学业分层测评(十三)
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[学业达标]
1．(多选)下列说法正确的是( )
A．绝缘体是绝对不能导电的
B．电阻率介于导体和绝缘体之间的物质都是半导体材料
C．导体能导电是因为导体内有大量的自由电子，绝缘体的导电性能很差是因为绝缘体内的自由电子极少
D．当温度升高时，半导体的电阻率明显减小
【解析】 要形成电流，除有电势差外，还应有可自由移动的电荷，导体的导电性能好是因为导体中有大量的自由电子，绝缘体的导电性能很差，是因为绝缘体内的自由电子很少，C项正确；绝缘体内有很少的自由电子，若两端加上电压，这些自由电子将在电场力作用下发生定向移动，可形成极其微弱的电流，故A项错误；半导体材料不光要求电阻率介于导体和绝缘体之间，而且还要求电阻率随温度的升高而减小，故B项错误，D项正确．
【答案】 CD
2．某种材料具有电阻率随温度变化的特性，利用这种材料可以制成( )
A．热敏电阻 B．光敏电阻
C．电容器 D．电感器
【解析】 利用该材料具有电阻率随温度变化的特性，可制成电阻随温度变化的热敏电阻，故A正确．
【答案】 A
3．传感器的种类多种多样，其性能也各不相同．空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是( )
A．生物传感器 B．红外传感器
C．温度传感器 D．压力传感器
【解析】 空调机是根据温度调节工作状态的，所以其内部使用了温度传感器，故选项C正确．
【答案】 C
4．下列仪器或装置不是利用传感器的是( )
A．汽车防盗报警器
B．宾馆房间内的火灾报警器
C．工兵用的地雷探测仪
D．用钥匙打开房门
【解析】 A、B、C三种仪器都是将非电学量转换成电学量的装置，都是利用了传感器．用钥匙打开房门是利用了机械原理，不是利用的传感器．
【答案】 D
5．(多选)2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用，在下列有关其他电阻应用的说法中，正确的是( )
A．热敏电阻可应用于温度测控装置中
B．光敏电阻是一种光电传感器
C．电阻丝可应用于电热设备中
D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用
【解析】 热敏电阻对温度很敏感，光敏电阻对光照很敏感，电阻丝可用于电加热，这很常见，所以A、B、C三个说法均正确；交流电、直流电均可通过电阻，电阻对它们均可产生阻碍作用，所以D错误．
【答案】 ABC
6．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是( )
A．红外报警装置
B．走廊照明灯的声控开关
C．自动洗衣机中的压力传感装置
D．电饭煲中控制加热和保温的温控器
【解析】 B项中的声控开关是将声音信号转化为电信号；C项中压力传感器装置是将压力信号转化为电信号；D项中温控器是将温度信号转化为电信号，属于热电传感器；红外报警装置是将光信号转化为电信号，故应选A.
【答案】 A
7．有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为( )
A．改变湿度 B．改变温度
C．改变磁场 D．改变电容
【解析】 根据自动干手机工作的特征，手靠近干手机时电热器工作，手撤离后电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容器．手靠近时相当于连接一个电容器，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容大小，故D正确；用湿度和温度来驱动电热器工作理论上可行，但是假如干手机是由温度、湿度的变化而工作就成了室内烘干机．
【答案】 D
8．如图3-1-5所示，RT为负温度系数的热敏电阻，R为定值电阻，若往RT上擦一些酒精，在环境温度不变的情况下，关于电压表示数的变化情况，下列说法中正确的是( )
图3-1-5
A．变大
B．变小
C．先变大后变小再不变
D．先变小后变大再不变
【解析】 往RT上擦酒精后，酒精蒸发吸热，热敏电阻RT温度降低，电阻值增大，根据串联电路的分压特点，电压表示数变小．当酒精蒸发完毕后，RT的温度逐渐升高到环境温度后不变，所以热敏电阻的阻值逐渐变小，最后不变．故电压表的示数将逐渐变大，最后不变．所以选项D正确．
【答案】 D
9．(多选)如图3-1-6所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是( )
图3-1-6
A．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压
B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
【解析】 此题考查了光电计数器的工作原理．当光照射到光敏电阻R1上时，R1电阻减小，电路中电流增大，R2两端电压升高，信号处理系统得到高电压，计数器每当从低电压转为高电压，就计一个数，从而达到自动计数的目的，故A、D正确．
【答案】 AD
10．(多选)霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，已发展成一个品种多样的磁传感器品族，得到广泛应用．如图3-1-7为某霍尔元件的工作原理示意图，该元件中电流I由正电荷定向运动形成．下列说法正确的是( )
