第五章 传感器（高效培优·单元测试）物理人教版选择性必修第二册

第五章 传感器 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 选择性必修第二册第5章。 2．考试时间：75分钟 试卷满分：100分。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题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） 1．关于传感器、电磁场、电磁波谱、无线电波的发射和接收，下列说法正确的是（　　） A．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制 B．恒定的电场一定产生恒定的磁场 C．验钞机利用了红外线的荧光作用，红外线是可见光 D．无线电波的传播方式只有天波传播 2．如图所示为温度自动报警器的工作原理图，图中1是电磁铁、2是衔铁，5是水银温度计（水银导电）。常温下3触点处于断开状态4触点处于闭合状态，则下列说法正确的是（　　） A．当温度低于警戒温度时电磁铁磁性增强，3触点闭合4触点断开 B．此装置为低温报警装置，温度低于警戒温度时，电铃报警 C．此装置为高温报警装置，温度高于警戒温度时，指示灯亮 D．要提高报警时的警戒温度应使导线AB短些 3．利用热敏电阻来检验油面位置的低油位报警装置结构简图如下，热敏电阻通以一定的电流，热敏电阻会发热，自身阻值将减小。当热敏电阻完全没入汽油液面中时，周围汽油会带走热敏电阻发出的热量，使温度基本不变，灯泡不发光（甲图）；汽油过少时，灯泡发光（乙图）。则下列说法正确的是（　　） A．当油箱油量低于警戒值，热敏电阻阻值变大 B．当油箱油量低于警戒值，通过报警指示灯的电流变大 C．仅将热敏电阻下移，报警指示灯将会提前预警 D．仅将电源电动势变大，报警指示灯将会延迟预警 4．如图是“温度自动报警器”的电路图，图中金属丝下端与95°C刻度线对齐，温度超过95°C，铃响表示报警。下列说法正确的是（　　） A．图中的是电磁铁，通电后电磁铁的上方是S极 B．控制电路电源的正、负极对调后不会影响自动报警器工作 C．该液体温度计使用水银的主要原因是水银的密度很大 D．如果要降低报警温度，需要将金属丝往上提 5．传感器的应用领域极其广泛，大到宇宙飞船，小到家用电器都有它的身影。干簧管是传感器常用的一种磁敏元件，如图所示为利用干簧管制作的简单控制装置，滑动变阻器置于如图所示位置时，闭合开关后灯泡不发光。下列说法正确的是（　　） A．温度升高，干簧管内簧片膨胀并相互接触，干簧管接通 B．该电路中干簧管工作时利用了电流的磁效应 C．干簧管将电信号转化为了光信号 D．将滑动变阻器滑片向左移动，灯泡可能发光 6．某位移传感器的工作原理图如图所示，物体M与滑动变阻器的滑片P由金属杆相连，初始时滑片P位于滑动变阻器的中点，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的滑片P一起移动，可以通过电压表显示的数据来反映物体M相对于初始位置的位移大小x。图中的电压表可看作理想电压表，下列说法正确的是（　　） A．物体M位于初始位置时，电压表的示数等于零 B．物体M向左运动时，干路中的电流不变 C．物体M向右运动时，干路中的电流会增大 D．物体M向右运动时，电压表的示数会减小 7．如图所示为一种自动测量压力的电路图，其中为滑动变阻器，为定值电阻，A为电流表，为压敏电阻，其阻值会随着压力的增大而减小。下列说法正确的是（   ） A．受到的压力减小时，电流表的示数减小 B．受到的压力增大时，两端的电压减小 C．若将电流表标度为压力表，则表示压力的“0”刻度在右侧 D．若从不受压力到压力增加至某一值，阻值越大，电流表的示数变化越大 8．图甲所示的是恒温式热线风速仪的结构示意图，将一根细金属丝置于圆柱形通道内，设定其工作温度恒为T1。风速仪正常工作时，接通电路，金属丝升温到T1，风流过通道，会带走部分热量，风速仪通过控制电路改变流过金属丝的电流维持金属丝的温度T1不变。风速仪通过测量金属丝两端的电压、进入通道时风的温度t0，从而实现对风速的测量。已知风速越大，金属丝与风的温度之差越大，单位时间内风带走的热量越多。金属丝电阻R随温度t变化的关系如图乙所示。假设空气密度始终不变，下列说法正确的是（    ） A．