第5章 本章知识网络构建（教用Word）-【金榜题名】2026-2027学年高二物理选择性必修第二册高中同步学案（人教版）

本章知识网络构建 章末检测(五)(第五章) (时间：60分钟　满分：100分) 一、单项单选题(本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。) 1．医生将非接触式测温仪靠近但不接触病人额度，即可测得病人体温，这类测温仪利用的传感器是(　　) A．声音传感器　　　　 B．红外线传感器 C．气体传感器 D．压力传感器 【解析】　非接触式测温仪能将物体发出的红外线信号转化为电信号，所以测温仪利用的传感器使用的是红外线传感器。故B正确，ACD错误；故选B。 【答案】　B 2.传感器是将能感受的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件，在自动控制中有相当广泛的应用，如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器。金属芯线与导电液体构成一个电容器，从电容C大小的变化情况就能反映出液面高度h的高低情况，则两者的关系是(　　) ①C增大表示h增大　②C增大表示h减小 ③C减小表示h减小　④C减小表示h增大 A．只有①正确 B．只有①、③正确 C．只有②正确 D．只有②、④正确 【解析】　液面高度的变化，相当于电容器极板正对面积的变化。当h增大时，相当于正对面积增大，则电容应增大；当h减小时，相当于正对面积减小，电容C应减小。 故选B。 【答案】　B 3.如图所示的电路可将声音信号转化为电信号，该电路中，b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜，a、b构成了一个电容器，且通过导线与恒定电源两极相接，若声源S做简谐运动，则(　　) A．a振动过程中，a、b板之间的电场强度不变 B．a振动过程中，a、b板所带的电荷量不变 C．a振动过程中，电路中始终有方向不变的电流 D．a板向右位移最大时，电容器的电容最大 【解析】　A．a振动过程中，两板间距d发生变化，电源始终与电容器相连，两板间电压U不变，由E＝可知E变化，A错误；B.由Q＝CU，C＝可知，d变化，Q变化，选项B错误；C.a振动方向不确定，d可增可减，故电流方向不确定，选项C错误；D.当a板向右位移最大时，由C＝可知，d最小，C最大，选项D正确；故选D。 【答案】　D 4.酒精测试仪已应用于全国各地查处司机是否酒驾的现场检测。有一种酒精测试仪利用的是二氧化锡半导体型传感器，若这种传感器电阻Rc的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，在如图所示的电路图中，正确反映电压表示数U与酒精气体浓度c之间对应关系的选项是(　　) A. B. C. D. 【解析】　根据闭合电路欧姆定律得，电压表示数为U＝IR0＝＝，式中k为一常量。从表达式可以看出，U与c是非线性关系。故选D。 【答案】　D 5．动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象，如图甲所示是话筒原理图，如图乙所示是录音机的录音、放音原理图，由图可知，下列说法错误的是(　　) 甲 乙 A．话筒工作时磁铁不动，线圈振动而产生感应电流 B．录音机放音时变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流 C．录音机放音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场 D．录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场 【解析】　A．话筒的工作原理是声波迫使金属膜片振动并带动线圈在磁铁产生的磁场中振动产生感应电流，A正确；D.录音时，线圈中变化的电流在录音磁头缝隙处产生变化的磁场，D正确；BC.磁带在放音时通过变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流，经放大电路后再送到扬声器中，B正确；C错误；故选C。 【答案】　C 6．光敏电阻是利用半导体制成的一种电阻，其阻值随光照强度增加而变小。某同学设计如图所示的自动控制电路，其中Rt是光敏电阻，R0为定值电阻，电表均可视为理想电表。闭合开关，当照射光敏电阻的光照强度增加时(　　) A．电压表V的示数变大 B．光敏电阻Rt两端的电压增大 C．灯泡L变亮 D．电流表A的示数变小 【解析】　AD.当照射光敏电阻的光强增强时，其阻值Rt变小，则与灯泡并联后的阻值变小，再串联R0和电源内阻r后的总阻值变小，由全电路的欧姆定律可知，干路电流I变大，即电流表的示数变大；电压表测量的是R0的电压，由UV＝IR0 则电压表的示数变大，故A正确，D错误； BC.由全电路的串联规律有E＝I(R0＋r)＋U并 因总电流I变大，则并联部分的电压变小，即光敏电阻的电压变小，灯泡L的电压变小，则灯泡变暗，故BC错误。故选A。 【答案】　A 7．某种角速度计，其结构如图所示。当整个装置绕轴OO′ 转动时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，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，装置静止时滑片P在变阻器的最左端B端，当系统以角速度ω转动时，则(　　) A．电路中电流随角速度的增大而增大 B．弹簧的伸长量为x＝ C．输出电压U与ω的函数式为U＝ D．此装置能测量的角速度最大不超过 【解析】　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得知，电路中电流保持不变，与角速度无关。故A错误。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，根据牛顿第二定律得kx＝mω2(l＋x)，解得x＝，选项B错误；又输出电压U＝E＝E，联立两式得U＝。故C错误。当x＝l时角速度最大，则由kx＝mω2(l＋x)，解得ωmax＝ ，选项D正确；故选D。 