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1、单元质量评估（三）第4章传感器与现代社会（90分钟100分）一、选择题（本大题共10小题，每小题4分，共40分.每小题至少一个答案正确，选不全得 2分）1.光敏电阻能将光信号转化为电信号是因为（）A.光照强度发生变化时，光敏电阻阻值的大小也发生变化B.光照强度发生变化时，光敏电阻的体积也发生变化C.光照强度发生变化时，光敏电阻的长度也发生变化D.光照强度发生变化时，光敏电阻的横截面积也发生变化2.下面关于热敏电阻的说法中正确的是（）A.热敏电阻又叫做金属热电阻B.热敏电阻的电阻率随温度的升高而增大C.热敏电阻是将电阻这个电学量转化为温度这个热学量D.以上说法都不正确3 .建设节约型社会是现在的
2、主流，节名从小事做起，从自身做起.现在公共场所如学校、宾馆、商场等的水管的出水端使用了一种感应式的水龙头，当手靠近时水管打开，当手离开时，水管关闭，起到了节水的目的，避免了常流水问题.这里的传感器你认为应该是 （）A.湿度传感器B. 温度传感器C.光传感器D.电容式传感器金属层4 .如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用 电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄 薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加电压U,人对着话筒说话时， 振动膜前后振动，使电容发生变化， 致话筒所在的电路中的其他量发生变化，使声音信号被话筒转化电信号，其中导致电
3、容变化的原因可能是电容器两板间的（）A.距离变化B. 正对面积变化C.介质变化D.电压变化5 .街旁的路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，实现了自动控制，这是利用半导体的（）A.压敏性 B. 光敏性C.热敏性 D.三种特性都利用6 .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成的弹簧相连，并套在光滑水平绝缘细杆上，当金属块处于平衡时两根弹簧均处于原长状态，此时甲、乙两灯均不亮.若将该仪器固定在一辆汽车上，则下列说法正确的是（）用心爱心专心-8 -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
4、 7.如图所示R为正温度系数热敏电阻，R为光敏电阻，热敏电阻光敏电阻R2和R均为定值电阻，电源电动势为 E,内阻为r, V 为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因 是（）A.热敏电阻温度升高，其他条件不变 B.热敏电阻温度降低，其他条件不变 C.光照增强，其他条件不变 D.光照减弱，其他条件不变8 . （2011 江苏高考）美国科学家 Willard S. Boy l e 与 George E. Smith-|因电荷耦合器件（CCD的重要发明荣获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
5、池9 .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切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图像.关于这些图像，下列说法中正确的是（）A.甲图是开关 B.乙图是开关 C.丙图是开关 D. 丁图是开关1的电流随时间变化的情况1的电流随时间变化的情况2的电流随时间变化的情况2的电流随时间变化的情况甲乙丙丁S由断开变为闭合，通过传感器 S由断开变为闭合，通过传感器 S由闭合变为断开，通过传感器 S由闭合变为断开，通过传感器10 .压敏电阻的阻值随所受压
6、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，电流表示数变化与时间t的关系如图乙所示，下列判断正确的是（）EA.从11到12时间内，小车做匀速直线运动B.从11到12时间内，小车做匀加速直线运动C.从t2到t 3时间内，小车做匀速直线运动D.从t2到t 3时间内，小车做匀加速直线运动二、实验题（本大题共 2小题，共16分）11. （6分）（1）按图所示连接好电路，合上 S和S,发现小灯泡不亮，原因是 ,用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡点亮了，原因是 热量阻（2
