第六章 综合检测(A卷)
对应学生用书P47 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分110分，考试时间90分钟。
第Ⅰ卷 (选择题，共48分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。1～8小题只有一个选项正确，9～12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的不得分)
1．传感器的工作原理是( )
A．感知外界信息放大直接输出
B．感知外界信息转化为电学量输出
C．感知电学量转化为非电学量输出
D．放大信息，起放大的作用
答案 B
解析 能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成电信号的器件或装置，叫做传感器。故选B。
2．关于霍尔元件，下列说法正确的是( )
A．把温度这个热学量转化为电阻这个电学量
B．把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量
C．把力这个力学量转化为电压这个电学量
D．把光照这个光学量转化为电阻这个电学量
答案 B
解析 霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量的变化转化为其两表面电压的变化这个电学量的，故B正确。
3．下列说法中不正确的是( )
A．火灾报警器是利用烟雾对光的反射来工作的
B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
答案 A
解析 火灾报警器中的光传感器是利用烟雾对光的散射作用来工作的。故选A。
4.
传感器可将非电学量转换为电学量，起自动控制作用。如计算机鼠标中有位移传感器，电熨斗、电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光传感器……演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是( )
A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化
B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化
C．物体M不动时，电路中没有电流
D．物体M不动时，电压表没有示数
答案 B
解析 当M向左运动时，与电压表并联的电阻变小，电压表的示数变小；当M向右运动时，与电压表并联的电阻变大，电压表的示数变大；当M不动的时候，电压表的示数不变化；而电路中的电流一直不变，故B正确。
5.
如图所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断( )
A．θ′＝θ B．θ′<θ
C．θ′>θ D．不能确定
答案 B
解析 光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，用手掌挡住部分光线，阻值变大，指针自左向右的偏转角度变小。故选B。
6.
如图所示，RT为负温度系数的半导体热敏电阻，其他电阻都是普通的电阻，当灯泡L的亮度变暗时，说明( )
A．环境温度变高
B．环境温度变低
C．环境温度不变
D．都有可能
答案 A
解析 灯泡L的亮度变暗，由P＝I2RL知电流变小，而其他电阻不变，说明热敏电阻RT变小，环境温度变高，A正确。
7．电熨斗能自动控制温度，在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，如图为电熨斗的结构图，电熨斗内部装有双金属片，双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，若把熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，则如何调节调温旋钮( )
织物材料 尼龙 合成纤维 丝绸 羊毛 麻
熨烫温度 低→高
A．向下 B．向上
C．保持原状 D．不能确定
答案 B
解析 常温下，上下触点是接触的，这样插上电源时，电熨斗开始加温，当温度升高时，双金属片上层形变大，双金属片向下弯曲，触点分离，停止加热。现把棉麻衣物换成丝绸衣物，熨烫温度变低，要使温度低时就断开，应把调温旋钮向上旋转，这样在金属片形变较小时就能断开电路。故选B。
8.
某种角速度计，其结构如图所示。当整个装置绕轴OO′转动时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，装置静止时滑片P在变阻器的最左端B端，当系统以角速度ω转动时，则( )
A．电路中电流随角速度的增大而增大
B．电路中电流随角速度的增大而减小
C．弹簧的伸长量为x＝
D．输出电压U与ω的函数关系式为U＝
答案 D
解析 滑片的移动不影响电流，所以电路中的电流不变，与角速度无关，A、B错误；弹簧弹力提供向心力，kx＝mω2r，r＝l＋x，故x＝，C错误；根据U＝IRx＝·Rx＝E·，故U＝，D正确。
9.
如图所示，RT为金属热电阻，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( )
A．金属热电阻温度升高，其他条件不变
B．金属热电阻温度降低，其他条件不变
C．光照增强，其他条件不变
D．光照减弱，其他条件不变
答案 BD
解析 电压表示数增大，而R3为定值电阻，说明通过R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于RT减小或R1增大引起的，由金属热电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故B、D正确，A、C错误。
10.
