1、单元素养评价(三)(第三章)(90分钟100分)一、选择题(本题共15小题,每小题4分,共60分。其中110小题为单选题,1115小题为多选题)1.以下敏感元件中不是通过测量电阻的变化来确定外界非电学量的变化的是 ()A.光敏电阻B.干簧管C.热敏电阻D.电阻应变片【解析】选B。光敏电阻是根据光照强度不同而电阻不同的性质,通过测量电阻的变化来确定光强的变化,故A错误;干簧管能将磁场的信息转化为电学量,是一种磁性传感器,故B正确;热敏电阻是根据温度升高而电阻减小的性质,通过测电阻的变化来确定温度的变化,故C错误;电阻应变片是根据应变片在力的作用下形状变化而电阻变化的性质,通过测电阻的变化来确定力
2、的变化,故D错误。故选B。2.下列有关传感器的说法正确的是()A.话筒是一种常用的声传感器,其作用是将电信号转换为声信号B.楼梯口的电灯开关装的两种传感器是热敏电阻和光敏电阻C.电子秤所使用的测力装置是力传感器D.半导体热敏电阻常用作温度传感器,因为温度越高,它的电阻值越大【解析】选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,选项A错误;楼梯口的电灯开关装的两种传感器是声敏电阻和光敏电阻,选项B错误;电子秤所使用的测力装置是力传感器,选项C正确;半导体热敏电阻常用作温度传感器,因为温度越高,它的电阻值越小,选项D错误;故选C。3.2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位
3、科学家,以表彰他们发现“巨磁电阻效应”。基于“巨磁电阻效应”开发的用于读取硬盘数据的技术,被认为是纳米技术的第一次真正应用,在下列有关其他电阻应用的说法中,错误的是()A.热敏电阻可应用于温度测控装置中B.光敏电阻是一种光电传感器C.电阻丝可应用于电加热设备中D.电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用【解析】选D。热敏电阻对温度很敏感,光敏电阻对光照很敏感,电阻丝可用于电加热,这很常见,所以A、B、C三个说法均正确。交流电、直流电均可通过电阻,电阻对它们均可产生阻碍作用,所以D错误。4.电容式传感器是用来将非电信号转变为电信号的装置。由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以
4、及极板间的电介质这几个因素,当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化,从而引起电容的变化,如图是四种电容式传感器的示意图,关于这四个传感器的作用,下列说法不正确的是()A.甲图的传感器可以用来测量角度B.乙图的传感器可以用来测量液面的高度C.丙图的传感器可以用来测量压力D.丁图的传感器只能用来测量速度【解析】选D。甲、乙、丙中的电容器分别与、h、F有关,均能测量对应的物理量。丁可以由电介质的变化通过电容的变化测量位移x,也可以通过电容变化的快慢,即充电电流或放电电流来测量位移变化的快慢即速度,故D选项错。5.下列说法中正确的是()A.干簧管是一种能够感知电场的传感器B.霍尔元件能够把磁
5、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,其作用是将电信号转换为声信号D.楼道里的灯只有天黑时出现声音才亮,说明它的控制电路中只有声传感器【解析】选B。干簧管是一种磁控制的开关,是一种能够感知磁场的传感器,A错误;霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量,B正确;话筒是一种常用的声传感器,其作用是将声音信号转换为电流信号,C错误;楼道里的灯只有天黑时出现声音才亮,使用了光传感器与声传感器,D错误。6.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。
6、关于这个实验,下列说法中正确的是()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】选A。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;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
