高中物理 第六章第四節(jié) 《傳感器》章末過關(guān)檢測(cè) 新人教版選修3-2

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111 2013-2014學(xué)年高中物理 第六章 傳感器章末過關(guān)檢測(cè) 新人教版選修3-2 (時(shí)間：60分鐘，滿分：100分) 一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有錯(cuò)選或不答的得0分) 1．(多選)關(guān)于半導(dǎo)體，以下說法中正確的是(　　) A．半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間 B．半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能隨溫度升高而減弱 C．用半導(dǎo)體制成的熱敏電阻可以作為測(cè)溫元件 D．用半導(dǎo)體制成的光敏電阻可以起到開關(guān)的作用 解析：選ACD.有的半導(dǎo)體，在溫度升高時(shí)電阻減少得非常迅速，它能將溫度變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，可以作為測(cè)溫元件．光敏電阻在光照下電阻減小，導(dǎo)電性能增強(qiáng)，可起到開關(guān)的作用．故選ACD. 2．(單選)關(guān)于發(fā)光二極管，下列說法正確的是(　　) A．發(fā)光二極管能發(fā)光，不具有單向?qū)щ娦? B．發(fā)光二極管能直接把光能轉(zhuǎn)化為電能 C．發(fā)光二極管只要在兩端加有正向電壓，就可以發(fā)光 D．發(fā)光二極管只有加正向電壓時(shí)，才有可能發(fā)光 解析：選D.發(fā)光二極管和普通二極管一樣，都具有單向?qū)щ娦裕际前雽?dǎo)體材料制成的，只有當(dāng)兩端加正向電壓時(shí)，發(fā)光二極管才能直接把電能轉(zhuǎn)化為光能，并且正向電壓達(dá)到一定值時(shí)，二極管才能發(fā)光，故選D. 3．(多選)(2013通化高二檢測(cè))下列說法正確的是(　　) A．話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào) B．電熨斗能夠自動(dòng)控制溫度的原因是它裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器作用是控制電路的通斷 C．電子秤所使用的測(cè)力裝置是力傳感器 D．半導(dǎo)體熱敏電阻常用作溫度傳感器，因?yàn)闇囟仍礁?，它的電阻值越? 解析：選BC.話筒是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的裝置，A錯(cuò)誤；電熨斗內(nèi)的雙金屬片，是利用它的熱脹冷縮程度的不同，使電路隨溫度的改變實(shí)現(xiàn)通、斷的，B正確；電子秤所使用的測(cè)力裝置是力傳感器，C正確；半導(dǎo)體熱敏電阻溫度越高，它的電阻值越小，D錯(cuò)誤．故選BC. 4. (單選)傳感器是一種采集信息的重要器件，如圖所示是由電容器作為傳感器來測(cè)定壓力變化的電路，當(dāng)待測(cè)壓力作用于膜片電極上時(shí)，下列說法中正確的是(　　) ①若F向下壓膜片電極，電路中有從a到b的電流 ②若F向下壓膜片電極，電路中有從b到a的電流 ③若F向下壓膜片電極，電路中不會(huì)有電流產(chǎn)生 ④若電流表有示數(shù)，說明壓力F發(fā)生變化 ⑤若電流表有示數(shù)，說明壓力F不會(huì)發(fā)生變化 A．②④　　　　　　　　 B．①④ C．③⑤ D．①⑤ 解析：選A.當(dāng)下壓時(shí)，因?yàn)镃＝，d減小，C增大，在U不變時(shí)，因?yàn)镃＝，Q增大，從b向a有電流流過，②正確；當(dāng)F變化時(shí)，電容器兩板的間距變化，電容變化，電容器上的帶電荷量發(fā)生變化，電路中有電流，④正確，故選A. 5．(單選)如圖所示是會(huì)議室和賓館房間的天花板上裝有的火災(zāi)報(bào)警器的結(jié)構(gòu)原理圖：罩內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板．平時(shí)光電三極管接收不到LED發(fā)出的光呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，下列說法正確的是(　　) A．進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧遮擋了光線，使光電三極管電阻更大，檢測(cè)電路檢測(cè)出變化發(fā)出警報(bào) B．發(fā)生火災(zāi)時(shí)，光電三極管溫度升高，電阻變小，檢測(cè)電路檢測(cè)出變化發(fā)出警報(bào) C．發(fā)生火災(zāi)時(shí)，進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧對(duì)光有散射作用，部分光線照到光電三極管上，電阻變小，發(fā)出警報(bào) D．以上說法均不正確 解析：選C.