图3-1-7
A．M点电势比N点电势高
B．用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度
C．用霍尔元件能够把磁学量转换为电学量
D．用霍尔元件能够把电学量转化磁学量
【解析】 当正电荷在导体中运动时，运动电荷在洛伦兹力作用下向N板聚集，M板感应出等量的负电荷，所以M点电势比N点电势低，A错误；根据霍尔元件的特点可知，B、C正确，D错误．
【答案】 BC
[能力提升]
11.如图3-1-8所示的实验电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，D为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与D相距很近．下列说法正确的是( )
图3-1-8
A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大
B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小
C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变
D．无论怎样移动触头P，L消耗的功率都不变
【解析】 滑动触头向左移动时，电阻减小，通过二极管的电流增大，发出的光增强，故光敏电阻R的阻值减小，通过灯泡L的电流增大，故灯泡消耗的功率增大，选项A对，B错；同理，滑动触头向右滑动时，灯泡L消耗的功率减小，故选项C、D错．
【答案】 A
12．(多选)如图3-1-9所示，Rt为热敏电阻，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是( )
图3-1-9
A．热敏电阻温度升高，其他条件不变
B．热敏电阻温度降低，其他条件不变
C．光照减弱，其他条件不变
D．光照增强，其他条件不变
【解析】 热敏电阻温度升高，其阻值减小，外电路的总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，故通过光敏电阻的电流减小，则通过R3的电流增大，电压表的示数增大，A正确；热敏电阻温度降低时，其阻值增大，外电路总电阻增大，总电流减小，路端电压随之增大，通过光敏电阻的电流增大，所以通过热敏电阻的电流减小，电压表的读数减小，B错误；光照减弱，光敏电阻的阻值增大，外电路总电阻增大，路端电压增大，则电压表的示数增大，C正确．光照增强，光敏电阻的阻值减小，外电路总电阻减小，路端电压减小，则电压表的示数减小，D错误．
【答案】 AC
13．(多选)为了保证汽车车轮在制动时不是完全刹死滑行，而是让车轮仍有一定的滚动，我们用一个自动检测车速的传感器来控制车轮的转动，其原理如图3-1-10所示(铁质齿轮P与车轮同步转动，右端是一个绕有线圈的磁体)，下列说法正确的是( )
图3-1-10
A．M是一个电流检测器
B．M是一个定值电阻
C．该传感器把运动情况转化为电学物理量
D．该传感器把运动情况转化为力学物理量
【解析】 当车轮带动齿轮转动时，线圈中会有电流，这是由于轮齿靠近线圈时被磁化，使磁场增强，轮齿离开线圈时磁场减弱，磁通量变化使线圈中产生了感应电流．将这个电流放大后去控制制动机构，可有效地防止车轮被制动抱死．所以，A、C两项正确．
【答案】 AC
14.如图3-1-11是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端．在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况，你认为电压表应该接在图中的________两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将________(选填“增大”或“减小”)．
图3-1-11
【解析】 由题图可知当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会移动，从而引起R两端电压的变化．当油量减少时，R的数值会增大，电路中的电流会减小，c、d间的电压会减小．当把电压表接在c、d两点间，电压表示数减小时，表示油量在减小．
【答案】 c、d 减小
认识传感器 传感器的原理
一、单项选择题
1．如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时（ ）．
A．R1两端的电压增大
B．电流表的示数增大
C．小灯泡的亮度变强
D．小灯泡的亮度变弱
2．如下图所示，R3是光敏电阻，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势．当用光照射电阻R3时，则（ ）．
A．R3的电阻变小，a点电势高于b点电势
B．R3的电阻变小，a点电势低于b点电势
C．R3的电阻变大，a点电势高于b点电势
D．R3的电阻变大，a点电势低于b点电势
3．传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路．当待测压力作用于膜片电极上时，下列说法中正确的是（ ）．
①若F向下压膜片电极，电路中有从a到b的电流
②若F向下压膜片电极，电路中有从b到a的电流
③若F向下压膜片电极，电路中不会有电流产生
