第五章 传感器 章末测评（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第五章 传感器 章末测评（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 901.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-18 18:26:30 | ||
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文档简介
人教版（2019）选择性必修第二册 第五章 章末测评
一、单选题
1．物理传感器是利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出相关信息的，化学传感器是利用化学反应识别和检测信息的。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．气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换为电压输出
D．物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应
2．用完全相同的电阻组成甲、乙两个电路，电阻阻值R不随电压变化，R的额定电压为U0，额定电流为I0．现将甲、乙电路分别接入各自能承受的最大电压，则（ ）
A．甲电路的电压较大 B．乙电路的电压较大
C．甲电路的电功率较大 D．乙电路的电阻较大
3．美国科学家Willard S.Boyle与George E.Snith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．小灯泡 D．干电池
4．某兴趣小组对火灾报警装置的部分电路进行探究，其电路图如图所示，其中是半导体热敏电阻，它的电阻随温度的变化关系如图所示.当所在处出现火情时，通过电流表的电流I和a、b间的电压U与出现火情前相比（）
A．I变大，U变小
B．I变小，U变小
C．I变小，U变大
D．I变大，U变大
5．生活中的电子秤利用了传感器原理，电子秤称重时主要使用的是下列哪种传感器（ ）
A．超声波传感器 B．压力传感器 C．温度传感器 D．红外传感器
6．热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，其电阻Rt随温度t变化的图线如图甲所示．如图乙所示电路中，热敏电阻Rt与其他电阻构成的闭合电路中，水平放置的平行金属板中带电质点P处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当Rt所在处温度升高时，则( )
A．电压表读数减小 B．电流表读数减小
C．质点P将向上运动 D．R3上消耗的功率增大
7．关于物理现象或观念，下列说法错误的是（ ）
A．电阻率不随温度变化的合金材料，可用来制造电阻温度计
B．避雷针采用针尖状是利用的尖端放电的原理
C．电视屏幕容易吸附灰尘主要是因为静电力的吸引
D．电动势越大，移动单位电荷时将其他形式的能转化为电能就越多
8．图为用电源、电磁继电器、滑动变阻器、绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻、开关、导线等组成的一个高温报警器电路图，要求是：正常情况绿灯亮，有 险情时电铃报警，则图中的甲、乙、丙分别是（ ）
A．小电铃、半导体热敏电阻、绿灯泡
B．半导体热敏电阻、小电铃、绿灯泡
C．绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻
D．半导体热敏电阻、绿灯泡、小电铃
二、多选题
9．在如图所示的闪光灯电路中，电源的电动势为E，电容器的电容为C。当闪光灯两端电压达到击穿电压U时，闪光灯才有电流通过并发光，正常工作时，闪光灯周期性短暂闪光，则可以判定（ ）
A．电源的电动势E一定大于击穿电压U
B．电容器所带的最大电荷量一定为
C．闪光灯闪光时，电容器所带的电荷量一定增大
D．在一个闪光周期内，通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等
10．传感器是指这样一类元件，它通常能把非电学量（如力、光等）的变化，转换为电学量（如电流、电压等）的变化，或电路的通断．它在自动控制中有着广泛的应用。关于制作传感器需要的元器件，下列说法正确的是（ ）
A．热敏电阻能够把温度的变化转换为其阻值的变化
B．金属热电阻能够把温度的变化转换为其阻值的变化
C．光敏电阻能够把光照强弱的变化转换为其阻值的变化
D．所有传感器都是由半导体材料制作的
11．如图所示，平行板电容器与直流电源连接，下极板接地，一带电油滴位于电容器中的P点且处于静止状态，现将上极板竖直向上移动一小段距离，则（ ）
A．P点电势将降低
B．带电油滴的电势能保持不变
C．带电油滴将沿竖直方向向上运动
D．电容器的电容减小，极板带电荷量减小
12．如图，在匀强磁场中放置一个矩形截面的金属导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差，这个现象称为霍尔效应。已知导体中电流强度为I，磁感应强度为B，导体的长为a，高为b，厚为c，此时上下表面产生的电势差为U，下列说法中正确的是（ ）
A．正电荷沿着电流方向移动，上表面电势低于下表面电势
B．自由电子逆着电流方向移动，上表面电势低于下表面电势
C．上下表面的电势差U∝
D．上下表面的电势差U∝
三、实验题
