人教版选择性必修二 第五章 传感器章测试（含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版选择性必修二 第五章 传感器章测试（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-24 19:26:29 | ||
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文档简介
人教版选择性必修二第五章传感器章测试（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 有一种测量人体重的电子秤，其原理如图中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器、显示体重的仪表实质是理想电流表设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为，电源电动势为，内阻为，电阻随压力变化的函数式为和的单位分别是和下列说法正确的是( )
A. 该秤能测量的最大体重是
B. 该秤能测量的最大体重是
C. 该秤零刻度线即踏板空载时的刻度线应标在电流表刻度盘处
D. 该秤零刻度线即踏板空载时的刻度线应标在电流表刻度盘处
2. 关于传感器，下列说法中正确的是( )
A. 光敏电阻半导体常被用作光传感器，其光照越强，阻值越大
B. 电饭锅应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体
C. 电熨斗装有双金属片，应用了力传感器
D. 宾馆的烟雾报警器主要应用了热敏电阻传感器
3. 有一种判断电梯运动状态的装置，电路如图所示．为压敏电阻，阻值随所受压力的增大而减小．将平放在电梯内，受压面朝上，并放置物体电梯静止时，理想电流表指针满偏．若电梯在运动时，发现电流表示数变小，则
A. 电梯可能向上匀加速运动 B. 电梯可能向下匀加速运动
C. 电梯一定向上运动 D. 电梯一定向下运动
4. 如图是某电子秤的原理图，人只要站在踏板上，仪表就能显示人的体重，踏板下面的传感器实质是一个阻值可随压力大小而变化的电阻，显示体重的仪表实质是理想电流表，如果不计踏板的质量，电阻随人的体重变化的函数关系式为、是常量，和的单位分别是和，下列说法正确的是( )
A. 传感器是把电信号转换为力信号
B. 闭合电路测量时，电路中的电流随人的体重均匀变化
C. 该秤零刻度线即踏板空载时的刻度线应标在电流表刻度盘的零刻度处
D. 如果要扩大电子秤的量程，滑动变阻器接入电路中的电阻应调大
5. 如图所示，为金属热敏电阻阻值随温度升高而增大，为光敏电阻，和均为定值电阻，电源电动势为，内阻为，为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是( )
A. 金属热敏电阻温度升高，其他条件不变
B. 金属热敏电阻温度降低，光照强度减弱，其他条件不变
C. 光照强度增强，其他条件不变
D. 光照强度增强，金属热电阻温度升高，其他条件不变
6. 电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称“霍尔转把”，属于传感器非接触控制，转把内部有永久磁体和霍尔器件等，截面如图甲。永久磁体的左右两侧分别为、极，开启电源时，在霍尔器件的上下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙。随着转把的转动，其内部的永久磁体也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的霍尔电压，已知电压与车速关系如图丙。下列关于“霍尔转把”的说法正确的是( )
A. 为提高控制的灵敏度，可改变永久磁体的上、下端分别为、极
B. 按图甲顺时针转动电动车的右把手手柄转套，车速将变小
C. 图乙中从霍尔器件的前后面输出控制车速的霍尔电压
D. 若霍尔器件的上下面之间所加电压的正负极性对调，将影响车速控制
7. 如图所示为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为，输出电压为，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为，输出电压为，则该同学身高和质量分别为( )
A. ， B. ，
C. ， D. ，