当t0不变，所测风速增大时，金属丝两端的电压减小 B．当风速不变，t0越高时，金属丝两端的电压越大 C．若风速仪测得的电压和t0均变大，可判断风速变大 D．若工作温度T1增大，风速仪测得的电压和t0均不变，可判断风速变大 9．（多选）在如图所示的电路中，当用半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明（　　） A．在温度越高时，热敏电阻阻值越小 B．在温度越高时，热敏电阻阻值越大 C．半导体材料温度升高时，导电性能变差 D．半导体材料温度升高时，导电性能变好 10．（多选）传感器是智能社会的基础元件。如图为电容式位移传感器的示意图，观测电容C的变化即可知道物体位移x的变化，表示该传感器的灵敏度。电容器极板和电介质板长度均为L，测量范围为，下列说法正确的是（    ） A．电容器的电容变大，物体向方向运动 B．电容器的电容变大，物体向方向运动 C．电介质的介电常数越大，传感器灵敏度越高 D．电容器的板间电压越大，传感器灵敏度越高 11．（多选）关于传感器，下列说法中正确的是（　　） A．传感器一般是将物理量转换成易于传输或测量的电磁波 B．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量 C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号 D．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中只有声音传感器 12．（多选）某小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图甲所示，、、为电阻箱，为半导体薄膜压力传感器，C、D间连接电压传感器（内阻可视为无穷大）。读出电压传感器示数以及微小压力F，可得到图示的图像。下列说法正确的是（　　） A．电压传感器示数为0时，的阻值为 B．若压力增大，则的阻值将随之增大 C．若换用非理想电压表测量C、D间的电压，则测得的电压会偏大 D．若换用非理想电压表测得C、D间的电压为时，此时的实际压力大于 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（本题共2小题，每题10分，共20分） 13．某兴趣小组设计如图甲所示的实验电路图探究热敏电阻的阻值（常温时约为几十千欧）随温度变化的关系。 (1)图甲中电源电动势，内阻不计，定值电阻，毫安表和量程均合适，则下列两种规格的滑动变阻器，应选______（填“A”或“B”）更为合理； A．滑动变阻器（阻值范围0~2000Ω，允许的最大电流1A） B．滑动变阻器（阻值范围0~20Ω，允许的最大电流2A） (2)经过测量不同温度下热敏电阻的阻值，得到其阻值与温度的关系如图乙所示。若在某次测量中，毫安表的示数为2.40mA，的示数为1.80mA，两电表均可视为理想电表，则此时温控室内的温度为 ℃。 (3)兴趣小组又利用该热敏电阻设计了如图丙所示的温度控制电路，R为电阻箱，控制系统可视为阻值为48kΩ的定值电阻，电源的电动势（内阻不计）。当通过控制系统的电流大于0.2mA时，加热系统将开启；当通过控制系统的电流小于0.2mA时，加热系统将关闭。若要使得温度低于15℃时，加热系统立即启动，应将R调为 Ω；若将R适当调小，则加热系统的开启温度将 （填“高于”或“低于”）15℃。 14．压力传感器是一种常用的传感器，其原理是利用压力传感器中压敏电阻的阻值随压力变化而变化的现象，即“压阻效应”，某探究小组利用压敏电阻设计如下实验。 (1)进行电阻压力特性探究，实验器材如下。 A．压敏电阻，无压力时阻值 B．滑动变阻器，最大阻值为200Ω C．滑动变阻器，最大阻值为10kΩ D．电流表G，量程300μA，内阻约30Ω E.电压表V，量程3 V，内阻约3kΩ F.直流电源E，电动势3 V，内阻可忽略 G.开关S，导线若干 ①已知压敏电阻在10 N以内压力下，其阻值在几千欧到十几千欧之间，为了操作简便，滑动变阻器应选用 （选填“”或“”）。 ②补充完成图甲的电路图 。 ③闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片置于 （选填“a”或“b”）端，闭合开关S，调节滑动变阻器阻值，使得电流表和电压表指针有较大的偏转，测出不同压力下压敏电阻的阻值，并描出压敏电阻在室温下的电阻—压力特性曲线如图乙所示。