13．常见的一种力传感器由弹簧钢和应变片组成，其结构示意图如图甲所示。弹簧钢右端固定，在其上、下表面各贴一个相同的应变片。若在弹簧钢的自由端施加向下的作用力F，则弹簧钢发生弯曲，上应变片被拉伸，下应变片被压缩。应变片采用半导体材料制成，其阻值与长度成正比。给上、下应变片提供相等且恒定不变的电流，上应变片两端电压为，下应变片两端电压为，传感器把这两个电压的差值输出，用来反映力F的大小。半导体应变片的阻值随温度会发生变化，其变化情况如图乙所示。为消除气温变化对测量精度的影响，需分别给上、下应变片串联一合适的电阻，进行温度补偿。串联合适的电阻后，测量结果不再受温度影响。
（1）力F越大，弹簧钢的弯曲程度越_______（选填“大”或“小”），传感器输出的电压U越_______（选填“大”或“小”）。
（2）外力为时，上、下应变片的电阻分别是、；外力为时，上、下应变片的电阻分别是、。若，则、、、的从大到小的排列是________。
A． B．
C． D．
（3）如果未进行温度补偿，自由端受到相同的力F作用，该传感器下应变片两端的电压冬天比夏天_______（选填“大”或“小”）。
（4）进行温度补偿时，给下应变片串联的电阻最合适的是下列选项图中的_______。
A． B． C． D．
14．某同学设计了一种“自动限重器”，如图甲所示。该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机（实质是电动机）、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图乙所示。当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电动势E＝6V，r＝2Ω，电磁继电器线圈的阻值忽略不计。请你解答下列问题：
(1)用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整。( )
(2)当电磁继电器线圈中的电流大小为15 mA时，衔接被吸下。若货架能承受的最大压力为800 N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为____Ω。
(3)硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件，现将控制电路中的电源换成硅光电池，用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的U－I曲线（如图丙）。不改变滑片的位置，当货架能承受的压力逐渐增加时，该硅光电池的内阻将____，内电路上消耗的功率将____。（以上两空选填“增加”“减小”“先增大后减小”“先减小后增大”或“不变”）
(4)若控制电路中的电源换成硅光电源，不改变滑片的位置，即如(2)中数值，现测得硅光电源两端电压为5.4 V，则货架上承受的压力为____N。
15．（1）如图甲为斯密特触发器的符号，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值（1.6 V）时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平（0.25 V），而当输入端A的电压下降到另一个值的时候（0.8 V），Y会从低电平跳到高电平（3.4 V）。如图乙、丙是某同学设计的两个电路图。图中R1是可调电阻，RT是热敏电阻，其阻值会随温度的升高而减小。能作为温度报警器的电路图是______（填“乙”或“丙”）。
（2）如图丁所示，请用笔画线把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器、开关、电源连接成完整的电路，制成光电报警装置( )。
要求：当有光照射报警装置且光照不是很弱时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声。
16．某兴趣小组获得废旧变压器，其上标注规格不清楚，该小组同学想在不破坏变压器的前提下测出输入线圈的电阻。
（1）先用多用电表欧姆挡粗测其电阻值，选择倍率挡位“×100Ω”，指针位置如图甲所示，则其阻值为______。
（2）然后用伏安法精确地测量其直流电阻，实验室备有以下器材：
a．电流表（量程0~10mA，内阻约为200Ω，测量时读数为）
b．电流表（量程0~2.5mA，内阻，测量时读数为）
e．定值电阻
d．定值电阻
e．滑动变阻器（0~1000Ω）
f．滑动变阻器（0~10Ω）
g．电池组E（电动势6V，内阻不计）
h．开关、导线若干
①要求电表读数范围尽量大，通过计算设计电路图，将图乙中实验仪器连接成测量电路（无需画出电路图）______，并说明选用______，选用______。（填器材对应物理量字母）
②通过多次测量，根据测量数据，作出图像是过原点的直线，如图丙所示，其图线的斜率为k，则变压器输入线圈的电阻R＝______。（用题目所给字母来表示）
四、解答题
17．如图所示电路中，电源电压U＝18V，小灯泡L上标有“6V，3W”。设小灯泡电阻不随温度变化，电压表量程为0-15V，电阻箱的最大阻值足够大。调节电阻箱使其阻值R1＝6Ω，闭合电键S，这时小灯泡正常发光。
（1）求定值电阻的阻值R2。
（2）在保证电路中各器件安全工作的前提下，改变电阻箱的阻值，求小灯泡的最小功率P。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．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换为电学量，故选项A错误；
B．气敏传感器的核心部件是气敏电阻，其表面吸收了某种自身敏感的气体之后会发生反应，使自身阻值改变，属于化学传感器，故选项B错误；
C．物理传感器既可将信息转换为电压输出，也可将信息转换为电流、电阻等输出，故选项C错误；
D．由物理传感器的定义知，物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应，选项D正确.