8. 半导体中参与导电的电流载体称为载流子。型半导体的载流子是带负电的电子，型半导体的载流子是带正电的“空穴”，如图所示，一块厚度为、宽度为的长方形半导体样品，置于方向如图所示、磁感应强度大小为的匀强磁场中，当半导体样品中通以向右的电流强度为的恒定电流时，样品上、下底面出现恒定电势差，且上表面带正电、下表面带负电。设半导体样品中每个载流子带电荷量为，半导体样品中载流子的密度单位体积内载流子的个数用表示已知电流，其中为载流子定向移动的速度，为导体横截面积，则下列关于样品材料类型的判断和其中载流子密度大小的表达式正确的是( )
A. 是型半导体 ， B. 是型半导体，
C. 是型半导体， D. 是型半导体，
9. 电阻应变片是一种将被测件上的形状变化转换成为一种电信号的敏感器件，其阻值会随着机械形变而发生变化。如图所示为某同学设计的利用金属丝应变电阻来研究其阻值与拉力大小之间关系的电路，其中电压表和电流表是理想电表，、两点之间连接的是金属丝应变电阻，把一重物悬挂在金属丝中间。当把悬挂重物的质量减小时，下列说法正确的是( )
A. 电流表示数变小 B. 电压表示数变大
C. 电压表与电流表示数之比变大 D. 电压表与电流表示数变化之比不变
10. 如图所示，当有电流垂直于磁场方向通过半导体板时，连接在半导体板两侧的电压表指针发生偏转，说明半导体板两侧之间存在霍尔电压。用同种材料制成的不同规格的半导体板进一步实验，记录数据结果如表格所示。由于粗心，表格第一行没有记录全部相关的物理量，只记得第一列为实验次数，第三列为通入的电流强度，第五列为霍尔电压，已知厚度边长为、宽度边长为，长度边长为。请用你学过的物理知识并结合表中数据，判断表格中空格处应填写的物理量( )
实验次数 通入电流强度 霍尔电压
A. 第二列为板的边长度
B. 第四行数据为
C. 霍尔电压正负与半导体中导电粒子正负无关
D. 只要尺寸相同，在相同电流、磁感应强度下，换另一种材料，霍尔电压一定不变
二、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
11. 利用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度，该装置是在箱子的前、后壁上各安装一个压力传感器，用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器、上，其压力大小可直接从传感器的显示屏上读出。现将该装置沿运动方向固定在汽车上，传感器在前，传感器在后，汽车静止时，传感器、的示数均为。取
若传感器的示数为，的示数为，求此时汽车的加速度大小和方向。
求当汽车以怎样的加速度运动时，传感器的示数恰为零。
12. 热敏电阻的阻值会随温度的变化而发生明显的改变，可以用来监控周围温度的变化。如图甲所示是某金属热敏电阻的阻值随温度变化的图象。将热敏电阻接入如图乙所示电路，用于监控一线圈电阻的小型电动机的温度，定值电阻，电源电动势，内阻不计。当断开，稳定后理想电流表的示数；当闭合，稳定后理想电流表的示数，电动机输出的机械功率为，求：
当断开，热敏电阻的温度；
当闭合，热敏电阻的温度。
有一种测量物体重量的电子秤，其电路原理图如图中的虚线所示主要由三部分构成：踏板、压力传感器实际上是一个阻值可随压力变化的电阻器、显示体重的仪表实质上是电流表，不计踏板的质量，已知电流表的量程为，内阻为，电源电动势为，内阻为，电阻随压力变化的函数式为和的单位分别为和．
求该秤能测量的最大体重．
通过计算，得出该秤零刻度线即踏板空载时的刻度线应标在电流表刻度盘的哪个刻度处？
写出该秤测量的重力与电流表中电流的函数关系．
13.
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、：当电路中电流时，电子秤测量的体重最大．由欧姆定律
得，，代入得到故A，B错误．
C、踏板空载时，代入得，电阻，由欧姆定律得 ，所以该秤零刻度线即踏板空载时的刻度线应标在电流表刻度盘处．故C正确，D错误．
故选：
电子秤测量的最大体重时，由可知，其电阻最小，电路中电流最大，等于电流表的量程为根据欧姆定律求出电流为时电子秤的电阻，再由求解最大体重．踏板空载时，代入得到电阻，由欧姆定律求出电流．
本题考查了对电子秤原理的理解和欧姆定律的计算．关键是对解析式的理解．
2.【答案】
【解析】
【分析】
传感器作为一种将其它形式的信号与电信号之间的转换装置，在我们的日常生活中得到了广泛应用，不同传感器所转换的信号对象不同，我们应就它的具体原理进行分析。
本题主要考查传感器及其工作原理及传感器的应用。
【解答】
A. 光敏电阻常用作光电传感器，因为光照越强，它的电阻值越小，故A错误；