观察图像可知，压力越大，阻值 （选填“越大”或“越小”），且压力小于4.0 N时的灵敏度比压力大于4.0 N时的灵敏度（灵敏度指电阻值随压力的变化率） （选填“高”或“低”）。 (2)压敏电阻的应用。 利用5个上述压敏电阻制作如图丙所示机械手，每个指尖对应一个压敏电阻，电路如图丁所示。已知电源电动势为6.0 V，内阻忽略不计，检测电压表为理想电压表，电阻箱接入电路阻值大小为1.2kΩ，机械手指尖与圆柱体间的动摩擦因数为0.50，如果机械手有五个指尖且每个指尖对易拉罐施加的压力大小相等，方向均水平，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。若要用一个机械手顺利抓起重力为5 N的圆柱体且不滑落，则检测电压表的示数至少为 V（结果保留2位有效数字） 三．计算题（本题共3小题，共32分） 15．如图所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置，与水平方向的夹角为θ。两导轨间距为，M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下。导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。 （1）由b向a方向看到的装置如图，在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图； （2）在加速下滑时，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小； （3）求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值。 16．如图所示，甲图是在研究性学习活动中吴丽同学自制的电子秤原理示意图，目的是利用理想电压表的示数指示物体的质量。托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计。滑动变阻器的滑动端与弹簧上端相连接，当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端，此时电压表的示数为零。设变阻器的总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻的阻值为，弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，不计一切摩擦和其他阻力。 （1）请推导出电压表的示数U与所称物体的质量m的关系式。 （2）为使电压表的示数与待测物体的质量成正比，请利用原有器材进行改进，在乙图的基础上完成改进后的电路原理图，并求出电压表的示数U＇与所称物体的质量m的关系式。    17．热爱物理的小南同学在家制作了一个简易台秤，用来测物体质量。内部电路如图甲所示，电源电压为18V定值电阻R0为30Ω，电阻R为压敏电阻，其阻值与所受压力的变化情况如图乙所示，电压表得量程为0~15V，电压表的表盘被改装为台秤的示数。他在该台称上放置一个底面积为200cm2、重为5N的足够深的柱形薄壁容器，用轻杆将一个质量为3kg的物体A（不吸水）固定于容器内正上方，物体A为高10cm、底面积为150cm2且质量分布均匀的长方体。现向容器中注水直到水面刚好与物体A的下表面相平，如图丙所示，此时台秤的示数为2.5kg。求： （1）在保证电路安全的情况下，该台秤所能称量物体的最大重力为多少N； （2）在图丙中，水对容器底的压强为多大； （3）若将图丙中的长方体A左、右两侧沿竖直方向各切掉总体积的六分之一，并将切掉的部分放入容器浸没于水中，水面静止时电压表示数为多少？    / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第五章 传感器 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 选择性必修第二册第5章。 2．考试时间：75分钟 试卷满分：100分。