故选D。
2．A
【解析】
【详解】
AB．因为串联电路总电压为各用电器电压之和，并联电路总电压等于各之路电压，所以甲电路的电压为2U0，乙电路的电压为U0，甲电路电压大，故A正确，B错误；
C．因为功率为标量，电路中的总功率等于各用电器功率之和，故甲乙的电功率都为2U0I0，故C错误；
D．甲电路的总电阻为R甲=2，乙电路的总电阻为R乙=，所以甲电路的电阻较大，故D错误；
3．B
【解析】
【详解】
A.发光二极管两极达到一定电压时就会正向导通，不是传感器．故A不符合题意；
B.热敏电阻可以把温度转化为电学量，是传感器，故B符合题意；
C.小灯泡是将电能转化为热能，不是传感器，故C不符合题意；
D.干电池是电源，能给两极提供电势差的设备，不是传感器．故D不符合题意．
4．A
【解析】
【详解】
由图乙知，温度越高，R2的阻值越小；当出现火情时，R2减小，R总减小，I总=增大，路端电压减小，即a、b间的电压减小；R1两端电压 U1=I总R1,增大，并联电路的电压U2=U-U1,减小，I3=减小，故I=I总-I3增大，即电流表的示数增大，选项A正确.
5．B
【解析】
【详解】
ABCD．电子秤的工作原理是通过压力传感器测量重物对称产生压力，故B正确。
故选B。
6．A
【解析】
【详解】
试题分析：当Rt所在处温度升高时,由甲图可知Rt减小，电路的总电阻减小，电流变大，路端电压减小，R1电压变大，则R3电压减小，电容器两端电压减小，则质点P将向下运动，选项C错误；R3电流减小，R3上消耗的功率减小，选项D错误；R3电流减小，则R2电流变大，则电流表读数变大，选项B错误；因为UR3=UR2+URt,则URt减小，即电压表读数减小，选项A正确；故选A.
考点：电路的动态分析.
7．A
【解析】
【详解】
A．某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻；只有随温度变化明显的电阻才能制造电阻温度计，A错误，符合题意；
B．带电荷的云层靠近避雷针时，在避雷针尖端感应出与云层相反的静电，达到一定程度就向空中放电，中和云层中的电荷，利用了尖端放电原理，B正确，不符合题意；
C．电视机工作时，由于电子运动到了屏幕上，而使屏幕上带静电，而带电体有吸引轻小物体的性质，故把灰尘吸引到了屏幕上，C正确，不符合题意；
D．电动势越大，移动单位电荷时将其他形式的能转化为电能就越多，D正确，不符合题意。
故选A。
8．B
【解析】
【详解】
根据要求，在常温下热敏电阻甲阻值较大，电磁铁磁性较弱，不能将衔铁吸下，此时绿灯所在电路接通，绿灯亮，所以丙为是绿灯；温度升高，热敏电阻阻值较小，控制电路电流增大时，电磁铁磁性增大，将衔铁吸下，丙电路断开，乙电路接通电铃响，所以乙为小电铃；由以上的分析可知，甲是半导体热敏电阻．故选B．
【点睛】
此题考查了电磁继电器的构造及工作原理，并考查了并联电路电压的关系；电磁继电器是利用电磁铁来工作的自动开关．
【考点】
传感器
9．AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．电容器两端的电压与闪光灯两端的电压相等，当电源给电容器充电，达到闪光灯击穿电压U时，闪光灯被击穿，电容器放电，放电后闪光灯两端电压小于U，断路，电源再次给电容器充电，达到电压U时，闪光灯又被击穿，电容器放电，如此周期性充放电，使得闪光灯周期性短暂闪光。要使得充电后达到电压U，则电源电动势一定大于等于U，故A正确；
B．电容器两端的最大电压为U，故电容器所带的最大电荷量为
Q=CU
故B错误；
C．闪光灯闪光时电容器放电，所带电荷量减少，故C错误；
D．充电时电荷通过R，通过闪光灯放电，故充放电过程中通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等，故D正确。
故选AD。
10．ABC
【解析】
【详解】
ABC．热敏电阻、金属热电阻、光敏电阻等都是把温度或光照强度的变化转换为其阻值的变化，从而实验电路中电流或电压的变化的，故ABC都是正确的；
D．并非所有的传感器都是由半导体材料制成的，半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料都可以用来制作传感器，故D错误。
故选ABC。
11．AD
【解析】
【详解】
A．因为电容器和直流电源相连，则极板间电压不变，间距增大，极板间电场强度减小，所以P点和下极板间的电势差减小，又下极板接地，所以P点电势减小，选项A正确；
B．根据题意可知，上极板带正电，又油滴初始静止，所以可知油滴带负电，P点电势减小，因此油滴电势能增大，B错误；
C．因为极板间电场强度减小，原来电场力等于重力，现在电场力小于重力，油滴向下运动，C错误；
D．根据平行板电容器电容决定式
可知，极板间距增大，电容减小，又电压不变，所以极板所带电荷量Q=CU减小，选项D正确。
故选AD。
