第五章第2节、第3节基础训练（Word版含答案）

2019人教版选择性必修第二册 第五章 第2节、 第3节 基础训练
一、多选题
1．如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地，一带负电油滴被固定于电容器中的P点。现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则（　　）
A．平行板电容器的电容变大
B．静电计指针张角变小
C．带电油滴的电势能减少
D．带电油滴受到的电场力变小
2．如图所示的电路中，电源电动势为E、内阻为r，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器，电流表A和电压表V1、V2均为理想电表，C为电容器。闭合开关S，将滑动变阻器的触头P从上向下滑动一段距离，电路稳定后与滑动前相比，下列说法中正确的是（　　）
A．电流表A的示数变大
B．电压表V1的示数变大
C．电压表V2的示数变大
D．电容器C的电荷量变大
3．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，其工作原理如图（a）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（b）所示，下列判断正确的是（ ）
A．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动
B．从t2到t3时间内，小车做变加速直线运动
C．从t1到t2时间内，小车做变加速直线运动
D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动
4．关于测温仪，下列说法中正确的是(　　)
A．测温用的金属热电阻的阻值不能随温度的变化而变化
B．在非典期间，机场车站用的测温仪非常迅速的测出的体温，它是利用了红外线敏感元件
C．热敏电阻的特点是随温度的升高而电阻变小
D．各种测温材料的电阻，都是随温度的变化而发生明显变化
5．图甲虚线框内所示是电子秤测量部分的原理图，压力传感器的电阻R随压力F的变化如图乙所示。开关闭合后，压力传感器两端的电压恒为6.0 V。电流表的量程为0.6 A。电表的内阻、踏板和压杆的质量可以忽略不计。则电子秤（　　）
A．最大称量值为1500 N B．压力传感器的电阻最小为0
C．空载时，电流表的读数为20mA D．称重为900N时，电阻R为120Ω
二、单选题
6．如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，R1、R2是定值电阻，R是滑动变阻器.闭合开关S，将滑动变阻器R的滑片向左滑动的过程中
A．电流表A1和A2的示数均变小
B．电压表V的示数变大
C．电压表V的示数变化量ΔU与电流表A1示数变化量ΔI的比值不变
D．滑动变阻器R的滑片滑到最左端时，定值电阻R1的功率最小
7．笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示，一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流I时，电子的定向移动速度v，当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场B中，于是元件的前、后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭。则元件的（ ）
A．前表面的电势比后表面的低。
B．前、后表面间的电压U=Bve
C．前、后表面间的电压U与I成正比
D．自由电子受到的洛伦兹力大小为
8．中国科学家发现了量子反常霍尔效应，杨振宁称这一发现是诺贝尔奖级．如图所示，厚度为，宽度为的金属导体，当磁场方向与电流方向（自由电子定向移动形成电流）垂直时在上下表面会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．下列说法正确的是
A．上表面的电势高于下表面
B．下表面的电势高于上表面
C．增大时，上下表面的电势差增大
D．增大时，上下表面的电势差增大
9．关于打点计时器及其操作，下列描述不正确的是（　　）
A．电火花打点计时器使用的是220V的交流电源
B．电磁打点计时器使用的是220V的交流电源
C．实验时，先接通电源，等计时器工作稳定后，让物体带着纸带运动
D．当电源频率为50Hz时，打点计时器每隔0.02s打一个点
10．在如图所示电路中，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器，电源内阻不可忽略。闭合电路使灯泡L发光后，当滑片向右滑动时，以下说法正确的是（　　）
A．灯泡L变亮 B．通过R1的电流变大
C．电路的路端电压变大 D．R0上消耗的电功率减小
11．如图所示电路，电源电动势为E，内阻为r，L为小灯泡，R1为定值电阻，R为光敏电阻，光照强度越强，电阻越小。电压表和电流表都是理想电表。闭合开关S后，若照射光敏电阻R的光照强度逐渐减弱，在此过程中，下列说法正确的（　　）
A．电压表V的示数变小 B．电流表A的示数变大
C．小灯泡L变暗 D． R1消耗的功率变大
12．如图所示的电路，电源内阻不可忽略，闭合开关S后（　　）
A．电流表的示数增大
B．电流表的示数减小
C．电压表的示数不变
D．电压表的示数增大
三、实验题
