人教版高中物理选择性必修第二册 第五章 传感器课时作业（含解析）

作业（十二）
满分：50分
单项选择题：每题4分，共24分。
1．（2025·北京顺义·一模）如图所示为某种光电式烟雾报警器的原理图。在无烟雾时，光源发出的光沿直线传播，光电管接收不到光，报警器处于静默状态；当烟雾通过烟雾入口时，烟雾颗粒会散射光源发出的光，散射的光被光电管接收，从而产生光电流。干簧管是一个磁控开关，用于控制报警电路的通断。当通过烟雾入口的烟雾达到一定浓度时，报警电路被激活，蜂鸣器就会发出报警声。开关S处于闭合状态，下列说法正确的是（　　）
A．干簧管是否导通与的电动势大小有关
B．减小R 的阻值可以提高该报警器的灵敏度
C．增加干簧管外缠绕线圈的匝数可以降低该报警器的灵敏度
D．烟雾达到报警浓度时，干簧管外缠绕的线圈中一定无电流
2．（2025·北京门头沟·一模）如图为电熨斗构造的示意图，其中双金属片是温度敏感元件，其右端固定在绝缘支架上。在温度升高时上层金属的膨胀大于下层金属，使双金属片在竖直方向发生弯曲，从而使上、下触点的接触面分离。熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度。下列说法正确的是（　　）
A．当温度过高时双金属片会向上弯曲
B．常温下，电熨斗的上、下触点应当是分离的
C．将双金属片换成单金属片，电熨斗仍能正常工作
D．熨烫完丝绸衣物后再熨烫棉麻衣物，应将调温旋钮下移
3．（24-25高二下·江西宜春·阶段练习）如图是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的示意图。R是光敏电阻，是保护定值电阻，日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，GH接入电路，太阳能电池板给蓄电池充满电，光线不足时，衔铁被弹簧拉起，与EF接入电路，蓄电池给LED路灯供电，路灯亮起，下列关于该电路说法中正确的是（　　）
A．该光敏电阻阻值随光照强度增大而增大
B．增加太阳能电池板的电动势可以增加路灯照明时间
C．并联更多的LED路灯可延长每天路灯照明时间
D．增大保护电阻阻值可延长每天路灯照明时间
4．（2025·浙江杭州·二模）如图所示为加速度计，滑块可以在光滑的框架中平移，两侧用相同的轻弹簧拉着。R为阻值随滑动距离均匀变化的滑动变阻器，两个电池完全相同。加速度为零时，电压表指针的零点位于表盘中央，当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转。下列说法正确的是（　　）
A．电压表的指针向零点右侧偏转表示加速度向右
B．若仅弹簧的劲度系数变为2倍，则量程变为2倍
C．若仅滑块质量变为2倍，则量程变为2倍
D．若仅两电池的内阻不相等时，无需重新调零
5．（2025·吉林松原·模拟预测）如图所示，两足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面内，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，恒力F作用在金属棒上，金属棒以相同的加速度沿导轨滑动，某时刻撤去F。已知运动过程中，、始终与导轨垂直并接触良好，下列说法中正确的是（　　）
A．撤去前，两棒速度相同
B．撤去F前，两棒间距恒定
C．撤去F后，的速度不小于的速度
D．撤去后，两棒在相等时间内产生的焦耳热相同
6．（2025·甘肃白银·二模）如图所示，边长L=0.4m、质量m=0.2kg、电阻R=0.1Ω的正方形线框abcd置于光滑水平桌面上，ad边与匀强磁场边界MN重合。t=0时刻，线框以初速度进入磁感应强度方向竖直向下的匀强磁场中，方向与磁场边界MN的夹角θ=53°，线框恰好能够全部进入匀强磁场。已知匀强磁场的磁感应强度大小为1.0T，，，线框进入磁场的过程中，ad边始终与磁场边界平行，则下列说法正确的是（　　）
A．线框的初速度大小
B．线框进入磁场过程中最大的加速度大小为
C．线框进入磁场的过程中，通过线框导线横截面的电荷量为0.8C
D．线框进入磁场过程中产生的焦耳热为1.024J
