1、第六章检测(A)(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,16题只有一个选项符合题目要求,710题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分)1.关于传感器工作的一般流程,下列说法正确的是()A.非电学量敏感元件转换电路电学量转换元件B.电学量敏感元件转换电路转换元件非电学量C.非电学量敏感元件转换元件转换电路电学量D.非电学量转换电路转换元件敏感元件电学量解析:传感器工作流程一般为非电学量被敏感元件感知,通过转换元件转换为电信号,再通过转换电路转换成易于传输或测量的电学量,故选项C正确。
2、答案:C2.在地震救灾中救援队借助“生命探测仪”可以发现深埋在废墟中的伤员。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.电容式传感器解析:伤员被深埋在废墟中,利用红外线传感器,可以感知人与周围环境的差别,选项A正确。答案:A3.电熨斗能自动控制温度,在熨烫不同的织物时,设定的温度可以不同,图为电熨斗的结构图。电熨斗内部装有双金属片,双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属,若把熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物,则如何调节调温旋钮 ()织物材料尼龙合成纤维丝绸羊毛麻熨烫温度低高A.向下B.向上C.保持原状D.不能确定解析:常温下,上下触点是接触的,这样
3、插上电源时,电熨斗开始加温,当温度升高时,双金属片上层形变大,双金属片向下弯曲,触点分离,停止加热。现把棉麻衣物换成丝绸衣物,熨烫温度变低,要使温度低时就断开,应把调温旋钮向上旋转,这样在金属形变较小时就能断开电路。选项B正确。答案:B4.氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测。它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化,在如图甲所示的电路中,不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻,这样,显示仪表的指针就与一氧化碳浓度有了对应关系,观察仪表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标。有一种氧化锡传感器,其技术资料中给出的是电导(即电阻的倒数)浓度曲线如图甲,请判断,电压表示数U0与一氧化碳浓度c之间
4、的对应关系正确的是()甲乙解析:当一氧化碳浓度增大时,传感器的导电能力增大,电阻R传减小,由闭合电路欧姆定律知,电路中的电流I=ER0+R+R传+r增大,电压表的示数U0=IR0=ER0R0+R+R传+r增大,故C、D错误;由题图知,传感器的电导与浓度成正比,传感器的电阻R传与浓度成反比,但电压表的示数U0与传感器的电阻R传并不成正比关系,所以,电压表示数U0与一氧化碳浓度c之间的关系图线并不是直线,A错误,正确选项为B。答案:B5.如图所示,包含某逻辑电路的一个简单电路图,L为小灯泡。光照射光敏电阻R时,其阻值将变得远小于R,则下列说法正确的是()A.该逻辑电路是非门电路;当光敏电阻R受到光
5、照时,小灯泡L不发光B.该逻辑电路是非门电路;当光敏电阻R受到光照时,小灯泡L发光C.该逻辑电路是与门电路;当光敏电阻R受到光照时,小灯泡L不发光D.该逻辑电路是或门电路;当光敏电阻R受到光照时,小灯泡L发光解析:由电路结构判断可知该逻辑电路为非门电路,当光敏电阻R受到光照时,光敏电阻R两端电势差趋近于零,小灯泡L上端为高电平,下端为低电平,故小灯泡L将发光。对逻辑电路认识不清容易造成错选A,误认为光照时小灯泡L两端都是低电平,小灯泡L不发光。答案:B6.如图所示,电阻R随温度t变化的图像,下列说法正确的是()A.图线1是热敏电阻的图像,它是用金属材料制成的B.图线2是热敏电阻的图像,它可以用
6、半导体材料制成C.图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D.图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度低解析:图线1是金属热电阻的图像,金属热电阻的化学稳定性好,测量范围大,但是灵敏度较低,故选项A、C错误。图线2是热敏电阻的图像,热敏电阻可以用半导体材料制成,热敏电阻的化学稳定性差,测量范围小,但灵敏度高,故选项B正确,选项D错误。答案:B7.下列关于光传感火灾报警器的说法正确的是()A.发光二极管、光电三极管都是由半导体材料制成的B.光电三极管与光敏电阻一样都是光敏感元件,都是将光信号转换为电信号C.发光二极管发出的是脉冲微光D.如果把挡板撤去,火灾报警器照样工作解析:发光二极管
7、工作时是持续发光的,挡板撤去,光始终照到光电三极管上,始终发出警报,和有无火灾无关。答案:AB8.某压力传感器输出的电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。一同学利用该传感器设计了判断升降机运动状态的装置,如图甲所示,将该传感器平放在升降机内,受压面朝上,在上面放一物体m,升降机静止时电流表示数为I0。某过程中电流表的示数如图乙所示,则在此过程中 ()A.物体处于失重状态B.物体处于超重状态C.升降机一定向上做匀加速运动D.升降机可能向下做匀减速运动解析:升降机静止时电流表示数为I0,而此过程中电流表示数为2I0,由欧姆定律分析电阻的阻值变小,说明压力增大,则物体处于超重状态,故A错误,B正确。物