12．BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB．导体中定向移动形成电流的是自由电子，电子带负电，故自由电子逆着电流方向移动，根据左手定则知，带负电的电子向上偏转，上极板带负电，故上表面电势低于下表面电势，A错误B正确；
CD．电荷最终在电场力和洛伦兹力的作用下保持平衡，有
解得
即
C错误D正确。
故选BD。
13． 大 大 D 小 D
【解析】
【详解】
（1）[1][2]力F越大，弹簧钢的弯曲程度越大，上、下两应变片的长度差越大，则传感器输出的电压U越大。
（2）[3]外力为时，上、下应变片的电阻分别是、，此时；外力为时，上、下应变片的电阻分别是、，此时。若，则、、、从大到小的排列是，故选D。
（3）[4]施加相同的力时，冬天比夏天下应变片的电阻改变量大，所以该传感器下应变片两端的电压冬天比夏天小。
（4）[5]原半导体应变片的阻值随温度升高而减小，所以补偿电阻的阻值应随温度升高而增大，再结合图乙知，故选D。
14． 318 增大 增大 90
【解析】
【详解】
(1)[1]将货物装载机和上触点串联组成工作电路，将R1、滑动变阻器R2、电磁铁串联接入控制电路，连接电路如图所示。
(2)[2]R1与R2串联，则
I1＝I2＝Imax＝15 mA＝0.015 A
根据闭合电路的欧姆定律
由图乙可知，F＝800 N时，R1＝80 Ω，所以
即滑动变阻器R2的最大阻值至少为318 Ω。
(3)[3][4]由题图丙可知，随着外电路电阻减小，电路电流增大，硅光电池的U－I图线的斜率绝对值逐渐变大，即硅光电池的内阻随外电路电阻变小而变大。当不改变滑片的位置，货架能承受的压力逐渐增加时，R1的电阻变小，电路中电流增大，所以该硅光电池的内阻将增大。内电阻和电流都增大，由
P内＝I2r
可知内电路上消耗的功率将增大。
(4)[5]硅光电源两端电压为5.4 V，由题图丙可知此时电流为10 mA，外电路的总电阻
所以
根据题图乙可知，此时对应的压力为90 N。
15． 乙
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]温度升高时，热敏电阻阻值减小，其两端电压减小，题图乙中，斯密特触发器的输入端A的电压升高，输出端Y跳到低电平，蜂鸣器两端电压增大，蜂鸣器报警；而题图丙中，温度升高时，热敏电阻两端电压减小，斯密特触发器的输入端A的电压降低，输出端Y跳到高电平，蜂鸣器两端电压减小，蜂鸣器不工作。
故选乙。
（2）[2]根据题意，当有光照且光照不是很弱时，光敏电阻的阻值变小，使得干簧管继电器线圈中有较大的电流，从而产生磁场，导致两个铁质簧片闭合，使得蜂鸣器发声；当没有光照或光照很弱时，光敏电阻的阻值变大，干簧管继电器线圈中的电流很微弱，磁场消失，两簧片分离，蜂鸣器不发声。故光敏电阻和干簧管继电器串联组成控制电路，电路如图所示：
16． 700Ω
【解析】
【详解】
（1）[1]欧姆表的读数为
（2）①[2][3][4]电源电动势为6V，应选电流表与定值电阻串联构成电压表，其能测量的最大电压为
由于要使电表读数范围尽量大，故滑动变阻器应选择分压式接法，应选用最大阻值较小的，实物连线如图所示
②[5]由并联电路特点有
整理得
在图像中，斜率为
得
17．（1）4Ω；（2）0.75W
【解析】
【详解】
（1）小灯泡正常发光时
UL＝6V
IL＝＝A＝0.5A
电压表示数为
UV＝U－UL＝18V－6V＝12V
通过电阻箱的电流为
I＝＝A＝2A
通过电阻R2的电流为
I＝（2－0.5）A＝1.5A
定值电阻的阻值为
R2＝＝Ω＝4Ω
（2）在保证电路中各器件安全工作的前提下，改变电阻箱的阻值，当电压表示数为UV＝15V时，小灯泡的功率最小，小灯泡两端电压为
UL＝U－UV＝（18－15）V＝3V
小灯泡的最小功率为
P＝＝W＝0.75W
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．物理传感器是利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出相关信息的，化学传感器是利用化学反应识别和检测信息的。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．气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换为电压输出
D．物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应
2．用完全相同的电阻组成甲、乙两个电路，电阻阻值R不随电压变化，R的额定电压为U0，额定电流为I0．现将甲、乙电路分别接入各自能承受的最大电压，则（ ）
A．甲电路的电压较大 B．乙电路的电压较大
C．甲电路的电功率较大 D．乙电路的电阻较大
3．美国科学家Willard S.Boyle与George E.Snith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．小灯泡 D．干电池