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题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） 1．关于传感器、电磁场、电磁波谱、无线电波的发射和接收，下列说法正确的是（　　） A．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制 B．恒定的电场一定产生恒定的磁场 C．验钞机利用了红外线的荧光作用，红外线是可见光 D．无线电波的传播方式只有天波传播 【答案】A 【详解】A．电饭锅的保温功能通过温度传感器（如热敏电阻）检测温度并自动控制电路，A正确； B．恒定电场不会产生磁场，需变化的电场才能产生磁场，B错误； C．验钞机利用紫外线使荧光物质发光，红外线不可见且波长更长，C错误； D．无线电波传播方式包括地波、天波和空间波，D错误。 故选A。 2．如图所示为温度自动报警器的工作原理图，图中1是电磁铁、2是衔铁，5是水银温度计（水银导电）。常温下3触点处于断开状态4触点处于闭合状态，则下列说法正确的是（　　） A．当温度低于警戒温度时电磁铁磁性增强，3触点闭合4触点断开 B．此装置为低温报警装置，温度低于警戒温度时，电铃报警 C．此装置为高温报警装置，温度高于警戒温度时，指示灯亮 D．要提高报警时的警戒温度应使导线AB短些 【答案】D 【详解】A．当温度低于警戒温度时电磁铁磁性不通电，无磁性，3触点断开，4触点闭合，故A错误； BC．此装置为高温报警装置，温度高于警戒温度时，电磁铁有磁性，3触点闭合，4触点断开，电铃报警，指示灯熄灭，温度低于警戒温度时，电磁铁无磁性，3触点断开，4触点闭合，指示灯亮，电铃不响，故BC错误； D．要提高报警时的警戒温度应使导线AB短些，这样当温度升得更高时，控制电路才能接通，电磁铁才有磁性，电铃报警，故D正确。 故选D。 3．利用热敏电阻来检验油面位置的低油位报警装置结构简图如下，热敏电阻通以一定的电流，热敏电阻会发热，自身阻值将减小。当热敏电阻完全没入汽油液面中时，周围汽油会带走热敏电阻发出的热量，使温度基本不变，灯泡不发光（甲图）；汽油过少时，灯泡发光（乙图）。则下列说法正确的是（　　） A．当油箱油量低于警戒值，热敏电阻阻值变大 B．当油箱油量低于警戒值，通过报警指示灯的电流变大 C．仅将热敏电阻下移，报警指示灯将会提前预警 D．仅将电源电动势变大，报警指示灯将会延迟预警 【答案】B 【详解】AB．当油箱油量低于警戒值，油吸收热敏电阻的热量减小，热敏电阻温度升高，阻值减小，通过报警指示灯的电流变大，故A错误，B正确； C．仅将热敏电阻下移，油吸收热敏电阻的热量增多，热敏电阻温度降低，阻值增大，通过报警指示灯的电流变小，报警指示灯将会延迟预警，故C错误； D．仅将电源电动势变大，通过报警指示灯的电流变大，报警指示灯将会提前预警，故D错误。 故选B。 4．如图是“温度自动报警器”的电路图，图中金属丝下端与95°C刻度线对齐，温度超过95°C，铃响表示报警。下列说法正确的是（　　） A．图中的是电磁铁，通电后电磁铁的上方是S极 B．控制电路电源的正、负极对调后不会影响自动报警器工作 C．该液体温度计使用水银的主要原因是水银的密度很大 D．如果要降低报警温度，需要将金属丝往上提 【答案】B 【详解】A．电磁铁的南北极由线圈的绕向和电流方向共同决定，电流由正极流向负极，根据电流流向可判断上端为N极，故A错误； B．此控制电路只需使电磁铁通电以带动触点，调换电源的正负极仅改变电磁铁两端的极性，不影响其吸合功能，故B正确； C．液体温度计采用水银的主要原因是水银导电，密度并非选用水银的主要依据，故C错误； D．若要降低报警温度，应使水银更早接触金属丝，需将金属丝适当下移而非上提，故D错误。 故选B。 5．传感器的应用领域极其广泛，大到宇宙飞船，小到家用电器都有它的身影。干簧管是传感器常用的一种磁敏元件，如图所示为利用干簧管制作的简单控制装置，滑动变阻器置于如图所示位置时，闭合开关后灯泡不发光。下列说法正确的是（　　） A．温度升高，干簧管内簧片膨胀并相互接触，干簧管接通 B．该电路中干簧管工作时利用了电流的磁效应 C．干簧管将电信号转化为了光信号 D．将滑动变阻器滑片向左移动，灯泡可能发光 【答案】B 【详解】干簧管在有磁场时，铁合金簧片被磁化，两个簧片相互吸引，干簧管处于“接通”状态； A．干簧管是能感知磁场的元件，温度变化不能使干簧管接通，故A错误； B．