7、大,故A正确,B错误;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与原来方向相反时,伏特表、安培表的示数均不变,故C、D错误。7.酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测,它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。这种酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比,在如图所示的电路中,电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是()A.U越大,表示c越大,c与U成正比B.U越大,表示c越大,但是c与U不成正比C.U越大,表示c越小,c与U成反比D.U越大,表示c越小,但是c与U不成反比【解析】选B。题中给出传感器电阻r的倒数
8、与酒精气体的浓度c是正比关系,即=kc,电压表示数U=,可以看出电压与浓度的关系不是正比关系,但随浓度的增大而增大。8.如图所示是一种加速度计的设计图。较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移,滑块两侧用两根相同的弹簧3拉着;R为滑动变阻器,4是滑动片,它与电阻器任一端间的电阻值都与它到这端的距离成正比。两个电池E的电压相同。按图连接电路后,电压表指针恰好在中央的零点。已知当P端的电势高于Q端时,指针向零点右侧偏转。将框架固定在运动的物体上,则下列说法正确的是()A.当框架和物体一起向右匀速运动时,电压表的指针将向右偏转B.当框架和物体一起向左匀速运动时,电压表的指针将向右偏转C.当框架和物体一起
9、向右加速运动时,电压表的指针将向右偏转D.当框架和物体一起向左加速运动时,电压表的指针将向右偏转【解析】选D。当框架和物体一起向右或向左匀速运动时,滑动片处于电阻器中央,电压表两端点P与Q间的电势相等,则电压表示数为零,则A、B均错误。当物体具有向右的加速度a时,滑块所受的弹簧的拉力的合力向右,滑块向左移动,根据顺着电流方向电势降低,可知P端的电势低于Q端的电势,则电压表的指针将向零点左侧偏转,故C错误。当物体有向左的加速度a时,滑块所受的弹簧的合力向左,滑块向右移动,根据顺着电流方向电势降低,可知P端的电势高于Q端的电势,则电压表的指针将向零点右侧偏转,故D正确。故选D。【加固训练】(多选)
10、某仪器内部的电路如图所示,其中M是一个质量较大的金属块,左、右两端分别与金属丝制作的弹簧相连,并套在光滑水平细杆上。当金属块处于平衡时,两根弹簧均处于原长状态,此时两灯均不亮。若将该仪器固定在一辆汽车上,则下列说法正确的是()A.当汽车加速前进时,甲灯亮B.当汽车加速前进时,乙灯亮C.当汽车刹车时,甲灯亮D.当汽车刹车时,乙灯亮【解析】选B、C。当汽车加速前进时,金属块M向后偏离原位置,乙灯电路被接通,所以乙灯亮,A错,B对;当汽车刹车时,金属块M向前偏离原位置,甲灯电路被接通,所以甲灯亮,C对,D错。9.如图所示是利用电容器测量角度的传感器示意图。当动片和定片之间的角度发生变化时,电容C便发
11、生变化,测出C的变化情况,就可知道的变化情况。下图的四个图像中,能正确反映C和间函数关系的是()【解析】选A。根据C=,因为电容和两块极板之间正对面积的大小是成正比的,而的增大使得动片和定片的相对面积减小,所以使得C减小,又增大导致相对面积减小是按照线性规律的,所以选A。10.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,在升降机中将重物放在压敏电阻上,压敏电阻接在如图甲所示的电路中,电流表示数变化情况如图乙所示,某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态,下列说法中正确的是()A.0t1时间内,升降机一定匀速运动B.0t1时间内,升降机可能匀减速上升C.t1t2时间内,升降机可能匀速上升D.