多项选择题：每题6分，共12分。
7．（24-25高二下·甘肃酒泉·期中）某同学利用压力传感器设计水库高水位预警系统，当两端电压为时，预警系统恰好发出警报。如图所示，电路中的是压力传感器（可等效为可变电阻），水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。是定值电阻。下列说法正确的是（　　）
A．水位越高，电路中的电流越小
B．水位越高，两端的电压越大
C．水位越高，消耗的功率越大
D．定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低
8．（24-25高二下·河北张家口·阶段练习）某同学在做“利用传感器制作简单的自动控制装置”的实验中，所用热敏电阻的阻值随温度升高而减小。由该热敏电阻作为传感器制作的自动报警器原理图如图所示，其中左侧为控制电路，右侧为工作电路。下列说法正确的是（　　）
A．电磁继电器是利用电磁感应原理工作的
B．电磁铁工作时，上端为S极
C．为了使温度过高时报警器响铃，c应接在a处
D．若要使启动报警的温度降低些，应将滑动变阻器的滑片P向上移动
非选择题：共14分。
9．（5分）（2025·河北沧州·模拟预测）工人操作机床工作时，稍有不慎就会伤及操作工人的手。某实验小组设计了一个光控继电器自动切断电路。如图甲所示，光电二极管在有光照的时候二极管导通（电阻为0），没光照时，二极管截止（电阻无穷大）。K为电磁继电器的线圈，S为它的常开触点，通过电磁继电器可启、关闭机床的供电电路。二极管D提供继电器自感电流释放的通路，从而保护其它元件。当三极管b、e之间电压大于0.7V时，c、e之间电阻可认为近似为零，当b、e之间电压小于0.7V时，c、e之间电阻可认为是无限大。无论b、e之间电压为多大，均可认为电流不会从b流向f。系统工作时，当工人不慎将手伸向危险区域时，由于遮挡光线，光控继电器衔铁立即切断机床的供电电路。
该实验小组探究不同电压下二极管D的电阻变化规律，图乙为测量电路图，按图乙接好电路；滑动变阻器滑片先置于 （填“a”或“b”）端，再接通开关，多次改变滑动变阻器滑片的位置，记录对应的电流表示数I和电压表示数U；根据实验数据得到如图丙所示曲线，从曲线可知，电压在范围内，二极管D的电阻随电压的增大
而 （填“增大”或“减小”）。
(2)为了实现自动控制，请在图丁中用笔画线代替导线，把电磁继电器接入到图甲所示电路中的相应节点上，a、c、h、i对应节点已经在图丁中标出 。
(3)已知定值电阻阻值为，则应选最大阻值为 （填“”“”或“”）的滑动变阻器；控制电路和工作电路接通正常，没有遮挡，机床无法正常工作，应把 （填“调大”或“调小”）
10．（9分）某兴趣小组为了研究电子温控装置，将热敏电阻R1（负温度系数）、定值电阻R2以及电压表和电流表连入如图所示的电路中，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
（1）闭合开关S后，温度升高时，电流表的示数如何变化？
（2）闭合开关S后，温度降低时，电压表的示数如何变化？
参考答案：
1.【答案】B
【详解】干簧管是否导通主要取决于其外绕线圈中电流产生的磁场，而该线圈又受光电管电路控制，与报警电路电源的电动势无直接关系，故A错误。是光源所在回路的限流电阻，减小会增大光源发光强度，从而使散射到光电管的光更强、光电流更大，更易触发报警，灵敏度提高，故B正确。增加干簧管外线圈匝数通常会增强线圈在给定电流下产生的磁场，有利于干簧管导通，提高灵敏度，故C错误；要使干簧管吸合、蜂鸣器报警，线圈中必须有足够的电流产生磁场，故D错误。
2.【答案】D
【详解】常温下，电熨斗的上下触点是接触的，电熨斗工作，当温度过高时，双金属片向下弯曲使触点断开，电熨斗不工作，双金属片的作用是控制电路的通断，故AB错误；当温度升高时，金属片上层的膨胀系数大于下层的膨胀系数，双金属片向膨胀系数小的一侧弯曲，即金属片向下弯曲，将双金属片换成单金属片，电熨斗将不能正常工作，故C错误；熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，即温度较高时金属片才能离开触点，故要将调温旋钮旋转下降，保证在温度未达到一定值时，金属片不与触点断开，故D正确。