该电路中干簧管工作时利用了电流的磁效应，故B正确； C．干簧管将磁信号转化为了电信号，故C错误； D．将滑动变阻器滑片向左移动，滑动变阻器电阻变大，电路电流减小，则绕在干簧管上的线圈磁性减弱，则干簧管不会导通，即灯泡不可能发光，故D错误。 故选B。 6．某位移传感器的工作原理图如图所示，物体M与滑动变阻器的滑片P由金属杆相连，初始时滑片P位于滑动变阻器的中点，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的滑片P一起移动，可以通过电压表显示的数据来反映物体M相对于初始位置的位移大小x。图中的电压表可看作理想电压表，下列说法正确的是（　　） A．物体M位于初始位置时，电压表的示数等于零 B．物体M向左运动时，干路中的电流不变 C．物体M向右运动时，干路中的电流会增大 D．物体M向右运动时，电压表的示数会减小 【答案】B 【详解】A．物体M位于初始位置时，滑片P位于滑动变阻器的中点，电压表的示数为之间的电压，此时电压表的示数不为零，故A错误； BC．由于电压表为理想电压表，所以整个滑动变阻器都接入电路中，物体M向左运动时或向右运动时，不改变回路的阻值，所以干路中的电流不变，故B正确，C错误； D．电压表的示数为之间的电压，物体M向右运动时，部分的阻值变大，由于电流保持不变，根据欧姆定律可知，部分的电压变大，则电压表的示数会增大，故D错误。 故选B。 7．如图所示为一种自动测量压力的电路图，其中为滑动变阻器，为定值电阻，A为电流表，为压敏电阻，其阻值会随着压力的增大而减小。下列说法正确的是（   ） A．受到的压力减小时，电流表的示数减小 B．受到的压力增大时，两端的电压减小 C．若将电流表标度为压力表，则表示压力的“0”刻度在右侧 D．若从不受压力到压力增加至某一值，阻值越大，电流表的示数变化越大 【答案】C 【详解】A．因压敏电阻其阻值会随着压力的增大而减小，故压力减小时，的电阻增大，外电路电阻增大，回路总电流减小，电源内阻分得的电压减小，路端电压增大，因此上的电流满足 电流表的示数增大，故A错误； B．压力增大时，的电阻减小，因此回路总电流增大，两端的电压增大，故B错误； C．若将电流表标度为压力表，当压力为0时，的电阻最大，电流表的示数为最大值，因此表示压力的“0”刻度在右侧，故C正确； D．路端并联电阻的总阻值为 若选用阻值大的，则在减小相同阻值的情况下，并联电阻的总阻值减小量就越小，并联电阻的总电压变化就越小，电流表的示数变化越小，故D错误。 故选C。 【点睛】AB选项的分析可以用串反并同的方法快速判定，D项可以采用极限思想，若阻值趋向于无穷，则电流表的示数变化几乎为0。 8．图甲所示的是恒温式热线风速仪的结构示意图，将一根细金属丝置于圆柱形通道内，设定其工作温度恒为T1。风速仪正常工作时，接通电路，金属丝升温到T1，风流过通道，会带走部分热量，风速仪通过控制电路改变流过金属丝的电流维持金属丝的温度T1不变。风速仪通过测量金属丝两端的电压、进入通道时风的温度t0，从而实现对风速的测量。已知风速越大，金属丝与风的温度之差越大，单位时间内风带走的热量越多。金属丝电阻R随温度t变化的关系如图乙所示。假设空气密度始终不变，下列说法正确的是（    ） A．当t0不变，所测风速增大时，金属丝两端的电压减小 B．当风速不变，t0越高时，金属丝两端的电压越大 C．若风速仪测得的电压和t0均变大，可判断风速变大 D．若工作温度T1增大，风速仪测得的电压和t0均不变，可判断风速变大 【答案】C 【详解】A．当不变，所测风速增大时，单位时间内风带走的热量越多，为维持金属丝的温度T1不变，需增大流过金属丝的电流，所以金属丝两端的电压增大，故A错误； B．当风速不变，越高时，金属丝与风的温度之差越小，单位时间内风带走的热量越少，为维持金属丝的温度T1不变，需减小流过金属丝的电流，所以金属丝两端的电压变小，故B错误； C．若风速仪测得的电压和均变大，金属丝与风的温度之差变小，金属丝两端的电压需增大来维持金属丝的温度T1不变，可判断单位时间内风带走的热量变多，风速变大，故C正确； D．若工作温度T1增大，金属丝电阻变大，因风速仪测得的电压和均不变，故金属丝与风的温度之差变大，但金属丝产生热量减少，可判断风速变小，故D错误。 故选C。 9．（多选）在如图所示的电路中，当用半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明（　　） A．