8、体处于超重状态时,速度方向可能向下,也可能向上,则升降机可能向下做匀减速运动,也可能向上做匀加速运动,故C错误,D正确。答案:BD9.在如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,L为小灯泡(其灯丝电阻可以视为不变),R1和R2为定值电阻,R3为光敏电阻,其阻值的大小随照射光强度的增强而减小。闭合开关S后,将照射光强度增强,则 ()A.电路的路端电压将减小B.灯泡L将变亮C.R1两端的电压将减小D.内阻r上发热的功率将减小解析:光照增强,光敏电阻的阻值减小,电路中的总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可得,电路中总电流增大,所以电源内部的电压增大,所以路端电压将减小;内阻r上发热的功率将增大,R1两
9、端的电压增大,故A正确,C、D错误。因路端电压减小,同时R1两端的电压增大,故并联电路部分电压减小,则流过R2的电流减小,而总电流增大,所以通过灯泡L的电流增大,所以L变亮,故B正确。答案:AB10.电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层,再在导体层外加上一块保护玻璃,电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极,在导体层内形成一个低电压交流电场,在触摸屏幕时,由于人体是导体,手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容),四边电极发出的电流会流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置。由以上信息可知()A
10、.电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指B.当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越大C.当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越小D.如果用戴了绝缘手套的手触摸屏幕,照样能引起触摸屏动作解析:电容式触摸屏在原理上把人的手指当作电容器元件的一个极板,把导体层当作另一极板,故A符合题意。手指和屏的接触面积大小会影响到电容大小,接触面积越大,即两极板的正对面积越大,电容越大,故B符合题意,C不符合题意。戴上绝缘手套时,手与导体层的距离变大,不能引起导体层电场的变化,故不能引起触摸屏动作,D不符合题意。答案:AB二、填空题(本题共2小题,共20分)11.(6分)热水器的恒温集成电路如
11、图所示,R0是热敏电阻,温度较低时其阻值很大,温度较高时阻值很小。如果热水器中没有水或水温较高时,继电器会放开簧片,发热器断路,反之会吸住簧片接通发热器。如果热水器中没有水时,电路中BC部分就处于(选填“断路”或“短路”),则在电路图虚线框内门电路应为门,当温度较低时,门电路输入端A是(选填“高”或“低”)电势。解析:根据题意,当温度低且热水器中有水时,继电器吸住簧片接通发热器,即门电路输入“1、1”时,输出为“1”(继电器工作);当热水器中没有水或水温较高时,继电器会放开簧片,发热器断路,即门电路输入“0、0”“0、1”“1、0”时,输出为“0”(继电器不工作)。故该逻辑关系为与逻辑关系,电
12、路为与门电路;当水温较低时,R0的阻值很大,根据串联电路分压,A点的电势较高,即门电路的输入端A 是高电势。答案:断路与高12.(14分)霍尔效应是电磁基本现象之一。如图甲所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N间出现电压UH,这个现象称为霍尔效应,UH称为霍尔电压,且满足UH=kIBd,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图甲所示,该同学用电压表测量UH时,应将电压表的“+”接线柱与(选填“M”或“N”)端通过导线相连。(2)已知薄片厚度d=
13、0.40 mm,该同学保持磁感应强度B=0.10 T不变,改变电流I的大小,测量相应的UH值,记录数据如下表所示。I/(10-3 A)3.06.09.012.015.018.0UH/(10-3 V)1.11.93.44.56.26.8根据表中数据画出UH-I图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为10-3 VmA-1T-1。(保留两位有效数字)(3)该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图乙所示的测量电路,S1、S2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出)。为使电流从Q端流入、P端流出,应将S1掷向(选填