12、t1t2时间内,升降机可能匀加速上升【解析】选B。0t1时间内,电流不变,电阻R不变,说明重物对压敏电阻的压力不变,则加速度不变,所以升降机可能匀速运动,可能静止,可能匀减速上升,故A错误,B正确;t1t2时间内,电流随时间增大,则电阻减小,所以压力增大,故加速度方向向上,且加速度不断变大,所以升降机不可能匀速上升,也不可能匀加速上升,故C、D错误。故选B。11.某磁敏电阻的阻值R随外加磁场的磁感应强度B变化图线如图甲所示。学习小组使用该磁敏电阻设计了保护负载的电路,如图乙所示,U为直流电压,下列说法正确的有()A.增大电压U,负载电流不变B.增大电压U,电路的总功率变大C.抽去线圈铁芯,磁敏
13、电阻的阻值变小D.抽去线圈铁芯,负载两端电压变小【解析】选B、C。增大电压U,为保护负载,则磁敏电阻两端需要分压,即电压增大,则磁敏电阻的阻值增大,根据甲图可知磁感应强度增大,所以通过线圈的电流增大,根据P=UI可知电路的总功率P变大,故A错误,B正确;抽去线圈铁芯,线圈产生的磁感应强度减小,故磁敏电阻的阻值变小,则磁敏电阻两端的电压变小,而U不变,所以负载两端电压变大,故C正确,D错误。故选B、C。12.用磁敏电阻作为传感器可以探测空间是否存在磁场,设计电路如下图,磁敏电阻在没有磁场时电阻很小(几乎为零),在有磁场时电阻很大。闭合S1,断开S2,灯泡正常发光,下列说法正确的是()A.探测头处
14、在无磁场区域时,闭合S2,灯泡会变亮B.探测头处在无磁场区域时,闭合S2,电流表示数会变大C.闭合S2,探测头从无磁场区域进入磁场区域时,灯泡会变亮D.闭合S2,探测头从无磁场区域进入磁场区域时,电流表的示数会变大【解析】选B、C。探测头处在无磁场区域时,闭合S2,磁敏电阻几乎为零,此时电灯被短接,几乎不亮,故A错误;由A项可知,电灯被短接,故总电阻减小,电流I=可知外电路电阻减小,总电流增大,故B正确;闭合S2,探测头从无磁场区域进入磁场区域时磁敏电阻增大,总电阻变大,总电流减小,路端电压增大,而总电流减小,则电阻R外两端电压减小,故灯泡两端电压增大,灯泡变亮,故C正确,D错误;故选B、C。
15、13.如图所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电器,其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小。电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路,电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接。则()A.当温度降低到某一数值,衔铁P将会被吸下B.当温度升高到某一数值,衔铁P将会被吸下C.工作时,应该把恒温箱内的加热器接在C、D端D.工作时,应该把恒温箱内的加热器接在A、B端【解析】选B、D。当温度升高时,热敏电阻的阻值减小,通过电磁继电器螺线管的电流增大,磁性增强,吸下衔铁P,触点接通,所以应把恒温箱内的加热器接在A、B端。选项B、D正确,A、C错误;故选B、D。14.有定值电阻、热敏电阻、光敏
16、电阻三只元件,将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后,用黑纸包住元件或者把元件置入热水中,观察欧姆表的示数,下列说法中正确的是()A.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是热敏电阻B.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数不变化,这只元件一定是定值电阻C.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是光敏电阻D.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数相同,这只元件一定是定值电阻【解析】选A、C。热敏电阻的阻值随温度变化而变化,定值电阻和光敏电阻的阻值不随温度变化;光敏电阻的阻值随光照变化而变化,定值电阻和热敏电阻的阻值不
17、随光照变化。故正确答案为A、C。15.实际应用中,常用到一种双金属温度计,它是利用铜片与铁片铆合在一起的双金属片的弯曲程度随温度变化的原理制成的,如图乙所示。已知图甲中双金属片被加热时,其弯曲程度会增大,则下列各种相关叙述正确的有()A.该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属B.该温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的C.由图甲可知,铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数D.由图乙可知,其双金属片的内层一定为铜,外层一定为铁【解析】选A、B、C。该温度计是利用热膨胀系数不同的铜和铁两种金属制成的双金属片工作的,双金属片的弯曲程度随温度变化而变化,A、B正确;如题图甲所示,加热时双金属