4．某兴趣小组对火灾报警装置的部分电路进行探究，其电路图如图所示，其中是半导体热敏电阻，它的电阻随温度的变化关系如图所示.当所在处出现火情时，通过电流表的电流I和a、b间的电压U与出现火情前相比（）
A．I变大，U变小
B．I变小，U变小
C．I变小，U变大
D．I变大，U变大
5．生活中的电子秤利用了传感器原理，电子秤称重时主要使用的是下列哪种传感器（ ）
A．超声波传感器 B．压力传感器 C．温度传感器 D．红外传感器
6．热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，其电阻Rt随温度t变化的图线如图甲所示．如图乙所示电路中，热敏电阻Rt与其他电阻构成的闭合电路中，水平放置的平行金属板中带电质点P处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当Rt所在处温度升高时，则( )
A．电压表读数减小 B．电流表读数减小
C．质点P将向上运动 D．R3上消耗的功率增大
7．关于物理现象或观念，下列说法错误的是（ ）
A．电阻率不随温度变化的合金材料，可用来制造电阻温度计
B．避雷针采用针尖状是利用的尖端放电的原理
C．电视屏幕容易吸附灰尘主要是因为静电力的吸引
D．电动势越大，移动单位电荷时将其他形式的能转化为电能就越多
8．图为用电源、电磁继电器、滑动变阻器、绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻、开关、导线等组成的一个高温报警器电路图，要求是：正常情况绿灯亮，有 险情时电铃报警，则图中的甲、乙、丙分别是（ ）
A．小电铃、半导体热敏电阻、绿灯泡
B．半导体热敏电阻、小电铃、绿灯泡
C．绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻
D．半导体热敏电阻、绿灯泡、小电铃
二、多选题
9．在如图所示的闪光灯电路中，电源的电动势为E，电容器的电容为C。当闪光灯两端电压达到击穿电压U时，闪光灯才有电流通过并发光，正常工作时，闪光灯周期性短暂闪光，则可以判定（ ）
A．电源的电动势E一定大于击穿电压U
B．电容器所带的最大电荷量一定为
C．闪光灯闪光时，电容器所带的电荷量一定增大
D．在一个闪光周期内，通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等
10．传感器是指这样一类元件，它通常能把非电学量（如力、光等）的变化，转换为电学量（如电流、电压等）的变化，或电路的通断．它在自动控制中有着广泛的应用。关于制作传感器需要的元器件，下列说法正确的是（ ）
A．热敏电阻能够把温度的变化转换为其阻值的变化
B．金属热电阻能够把温度的变化转换为其阻值的变化
C．光敏电阻能够把光照强弱的变化转换为其阻值的变化
D．所有传感器都是由半导体材料制作的
11．如图所示，平行板电容器与直流电源连接，下极板接地，一带电油滴位于电容器中的P点且处于静止状态，现将上极板竖直向上移动一小段距离，则（ ）
A．P点电势将降低
B．带电油滴的电势能保持不变
C．带电油滴将沿竖直方向向上运动
D．电容器的电容减小，极板带电荷量减小
12．如图，在匀强磁场中放置一个矩形截面的金属导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差，这个现象称为霍尔效应。已知导体中电流强度为I，磁感应强度为B，导体的长为a，高为b，厚为c，此时上下表面产生的电势差为U，下列说法中正确的是（ ）
A．正电荷沿着电流方向移动，上表面电势低于下表面电势
B．自由电子逆着电流方向移动，上表面电势低于下表面电势
C．上下表面的电势差U∝
D．上下表面的电势差U∝
三、实验题
13．常见的一种力传感器由弹簧钢和应变片组成，其结构示意图如图甲所示。弹簧钢右端固定，在其上、下表面各贴一个相同的应变片。若在弹簧钢的自由端施加向下的作用力F，则弹簧钢发生弯曲，上应变片被拉伸，下应变片被压缩。应变片采用半导体材料制成，其阻值与长度成正比。给上、下应变片提供相等且恒定不变的电流，上应变片两端电压为，下应变片两端电压为，传感器把这两个电压的差值输出，用来反映力F的大小。半导体应变片的阻值随温度会发生变化，其变化情况如图乙所示。为消除气温变化对测量精度的影响，需分别给上、下应变片串联一合适的电阻，进行温度补偿。串联合适的电阻后，测量结果不再受温度影响。
（1）力F越大，弹簧钢的弯曲程度越_______（选填“大”或“小”），传感器输出的电压U越_______（选填“大”或“小”）。
（2）外力为时，上、下应变片的电阻分别是、；外力为时，上、下应变片的电阻分别是、。若，则、、、的从大到小的排列是________。
A． B．
C． D．
（3）如果未进行温度补偿，自由端受到相同的力F作用，该传感器下应变片两端的电压冬天比夏天_______（选填“大”或“小”）。