14、“a”或“b”),S2掷向(选填“c”或“d”)。为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串联在电路中。在保持其他连接不变的情况下,该定值电阻应串联在相邻器件和之间(以上两空均填器件代号)。解析:(1)通过矩形半导体薄片中的电流由P向Q,根据左手定则可知带正电粒子受到的洛伦兹力由N端指向M端,即带正电粒子向M端偏转,所以M端聚集正电荷,M端电势高于N端,故电压表的“+”接线柱应接M端。(2)由UH=kIBd可得霍尔系数k=UHdIB,由图线可得斜率k=UHI=0.38 V/A,故k=dkB=0.4010-30.380.10 VmA-1T-11.510-3 VmA-1T-1。(
15、3)为使电流自Q端流入、P端流出,应将S1掷向b,将S2掷向c;为保证电路安全,定值电阻应接在S1和E(或S2和E)之间。答案:(1)M(2)如图所示1.5(3)bcS1(或S2)E三、论述、计算题(本题共4小题,共40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不得分。有数值计算的题,答案中必须写明数值和单位)13.(8分)如图所示,某同学设计了一个路灯自动控制门电路,天黑了,让路灯自动接通,天亮了,让路灯自动熄灭。图中RG是光敏电阻,当有光线照射时,光敏电阻的阻值会显著减小。R是可调电阻,起分压作用,J为路灯总开关控制继电器(图中未画路灯电路)。(1)在图中虚线
16、框处画出接入的斯密特触发器;(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮,应如何调节R才能在天色较暗时开关自动接通?说明道理。解析:(1)(2)R应调大些,这样在初状态,A点电压较高(原来RG较小,I较大,R两端电压较大),天色较暗时,RG增大较多,才能使A点电压降低到使Y点电平由低到高的突变,使J两端电压变大,J导通。答案:见解析14.(10分)右图是电饭煲的电路图,S1是一个限温开关,手动闭合后,当此开关温度达到居里点(103 )时,开关会自动断开。S2是一个自动温控开关,当温度低于70 时,会自动闭合;温度高于80 时,会自动断开。红灯是加热时的指示灯,黄灯是保温时的指示灯,分流电阻R1=R
17、2=500 ,加热电阻R3=50 ,两灯电阻不计。(1)分析电饭煲的工作原理;(2)计算加热和保温两种状态下,电饭煲消耗的电功率之比;(3)简要回答,如果不闭合开关S1,能将饭煮熟吗?解析:(1)电饭煲盛上食物后,接通电源,S2自动闭合,同时手动闭合S1,这时R1与黄灯被短路,红灯亮,电饭煲处于加热状态,加热到80 时,S2自动断开,S1仍闭合;水烧开后,至饭煮熟温度升高到103 时,开关S1自动断开,黄灯亮,电饭煲处于保温状态。由于散热,待温度降至70 时,S2又自动闭合,电饭煲重新加热,温度达到80 时,S2又自动断开,再次处于保温状态。(2)加热时电饭煲消耗的电功率P1=U2R并,保温时
18、电饭煲消耗的电功率P2=U2R1+R并,两式中R并=R2R3R2+R3=50011 ,从而有P1P2=R1+R并R并=121。(3)如果不闭合开关S1,开始S2还是闭合的,R1与黄灯被短路,功率为P1。当温度上升到80 时,S2自动断开,功率降为P2,温度降到70 时,S2又自动闭合,如此反复,温度只能在7080 之间变化,不能把水烧开,故不能将饭煮熟。答案:见解析15.(10分)如图所示,将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一矩形的箱中。在箱的上顶板和下底板装有压力传感器,箱可以沿竖直轨道运动,当箱以a=2.0 m/s2 的加速度竖直向上做匀减速运动时,上顶板的压力传感器显示的压力为6.0 N,下底
19、板的压力传感器显示的压力为10.0 N(g取10 m/s2)。(1)若上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器示数的一半,试判断箱的运动情况;(2)要使上顶板压力传感器的示数为零,箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的?解析:上顶板、下底板的力传感器提供了上下底对物体的压力,对物体应用牛顿第二定律F1+mg-F2=ma,代入数据得m=0.5 kg。(1)由于弹簧长度不改变,所以下底板的示数不变,F2=2F1,根据牛顿第二定律F1+mg-F2=ma1,代入数据得a1=0,物体做匀速直线运动。(2)当上顶板压力传感器示数为零时,下底板压力传感器示数还是不变,由牛顿第二定律F2-mg=ma2,解得a2=
20、10 m/s2。加速度方向向上,物体可以向上做匀加速运动,也可以向下做匀减速运动。答案:(1)匀速直线运动(2)做向上匀加速或向下匀减速直线运动16.(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g取10 m/s2,依据图像给出的信息,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,由图像可知T=(9.5-6.7) s=2.8 s。(2)运动员的质量可以求出,由图像可知运动员运动前mg=F0=500 N,m=50 kg。(3)运动员上升的最大高度可以求出,由图像可知运动员运动稳定后每次腾空时间为(8.7-6.7) s=2 sH=12g12t2=5 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a1=g=10 m/s2,而陷落最深时由图像可知Fmax=2 500 N此时由牛顿运动定律Fmax-mg=mamax可得最大加速度amax=Fmaxm-g=40 m/s2。答案:(1)2.8 s(2)50 kg(3)5 m(4)40 m/s2