18、片的弯曲程度增大,即进一步向上弯曲,说明双金属片下层热膨胀系数较大,即铜的热膨胀系数较大,C正确;如题图乙所示,温度计示数是顺时针方向增大,说明当温度升高时,温度计指针按顺时针方向转动,则其双金属片的弯曲程度在增大,故可知双金属片的内层一定是铁,外层一定是铜,D错误。故选A、B、C。二、实验题(本题共2小题,共20分)16.(8分)(1)某同学为了研究某氧化锌电阻元件的伏安特性,通过实验得出了该电阻的伏安特性曲线,如图甲所示。该同学所用学生电源的最大电压为18 V,还有导线、开关及以下器材:电流表A1:量程03 A,内阻约1 电流表A2:量程00.6 A,内阻约5 电压表V1:量程03 V,内
19、阻约10 k电压表V2:量程015 V,内阻约50 k滑动变阻器R1:调节范围05 ,额定电流5 A滑动变阻器R2:调节范围0500 ,额定电流0.1 A则电流表选,电压表选,滑动变阻器选(仅填代号即可)。请在虚线框内画出该实验的电路原理图。(2)某压敏电阻R的阻值随压力F变化的图像如乙图所示,利用该压敏电阻设计的一种“超重违规拍摄仪”的控制电路如丙图所示。已知该电路中电源的电动势E均为18 V,内阻可忽略不计,继电器和变阻箱R的总电阻为30 ,当控制电路中电流大于0.2 A时,衔铁则会被吸引。则质量超过kg的车辆会被拍摄。(重力加速度g取10 m/s2)【解析】(1)由图甲得,最大电压为15
20、 V,最大电流为0.6 A,故电流表选择A2,电压表选择V2;电压从零开始变化,故滑动变阻器采用分压式接法,滑动变阻器电阻越小,压敏电阻的电压变化越均匀,故选择R1滑动变阻器;滑动变阻器采用分压式接法;压敏电阻阻值小,大内小外,故采用电流表外接法;电路原理图如图所示(2)根据欧姆定律I=电路中的总电阻为:R总= =90 压敏电阻的阻值为:R=90 -30 =60 查图乙可知,当R=60 时,压敏电阻所受的压力F=80 000 N,根据G=mg得:m=8 000 kg答案:(1)A2V2R1(2)8 00017.(12分)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
21、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 ),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 ),滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 ),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 。(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。(2)电路中应选用滑动变阻器(选填“R1”或“R2”)。(3)按照下列步骤调节此报警系统:电路接通前,需将电
22、阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为;滑动变阻器的滑片应置于(选填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是。将开关向(选填“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)电路连接如图所示(2)据R=-Rt=1 800 -650 =1 150 ,可知电路中应选用滑动变阻器R2。(3)调试时将电阻箱调到热敏电阻在60 时的阻值,即650.0 ,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处,即b端附近,若置于另一端,则流过报警器的电流超过20 mA,报警器可能损坏。开关向c端闭合,缓慢移动滑动变阻
23、器的滑片,直至报警器开始报警,调试完成。答案:(1)见解析(2)R2(3)650.0b若置于另一端则流过报警器的电流超过20 mA,报警器可能损坏c报警器开始报警三、计算题(20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)18.将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形箱子中,如图所示,在箱子的上顶板和下底板装有压力传感器,箱子可以沿竖直轨道运动。当箱子以a=2.0 m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时,上顶板的传感器显示的压力为6.0 N,下底板的传感器显示的压力为10.0 N。g取10 m/s2。求:(1)金属块m的质量是多大?(2)若上顶板传感器的示数是下底板传感器的示数的一半,则箱子的加速度是多大?【解析】(1)设上顶板的传感器显示的压力为FN1,下底板的传感器显示的压力为FN2,由牛顿第二定律mg+FN1-FN2=ma,(4分)解得m=0.5 kg(3分)(2)由于弹簧长度不变,则下底板的传感器显示的压力仍为10.0 N,即FN2=FN2=10 N(3分)则上顶板的传感器显示的压力为FN1=5 N,(3分)由牛顿第二定律mg+FN1-FN2=ma(4分)解得a=0,箱子竖直向上加速度为0,速度方向竖直向上或竖直向下。(3分)答案:(1)0.5 kg(2)0