13．如图所示，是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成．
(1)示意图中，a端就是电源________极．
(2)光控继电器的原理是：当光照射光电管时，_____________________________．
14．某实验小组利用传感器来探究弹力与弹簧伸长的关系。如图甲所示，先将轻弹簧上端通过力传感器固定在水平的长木板A上，下端自由下垂，将距离传感器轻轻靠近轻弹簧下端，当力传感器示数为零时，距离传感器的示数为x0；然后再将轻弹簧下端与距离传感器固定，下面连接轻质木板B，距离传感器可以测量出其到力传感器的距离x，木板B下面用轻细绳挂住一小桶C。
（1）逐渐往小桶C内添加细沙，记录相应的力传感器的示数F和距离传感器的示数x，作出F x图象如图乙所示。由图及相关信息可知，弹簧的劲度系数k=_____N/m，弹簧原长L0=_____cm。
（2）将该弹簧应用到电子秤上，如图丙所示（两根弹簧）。闭合开关S，称不同物体的质量时，滑片P上下滑动，通过电子显示器得到示数。弹簧处于自然伸长状态时，滑片P位于R的最上端，通过验证可知，电子显示器的示数I与物体质量m的关系为m=ak-（a、b均为常数，k为轻弹簧的劲度系数），则滑动变阻器R的长度L=_____，电源电动势E=_____。（保护电阻和滑动变阻器最大阻值均为R0，电源内阻不计，已知当地重力加速度为g）
四、解答题
15．1879年美国物理学家霍尔在研究载流导体在磁场中受力情况时，发现了一种新的电磁效应：将导体置于磁场中，并沿垂直磁场方向通入电流，则在导体中垂直于电流和磁场的方向会产生一个横向电势差，这种现象后来被称为霍尔效应，这个横向的电势差称为霍尔电势差．
（1）如图甲所示，某长方体导体abcda′b′c′d′的高度为h、宽度为l，其中的载流子为自由电子，其电荷量为e，处在与ab b′a′面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B0．在导体中通有垂直于bcc′b′面的电流，若测得通过导体的恒定电流为I，横向霍尔电势差为UH，求此导体中单位体积内自由电子的个数．
（2）对于某种确定的导体材料，其单位体积内的载流子数目n和载流子所带电荷量q均为定值，人们将H=定义为该导体材料的霍尔系数．利用霍尔系数H已知的材料可以制成测量磁感应强度的探头，有些探头的体积很小，其正对横截面（相当于图14甲中的ab b′a′面）的面积可以在0.1cm2以下，因此可以用来较精确的测量空间某一位置的磁感应强度．如图乙所示为一种利用霍尔效应测磁感应强度的仪器，其中的探头装在探杆的前端，且使探头的正对横截面与探杆垂直．这种仪器既可以控制通过探头的恒定电流的大小I，又可以监测出探头所产生的霍尔电势差UH，并自动计算出探头所测位置磁场的磁感应强度的大小，且显示在仪器的显示窗内．
①在利用上述仪器测量磁感应强度的过程中，对探杆的放置方位有何要求；
②要计算出所测位置磁场的磁感应强度，除了要知道H、I、UH外，还需要知道哪个物理量，并用字母表示．推导出用上述这些物理量表示所测位置磁感应强度大小的表达式．
16．物理实验中经常用光电门测量物体的速度，光电门传感器为门式结构，如图所示。A管发射红外线，B管接收红外线。A、B之间无挡光物体时，电路断开；有物体经过A、B之间时B管被挡光，电路接通。请简述怎么计算出物体的速度。
17．加速度计是测定物体加速度的仪器。在现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船等制导系统的信息源。如图为应变式加速度计的示意图。当系统加速时，加速计中的敏感元件也处于加速状态。敏感元件由两弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件的下端可在滑动变阻器R上自由滑动，当系统加速运动时，敏感元件发生位移并转换为电信号输出。已知敏感元件的质量为m，两侧弹簧的劲度系数均为k，电源电动势为E，电源内阻不计，滑动变阻器的总电阻值为R，有效长度为l，静态时，输出电压为U0，试推导加速度a与输出电压U的关系式。
18．某中学生制作成功一个“遥控探测手”。阅读下面一则文字说明和电路图，请你指出“遥控探测手”的三个基本“机器人模块"是由文中的哪些装置构成的？（如控制器、传感器、执行器等主要模块）从电路中你能看出是哪种基本逻辑电路？为什么？
遥控探测手
未开发的处女地或者某个星球被视为人类的未来生存地，需要去检测空气、土壤、水的样本是否为优良元素。而那里充满危险，谁去更合适呢？机器人探测是当仁不让的。我这里制作的遥控探测手，具备探测的功能，能小发出光、声的可视的非语言信号。所用材料一般家里或市场上都可找到。主要有：胶木板、铅皮、单簧管、磁铁、微动开关、遥控玩具型的接受与发射装置。制作中有两点要注意：其一，调整遥控装置中的接受与发射频率，若调整失误，遥控车只进不退，或只会左转不会右转等令人哭笑不得的事就会发生；其二，探测手的电气原理要设计好，见示意图，其中J为单簧管，S为微动开关，Q是发光二极管。
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．CD
【分析】
电容器始终与电源相连，则电容器两端间的电势差不变，根据电容器的变化判断电容的变化以及电场强度的变化，从而判断电荷电势能和电场力变化。
【详解】
A．根据
可知，增大，则电容减小，故A错误；