（4）进行温度补偿时，给下应变片串联的电阻最合适的是下列选项图中的_______。
A． B． C． D．
14．某同学设计了一种“自动限重器”，如图甲所示。该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机（实质是电动机）、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图乙所示。当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电动势E＝6V，r＝2Ω，电磁继电器线圈的阻值忽略不计。请你解答下列问题：
(1)用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整。( )
(2)当电磁继电器线圈中的电流大小为15 mA时，衔接被吸下。若货架能承受的最大压力为800 N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为____Ω。
(3)硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件，现将控制电路中的电源换成硅光电池，用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的U－I曲线（如图丙）。不改变滑片的位置，当货架能承受的压力逐渐增加时，该硅光电池的内阻将____，内电路上消耗的功率将____。（以上两空选填“增加”“减小”“先增大后减小”“先减小后增大”或“不变”）
(4)若控制电路中的电源换成硅光电源，不改变滑片的位置，即如(2)中数值，现测得硅光电源两端电压为5.4 V，则货架上承受的压力为____N。
15．（1）如图甲为斯密特触发器的符号，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值（1.6 V）时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平（0.25 V），而当输入端A的电压下降到另一个值的时候（0.8 V），Y会从低电平跳到高电平（3.4 V）。如图乙、丙是某同学设计的两个电路图。图中R1是可调电阻，RT是热敏电阻，其阻值会随温度的升高而减小。能作为温度报警器的电路图是______（填“乙”或“丙”）。
（2）如图丁所示，请用笔画线把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器、开关、电源连接成完整的电路，制成光电报警装置( )。
要求：当有光照射报警装置且光照不是很弱时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声。
16．某兴趣小组获得废旧变压器，其上标注规格不清楚，该小组同学想在不破坏变压器的前提下测出输入线圈的电阻。
（1）先用多用电表欧姆挡粗测其电阻值，选择倍率挡位“×100Ω”，指针位置如图甲所示，则其阻值为______。
（2）然后用伏安法精确地测量其直流电阻，实验室备有以下器材：
a．电流表（量程0~10mA，内阻约为200Ω，测量时读数为）
b．电流表（量程0~2.5mA，内阻，测量时读数为）
e．定值电阻
d．定值电阻
e．滑动变阻器（0~1000Ω）
f．滑动变阻器（0~10Ω）
g．电池组E（电动势6V，内阻不计）
h．开关、导线若干
①要求电表读数范围尽量大，通过计算设计电路图，将图乙中实验仪器连接成测量电路（无需画出电路图）______，并说明选用______，选用______。（填器材对应物理量字母）
②通过多次测量，根据测量数据，作出图像是过原点的直线，如图丙所示，其图线的斜率为k，则变压器输入线圈的电阻R＝______。（用题目所给字母来表示）
四、解答题
17．如图所示电路中，电源电压U＝18V，小灯泡L上标有“6V，3W”。设小灯泡电阻不随温度变化，电压表量程为0-15V，电阻箱的最大阻值足够大。调节电阻箱使其阻值R1＝6Ω，闭合电键S，这时小灯泡正常发光。
（1）求定值电阻的阻值R2。
（2）在保证电路中各器件安全工作的前提下，改变电阻箱的阻值，求小灯泡的最小功率P。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．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换为电学量，故选项A错误；
B．气敏传感器的核心部件是气敏电阻，其表面吸收了某种自身敏感的气体之后会发生反应，使自身阻值改变，属于化学传感器，故选项B错误；
C．物理传感器既可将信息转换为电压输出，也可将信息转换为电流、电阻等输出，故选项C错误；
D．由物理传感器的定义知，物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应，选项D正确.