B. 电饭锅应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体；故B正确；
C. 电熨斗装有双金属片，这也是一种温度传感器；故C错误；
D. 宾馆的烟雾报警器主要应用了光敏电阻传感器，故D错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】
【分析】
根据闭合电路欧姆定律判断压敏电阻阻值的变化，结合压敏电阻阻值与压力的关系判断压力的变化情况，结合超重失重知识判断状态即可分析得出。
本题考查了传感器的应用与超重失重的综合，难度一般。
【解答】
由题知，电流表的示数即总电流变小，由闭合电路欧姆定律知，压敏电阻的阻值增大。根据题上信息可知，物体对电阻的压力在减小。由于电流满偏时，物体处于静止状态，此时物体对电阻的压力等于物体的重力。故可知，电梯运动时，物体对电阻的压力小于物体的重力，故物体随电梯处于失重状态，则电梯运动的加速度方向一定向下，但速度方向无法判断。故B正确，ACD错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】
【分析】
根据闭合电路欧姆定律列式得到电流的表达式和量程的表达式进行讨论即可。
本题考查传感器在生产、生活中的应用；常见传感器的工作原理。解题关键是明确电子秤的工作原理，然后结合闭合电路欧姆定律和电阻随人的体重变化的函数关系式列式分析，不难。
【解答】
A.根据闭合电路欧姆定律列式得到电流的表达式和量程的表达式进行讨论即可．是将压力信号换成电信号的传感器，即力电传感器，故A错误；
B.闭合电路测量时，电路中的电流为：，显然与人的体重不成线性关系，故B错误；
C.当重力为零时，电流最小，但不为零，故C错误；
D.由可知，，因此变阻器接入电路中的电阻调大，可以测量的人的最大体重增大，故D正确。
故选D。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了光敏电阻和热敏电阻的特性与闭合电路的欧姆定律的应用。
金属热敏电阻的阻值随温度升高而增大，光敏电阻的阻值随温度的升高而减小，由闭合电路欧姆定律分析电路中电阻的变化，分析电压表示数的变化，选择符合题意的选项。
【解答】
由电路图可知，和串联后与并联，再与串联；
A.若金属热敏电阻温度升高，增大，并联部分的总电阻增大，总电阻增大，则总电流减小，内电压与电阻两端电压减小，则并联电路分担的电压增大，通过的电流增大，所以通过的电流减小，的电压减小，所以电压表示数减小，与题不符，故A错误；
B.当金属热敏电阻温度降低时，减小，光照减弱时，增大，并联部分的电阻可能增大，分担的电压增大，而分担的电压减小，则电压表示数增大，故B正确；
C.光照增强时，减小，并联部分的总电阻减小，分担的电压减小，电压表示数减小，故C错误；
D.光照增强时，减小，金属热敏电阻温度升高时，增大；并联部分的电阻可能增大，分担的电压增大，通过的电流增大；总电阻增大，总电流减小，则通过的电流减小，的电压减小，所以电压表示数减小，并联部分的电阻也可能减小，分担的电压减小，通过的电流减小，的电压减小，所以电压表示数减小，与题不符，故D错误。
故选B 。
6.【答案】
【解析】
【分析】
根据霍尔元件的工作原理，当磁场强弱变化时，导致电子受到的洛伦兹力大小变化，从而出现不同的霍尔电势差，进而导致车速变化。
考查霍尔元件的工作原理，掌握“霍尔转把”结构图，理解霍尔器件能输出控制车速的电势差与什么因素有关，注意图丙中电势差的正负，不会影响车速。
【解答】
A.由于在霍尔器件的上下面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上下端分别为、极时，磁场与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，那么霍尔器件不能输出控制车速的电势差，故 A错误；
B.当按图甲顺时针转动把手，导致霍尔器件周围的磁场增加，那么霍尔器件输出控制车速的电势差增大，因此车速变快，故B错误；
C.根据题意，结合图乙的示意图，那么永久磁铁的、极可能在左、右侧面，或在前、后表面，因此从霍尔器件输出控制车速的电势差，不是在霍尔器件的左右侧面，而是在前后表面，故C正确；
D.当霍尔器件的上下面之间所加电压正负极性对调，从霍尔器件输出控制车速的电势差正负号相反，但由图丙可知，不会影响车速控制，故D错误。
7.【答案】
【解析】
【分析】
由速度与时间可确定出距离，距离之差为人的高度；由输出电压与作用在其上的压力成正比知，确定出即可确定重力，从而确定质量。