B．静电计测量的是电容器两端的电势差，因为电容器始终与电源相连，则电势差不变，所以静电计指针张角不变，故B错误；
C．电势差不变，增大，则电场强度减小，点与上极板的电势差减小，则点的电势增大，因为该油滴带负电，则电势能减小，故C正确；
D．因电容器与电源相连，在此容器两端的电势差不变，因增大，则由
可知，电场强度减小，电荷受到的电场力减小，故D正确。
故选CD。
【点睛】
本题是电容器的动态分析问题，关键抓住不变量，当电容器与电源始终相连，则电势差不变，当电容器与电源断开，则电荷量不变。
2．BD
【详解】
滑动变阻器的触头P从上向下滑动一段距离，接入电路的总电阻增加，总电流减小，电流表A的示数变小，外电压增大，电压表V1的示数变大，R1两端电压减小，电压表V2的示数变小，R2两端电压增加，电容器C两端电压增加，电荷量变大。
故选BD。
3．CD
【解析】
【详解】
A.在t1～t2内，I变大，阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，故A错误；
B.在t2～t3内，I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，故B错误；
C.在t1～t2内，I变大，阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，故C正确；
D.在t2～t3内，I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，故D正确．
4．BCD
【解析】非接触式测温仪能发出红外线，温度越高的物体发出的红外线越强，所以测温仪使用的是红外线温度传感器，热敏电阻的特点是随温度的升高而电阻变小，故BCD正确．
5．CD
【详解】
A．由图像得到
知 ，当电阻
时，压力
但回路中的电阻不可能为零，则压力最大值不可能为1500N，故A错误；
B．压力传感器的电阻为零时，电源短路，则压力传感器的电阻最小不可能为零，故B错误；
C．空载时
根据图像知此时
由
故C正确；
D．当
由
可得
故D正确。
故选CD。
6．C
【详解】
AB.当滑动变阻器R的滑片向左滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路总电阻变小，干路电流变大.即电流表A1的示数变大，电源内电压和R1两端电压变大，R2两端电压变小，V的示数变小，A2示数变小，故AB错误;
C.电压表V的示数变化量ΔU与电流表A1示数变化量ΔI1的比值等于R1+r，是不变的，选项C正确;
D.滑动变阻器R的滑片滑到最左端时，R1的电流最大，R1的功率最大，选项D错误.
7．C
【详解】
A．电流方向向右，电子向左定向移动，根据左手定则判断可知，电子所受的洛伦兹力方向向里，则后表面积累了电子，前表面的电势比后表面的电势高，故A错误；
B．由电子受力平衡可得
解得，电流越大，电子的定向移动速度v越大，所以前、后表面间的电压U与I成正比，所以故B错误，C正确；
D．稳定时自由电子受力平衡，受到的洛伦兹力等于电场力，即
故D错误。
故选C。
8．C
【详解】
试题分析：由于磁场方向是指向里的，电流方向是指向右的，故自由电子的定向移动方向是向左的，根据左手定则，电子在磁场中受到向上的沦兹力，从而向上运动，所以上表面积累了大量的自由电子从而带负电，下表面带正电，故下表面的电势高于上表面，A不对，B正确；增大h时，相当于导体在磁场中切割磁感线运动的长度变长了，故两端产生的电势差变大，故C是正确的，也可以这样认为：由于平衡时，电子受到的电场力等于磁场力，即，故h越大，上、下表面的电势差就越大．
考点：霍尔效应，电势差等知识．
9．B
【详解】
A．电火花打点计时器使用的是220V的交流电源，选项A正确；
B．电磁打点计时器使用的是4~6V的交流电源，选项B错误；
C．实验时，先接通电源，等计时器工作稳定后，让物体带着纸带运动，选项C正确；
D．当电源频率为50Hz时，打点计时器每隔0.02s打一个点，选项D正确。
此题选择不正确的选项，故选B。
10．B
【详解】
当滑片向右滑动时，R1阻值减小，则总电阻减小，总电流变大，则R0上电流变大，则R0消耗的电功率变大；内阻上的电压以及R0上的电压均变大，则路端电压减小；则L和R1并联支路的电压减小，则灯泡L变暗；通过灯泡L的电流减小，则通过R1的电流变大，故选项ACD错误，B正确。
故选B。
11．C
【详解】
AB．若照射光敏电阻R的光照强度逐渐减弱，光敏电阻的阻值增大，根据“串反并同”规律，与其串联的电流表的电流减小，电流表的示数变小，B错误；与其并联的电压表的电压增大，电压表的示数增大，A错误；
C．与其串联的小灯泡的电流变小，小灯泡的功率变小，小灯泡变暗，C正确；
D．与其串联的电阻R1的电流变小，R1消耗的功率变小，D错误。
故选C。
12．A
【详解】
AB．闭合开关后，外电路电阻变小，则总电阻减小，电路中总电流增大，即电流表示数增大，故A正确，B错误；
CD．电路中总电流增大，则电源的内电压增大，则由闭合电路欧姆定律可知，路端电压减小，故电压表示数减小，故CD错误；
故选A。
13．正． 阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M．
【详解】
(1)示意图中，a端就是电源正极；
(2)光控继电器的原理是：当光照射光电管时，阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M.
