔直流的特性 ， 因此若电源为交流电源 ， 被测物体不移动时 ， 交流电流表示数也不为 0 ， C 错误 ； 若电源为交流电源且交流电流表示数变大 ， 说明电容器容抗变小 ， 即电容变大 ， 说明物体一定在向左移动 ， D 错误 。 应用 · 拓展 1. D 2. A 3. D 4. EF 断开时 ， 电铃发声 ， 应使电铃与导线 EF 并联后 ， 再与电阻串联 ， 如图 所示 。 5. （ 1 ） E 2 R 2 （ 2 ） ⑤④②③① ［ 解析 ］ （ 1 ） 因通过继电器的电流超过 15 mA 时加热器停止加热 ， 为使该装 置实现对 30~80 ℃ 之间任一温度的控制 ， 要求电路在 30~80 ℃ 之间的任一温度下的 电流能通过调节达到 15 mA 。 当控制到 30 ℃ 时 ， 电路的最小阻值为 R min =199.5 Ω+ 20 Ω=219.5 Ω ， 要使电流达到 15 mA ， 则所需电源电动势至少为 E min =IR min =3.29 V ， 故电源只能选用电动势为 6 V 的 E 2 。 为使温度控制在 80 ℃ ， 则在 6 V 电源下电路中的电流能达到 15 mA ， 故此时滑动变阻器接入电路中的阻值 为 R= E 2 I - （ R t +R 继 ） = 6 0.015 Ω-49.1 Ω-20 Ω=330.9 Ω ， 故滑动变阻器应选用 R 2 。 （ 2 ） 欲使衔铁在 50 ℃ 时被吸合 ， 则要求温度达到 50 ℃ 时电路中电流达到 15 mA ， 而此时热敏电阻的阻值为 108.1 Ω 。 为确定滑动变阻器应接入电路中的阻值 ， 先将电阻箱调到 108.1 Ω 并替代热敏电阻接入电路 ， 调节滑动变 阻器使衔铁恰好被吸合 ， 然后再保持滑动变阻器滑片位置不动 ， 将热敏电阻再替换回电阻箱即可 ， 故合理的顺序应 为 ⑤④②③① 。 ６． （ 1 ） a c 满偏 （ 2 ） E R+a+kt （ 3 ） 右 否 选择性必修第三册 第一章 分子动理论 积累 · 整合 （ 一 ） 1. D 2. AB 3. DE 4. BCD 5. 1×10 -4 （ 9×10 -5 ～2×10 -4 均可 ） ［ 解析 ］ 设气体体积为 V 0 ， 变为液体后体积为 V 1 ， 气体分子数 n＝ ρV 0 M N A ， V 1 ＝n πd 3 6 （ 或 V 1 ＝nd 3 ）， 则 V 1 V 0 ＝ ρ 6M · πd 3 N A （ 或 V 1 V 0 ＝ ρ M d 3 N A ）， 解得 V 1 V 0 ≈1×10 -4 （ 9×10 -5 ～2×10 -4 均可 ）。 房 间 R S 房门 E F 第 4 题答图 71