1、阶段水平测试(三)一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分。在第1、2、3、4、5、7、8、10题给出的4个选项中，只有一个选项正确；在第6、9题给出的四个选项中，有多个选项正确，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下列说法正确的是()A凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器B湿敏传感器只能是物理传感器C物理传感器只能将采集到的信息转化为电压输出D物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应解析：各种传感器虽然工作原理不同，但基本功能相似，多数是将非电学量转化为电学量，故A错；湿敏传感器为化学传感器，故B错；传感器既可将信息转化为电压输出，也可转化为电流、
2、电阻等输出，故C错；由物理传感器定义知D正确。答案：D22014德州高二检测下列有关传感器的说法中错误的是()A汶川大地震时用的生命探测仪利用了生物传感器B“嫦娥二号”卫星星载的立体相机获取月球数据利用了光传感器C电子秤称量物体质量是利用了力传感器D火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了温度传感器解析：生命探测仪是利用生物传感器，立体相机是利用光学传感器，电子秤是利用压力传感器，火灾报警是在烟雾浓度达到一定程度时能够输出电信号，使警铃发声或使红灯闪烁，自动报警，利用了光学传感器而不是利用了温度传感器，A、B、C对，D错。答案：D3如图是用电流传感器(相当于电流表，其电阻可以忽略不计)研究自感现
3、象的实验电路，图中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为R。图中是某同学画出的在t0时刻开关S由闭合变为断开，通过传感器的电流随时间变化的图象。关于这些图象，下列说法中正确的是()A甲图是通过传感器1的电流随时间变化的情况B乙图是通过传感器1的电流随时间变化的情况C丙图是通过传感器2的电流随时间变化的情况D丁图是通过传感器2的电流随时间变化的情况解析：开关S由闭合变为断开，传感器1中的电流立刻变为零，如丁图；传感器2中的电流由于线圈的自感作用，电流反向并逐渐减小，C正确，A、B、D错误。答案：C4如图所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列
4、说法中正确的是()A严重污染时，LDR是高电阻B轻度污染时，LDR是高电阻C无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定D该仪器不会受到白天光照的影响解析：严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A对，B错；LDR由半导体材料制成，受光照影响电阻会发生变化，C错；白天自然光强度较强，会对LDR造成影响，D错。答案：A5如图所示是某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻、R2为定值电阻，A、B接监控装置，则()当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压当
5、仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压A BC D解析：R1是光敏电阻，有光照射时，电阻变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压UIR2减小，故项错误，项正确；由闭合电路欧姆定律得：UEI(R1r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故项正确；当减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故项错误，故应选C。答案：C6如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、磁感应强度B1 T的匀强磁场中，C、O间距离为10 cm。当磁场力为0.2 N时，闸
6、刀开关会自动跳开。则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为()A电流方向CD B电流方向OCC电流大小为2 A D电流大小为1 A解析：只有当OC受到向左的安培力时，闸门才能自动跳开，根据左手定则知电流的方向是OC，CO所受安培力大小为F安BIL1I0.1 N0.2 N，从而解得I2 A。答案：BC7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R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)。经实际试验，灯的亮灭能反映门的开、关状态。门打开时两灯的发光情况以及R2两端电压UR2与门关闭时相比()A红灯亮，UR2变大 B绿灯亮，U