考察传感器的应用，设身高体重测量仪高度为，人的身高为，质量为，根据传感器输出电压与作用在其上的压力成正比，列出方程求解。
【解答】
设身高体重测量仪高度为，人的身高为，质量为
当测重台上没有站人时，根据超声波的速度和位移关系得
根据传感器输出电压与作用在其上的压力成正比得
当测重台上站人时，同理可得，
联立即可求解，，故B正确，ACD错误。
故选B。
8.【答案】
【解析】
【分析】
抓住载流子所受的洛伦兹力和电场力平衡，结合电流的微观表达式求出的大小．
解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，注意偏转的可能是正电荷，也可能是负电荷，掌握电流的微观表达式，结合洛伦兹力和电场力平衡进行求解．
【解答】
解：因为上表面带正电、下表面带负电，电流的方向向右，根据左手定则可判断，是正电荷向右移动，故是型半导体；根据，可得，根据，得，故A正确，BCD错误。
故选A。
9.【答案】
【解析】
【分析】
当悬挂物体变轻时，金属丝电阻变小，根据闭合电路的欧姆定律可分析电压表和电流表示数的变化情况，根据欧姆定律可判断电压表与电流表示数之比和电压表与电流表示数变化之比。
【解答】
当悬挂物体变轻时根据悬挂点的受力平衡可知金属丝的长度变短，由于金属丝的体积不变，再结合电阻定律有， ，，可知金属丝电阻变小，由闭合电路欧姆定律可知，电流表示数变大，因此电压表示数变小，故 A、B错误
C.电压表与电流表示数之比为金属丝的阻值，故电压表与电流表示数比值变小，故C错误
D.电压表与电流表示数变化之比为电源内阻与滑动变阻器阻值之和，故保持不变，故D正确。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查霍尔元件，解决问题的关键是理解霍尔元件的原理，霍尔元件工作稳定后，通过霍尔元件的带电粒子受力平衡，由平衡条件结合电流的微观表达式联立即可求解。
【解答】
A、当半导体中带电粒子的洛伦兹力与电场力平衡时化简则通电导线电流化简则在电流强度相等时，霍尔电压与磁感应强度成正比，与宽度成反比，所以第二列为边厚度，第四列为磁感应强度，A错误；
B、根据可知，在不变，磁感应强度增加到原先倍时，霍尔电压不变，说明通入电流只有原来一半，即，B正确；
C、半导体导电粒子为正，带电粒子在磁场中所受洛伦兹力与半导体导电粒子的洛伦兹力方向是不同的，所以霍尔电压正负与半导体中导电粒子正负有关，C错误；
D、根据公式可知，尺寸相同下，在相同电流、磁感应强度下，更换材料，则单位体积粒子个数会发生变化，霍尔电压不能一定不变， D错误。
故选B。
11.【答案】解：以滑块为研究对象，其在水平方向上的受力如图所示：
根据牛顿第二定律得，
则，方向向前。
根据题意，当左侧弹簧弹力时，右侧弹簧的弹力大小，
根据牛顿第二定律得，
解得，方向向后。
【解析】汽车在水平方向上受到两个力：、两个弹簧施加的弹力，这两个弹力的合力提供加速度，根据牛顿第二定律列式求解
传感器的读数为零，即侧弹簧的弹力为零，因两弹簧相同，弹簧变长多少，弹簧就再缩短多少所以弹簧的弹力变为，也就是汽车所受的合力为，由牛顿第二定律列方程求解．
解决本题时要知道传感器的示数与两侧弹簧的弹力有关，对汽车受力分析，运用牛顿第二定律解题此题要注意弹簧的弹力跟伸长量或缩短量成正比。
12.【答案】解：当 断开，和组成串联电路，回路电流，
代入数据得，根据图甲可读出此时热敏电阻温度为；
当 闭合，电动机两端的电压：，
电动机输出的机械功率，
通过金属热敏电阻的电流：，
金属热敏的电阻：，联立以上各式得，，
由图对应热敏电阻的温度。
答：当断开，热敏电阻的温度为；
当闭合，热敏电阻的温度为。
【解析】断开，电阻和热敏电阻是串联的，根据欧姆定律，由电源电压和电流算出总电阻，再由总电阻减去算出的阻值，再由图象找到热敏电阻值对应的温度即可；
闭合，电动机和热敏电阻并联后与串联，由电动机输出的机械功率求出流过电动机的电流，进而求出通过金属热敏电阻的电流及热敏电阻值，再由图象找到热敏电阻值对应的温度即可。
本题主要考查学生根据读图能力、电路分析能力。注意电动机这个非纯电阻用电器的处理方法。该题有一定的创新性，是一道好题。
13.【答案】解：由题意中知，越大阻值越小，当电路中电流达到电流表最大量程时，压力最大，故电路中最大电流为，
电路中总电阻，
则压力传感器的接入电阻为，
根据电阻随压力变化的函数式为，
最大测量压力；
则所测最大体重为；
当压力为零时，压力传感器的电阻为，
则电路中电，
故零刻度在处；
由欧姆定律可知，
可得
【解析】本题实质上为闭合电路欧姆定律的动态分析问题的应用，要注意明确题意，找出压力与电阻的关系，再利用闭合电路欧姆定律进行分析即可．