由報(bào)警器的原理可知，發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙霧進(jìn)入罩內(nèi)，使光發(fā)生散射，部分光線照在光電三極管上使其電阻變小，與傳感器相連的電路檢測(cè)出這種變化，發(fā)出警報(bào)，故選C. 6．(多選)電容式話筒的工作原理如圖所示．D是絕緣支架，薄金屬膜M和固定電極N形成一個(gè)電容器，被直流電源充電，當(dāng)聲波使膜片振動(dòng)時(shí)，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流，當(dāng)膜片向右運(yùn)動(dòng)的過程中有(　　) A．電容變大 B．電容變小 C．導(dǎo)線AB中有向左的電流 D．導(dǎo)線AB中有向右的電流 解析：選AC.當(dāng)膜片向右運(yùn)動(dòng)的過程中，相當(dāng)于電容器兩板間距d變小，由C＝可知A正確，B錯(cuò)誤．由Q＝CU知，電容器充電，所以C正確，D錯(cuò)誤．故選AC. 7．(單選)酒精測(cè)試儀用于對(duì)機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藛T是否酒后駕車及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，它利用的是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器．酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變化而變化，在如圖所示的電路中，不同的酒精氣體濃度對(duì)應(yīng)著傳感器的不同電阻，這樣，顯示儀表的指針就與酒精氣體濃度有了對(duì)應(yīng)關(guān)系．如果二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器電阻r′的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，那么，電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度c之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是(　　) A．U越大，表示c越大，c與U成正比 B．U越大，表示c越大，但是c與U不成正比 C．U越大，表示c越小，c與U成反比 D．U越大，表示c越小，但是c與U不成正比 解析：選B.傳感器電阻r′的倒數(shù)與濃度c是正比關(guān)系，即＝kc.電路中的電流為I＝，電壓表示數(shù)U＝IR0＝＝，可見電壓與濃度的關(guān)系不是正比關(guān)系．但隨濃度的增加而增加．故選B. 8．(多選)如圖所示，Rt為金屬熱電阻，R1為光敏電阻，R2和R3均為定值電阻，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，V為理想電壓表，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大，可能的原因是(　　) A．金屬熱電阻溫度升高，其他條件不變 B．金屬熱電阻溫度降低，其他條件不變 C．光照增強(qiáng)，其他條件不變 D．光照減弱，其他條件不變 解析：選BD.電壓表示數(shù)增大，而R3為定值電阻，說明通過R3的電流增大，由電路結(jié)構(gòu)可知，這可能是由于Rt減小或R1增大，由金屬熱電阻和光敏電阻特性知，可能是由于溫度降低或光照減弱，故選BD. 9．(單選)(2013杭州高二檢測(cè))法國(guó)科學(xué)家阿爾貝費(fèi)爾和德國(guó)科學(xué)家彼得格林貝格爾由于發(fā)現(xiàn)巨磁阻效應(yīng)(GMR)而榮獲了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．如圖所示是利用GMR設(shè)計(jì)的磁鐵礦探測(cè)儀原理示意圖，圖中GMR在外磁場(chǎng)作用下，電阻會(huì)大幅度減?。铝姓f法正確的是(　　) A．若存在磁鐵礦，則指示燈不亮；若將電阻R調(diào)大，該探測(cè)儀的靈敏度提高 B．若存在磁鐵礦，則指示燈不亮；若將電阻R調(diào)小，該探測(cè)儀的靈敏度提高 C．若存在磁鐵礦，則指示燈亮；若將電阻R調(diào)大，該探測(cè)儀的靈敏度提高 D．若存在磁鐵礦，則指示燈亮；若將電阻R調(diào)小，該探測(cè)儀的靈敏度提高 解析：選C.如果存在磁鐵礦，則巨磁阻(GMR)大幅度減小，流過巨磁阻(GMR)和R電路的電流大幅度增大，由UR＝IR知，R兩端電壓增大，因此，巨磁阻(GMR)兩端電壓減小，即A端電平升高，則非門電路輸出端Z電平降低，則指示燈兩端電壓升高，指示燈亮，如果將電阻R調(diào)大，則A端電平調(diào)得更高，Z端輸出的電平更低，則指示燈的電壓更大，指示燈更亮，該探測(cè)儀的靈敏度提高，故選C. 10．(單選)(2013贛州高二檢測(cè))如圖所示是一個(gè)基本邏輯電路，是由聲控開關(guān)、光敏電阻、小燈泡等元件構(gòu)成的一個(gè)自動(dòng)控制電路．該電路的功能是在白天無論聲音多么響，小燈泡都不會(huì)亮，在晚上，只要有一定的聲音，小燈泡就亮．這種電路現(xiàn)廣泛應(yīng)用于公共樓梯間，該電路虛線框N中使用的是門電路．則下列說法正確的是(　　) A．R2為光敏電阻，N為與門電路 B．R2為光敏電阻，N為或門電路 C．