3.【答案】D
【详解】当电磁继电器内电流大，衔铁被吸下来，蓄电池开始充电。当电流小时衔铁拉与EF接触，蓄电池给LED路灯供电，根据闭合电路欧姆定律，当日光充足时光敏电阻R减小，电流大，衔铁被吸下来，该光敏电阻阻值随光照强度增大而减小，故A错误；蓄电池负责给路灯提供电源，增加太阳能电池板的电动势，对路灯的照明时间无影响，故B错误；LED灯的盏数不影响控制电路，考虑蓄电池容量一定，可能减少照明时间，故C错误；增大保护电阻，减小了电流，增大了照明时间，故D正确。
4.【答案】B
【详解】电压表的指针向零点右侧偏转，滑块所受弹力的合力向左，则加速度向左，A错误；若记两侧弹簧的劲度系数均为 k，滑块质量为 m，位移为 x，则有2 k x = m a，故加速度量程与k成正比、与m成反比。仅把弹簧劲度系数变为原来的2倍，量程随之变为2倍，若仅将滑块质量变为2倍，则量程应变为原来的一半，B正确，C错误；零点位置（加速度为零时电压表指针的居中位置）需依赖两电源的对称性（含内阻在内）。若两电池内阻不等，则原先的中点不再对应电势相等，须重新调零，D错误。
5.【答案】C
【详解】撤去前，金属棒、以相同的加速度沿导轨滑动，只有二者速度不同时，两棒电动势不等，金属棒才能做加速运动（关键：若速度相等，则回路中的感应电流为0，两金属棒都不受安培力，棒无法加速），A错误；撤去前，由于两棒受到安培力，感应电动势不等。则两棒速度差不为零，所以两棒间距不恒定，B错误；撤去后，金属棒做加速运动、做减速运动、当速度相等时，无感应电流。之后一直做匀速运动，所以的速度不小于的速度，C正确；撤去后，两棒的电流大小总相等，但两带电阻未知，所以两棒在相等时间内产生的焦耳热不一定相同、D错误。
6.【答案】D
【详解】线框恰好能够全部进入匀强磁场，表明线框最终沿边界做匀速直线运动，根据动量定理有,根据闭合电路欧姆定律有，其中，解得
，A错误；线框刚进入磁场时，感应电动势最大，感应电流最大，则有，，解得，B错误；由解得q=1.6C，C错误；根据能量守恒定律有，D正确。
7.【答案】CD
【详解】水位越高，越小，根据闭合电路欧姆定律，知电路中的电流越大，A错误；水位越高，越小，根据闭合电路欧姆定律，知两端的电压越小，B错误；水位越高，电路中的电流越大，由，消耗的功率越大，C正确；依题意可知，是一个较小的值，由，知越大，越小，随着水位的上升，越小，更容易达到，故开启高水位预警时的水位越低，D正确。
8.【答案】BD
【详解】电磁继电器是利用电流的磁效应工作的，A错误；由题图可知电磁铁工作时线圈中电流的方向，根据安培定则可知，电磁铁工作时，上端为S极，B正确；温度升高时热敏电阻阻值减小，控制电路中的电流增大，则电磁铁的磁性增强，将衔铁吸引下来与下方b处接通，故c应接在b处，C错误；若要使启动报警的温度降低些，相当于增大临界状态的热敏电阻阻值，为了仍等于电磁铁将衔铁吸引下来的电流临界值，则需要减小滑动变阻器的阻值，即滑片P向上移动，D正确。
9.【答案】(1) a 减小
(2)见解析
(3) 调大
【详解】（1）实验电路中滑动变阻器采用分压式接法，为了保护用电器，开关闭合前应将滑动变阻器的滑片置于a端，使测量部分电路两端电压为0；根据欧姆定律可知，二极管电阻随电压增大而迅速减小。
（2）当正常工作时，衔铁被电磁铁吸下，机床电路处于接通状态。当光电二极管被遮挡时，b、e之间电压迅速减小，电磁铁电流减小，衔铁被弹簧拉起，机床停止工作。故电路如图所示
（3）机床正常工作时，b、e之间电压应大于0.7V，分压小于5.3V，所以接入电路的电阻应大于，故选用最大阻值为的滑动变阻器。当没有遮挡时，光电二极管电阻为零，电磁继电器无磁性，说明两端的电压小于0.7V，为使此时电压大于0.7V，需要调大。
10.【答案】（1）电流表的示数变大；（2）电压表的示数变小
【详解】（1）闭合开关S后，温度升高时，热敏电阻的阻值变小，电路总电阻变小，干路中的电流变大，故电流表的示数变大。
（2）闭合开关S后，温度降低时，热敏电阻的阻值变大，电路总电阻变大，干路中的电流变小，两端的电压变小，电压表的示数变小。