本题结合传感器考查闭合电路的欧姆定律的应用，要注意理解所设计仪器的原理，分析物理规律的正确应用即可顺利求解．
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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 有一种测量人体重的电子秤，其原理如图中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器、显示体重的仪表实质是理想电流表设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为，电源电动势为，内阻为，电阻随压力变化的函数式为和的单位分别是和下列说法正确的是( )
A. 该秤能测量的最大体重是
B. 该秤能测量的最大体重是
C. 该秤零刻度线即踏板空载时的刻度线应标在电流表刻度盘处
D. 该秤零刻度线即踏板空载时的刻度线应标在电流表刻度盘处
2. 关于传感器，下列说法中正确的是( )
A. 光敏电阻半导体常被用作光传感器，其光照越强，阻值越大
B. 电饭锅应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体
C. 电熨斗装有双金属片，应用了力传感器
D. 宾馆的烟雾报警器主要应用了热敏电阻传感器
3. 有一种判断电梯运动状态的装置，电路如图所示．为压敏电阻，阻值随所受压力的增大而减小．将平放在电梯内，受压面朝上，并放置物体电梯静止时，理想电流表指针满偏．若电梯在运动时，发现电流表示数变小，则
A. 电梯可能向上匀加速运动 B. 电梯可能向下匀加速运动
C. 电梯一定向上运动 D. 电梯一定向下运动
4. 如图是某电子秤的原理图，人只要站在踏板上，仪表就能显示人的体重，踏板下面的传感器实质是一个阻值可随压力大小而变化的电阻，显示体重的仪表实质是理想电流表，如果不计踏板的质量，电阻随人的体重变化的函数关系式为、是常量，和的单位分别是和，下列说法正确的是( )
A. 传感器是把电信号转换为力信号
B. 闭合电路测量时，电路中的电流随人的体重均匀变化
C. 该秤零刻度线即踏板空载时的刻度线应标在电流表刻度盘的零刻度处
D. 如果要扩大电子秤的量程，滑动变阻器接入电路中的电阻应调大
5. 如图所示，为金属热敏电阻阻值随温度升高而增大，为光敏电阻，和均为定值电阻，电源电动势为，内阻为，为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是( )
A. 金属热敏电阻温度升高，其他条件不变
B. 金属热敏电阻温度降低，光照强度减弱，其他条件不变
C. 光照强度增强，其他条件不变
D. 光照强度增强，金属热电阻温度升高，其他条件不变
6. 电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称“霍尔转把”，属于传感器非接触控制，转把内部有永久磁体和霍尔器件等，截面如图甲。永久磁体的左右两侧分别为、极，开启电源时，在霍尔器件的上下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙。随着转把的转动，其内部的永久磁体也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的霍尔电压，已知电压与车速关系如图丙。下列关于“霍尔转把”的说法正确的是( )
A. 为提高控制的灵敏度，可改变永久磁体的上、下端分别为、极
B. 按图甲顺时针转动电动车的右把手手柄转套，车速将变小
C. 图乙中从霍尔器件的前后面输出控制车速的霍尔电压
D. 若霍尔器件的上下面之间所加电压的正负极性对调，将影响车速控制
7. 如图所示为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为，输出电压为，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为，输出电压为，则该同学身高和质量分别为( )
A. ， B. ，
C. ， D. ，
8. 半导体中参与导电的电流载体称为载流子。型半导体的载流子是带负电的电子，型半导体的载流子是带正电的“空穴”，如图所示，一块厚度为、宽度为的长方形半导体样品，置于方向如图所示、磁感应强度大小为的匀强磁场中，当半导体样品中通以向右的电流强度为的恒定电流时，样品上、下底面出现恒定电势差，且上表面带正电、下表面带负电。设半导体样品中每个载流子带电荷量为，半导体样品中载流子的密度单位体积内载流子的个数用表示已知电流，其中为载流子定向移动的速度，为导体横截面积，则下列关于样品材料类型的判断和其中载流子密度大小的表达式正确的是( )