R1為光敏電阻，N為或門電路 D．R1為光敏電阻，N為與門電路 解析：選A.由于燈L亮要同時(shí)滿足光線弱和有聲音兩個(gè)條件，所以N為與門電路；當(dāng)與門電路N輸出為高電平“1”時(shí)燈亮，這就要求與門電路N的兩輸入端同時(shí)為高電平，所以當(dāng)有聲音時(shí)聲控開關(guān)N的一個(gè)輸入端處于高電位，同時(shí)另一個(gè)光敏開關(guān)輸入端也要處于高電位，光敏電阻的阻值在光線變?nèi)鯐r(shí)增大，所以光敏電阻應(yīng)是R2，故選A. 二、非選擇題(本題共3小題，共40分．解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 11．(10分)如圖所示．A是浮子，B是金屬觸頭，C為住宅樓房頂上的蓄水池，M是帶水泵的電動(dòng)機(jī)，D是彈簧，E是銜鐵，F(xiàn)是電磁鐵，S1、S2分別為觸點(diǎn)開關(guān)，S為開關(guān)，J為電池．請(qǐng)利用上述材料，設(shè)計(jì)一個(gè)住宅樓房頂上的自動(dòng)注水裝置． (1)連接電路圖； (2)簡(jiǎn)述其工作原理．(涉及的元件可用字母代替) 解析：(1)連接線路圖如圖所示(5分) (2)按圖連接好電路，合上開關(guān)S，水泵工作，水位升高，當(dāng)浮子上升使B接觸到S1時(shí)，左側(cè)電路(控制電路)工作，電磁鐵F有磁力，拉下銜鐵E，使S2斷開，電機(jī)動(dòng)M不工作，停止注水，當(dāng)水位下降使B與S1脫離，電路停止工作，F(xiàn)無磁性，D拉動(dòng)E，使S2接通，電動(dòng)機(jī)M工作．(5分) 答案：見解析 12．(14分)如圖所示，圖甲為熱敏電阻的Rt圖象，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個(gè)簡(jiǎn)單恒溫箱溫控電路，繼電器線圈的電阻為150 Ω.當(dāng)線圈中的電流大于或等于20 mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合．為繼電器線圈供電的電池的電動(dòng)勢(shì)E＝6 V，內(nèi)阻可以不計(jì)．圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源． (1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、B端還是C、D端？ (2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持100 ℃，可變電阻R′的值應(yīng)調(diào)節(jié)為多少？ 解析：(1)根據(jù)題意分析可知，應(yīng)將加熱器接在A、B端． (5分) (2)由題圖甲查出熱敏電阻在100 ℃時(shí)，電阻值為50 Ω. (2分) 根據(jù)閉合電路歐姆定律可得E＝IR繼＋I(xiàn)R＋I(xiàn)R′(2分) 其中E＝6 V，I＝20 mA＝210－2A，R＝50 Ω，R繼＝150 Ω，代入數(shù)據(jù)解之得R′＝100 Ω.(5分) 答案：(1)A、B端　(2)100 Ω 13．(16分)一種半導(dǎo)體材料稱為“霍爾材料”，用它制成的元件稱為“霍爾元件”，這種材料有可定向移動(dòng)的電荷，稱為“載流子”，每個(gè)載流子的電荷量大小為1個(gè)元電荷量，即q＝1.610－19 C，霍爾元件在自動(dòng)檢測(cè)、控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如錄像機(jī)中用來測(cè)量錄像磁鼓的轉(zhuǎn)速、電梯中用來檢測(cè)電梯門是否關(guān)閉以及自動(dòng)控制升降電動(dòng)機(jī)的電源的通斷等．在一次實(shí)驗(yàn)中，一塊霍爾材料制成的薄片寬AB＝1.010－2 m、長(zhǎng)BC＝4.010－2 m、厚h＝110－3 m，水平放置在豎直方向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，BC方向通有I＝3.0 A的電流，如圖所示，沿寬度產(chǎn)生1.010－5 V的橫向電壓． (1)假定載流子是電子，A、B兩端中哪端電勢(shì)較高？ (2)薄板中形成電流I的載流子定向運(yùn)動(dòng)的速率多大？ 解析：(1)根據(jù)左手定則可確定A端電勢(shì)高．(5分) (2)當(dāng)霍爾元件內(nèi)由于載流子有沿電流方向所在的直線定向運(yùn)動(dòng)時(shí)，受洛倫茲力作用而產(chǎn)生橫向分運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生橫向電場(chǎng)，橫向電場(chǎng)的電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，霍爾元件橫向電壓穩(wěn)定．(2分) 設(shè)載流子沿電流方向所在直線定向移動(dòng)的速度為v，橫向電壓為UAB，橫向電場(chǎng)強(qiáng)度為E，電場(chǎng)力為 Fe＝Ee＝e(3分) 洛倫茲力FB＝evB(2分) 平衡時(shí)e＝evB(2分) 得v＝＝6.710－4 m/s.(2分) 答案：(1)A　(2)6.710－4 m/s 111