在温度越高时，热敏电阻阻值越小 B．在温度越高时，热敏电阻阻值越大 C．半导体材料温度升高时，导电性能变差 D．半导体材料温度升高时，导电性能变好 【答案】AD 【详解】由电流表的变化判断半导体电阻的变化，温度升高时，电路中总电流增大，由闭合电路欧姆定律可知，总电阻减小，则温度升高，热敏电阻阻值减小，半导体材料导电性能变好，故选AD。 10．（多选）传感器是智能社会的基础元件。如图为电容式位移传感器的示意图，观测电容C的变化即可知道物体位移x的变化，表示该传感器的灵敏度。电容器极板和电介质板长度均为L，测量范围为，下列说法正确的是（    ） A．电容器的电容变大，物体向方向运动 B．电容器的电容变大，物体向方向运动 C．电介质的介电常数越大，传感器灵敏度越高 D．电容器的板间电压越大，传感器灵敏度越高 【答案】AC 【详解】AB．根据电容决定式可知，电容器的电容变大，说明电容器极板间的电介质板长度增加，则物体沿方向运动，故A正确，B错误； C．电介质的介电常数，越大，电介质板移动相同的位移，电容的变化量越大，传感器灵敏度越高，故C正确； D．电容器的板间电压变化，电容不发生变化，则传感器灵敏度不变，故D错误。 故选AC。 11．（多选）关于传感器，下列说法中正确的是（　　） A．传感器一般是将物理量转换成易于传输或测量的电磁波 B．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量 C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号 D．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中只有声音传感器 【答案】BC 【详解】A．传感器一般是将非电学量转换成易于传输或测量的电学量，故A错误； B．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，故B正确； C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故C正确； D．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中有光传感器和声音传感器，故D错误。 故选BC。 12．（多选）某小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图甲所示，、、为电阻箱，为半导体薄膜压力传感器，C、D间连接电压传感器（内阻可视为无穷大）。读出电压传感器示数以及微小压力F，可得到图示的图像。下列说法正确的是（　　） A．电压传感器示数为0时，的阻值为 B．若压力增大，则的阻值将随之增大 C．若换用非理想电压表测量C、D间的电压，则测得的电压会偏大 D．若换用非理想电压表测得C、D间的电压为时，此时的实际压力大于 【答案】AD 【详解】A．适当调节、、，使电压传感器示数为0，则有 根据串联电路电压与电阻成正比，可得 解得，A正确； B．从图乙可知，当压力F增大时，UCD​ 增大。，UCD​ ​​增大说明 φD​ 减小 即 RF​ 减小，B错误； C．将CD以外的电路视为一等效电源，电压传感器内阻无穷大，则测量值为电源电动势 若换用非理想电压表测量C、D间的电压，则测量值为路端电压，要小于电源的电动势，所以测得的电压会偏小，C错误； D．若换用非理想电压表测得C、D间的电压为U0时，由C选项的解析可知实际电压值大于U0，实际压力大于，D正确。 故选AD。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（本题共2小题，每题10分，共20分） 13．某兴趣小组设计如图甲所示的实验电路图探究热敏电阻的阻值（常温时约为几十千欧）随温度变化的关系。 (1)图甲中电源电动势，内阻不计，定值电阻，毫安表和量程均合适，则下列两种规格的滑动变阻器，应选______（填“A”或“B”）更为合理； A．滑动变阻器（阻值范围0~2000Ω，允许的最大电流1A） B．滑动变阻器（阻值范围0~20Ω，允许的最大电流2A） (2)经过测量不同温度下热敏电阻的阻值，得到其阻值与温度的关系如图乙所示。