A. 是型半导体 ， B. 是型半导体，
C. 是型半导体， D. 是型半导体，
9. 电阻应变片是一种将被测件上的形状变化转换成为一种电信号的敏感器件，其阻值会随着机械形变而发生变化。如图所示为某同学设计的利用金属丝应变电阻来研究其阻值与拉力大小之间关系的电路，其中电压表和电流表是理想电表，、两点之间连接的是金属丝应变电阻，把一重物悬挂在金属丝中间。当把悬挂重物的质量减小时，下列说法正确的是( )
A. 电流表示数变小 B. 电压表示数变大
C. 电压表与电流表示数之比变大 D. 电压表与电流表示数变化之比不变
10. 如图所示，当有电流垂直于磁场方向通过半导体板时，连接在半导体板两侧的电压表指针发生偏转，说明半导体板两侧之间存在霍尔电压。用同种材料制成的不同规格的半导体板进一步实验，记录数据结果如表格所示。由于粗心，表格第一行没有记录全部相关的物理量，只记得第一列为实验次数，第三列为通入的电流强度，第五列为霍尔电压，已知厚度边长为、宽度边长为，长度边长为。请用你学过的物理知识并结合表中数据，判断表格中空格处应填写的物理量( )
实验次数 通入电流强度 霍尔电压
A. 第二列为板的边长度
B. 第四行数据为
C. 霍尔电压正负与半导体中导电粒子正负无关
D. 只要尺寸相同，在相同电流、磁感应强度下，换另一种材料，霍尔电压一定不变
二、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
11. 利用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度，该装置是在箱子的前、后壁上各安装一个压力传感器，用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器、上，其压力大小可直接从传感器的显示屏上读出。现将该装置沿运动方向固定在汽车上，传感器在前，传感器在后，汽车静止时，传感器、的示数均为。取
若传感器的示数为，的示数为，求此时汽车的加速度大小和方向。
求当汽车以怎样的加速度运动时，传感器的示数恰为零。
12. 热敏电阻的阻值会随温度的变化而发生明显的改变，可以用来监控周围温度的变化。如图甲所示是某金属热敏电阻的阻值随温度变化的图象。将热敏电阻接入如图乙所示电路，用于监控一线圈电阻的小型电动机的温度，定值电阻，电源电动势，内阻不计。当断开，稳定后理想电流表的示数；当闭合，稳定后理想电流表的示数，电动机输出的机械功率为，求：
当断开，热敏电阻的温度；
当闭合，热敏电阻的温度。
有一种测量物体重量的电子秤，其电路原理图如图中的虚线所示主要由三部分构成：踏板、压力传感器实际上是一个阻值可随压力变化的电阻器、显示体重的仪表实质上是电流表，不计踏板的质量，已知电流表的量程为，内阻为，电源电动势为，内阻为，电阻随压力变化的函数式为和的单位分别为和．
求该秤能测量的最大体重．
通过计算，得出该秤零刻度线即踏板空载时的刻度线应标在电流表刻度盘的哪个刻度处？
写出该秤测量的重力与电流表中电流的函数关系．
13.
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、：当电路中电流时，电子秤测量的体重最大．由欧姆定律
得，，代入得到故A，B错误．
C、踏板空载时，代入得，电阻，由欧姆定律得 ，所以该秤零刻度线即踏板空载时的刻度线应标在电流表刻度盘处．故C正确，D错误．
故选：
电子秤测量的最大体重时，由可知，其电阻最小，电路中电流最大，等于电流表的量程为根据欧姆定律求出电流为时电子秤的电阻，再由求解最大体重．踏板空载时，代入得到电阻，由欧姆定律求出电流．
本题考查了对电子秤原理的理解和欧姆定律的计算．关键是对解析式的理解．
2.【答案】
【解析】
【分析】
传感器作为一种将其它形式的信号与电信号之间的转换装置，在我们的日常生活中得到了广泛应用，不同传感器所转换的信号对象不同，我们应就它的具体原理进行分析。
本题主要考查传感器及其工作原理及传感器的应用。
【解答】
A. 光敏电阻常用作光电传感器，因为光照越强，它的电阻值越小，故A错误；
B. 电饭锅应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体；故B正确；
C. 电熨斗装有双金属片，这也是一种温度传感器；故C错误；
D. 宾馆的烟雾报警器主要应用了光敏电阻传感器，故D错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】