故选D。
2．A
【解析】
【详解】
AB．因为串联电路总电压为各用电器电压之和，并联电路总电压等于各之路电压，所以甲电路的电压为2U0，乙电路的电压为U0，甲电路电压大，故A正确，B错误；
C．因为功率为标量，电路中的总功率等于各用电器功率之和，故甲乙的电功率都为2U0I0，故C错误；
D．甲电路的总电阻为R甲=2，乙电路的总电阻为R乙=，所以甲电路的电阻较大，故D错误；
3．B
【解析】
【详解】
A.发光二极管两极达到一定电压时就会正向导通，不是传感器．故A不符合题意；
B.热敏电阻可以把温度转化为电学量，是传感器，故B符合题意；
C.小灯泡是将电能转化为热能，不是传感器，故C不符合题意；
D.干电池是电源，能给两极提供电势差的设备，不是传感器．故D不符合题意．
4．A
【解析】
【详解】
由图乙知，温度越高，R2的阻值越小；当出现火情时，R2减小，R总减小，I总=增大，路端电压减小，即a、b间的电压减小；R1两端电压 U1=I总R1,增大，并联电路的电压U2=U-U1,减小，I3=减小，故I=I总-I3增大，即电流表的示数增大，选项A正确.
5．B
【解析】
【详解】
ABCD．电子秤的工作原理是通过压力传感器测量重物对称产生压力，故B正确。
故选B。
6．A
【解析】
【详解】
试题分析：当Rt所在处温度升高时,由甲图可知Rt减小，电路的总电阻减小，电流变大，路端电压减小，R1电压变大，则R3电压减小，电容器两端电压减小，则质点P将向下运动，选项C错误；R3电流减小，R3上消耗的功率减小，选项D错误；R3电流减小，则R2电流变大，则电流表读数变大，选项B错误；因为UR3=UR2+URt,则URt减小，即电压表读数减小，选项A正确；故选A.
考点：电路的动态分析.
7．A
【解析】
【详解】
A．某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻；只有随温度变化明显的电阻才能制造电阻温度计，A错误，符合题意；
B．带电荷的云层靠近避雷针时，在避雷针尖端感应出与云层相反的静电，达到一定程度就向空中放电，中和云层中的电荷，利用了尖端放电原理，B正确，不符合题意；
C．电视机工作时，由于电子运动到了屏幕上，而使屏幕上带静电，而带电体有吸引轻小物体的性质，故把灰尘吸引到了屏幕上，C正确，不符合题意；
D．电动势越大，移动单位电荷时将其他形式的能转化为电能就越多，D正确，不符合题意。
故选A。
8．B
【解析】
【详解】
根据要求，在常温下热敏电阻甲阻值较大，电磁铁磁性较弱，不能将衔铁吸下，此时绿灯所在电路接通，绿灯亮，所以丙为是绿灯；温度升高，热敏电阻阻值较小，控制电路电流增大时，电磁铁磁性增大，将衔铁吸下，丙电路断开，乙电路接通电铃响，所以乙为小电铃；由以上的分析可知，甲是半导体热敏电阻．故选B．
【点睛】
此题考查了电磁继电器的构造及工作原理，并考查了并联电路电压的关系；电磁继电器是利用电磁铁来工作的自动开关．
【考点】
传感器
9．AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．电容器两端的电压与闪光灯两端的电压相等，当电源给电容器充电，达到闪光灯击穿电压U时，闪光灯被击穿，电容器放电，放电后闪光灯两端电压小于U，断路，电源再次给电容器充电，达到电压U时，闪光灯又被击穿，电容器放电，如此周期性充放电，使得闪光灯周期性短暂闪光。要使得充电后达到电压U，则电源电动势一定大于等于U，故A正确；
B．电容器两端的最大电压为U，故电容器所带的最大电荷量为
Q=CU
故B错误；
C．闪光灯闪光时电容器放电，所带电荷量减少，故C错误；
D．充电时电荷通过R，通过闪光灯放电，故充放电过程中通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等，故D正确。
故选AD。
10．ABC
【解析】
【详解】
ABC．热敏电阻、金属热电阻、光敏电阻等都是把温度或光照强度的变化转换为其阻值的变化，从而实验电路中电流或电压的变化的，故ABC都是正确的；
D．并非所有的传感器都是由半导体材料制成的，半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料都可以用来制作传感器，故D错误。
故选ABC。
11．AD
【解析】
【详解】
A．因为电容器和直流电源相连，则极板间电压不变，间距增大，极板间电场强度减小，所以P点和下极板间的电势差减小，又下极板接地，所以P点电势减小，选项A正确；