【答案】　D 8．2007年诺贝尔物理学奖授予了两位发现“巨磁电阻”效应的物理学家。某探究小组查到某磁敏电阻在室温下的电阻随磁感应强度变化的曲线如图甲所示，其中R、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值。为检验其磁敏特性设计了图乙所示电路。关于这个实验，下列说法中正确的是(　　) 甲　　　　　　　　　　乙 A．闭合开关S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，伏特表的示数增大 B．闭合开关S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，安培表的示数增大 C．闭合开关S，图乙中只将磁场方向改为与原来方向相反时，伏特表的示数减小 D．闭合开关S，图乙中只将磁场方向改为与原来方向相反时，安培表的示数减小 【解析】　由图可以看出，磁敏电阻的阻值与磁感应强度的方向无关，只与磁感应强度的大小有关，随着磁感应强度变大，电阻变大；AB.闭合开关S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，磁敏电阻的阻值变大，则干路总电流减小即安培表示数减小，由内电压和滑动变阻器RP电压减小，根据闭合电路欧姆定律可知伏特表的示数增大，故A正确，B错误；CD.磁敏电阻的阻值与磁感应强度的方向无关，所以闭合开关S，图乙中只改变磁场方向原来方向相反时，伏特表的示数不变，故CD错误。 【答案】　A 二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分) 9．美国科学家Willard S．Boyle与George E．Snith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明获得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】　干簧管、霍尔元件以及热敏电阻都可以做传感器，但是干电池不能做传感器，故选BC。 【答案】　BC 10．图甲虚线框内所示是电子秤测量部分的原理图，压力传感器的电阻R随压力F的变化如图乙所示。开关闭合后，压力传感器两端的电压恒为6.0 V。电流表的量程为0.6 A。电表的内阻、踏板和压杆的质量可以忽略不计。则电子秤(　　) A．最大称量值为1 500 N B．压力传感器的电阻最小为0 C．空载时，电流表的读数为20 mA D．称重为900 N时，电阻R为120 Ω 【解析】　A．由图像得到R＝300－0.2F 知，当电阻R＝0时，压力Fmax＝1 500 N 但回路中的电阻不可能为零，则压力最大值不可能为1 500 N，故A错误； B．压力传感器的电阻为零时，电源短路，则压力传感器的电阻最小不可能为零，故B错误； C．空载时F＝0，根据图像知此时R＝300 Ω 由I＝＝＝20 mA，故C正确； D．当F＝900 N，由R＝300－0.2F，可得R＝120 Ω，故D正确。故选CD。 【答案】　CD 11．如图所示为某商厦安装的光敏电阻自动计数器的示意图。其中A为光源，B为由电动机带动匀速运行的自动扶梯，R1为光敏电阻，R2为定值电阻。每当扶梯上有顾客经过挡住由A射向R1的光线时，计数器就计数一次。下列说法正确的是(　　) A．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压 B．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压 C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次 D．信号处理系统每获得—次高电压就计数一次 【解析】　AB.当光线照射R1时，R1阻值减小，R总减小，且电源电压不变，由闭合电路欧姆定律得I＝，电路中的电流增大，R2是定值电阻，U2＝IR2，R2两端电压增大，信号处理系统获得高电压，故A错误；B正确；CD.根据前面分析可知，每当有人经过时，即没有光照时，信号处理系统获得低电压，信号处理系统计数一次，即信号处理系统每获得一次低电压就计数一次，故C正确；D错误。故选BC。 【答案】　BC 12．传感器在生活中有很多应用。电容式加速度传感器在安全气囊、手机移动设备方面应用广泛，其原理如图所示，质量块左、右侧分别连接电介质、轻质弹簧，弹簧与电容器固定在外框上，质里块可带动电介质相对于外框无摩擦左右移动，但不能上下移动。下列关于该传感器的说法正确的是(　　) A．当电路中没有电流时，电容器所带电荷量一定都相等 B．当电路没有电流时，传感器一定处于平衡状态 C．当电路中有顺时针方向的电流时，电容器电容一定增大 D．当电路中有顺时针方向的电流时，传感器可能向左也可能向右运动 【解析】　A．当电路中没有电流时，说明电容器处于稳定状态，因电容器的电压不变，根据电容器的电容公式C＝，当电介质插入极板间深度不一，即电介质大小不同，则电容器电容也不同，因此电容器所带电荷量也不相等，故A错误；B.当传感器以恒定加速度运动时，根据牛顿第二定律可知，弹力大小不变，则电容器的电容不变，因两极的电压不变，则电容器的电量不变，因此电路中没有电流，故B错误；C.当电路中有顺时针方向的电流时，说明电容器处于充电状态，根据Q＝CU，可知，电容器的电容在增大，故C正确；D.当电路中有顺时针方向电流时，由上分析，可知，电容器的电容在增大，插入极板间电介质加深，因此传感器可能向左减速，也可能向右加速，故D正确。 【答案】　CD 三、实验题(本题每个空2分，共14分) 13．现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。 在室温下对系统进行调节，已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω。 (1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线 ________ 。 (2)在电路中应选用滑动变阻器 ________ (填“R1”或“R2”)。 (3)按照下列步骤调节此报警系统： ①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为 ____ Ω；滑动变阻器的滑片应置于 ________ (填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是 ________________________________ 。 ②将开关向 ________ (填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至 ________ 。 (4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。 【解析】　(1)电路连线如图。 (2)在室温下对系统进行调节，已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏，可知外电阻的取值范围大约是 Ω＝900 Ω≤R≤ Ω＝1 800 Ω，报警器的电阻是650.0 Ω，所以滑动变阻器的取值范围在250 Ω到1 150 Ω 之间，所以滑动变阻器应该选R2。 (3)①本题采用的是等效替换法，先用变阻箱来代替热敏电阻，所以变阻箱的阻值要调节到热敏电阻的临界电阻也就是在60 ℃时阻值为650.0 Ω；为防止接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏，滑动变阻器的滑片应置于b端；②先把变阻箱的电阻接入电路，调节滑动变阻器的电阻，调至报警器开始报警时，保持滑动变阻器的阻值不变，接到热敏电阻上，当热敏电阻的阻值是650.0 Ω时，也就是温度达到了60 ℃，报警器开始报警。 【答案】　(1)连线见解析图； (2)R2　(3)①650.0　b　接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏　②c　报警器开始报警 四、计算题(本题共4小题，共48分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位) 14．(10分)温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随着温度变化的特性来工作的。如图(a)所示，电源的电动势E＝9.0 V，内阻不计；G为灵敏电流计，内阻Rg保持不变；RT为热敏电阻，其电阻阻值与温度的变化关系如图(b)所示。闭合开关S，当R的温度等20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是多少？ 【解析】　由题图乙知，当t1＝20 ℃，热敏电阻的阻值R1＝4 kΩ；根据闭合电路欧姆定律得I1＝ 可解得Rg＝0.5 kΩ 由闭合电路的欧姆定律得I2＝ 可解得R2＝2 kΩ 合题图乙得，热敏电阻的温度是t2＝120 ℃ 【答案】　120 ℃ 15．(10分)如图所示为检测某传感器的电路图。传感器上标有“3 V,0.9 W”的字样(传感器可看做一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 Ω，1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V。求： (1)传感器的电阻和额定电流； (2)为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最大值是多少？ 【解析】　(1)传感器的电阻R传＝＝10 Ω 额定电流I传＝＝0.3 A (2)最大电流I＝I传＝0.3 A 电源电压最大值Um＝U传＋U0 U传为传感器的额定电压，U0为R0m＝10 Ω时R0两端的电压，即U0＝I传·R0m＝0.3×10 V＝3 V，小于电压表量程，所以Um＝U传＋U0＝3 V＋3 V＝6 V。 【答案】　(1)10 Ω，0.3 A　(2)6 V 16．(14分)如图所示是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图。薄金属片P上固定有4个可以发生形变的电阻R1、R2、R3、R4，如图甲所示。图乙是它的侧视图，这4个电阻连成的电路如图丙所示，试回答下列问题： (1)开始时金属片中央O点未加任何压力，欲使电压表无示数，则4个电阻应满足怎样的关系？ (2)当O点加一个垂直于金属片的压力F后，薄金属片P发生形变，这时4个电阻也随之发生形变，形变后各电阻阻值大小如何变化？ 【解析】　(1)解题的关键是找出电路中A、B两点的电压与4个电阻的关系。由于电压表的电阻可以看作无穷大，因此本电路中R1与R2串联，R3与R4串联，然后它们再并联；设上面支路电流为I上，下面支路电流为I下，要使A点电势等于B点电势，则应有电阻R1两端的电压等于R3两端的电压，电阻R3两端的电压等于R4两端的电压，即I上R1＝I下R3　　 　① I上R2＝I下R4　　② 联立①②式得＝。 (2)当O点加垂直于金属片的压力F后，金属片发生形变，由于电阻是固定在金属片上的，因此R1、R4被拉长，R2、R3被拉宽，则R1、R4的阻值增大，R2、R3的阻值减小，这时A、B两点电势不再相等。 【答案】　(1)＝　(2)R1、R4的阻值增大，R2、R3的阻值减小 17．(14分)电饭锅的工作原理如图所示，煮饭时开关是闭合的，红色指示灯亮；饭熟后(温度大约为103 ℃)开关S自动断开，黄灯亮。 (1)电阻R1的作用是保护红色指示灯不会因电流过大而烧毁，R1与电饭锅发热板的等效电阻相比，二者大小应有什么关系？为什么？ (2)通常情况下，用这种电饭锅烧水时它的自动断电功能能不能起作用？为什么？ 【解析】　(1)R1应该远大于发热板的等效电阻。因为R1和红灯只起指示作用，消耗的电功率远小于发热板的功率，两者又是并联接入电路的，电压相同，所以流过R1和红灯的电流应远小于流过发热板的电流，因此R1应该远大于发热板的等效电阻； (2)不能。通常情况下水的沸腾温度为100 ℃，因此当水烧开时水温不会达到103 ℃，所以自动断电功能不起作用。 【答案】　(1)见解析　(2)见解析 学科网（北京）股份有限公司 $$