【分析】
根据闭合电路欧姆定律判断压敏电阻阻值的变化，结合压敏电阻阻值与压力的关系判断压力的变化情况，结合超重失重知识判断状态即可分析得出。
本题考查了传感器的应用与超重失重的综合，难度一般。
【解答】
由题知，电流表的示数即总电流变小，由闭合电路欧姆定律知，压敏电阻的阻值增大。根据题上信息可知，物体对电阻的压力在减小。由于电流满偏时，物体处于静止状态，此时物体对电阻的压力等于物体的重力。故可知，电梯运动时，物体对电阻的压力小于物体的重力，故物体随电梯处于失重状态，则电梯运动的加速度方向一定向下，但速度方向无法判断。故B正确，ACD错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】
【分析】
根据闭合电路欧姆定律列式得到电流的表达式和量程的表达式进行讨论即可。
本题考查传感器在生产、生活中的应用；常见传感器的工作原理。解题关键是明确电子秤的工作原理，然后结合闭合电路欧姆定律和电阻随人的体重变化的函数关系式列式分析，不难。
【解答】
A.根据闭合电路欧姆定律列式得到电流的表达式和量程的表达式进行讨论即可．是将压力信号换成电信号的传感器，即力电传感器，故A错误；
B.闭合电路测量时，电路中的电流为：，显然与人的体重不成线性关系，故B错误；
C.当重力为零时，电流最小，但不为零，故C错误；
D.由可知，，因此变阻器接入电路中的电阻调大，可以测量的人的最大体重增大，故D正确。
故选D。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了光敏电阻和热敏电阻的特性与闭合电路的欧姆定律的应用。
金属热敏电阻的阻值随温度升高而增大，光敏电阻的阻值随温度的升高而减小，由闭合电路欧姆定律分析电路中电阻的变化，分析电压表示数的变化，选择符合题意的选项。
【解答】
由电路图可知，和串联后与并联，再与串联；
A.若金属热敏电阻温度升高，增大，并联部分的总电阻增大，总电阻增大，则总电流减小，内电压与电阻两端电压减小，则并联电路分担的电压增大，通过的电流增大，所以通过的电流减小，的电压减小，所以电压表示数减小，与题不符，故A错误；
B.当金属热敏电阻温度降低时，减小，光照减弱时，增大，并联部分的电阻可能增大，分担的电压增大，而分担的电压减小，则电压表示数增大，故B正确；
C.光照增强时，减小，并联部分的总电阻减小，分担的电压减小，电压表示数减小，故C错误；
D.光照增强时，减小，金属热敏电阻温度升高时，增大；并联部分的电阻可能增大，分担的电压增大，通过的电流增大；总电阻增大，总电流减小，则通过的电流减小，的电压减小，所以电压表示数减小，并联部分的电阻也可能减小，分担的电压减小，通过的电流减小，的电压减小，所以电压表示数减小，与题不符，故D错误。
故选B 。
6.【答案】
【解析】
【分析】
根据霍尔元件的工作原理，当磁场强弱变化时，导致电子受到的洛伦兹力大小变化，从而出现不同的霍尔电势差，进而导致车速变化。
考查霍尔元件的工作原理，掌握“霍尔转把”结构图，理解霍尔器件能输出控制车速的电势差与什么因素有关，注意图丙中电势差的正负，不会影响车速。
【解答】
A.由于在霍尔器件的上下面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上下端分别为、极时，磁场与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，那么霍尔器件不能输出控制车速的电势差，故 A错误；
B.当按图甲顺时针转动把手，导致霍尔器件周围的磁场增加，那么霍尔器件输出控制车速的电势差增大，因此车速变快，故B错误；
C.根据题意，结合图乙的示意图，那么永久磁铁的、极可能在左、右侧面，或在前、后表面，因此从霍尔器件输出控制车速的电势差，不是在霍尔器件的左右侧面，而是在前后表面，故C正确；
D.当霍尔器件的上下面之间所加电压正负极性对调，从霍尔器件输出控制车速的电势差正负号相反，但由图丙可知，不会影响车速控制，故D错误。
7.【答案】
【解析】
【分析】
由速度与时间可确定出距离，距离之差为人的高度；由输出电压与作用在其上的压力成正比知，确定出即可确定重力，从而确定质量。
考察传感器的应用，设身高体重测量仪高度为，人的身高为，质量为，根据传感器输出电压与作用在其上的压力成正比，列出方程求解。
【解答】
设身高体重测量仪高度为，人的身高为，质量为
当测重台上没有站人时，根据超声波的速度和位移关系得
根据传感器输出电压与作用在其上的压力成正比得
当测重台上站人时，同理可得，