若在某次测量中，毫安表的示数为2.40mA，的示数为1.80mA，两电表均可视为理想电表，则此时温控室内的温度为 ℃。 (3)兴趣小组又利用该热敏电阻设计了如图丙所示的温度控制电路，R为电阻箱，控制系统可视为阻值为48kΩ的定值电阻，电源的电动势（内阻不计）。当通过控制系统的电流大于0.2mA时，加热系统将开启；当通过控制系统的电流小于0.2mA时，加热系统将关闭。若要使得温度低于15℃时，加热系统立即启动，应将R调为 Ω；若将R适当调小，则加热系统的开启温度将 （填“高于”或“低于”）15℃。 【答案】(1)B (2)20 (3) 800 高于 【详解】（1）若滑动变阻器选用B，则干路的电流约为 没有超过滑动变阻器的额定电流，所以为了便于调节，应选用阻值范围较小的B。 （2）定值电阻两端的电压为 由图可知，定值电阻与热敏电阻并联，则电压相等，即 联立解得 由图乙可知，此时温控室内的温度为。 （3）[1]由图乙可知，当温度为时，热敏电阻的阻值为 控制系统可视为阻值为 根据闭合电路欧姆定律可得 其中 代入数据解得 [2]若将调小，要想维持控制系统两端的电压不变，则应变小，温度升高，故加热系统的开启温度高于。 14．压力传感器是一种常用的传感器，其原理是利用压力传感器中压敏电阻的阻值随压力变化而变化的现象，即“压阻效应”，某探究小组利用压敏电阻设计如下实验。 (1)进行电阻压力特性探究，实验器材如下。 A．压敏电阻，无压力时阻值 B．滑动变阻器，最大阻值为200Ω C．滑动变阻器，最大阻值为10kΩ D．电流表G，量程300μA，内阻约30Ω E.电压表V，量程3 V，内阻约3kΩ F.直流电源E，电动势3 V，内阻可忽略 G.开关S，导线若干 ①已知压敏电阻在10 N以内压力下，其阻值在几千欧到十几千欧之间，为了操作简便，滑动变阻器应选用 （选填“”或“”）。 ②补充完成图甲的电路图 。 ③闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片置于 （选填“a”或“b”）端，闭合开关S，调节滑动变阻器阻值，使得电流表和电压表指针有较大的偏转，测出不同压力下压敏电阻的阻值，并描出压敏电阻在室温下的电阻—压力特性曲线如图乙所示。观察图像可知，压力越大，阻值 （选填“越大”或“越小”），且压力小于4.0 N时的灵敏度比压力大于4.0 N时的灵敏度（灵敏度指电阻值随压力的变化率） （选填“高”或“低”）。 (2)压敏电阻的应用。 利用5个上述压敏电阻制作如图丙所示机械手，每个指尖对应一个压敏电阻，电路如图丁所示。已知电源电动势为6.0 V，内阻忽略不计，检测电压表为理想电压表，电阻箱接入电路阻值大小为1.2kΩ，机械手指尖与圆柱体间的动摩擦因数为0.50，如果机械手有五个指尖且每个指尖对易拉罐施加的压力大小相等，方向均水平，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。若要用一个机械手顺利抓起重力为5 N的圆柱体且不滑落，则检测电压表的示数至少为 V（结果保留2位有效数字） 【答案】(1) a 越小 高 (2)3.0（2.9-3.1） 【详解】（1）[1] 实验要求误差较小，应该多测几组数据，滑动变阻器应采用分压式接法，且选用最大阻值较小的； [2]因为压敏电阻的阻值较大，所以电流表采用内接法，故电路图补全如下： [3]闭合开关前，应使测量支路短路，即电压表示数为0，故滑片置于； [4]由图乙可知，压力越大，阻值越小； [5]由图乙可知，压力小于时，随压力变化阻值变化较大，压力大于时，阻值变化较小，所以压力小于时的灵敏度比压力大于时的灵敏度高。 （2）根据题意可知，圆柱体恰好不滑落时，每个机械手的指尖最大静摩擦力为，根据滑动摩擦力 解得 由图乙可知，当压力为时，压敏电阻的阻值为 根据并联电路规律，五个指尖的并联总电阻为 电阻箱阻值为 根据串联电路分压规律可知，电压表读数。 三．计算题（本题共3小题，共32分） 15．如图所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置，与水平方向的夹角为θ。两导轨间距为，M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下。导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。 （1）由b向a方向看到的装置如图，在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图； （2）在加速下滑时，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小； （3）求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值。 【答案】（1） ；（2），；（3） 【详解】（1）经过分析可得，ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图如下图所示 （2）当ab杆速度为v时，感应电动势为 此时电路中电流为 ab杆受到安培力为 即有 可得 （3）当时，ab杆达到最大速度，则有 16．如图所示，甲图是在研究性学习活动中吴丽同学自制的电子秤原理示意图，目的是利用理想电压表的示数指示物体的质量。托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计。滑动变阻器的滑动端与弹簧上端相连接，当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端，此时电压表的示数为零。设变阻器的总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻的阻值为，弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，不计一切摩擦和其他阻力。 （1）请推导出电压表的示数U与所称物体的质量m的关系式。 （2）为使电压表的示数与待测物体的质量成正比，请利用原有器材进行改进，在乙图的基础上完成改进后的电路原理图，并求出电压表的示数U＇与所称物体的质量m的关系式。    【答案】（1） （2） ；   【详解】（1）根据题意，设在托盘中放入质量为m的物体后，弹簧被压缩的长度为x，则有 mg=kx 滑动变阻器接入电路的电阻为 由闭合回路欧姆定律有 电压表的示数为 U=IR1 联立解得 （2）根据题意可知，使电压表示数与待测物体质量成正比，应使流过滑动变阻器的电流大小不变，电压表要测量滑动变阻器上端部分电压即可，则改进后的电路原理图如图所示。    电路中电流为 电压表的示数为 联立解得 17．热爱物理的小南同学在家制作了一个简易台秤，用来测物体质量。内部电路如图甲所示，电源电压为18V定值电阻R0为30Ω，电阻R为压敏电阻，其阻值与所受压力的变化情况如图乙所示，电压表得量程为0~15V，电压表的表盘被改装为台秤的示数。他在该台称上放置一个底面积为200cm2、重为5N的足够深的柱形薄壁容器，用轻杆将一个质量为3kg的物体A（不吸水）固定于容器内正上方，物体A为高10cm、底面积为150cm2且质量分布均匀的长方体。现向容器中注水直到水面刚好与物体A的下表面相平，如图丙所示，此时台秤的示数为2.5kg。求： （1）在保证电路安全的情况下，该台秤所能称量物体的最大重力为多少N； （2）在图丙中，水对容器底的压强为多大； （3）若将图丙中的长方体A左、右两侧沿竖直方向各切掉总体积的六分之一，并将切掉的部分放入容器浸没于水中，水面静止时电压表示数为多少？    【答案】（1）100N；（2）；（3） 【详解】（1）闭合开关，两个电阻在电路中是串联关系，电压表测定值电阻两端的电压，串联电路各处电流相等，电压表的量程为0~15V，根据欧姆定律可知当电压表的示数最大为15V时，通过电路的电流最大，最大电流 串联电路总电压等于各部分电压之和，此时压敏电阻两端的电压 此时压敏电阻的阻值 由乙图可知此时压敏电阻受到的压力为100N，所以该台秤所能称量物体的最大重力为100N； （2）容器的质量为 水的质量 水的体积 容器中水的深度 水对容器底的压强为 （3）长方体的密度 所以A放入水中后沉底，长方体A切掉部分的总体积 将切掉的部分放入容器浸没于水中，水面升高的高度 此时容器中水的深度为 此时水对容器底部的压强为 容器底部受到水的压力为 长方体A切掉部分的总重力为 长方体A切掉部分的受到的浮力为 力敏电阻此时受到的压力为 由乙图可知力敏电阻的阻值和其所受压力的乘积是一个定值，即FR=600N·Ω，当F=40N时，R=15Ω，此时电压表的示数为 / 学科网（北京）股份有限公司 $