7、）若将热敏电阻换成光敏电阻，合上S和S,发现小灯泡点亮，用黑纸包住光敏电阻后，小灯泡熄灭,其原因是.12. （ 10分）热敏电阻是传感器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的阻值约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 Q）滑动变阻器（020 ）、开关、 导线若干.（1）在虚线框中画出实验电路图，要求误差尽可能小.（2）根据电路图，在图中的实物图上连线.（3
8、）简要写出完成接线后的主要实验步骤 .三、综合题（本大题共 4小题，共44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）电饭锅的工作原理如图所示，煮饭时开关S是闭合的，红色指示灯亮；饭熟后（当时的温度发热板犷大约为103 C）保护开关S自动断开，黄灯亮.A-220Vb0 （1）电阻R1的作用是保护红色指示灯不致因电流过大而烧毁，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？14. （10分）给你如下器材：光敏电阻、电铃、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干.试从所给器材中选
9、用一些器材制作一个光强达到一定数值时的自动报警器.要求：不必要的器材尽量不用，画出电路图并简述工作原理.15. （12分）将金属块 m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中， 如图所示，在箱的上顶板和下底板装有压力传感器，箱可以沿 竖直方向运动.当箱以a=2.0 m/s 2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.（取g=10 m/s2）（1）若上顶板压力传感器的示数是下底板传感器的示数的一半，试判断箱的运动情 况.（2）要使上顶板传感器的示数为零，箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？16. （12分）（2011 盐城高二检测）
10、一块 N型半导体薄片（称霍尔元件），其横截面为矩形，体积为 bxc Xd,如图所示.已知其单位体积内的电子数为n、电阻率为p、电子电荷量e.将此元件放在匀强磁场中，磁场方向沿z轴方向，并通有沿 x轴方向的电流I.(1)此元件的C、C两个侧面中，哪个面电势高？(2)试证明在磁感应强度一定时，此元件的C、C两个侧面的电势差与其中的电流成正比.(3)磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B的仪器.其测量方法为：将导体放在匀强磁场之中，用毫安表测量通过的电流I,用毫伏表测量 C、C间的电压UCc ,就可测得B.若已知其霍尔系数1k = =10 mV / mA巾.并测得UCc =0.6 mV , I=3
11、mA.试求该元件所在处的磁感应强度B的大小.ned答案解析1 .【解析】选A.光敏电阻的特点是当光照强度发生变化时，其电阻值也发生变化，故A选项正确.2 .【解析】选D.热敏电阻是由半导体材料制作的，而金属热电阻是由金属制作的，有些热敏电阻的电阻率 随温度的升高而减小，还有些热敏电阻的电阻率随温度的升高而增大，热敏电阻是将温度这个热学量转化 为电阻这个电学量，故选 D.3 .【解析】选C D.温度和湿度传感器都不合适，因为水龙头长期处在潮湿的环境，或者是一年四季的变化，给传感器的设计带来困难，不现实.可以是光传感器，平时不用时水龙头处于待机状态，当手靠近时遮住了光线，使光控电路工作，打开水龙头
12、；可以是电容式传感器， 处于待机状态的水龙头，当手靠近时，相当于接入了一个人体电容器，从而使机内的传感器工作.故选项C D正确.4 .【解析】选A.电容式话筒中振动膜上的金属层和这个金属板构成的电容器相当于一个平行板电容器.当人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使两极板间的距离发生变化，从而导致电容器的电容发生变化，故A选项正确.5 .【解析】选B.街旁的路灯和江海里的航标，都是利用了半导体的光敏性，夜晚电阻大，白天电阻小，控 制了电路的通断.故选项B正确.6 .【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项错，B 项对；当汽车刹车时，金属块M向前偏
13、离原位置，甲灯电路被接通，所以甲灯亮,C项对,D项错，故选B、C.7 .【解析】选B、D.电压表示数增大，而 R3为定值电阻，说明流经 R的电流增大，由电路结构可知，这可 能是由于R减小或R增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故B、D正确，A、C错误.【方法技巧】光敏电阻和热敏电阻的应用技巧在近年的高考试题中，经常出现将光敏电阻或热敏电阻与直流电路的知识结合在一起进行考查的题目，这 类题目一般是，既考查了半导体元件的特性，又考查了直流电路的动态分析问题，解答该类问题要抓住以 下三个关键：(1)熟记光敏电阻和热敏电阻的特性.对光敏电阻而言，光照增强电阻显著减小.对于正