B．根据题意可知，上极板带正电，又油滴初始静止，所以可知油滴带负电，P点电势减小，因此油滴电势能增大，B错误；
C．因为极板间电场强度减小，原来电场力等于重力，现在电场力小于重力，油滴向下运动，C错误；
D．根据平行板电容器电容决定式
可知，极板间距增大，电容减小，又电压不变，所以极板所带电荷量Q=CU减小，选项D正确。
故选AD。
12．BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB．导体中定向移动形成电流的是自由电子，电子带负电，故自由电子逆着电流方向移动，根据左手定则知，带负电的电子向上偏转，上极板带负电，故上表面电势低于下表面电势，A错误B正确；
CD．电荷最终在电场力和洛伦兹力的作用下保持平衡，有
解得
即
C错误D正确。
故选BD。
13． 大 大 D 小 D
【解析】
【详解】
（1）[1][2]力F越大，弹簧钢的弯曲程度越大，上、下两应变片的长度差越大，则传感器输出的电压U越大。
（2）[3]外力为时，上、下应变片的电阻分别是、，此时；外力为时，上、下应变片的电阻分别是、，此时。若，则、、、从大到小的排列是，故选D。
（3）[4]施加相同的力时，冬天比夏天下应变片的电阻改变量大，所以该传感器下应变片两端的电压冬天比夏天小。
（4）[5]原半导体应变片的阻值随温度升高而减小，所以补偿电阻的阻值应随温度升高而增大，再结合图乙知，故选D。
14． 318 增大 增大 90
【解析】
【详解】
(1)[1]将货物装载机和上触点串联组成工作电路，将R1、滑动变阻器R2、电磁铁串联接入控制电路，连接电路如图所示。
(2)[2]R1与R2串联，则
I1＝I2＝Imax＝15 mA＝0.015 A
根据闭合电路的欧姆定律
由图乙可知，F＝800 N时，R1＝80 Ω，所以
即滑动变阻器R2的最大阻值至少为318 Ω。
(3)[3][4]由题图丙可知，随着外电路电阻减小，电路电流增大，硅光电池的U－I图线的斜率绝对值逐渐变大，即硅光电池的内阻随外电路电阻变小而变大。当不改变滑片的位置，货架能承受的压力逐渐增加时，R1的电阻变小，电路中电流增大，所以该硅光电池的内阻将增大。内电阻和电流都增大，由
P内＝I2r
可知内电路上消耗的功率将增大。
(4)[5]硅光电源两端电压为5.4 V，由题图丙可知此时电流为10 mA，外电路的总电阻
所以
根据题图乙可知，此时对应的压力为90 N。
15． 乙
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]温度升高时，热敏电阻阻值减小，其两端电压减小，题图乙中，斯密特触发器的输入端A的电压升高，输出端Y跳到低电平，蜂鸣器两端电压增大，蜂鸣器报警；而题图丙中，温度升高时，热敏电阻两端电压减小，斯密特触发器的输入端A的电压降低，输出端Y跳到高电平，蜂鸣器两端电压减小，蜂鸣器不工作。
故选乙。
（2）[2]根据题意，当有光照且光照不是很弱时，光敏电阻的阻值变小，使得干簧管继电器线圈中有较大的电流，从而产生磁场，导致两个铁质簧片闭合，使得蜂鸣器发声；当没有光照或光照很弱时，光敏电阻的阻值变大，干簧管继电器线圈中的电流很微弱，磁场消失，两簧片分离，蜂鸣器不发声。故光敏电阻和干簧管继电器串联组成控制电路，电路如图所示：
16． 700Ω
【解析】
【详解】
（1）[1]欧姆表的读数为
（2）①[2][3][4]电源电动势为6V，应选电流表与定值电阻串联构成电压表，其能测量的最大电压为
由于要使电表读数范围尽量大，故滑动变阻器应选择分压式接法，应选用最大阻值较小的，实物连线如图所示
②[5]由并联电路特点有
整理得
在图像中，斜率为
得
17．（1）4Ω；（2）0.75W
【解析】
【详解】
（1）小灯泡正常发光时
UL＝6V
IL＝＝A＝0.5A
电压表示数为
UV＝U－UL＝18V－6V＝12V
通过电阻箱的电流为
I＝＝A＝2A
通过电阻R2的电流为
I＝（2－0.5）A＝1.5A
定值电阻的阻值为
R2＝＝Ω＝4Ω
（2）在保证电路中各器件安全工作的前提下，改变电阻箱的阻值，当电压表示数为UV＝15V时，小灯泡的功率最小，小灯泡两端电压为
UL＝U－UV＝（18－15）V＝3V
小灯泡的最小功率为
P＝＝W＝0.75W
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