联立即可求解，，故B正确，ACD错误。
故选B。
8.【答案】
【解析】
【分析】
抓住载流子所受的洛伦兹力和电场力平衡，结合电流的微观表达式求出的大小．
解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，注意偏转的可能是正电荷，也可能是负电荷，掌握电流的微观表达式，结合洛伦兹力和电场力平衡进行求解．
【解答】
解：因为上表面带正电、下表面带负电，电流的方向向右，根据左手定则可判断，是正电荷向右移动，故是型半导体；根据，可得，根据，得，故A正确，BCD错误。
故选A。
9.【答案】
【解析】
【分析】
当悬挂物体变轻时，金属丝电阻变小，根据闭合电路的欧姆定律可分析电压表和电流表示数的变化情况，根据欧姆定律可判断电压表与电流表示数之比和电压表与电流表示数变化之比。
【解答】
当悬挂物体变轻时根据悬挂点的受力平衡可知金属丝的长度变短，由于金属丝的体积不变，再结合电阻定律有， ，，可知金属丝电阻变小，由闭合电路欧姆定律可知，电流表示数变大，因此电压表示数变小，故 A、B错误
C.电压表与电流表示数之比为金属丝的阻值，故电压表与电流表示数比值变小，故C错误
D.电压表与电流表示数变化之比为电源内阻与滑动变阻器阻值之和，故保持不变，故D正确。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查霍尔元件，解决问题的关键是理解霍尔元件的原理，霍尔元件工作稳定后，通过霍尔元件的带电粒子受力平衡，由平衡条件结合电流的微观表达式联立即可求解。
【解答】
A、当半导体中带电粒子的洛伦兹力与电场力平衡时化简则通电导线电流化简则在电流强度相等时，霍尔电压与磁感应强度成正比，与宽度成反比，所以第二列为边厚度，第四列为磁感应强度，A错误；
B、根据可知，在不变，磁感应强度增加到原先倍时，霍尔电压不变，说明通入电流只有原来一半，即，B正确；
C、半导体导电粒子为正，带电粒子在磁场中所受洛伦兹力与半导体导电粒子的洛伦兹力方向是不同的，所以霍尔电压正负与半导体中导电粒子正负有关，C错误；
D、根据公式可知，尺寸相同下，在相同电流、磁感应强度下，更换材料，则单位体积粒子个数会发生变化，霍尔电压不能一定不变， D错误。
故选B。
11.【答案】解：以滑块为研究对象，其在水平方向上的受力如图所示：
根据牛顿第二定律得，
则，方向向前。
根据题意，当左侧弹簧弹力时，右侧弹簧的弹力大小，
根据牛顿第二定律得，
解得，方向向后。
【解析】汽车在水平方向上受到两个力：、两个弹簧施加的弹力，这两个弹力的合力提供加速度，根据牛顿第二定律列式求解
传感器的读数为零，即侧弹簧的弹力为零，因两弹簧相同，弹簧变长多少，弹簧就再缩短多少所以弹簧的弹力变为，也就是汽车所受的合力为，由牛顿第二定律列方程求解．
解决本题时要知道传感器的示数与两侧弹簧的弹力有关，对汽车受力分析，运用牛顿第二定律解题此题要注意弹簧的弹力跟伸长量或缩短量成正比。
12.【答案】解：当 断开，和组成串联电路，回路电流，
代入数据得，根据图甲可读出此时热敏电阻温度为；
当 闭合，电动机两端的电压：，
电动机输出的机械功率，
通过金属热敏电阻的电流：，
金属热敏的电阻：，联立以上各式得，，
由图对应热敏电阻的温度。
答：当断开，热敏电阻的温度为；
当闭合，热敏电阻的温度为。
【解析】断开，电阻和热敏电阻是串联的，根据欧姆定律，由电源电压和电流算出总电阻，再由总电阻减去算出的阻值，再由图象找到热敏电阻值对应的温度即可；
闭合，电动机和热敏电阻并联后与串联，由电动机输出的机械功率求出流过电动机的电流，进而求出通过金属热敏电阻的电流及热敏电阻值，再由图象找到热敏电阻值对应的温度即可。
本题主要考查学生根据读图能力、电路分析能力。注意电动机这个非纯电阻用电器的处理方法。该题有一定的创新性，是一道好题。
13.【答案】解：由题意中知，越大阻值越小，当电路中电流达到电流表最大量程时，压力最大，故电路中最大电流为，
电路中总电阻，
则压力传感器的接入电阻为，
根据电阻随压力变化的函数式为，
最大测量压力；
则所测最大体重为；
当压力为零时，压力传感器的电阻为，
则电路中电，
故零刻度在处；
由欧姆定律可知，
可得
【解析】本题实质上为闭合电路欧姆定律的动态分析问题的应用，要注意明确题意，找出压力与电阻的关系，再利用闭合电路欧姆定律进行分析即可．
本题结合传感器考查闭合电路的欧姆定律的应用，要注意理解所设计仪器的原理，分析物理规律的正确应用即可顺利求解．
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