7、R2变大C绿灯亮，UR2变小 D红灯亮，UR2变小解析：门打开R3减小，导致R总减小和I总增加，Ur和UR1变大，UR2E(UR1Ur)减小，IR3I总增加，电磁继电器磁性增强把衔铁拉下，红灯亮，绿灯灭，A、B、C均错误，D正确。答案：D8金属铂的电阻值对温度高低非常敏感，下图中可能表示金属铂电阻的UI图线是()解析：金属铂导体的电阻对温度的变化很敏感，电阻随温度的升高而增大，在一定温度下其UI图线是非线性的且图线上各点求得的电阻随I(或U)的增大而增大，故B正确。答案：B9在一些学校的教室里，为了保证照明条件，采用了智能照明系统，在自然光不足时接通电源启动日光灯，而在自然光充足时，自动关闭日
8、光灯。其原理图如图所示，R为一光敏电阻，L为一带铁芯的螺线管。在螺线管上方有一用细弹簧悬着的轻质衔铁，衔铁的一端用铰链固定使其可以自由转动，另一端用一绝缘棒连接两动触头。关于该智能照明系统的工作原理，下列描述正确的是()A光照越强时，光敏电阻的阻值越大，衔铁被吸引下来B光线不足时，光敏电阻的阻值变大，所在电路电流变小，衔铁被弹簧拉上去，日光灯接通C上面的两接线柱应该和日光灯电路连接D下面的两接线柱应该和日光灯电路连接解析：由光敏电阻的特性可知，光照强度越强，电阻越小，电流越大，衔铁被吸引下来，日光灯电路断开；光线不足时，电阻增大，电流减小，衔铁被弹簧拉上去，日光灯电路接通。因此，上面的两接线柱
9、应该和日光灯电路连接。选项B、C正确。答案：BC10压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理示意图如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是()A从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动解析：由压敏电阻的特点知，t1t2时间内电流I均匀增加，所以压敏电阻所受的压力均匀增加，故小车做加速度越来越大的变加速运动，在t2t3时间段
10、内，电流最大，压敏电阻阻值最小，所受的压力最大且恒定，故小车做匀加速直线运动，D正确。答案：D二、实验题(本题共2个小题，每小题6分，共12分，把答案填在题中横线上或按题目要求作答)11有一种测量压力的电子秤，其原理图如图所示。E是内阻不计、电动势为6 V的电源。R0是一个阻值为300 的限流电阻。G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器。R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示。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： (1)利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式R_ ；(2)若电容器的耐压值为5 V，该电子秤的最大称量值为_N；(3)如果
11、把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，则该测力显示器的刻度_。(选填“均匀”或“不均匀”)解析：(1)由表中数据可知k0.4 /N所以电阻R随压力F变化的函数表达式为R(3000.4F) 。(2)R上受到的压力越大，R的阻值越小，电容器两端电压越大，但不能超过5 V，所以，解得R60 ，又因为R(3000.4F) ，得出F600 N。(3)电流表中的电流I，电流I与压力F不是线性关系，则该测力显示器的刻度不均匀。答案：(1)3000.4F(2)600(3)不均匀12热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整。已知常温下待测热敏电阻
12、的值为45 。热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V，内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 )、直流电压表(内阻约5 k)、滑动变阻器(020 )、开关、导线若干。(1)在图甲的方框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小；(2)根据电路图，在图乙的实物上连线；(3)简要写出完成接线后的主要实验步骤。解析：(1)因为要求测热敏电阻在不同温度下的电阻值，且要求特性曲线尽可能完整，即变化范围尽可能大，所以变阻器必须用分压接法；又因为待测热敏电阻值为45 ，远小于电压表内阻5 k，故电流表必须外接，实验电路图如图1所示
13、。(2)实物接线如图2所示。(3)主要实验步骤：往保温杯中加入一些热水，待温度稳定时读出温度计的值；调节滑动变阻器，快速测出几组电流表和电压表的值；重复，测量不同温度下的数据；绘出各测量温度下热敏电阻的伏安特性曲线。答案：见解析三、计算题(本题共4个小题，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)13(10分)全自动洗衣机中，排水电磁阀是由程序控制器控制其动作的。当洗衣机进行排水和脱水程序时，电磁铁的线圈通电，使电磁铁的铁芯2动作，牵引排水阀的活塞打开，排出污染。牵引电磁铁的结构如图所示。当程序控制器的控制电流通过线圈时，线圈和铁芯1产生一个强的磁场，使铁芯2磁化，由于磁