14、温度系数的热敏电阻，温度升高电阻增大；对于负温度系数的热敏电阻，温度升高电阻减小(2)掌握直流电路动态分析问题的分析程序：“先阻后流”，即先分析电阻变化，然后根据闭合电路欧姆定律分析干路电流的变化情况；“先内后外”，即先分析内电路变化再分析外电路变化；“先干后支”，即先分析干路再分析并联支路；“先定后变”，即先分析定值电阻上的电流与电压变化，再分析发生变化的电阻上的电流与电压(3)记住一个结论“串反并同”即与变化的电阻串联的元件，通过它的电流的变化规律与可变电阻阻值变化情况相反，与可变电阻并联的 支路的电流变化情况则与可变电阻阻值的变化情况相同8 .【解析】选 日C.传感器的原理是将非电学量转
15、化为电学量，例如热敏电阻阻值随温度而变化，可将温 度这个量转化为电压、电流等电学量，霍尔元件可将磁感应强度这个量转化为电压、电流等电学量，而发 光二极管以及干电池都不能将非电学量转化为电学量9 .【解析】选B、C.开关S由断开变为闭合，由于线圈的自感作用，线圈和R并联部分分担电压逐渐减小，通过传感器2的电流随时间有一个减少过程，通过传感器1的电流随时间有一个增大过程，A错误，B正确；开关S由闭合变为断开，传感器 1中不再有电流，传感器 2中电流反向并逐渐减小，C正确，D错误.10 .【解析】选D.在0ti内，I恒定，压敏电阻阻值不变，小球的受力不变，小车可能做匀速或匀变速直线运动.在tit2内
16、，I变大，阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，A、B均错.在t2t3内，I不变,压力不变，小车做匀加速直线运动，C错，D.11 .【解析】(1)热敏电阻阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱，吸不住衔铁；电吹风对热敏电阻加热，使其阻值变小，电路中电流增大，电磁铁磁性增强吸住衔铁，使上、下触点接触；(2)用黑纸包住后，光敏电阻的阻值增大，左侧电路电流减小，继电器触点断开，造成小灯泡熄灭.答案：见解析12 .【解析】(1)如图所示：(2)如图所示：（3）往保温杯中加入一些热水，待温度稳定时读出温度计值调节滑动变阻器，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
17、下热敏电阻的伏安特性曲线 答案：见解析热板的功率，两者又是并联接入电路的,13.【解析】（1） R应该远大于发热板的等效电阻 .因为Ri和红灯只起指示作用，消耗的电功率远小于发电压相同，所以流过Ri和红灯的电流应远小于流过发热板的电流,因此Ri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（5分）100 C,当水烧开时水温不会达到103 C,所以自动断电功能不起作用 .（5分）答案：见解析14 .【解析】选择光敏电阻、电铃、电磁继电器及导线若干，连接电路如图所示 .（5分）原理：当光照增强时，光敏电阻阻值减小，螺线 管中电流增大，电磁铁磁性变强，衔铁被吸下， 与触点接触，含电铃
18、的电路闭合，铃响报警.答案：见解析15 .【解析】（1）下底板传感器的示数等于轻弹簧的弹力 图所示，（5F,金属块分）受力如Fn上顶板的压力为 Fn=6.0 N,金属块受到上顶板向下的压力、弹簧向上的弹力F=10.0 N和向下的重力 mg,加速度为a,方向向下.（3分）由牛顿第二定律有mg+FN-F=ma,求得金属块的质量 m=0.5 kg.（3分）当上顶板传感器的示数是下底板传感器示数一半时，弹簧的弹力仍是 F=10.0 N,则上顶板的压力为 设箱2和金属块的加速度为 ai,有mg +- -F =ma1,解得ai=0,表明箱处于静止状态或匀速直线运动状态.（2分）（2）当上顶板的压力恰好等于
19、零时，有mg-F=ma,解得加速度a2=-10 m/s 2,负号表示加速度方向向上.（2分）若箱和金属块竖直向上的加速度大于10 m/s2,弹簧将被进一步压缩，金属块要离开上顶板，上顶板压力传感器的示数也为零，只要竖直向上的加速度大于或等于10 m/s 2,不论箱是向上加速运动或向下减速运动，上顶板压力传感器的示数都为零.（2分）答案：见解析16.【解析】（1）因电子的运动方向与电流的方向相反，再由左手定则可知，电子向 C面偏移，所以C面电势较高.（2分）假设定向移动速度为v： I=q/t（1分）q=nebdvt（1 分）可得：I=nebdv（1 分）稳定时有：Bev=e U cc /b（2 分）一B可得：Ucc，=I（1分）nedB 式中各量均为定值 ，所以侧面的电势差与其中的电流成正比.（2分）ned（3）由上可知 B=UCS代入得：B=0.02 T（2分）kI答案：（1） C面较高 （2）见解析 （3） 0.02 T