14．100 4 ag
【详解】
（1）[1][2]由弹簧的弹力与其形变量的关系可得
由表达式结合图像可知图像斜率表示弹簧的劲度系数，而横截距表示弹簧的原长，故弹簧的劲度系数
弹簧原长
（2）[3][4]当所称的物体质量为零时，有
此时由电路结构可得
联立解得电源电动势
当所称的物体质量最大时，弹簧被压缩L，此时有
联立解得
15．（1）；（2）①应调整探杆的放置位置（或调整探头的方位），使霍尔电势差达到最大（或使探杆与磁场方向平行；使探头的正对横截面与磁场方向垂直；abb′a′面与磁场方向垂直）；②还需要知道探头沿磁场方向的宽度l，B=．
【详解】
（1）设单位体积内的自由电子数为n，自由电子定向移动的速率为v，则有 I=nehlv
当形成恒定电流时，自由电子所受电场力与洛仑兹力相等，因此有
evB0=e
解得．
（2）①应调整探杆的放置方位（或调整探头的方位），使霍尔电势差达到最大（或使探杆与磁场方向平行；探头的正对横截面与磁场方向垂直；ab b′a′面与磁场方 向垂直）
②设探头中的载流子所带电荷量为q，根据上述分析可知，探头处于磁感应强度为B的磁场中，当通有恒定电流I，产生最大稳定霍尔电压UH时，有 qvB=q
又因 I=nqhlv和H=
联立可解得
所以，还需要知道探头沿磁场方向的宽度l．
16．当光电门传感器A、B之间无挡光物体时，电路断开，当A、B之间有挡光物体时，电路接通，与光电门相连的计算机记录下挡光时间，再测量出挡光物体的宽度，结合运动学公式即可算出物体运动的平均速度，当很小时，计算出的平均速度可认为是瞬时速度。
【详解】
当光电门传感器A、B之间无挡光物体时，电路断开，当A、B之间有挡光物体时，电路接通，与光电门相连的计算机记录下挡光时间，再测量出挡光物体的宽度，结合运动学公式即可算出物体运动的平均速度，当很小时，计算出的平均速度可认为是瞬时速度。
17．
【详解】
设静态时滑动变阻器的滑片距左端为x，则敏感元件的输出电压为
设系统向右加速时,滑片左移Δx，敏感元件两侧的弹簧形变量都为Δx，且方向相同，则敏感元件的动力学方程为
此时敏感元件的输出电压为
综合可得
向右加速运动时
设系统向左加速时,滑片右移Δx，敏感元件两侧的弹簧形变量都为Δx，且方向相同，则敏感元件的动力学方程为
此时敏感元件的输出电压为
综合可得
向右加速运动时
综合可得
若U>U0，系统的加速度方向水平向左；
若U18．见解析
【详解】
微控制器是由接受和发射装置、音乐集成块和循环发光二极管集成块构成；传感器是由微动开关和单簧管（磁控开关）构成；执行器是由发光二极管和扬声器构成。从电路中可以看出是“或门”逻辑电路。当探测手碰到优良元素（含有磁铁）障碍物时，就会使微动开关和单簧管均闭合。同时发出光和声。但微动开关闭合时也会使二极管发光，单簧管遇磁铁时也会闭合，使扬声器发声。
答案第1页，共2页
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