14、体相互作用，将铁芯2吸入线圈，此时铁芯2将拉动阀门使阀门打开排水。同样，控制器不输出控制电流时，电磁铁将失去磁性，弹簧(图中未画)将铁芯2拉回原位，从而关闭阀门。想一想：(1)某时刻输入控制电流时，a为正，b为负，则铁芯2中A端和B端分别为什么磁极？(2)a、b处输入的是正、负交变电流，铁芯2是否仍然吸入线圈？与恒定电流相比会有什么不同？解析：(1)利用安培定则判断，A端为S极，B端为N极。(2)仍能吸入线圈，因为铁芯仍能被磁化，且磁化后的磁性总是与线圈发生相吸的作用。但与恒定电流产生的磁场相比，交变磁场强弱有变化，当磁性减弱的时刻弹簧会将铁芯2拉离线圈，因而会有振动而产生噪声。答案：见解析1
15、4(12分)在蹦床项目中，假设表演时运动员仅在竖直方向运动，通过传感器将弹簧床面与运动员间的弹力随时间变化的规律在计算机上绘制出如图所示的曲线，当地重力加速度为g10 m/s2，依据图象给出的信息，回答下列物理量能否求出，如能求出写出必要的运算过程和最后结果。(1)蹦床运动稳定后的运动周期；(2)运动员的质量；(3)运动过程中，运动员离开弹簧床上升的最大高度；(4)运动过程中运动员的最大加速度。解析：(1)稳定后的运动周期可以求出，由图象可知T(9.56.7) s2.8 s。(2)运动员的质量可以求出，由图象可知运动员运动前mgF0500 N，m50 kg。(3)运动员上升的最大高度可以求出，
16、由图象可知运动员运动稳定后每次腾空时间为(8.76.7) s2 sHg(t)25 m。(4)运动过程中运动员的最大加速度可以求出，运动员每次腾空时加速度a1g10 m/s2，而陷落最深时由图象可知Fmax2500 N此时由牛顿第二定律Fmaxmgmamax可得最大加速度amaxg40 m/s2。答案：(1)2.8 s(2)50 kg(3)5 m(4)40 m/s215(12分)某课外小组设计了一种测定风速的装置，其原理如图所示，一个劲度系数k120 N/m，自然长度L01 m弹簧一端固定在墙上的M点，另一端N与导电的迎风板相连，弹簧穿在光滑水平放置的电阻率较大的金属杆上，弹簧是不导电的材料制成
17、的。迎风板面积S0.5 m2，工作时总是正对着风吹来的方向。电路的一端与迎风板相连，另一端在M点与金属杆相连。迎风板可在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好。定值电阻R1.0 ，电源的电动势E12 V，内阻r0.5 。闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长，电压表的示数U19.0 V，某时刻由于风吹迎风板，电压表的示数变为U26.0 V。(电压表可看作理想表)试求：(1)金属杆单位长度的电阻；(2)此时作用在迎风板上的风力。解析：设无风时金属杆接入电路的电阻为R1，风吹时接入电路的电阻为R2，由题意得(1)无风时：U1R1得R14.5 所以金属杆单位长度的电阻r0 /m4.5 /m。(2)有风时：U2
18、R2得R21.5 此时，弹簧长度L m压缩量xL0L(1) m m由平衡得此时风力：Fkx120 N80 N。答案：(1)4.5 /m(2)80 N16(14分)如图所示为一种悬球式加速度仪的原理图，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度。金属球的质量为m，它系在金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在O点，AB是一根长为L的均匀电阻丝，其总阻值为R，金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计。电阻丝的中点C处焊接一根导线，从O点也引出一根导线，两根导线之间接入一个电压表，图中虚线OC与AB垂直，且OCh，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沿车前进的方向。列车静止时金属丝处
19、于竖直状态，当加速或减速时，金属丝将偏离竖直方向，从电压表的读数变化可以测出加速度的大小。(1)当列车向右做匀加速直线运动时，试导出加速度a与电压表读数U的关系式。(2)用导出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？对电压表的选择有什么特殊要求吗？解析：(1)设列车加速度为a时，金属丝偏离竖直方向的角度为，此时金属球受力情况如图所示，根据牛顿第二定律得mgtan ma又tan 则由以上两式解得ag设此时电压表读数为U，则则DC，故ag(2)由上式可知，g、L、U、h均为常量，则加速度a与电压表读数U成正比，可将电压表上的刻度一一改成相应的加速度a的数值，因而可知表盘上加速度a的刻度与电压刻度一样是均匀的。(3)列车可能加速运动也可能减速运动(加速度方向变化)，C点在电阻丝AB中点时，电压表中间的刻度为零；选用的电压表零刻度需在表盘的中央，指针能左右摆动。答案：见解析