④若电流表有示数，说明压力F发生变化
⑤若电流表有示数，说明压力F不会发生变化
A．②④ B．①④ C．①⑤ D．③⑤
二、双项选择题
4．有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如下图所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法正确的是（ ）．
A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻
B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻
C．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻
D．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻
5．传感器是一种采集信息的重要器件．如下图所示是一种测定压力的电容式传感器．当待测压力F作用于可动膜片电极时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路，那么（ ）．
A．当F向上压膜片电极时，电容将减小
B．当F向上压膜片电极时，电容将增大
C．若电流计有示数，则压力F发生变化
D．若电流计有示数，则压力F不发生变化
6．在自动恒温装置中，某种半导体材料的电阻率与温度的关系如下图所示，已知这种材料具有发热和控温双重功能，据此完成下列问题．
（1）通电前材料温度低于t1，通电后，电压保持不变，它的功率（ ）．
A．先增大后减小
B．先减小后增大
C．达到某一温度后功率不变
D．功率一直在变化
（2）当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在（ ）．
A．t1
B．t2
C．t1～t2的某一值上
D．大于t1的某一值上
三、非选择题
7．如下图所示，是两种电感式微小位移传感器的原理图，图甲中，1是待测物体，2是可平移的软铁芯，3是固定的软铁芯，2、3之间的空气间隙随着物体的位移改变，铁芯3上有线圈4．乙图中3是空心线圈，1是待测物体，软铁芯2插在线圈3中并且随着物体1在线圈中平移．说明它们的工作原理．
8．一热敏电阻阻值随温度变化的图象如实验图甲所示．请应用这一热敏电阻自行设计一控制电路．当温度高于某一值后红色指示灯亮．而温度低于这一值时绿色指示灯亮．
给你的器材有如实验图乙所示的继电器一只（a、b为常闭触点，c、d为常开触点）、热敏电阻一只、滑动变阻器一只、红绿色指示灯各一个、两个独立的电池组、开关两个、导线若干等．并且请说明滑动变阻器的作用．
参考答案
1．答案：C
解析：R2与灯L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当热敏电阻温度降低时，电阻R2增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯L电压增大，灯泡亮度变强，R1两端电压减小，故C项正确，其余各项均错．
2.答案：A
解析：当用光照射R3时，R3的电阻值减小，通过R3和R4的电流增大，R3的电压降减小，R4的电压降增加，a点电势高于b点电势．
3.答案：A
解析：在压力F作用下，电容器两极板间的距离发生变化，引起电容的变化．在电容器两极板间电压不变的情况下，据可知，电容器电容C的变化必然导致电容器带电量的变化，从而有电流经过电流表．反之，当电流表中有电流经过时，则说明压力F一定发生了变化．当压力F向下作用时，电容器极板间的距离变小，使得电容器的电容C增大，在电容器两极板间电压不变的情况下，由可知，电容器的带电量Q要增大，即电容器处于充电状态，电路中有b→a的电流．综上所述，选项A正确．
4.答案：AC
解析：热敏电阻的阻值随温度变化而变化，定值电阻和光敏电阻不随温度变化；光敏电阻的阻值随光照变化而变化，定值电阻和热敏电阻的阻值不随光照变化．
5.答案：BC
解析：当F向上压膜片电极时，电容器的电容将增大，电流计有示数，则压力F发生变化．
6.答案：（1）AC （2）CD
解析：通电前材料温度低于t1，电压保持不变，通电后，产生的热量比散发的热量大，材料的温度升高，电阻减小，功率增大．当材料的温度高于t1后，材料的温度升高，电阻增加，功率减小，当其达到t1～t2的某一温度后，产生的热量与散发的热量相等，功率不变．
7.答案：见解析
解析：甲中当待测物体位置变化时，2、3间的空气间隙变化，线圈4的电感值发生变化．这一变化量通过转换电路测量电路输出电流，就反映出被测物体位移的变化量．乙图中被测物体位置变化，带动软铁芯2在线圈中移动，线圈的电感值将变化，这一变化通过转换电路和检测电路输出电流，就得到了被测物体位移的变化．
8.答案：设计的控制电路如下图所示：
此方案中滑动变阻器的作用：滑动变阻器作限流式连接，主要是通过调节满足对热敏电阻的要求．
解析：由题中实验图甲可知，热敏电阻的阻值随温度升高而降低，是负温度系数的热敏电阻，设计的控制电路如答案图所示．当温度低于这一值时，热敏电阻的阻值较大，流过电磁铁的电流较小，a、b为常闭触点，连接上绿灯，绿色指示灯亮．当温度高于这一值时，热敏电阻的阻值较小，流过电磁铁的电流较大，c、d被闭合，连接上红灯，红色指示灯亮．滑动变阻器作限流式连接，是通过调节满足热敏电阻对某一温度的控制．