全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的，当进行排水和脱水工序时，控制铁芯1的线圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门，排除污水(如图所示)。以下说法中正确的是( )
A．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为N极，B端为S极
B．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为S极，B端为N极
C．若a、b处输入交变电流，铁芯2不能被吸入线圈中
D．若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中
答案 AD
解析 控制电流由a→b，由安培定则，电磁铁左端为N极，右端为S极，铁芯2被磁化，A端为N极，B端为S极，而被吸入线圈中，若a、b处输入交变电流，铁芯1磁性不断变化，铁芯2磁性也随之变化，仍能被吸入线圈。
11.
电子打火机的点火原理是压电效应，压电片在受压时会在两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比。现有一利用压电效应制造的电梯加速度传感器，如图所示。压电片安装在电梯地板下，电压表与压电片构成闭合回路用来测量压电片两侧形成的电压，若发现电压表示数增大，下列说法正确的是( )
A．电梯可能加速上升 B．电梯可能减速下降
C．电梯加速度一定向上 D．电梯加速度一定向下
答案 ABC
解析 由题意知，电压表示数增大说明电梯地板对压电片压力增大，故电梯处于超重状态，加速度一定向上，C正确，D错误；电梯可能加速上升也可能减速下降，A、B正确。故选A、B、C。
12.
A、B两块正对的金属板竖直放置，在金属板A的内侧表面系一绝缘细线，细线下端系一带电小球。两块金属板接在如图所示的电路中，电路中的R1为光敏电阻，R2为滑动变阻器，R3为定值电阻。当R2的滑片P在a端时闭合开关S，此时电流表A和电压表V的示数分别为I和U，带电小球静止时绝缘细线与金属板A的夹角为θ，电源电动势E和内阻r一定。则以下说法错误的是 ( )
A．若将R2的滑片P向b端移动，则I不变，U增大
B．保持滑片P不动，用更强的光线照射R1，则I增大，U增大
C．保持滑片P不动，用更强的光照射R1，则小球重新达到稳定后θ变大
D．保持滑片P不动，用更强的光照射R1，则U的变化量的绝对值与I的变化量的绝对值的比值不变
答案 ABC
解析 由题中电路图看出，电压表V测量的是路端电压大小，电路稳定时R2支路中无电流，R2两端电压为零，将R2的滑片向b端移动不会影响电压表V和电流表A的读数，故A错误；两极板A、B之间的电压等于光敏电阻R1两端的电压，用更强的光照射R1，R1的阻值变小，电路电流I变大，路端电压U变小，R3两端电压变大，R1两端电压变小，则小球重新达到稳定后θ变小，故B、C错误；设强光照射R1前电压表V和电流表A的示数分别为U1、I1，强光照射R1后电压表V和电流表A的示数分别为U2、I2，则E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r，解得r＝＝，可见，D正确。故选A、B、C。
第Ⅱ卷 (非选择题，共62分)
二、作图与填空题(本题共3小题，每小题8分，共24分)
13．如图所示，是自动水位报警器的示意图，高出一定水位时，继电器的线圈通过电流，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触。若要求水位正常时绿灯亮，高出一定水位时红灯亮，现有红、绿灯泡各一个，红灯泡应安在________位置，绿灯泡应安在________位置(均填“A”或“B”)。
答案 B A
解析 水位较低时，线圈中没有电流，衔铁1与触头3接触，这时应绿灯亮，所以A处应安绿灯；当高出一定水位时，线圈中有电流，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触，这时应红灯亮，所以红灯泡应安在B位置。
14．气体传感器利用物质的化学反应将某种气体的浓度转换成电信号输出，如图所示，B为将可燃气体或有毒气体浓度转换为电信号的传感器，简称电子鼻，根据如下材料，U＝220 V电源、M排气扇、G继电器、A控制电源、S控制开关。请设计一个家用自动排烟电路，并在图中完成连线图。
答案 见解析
解析 电磁继电器起开关作用，所以电池组、开关和电磁继电器应组成一个电路，另一个是由排气扇和高压电源组成的电路，如图所示：
15．某同学利用如图装置研究磁铁下落过程中的重力势能与电能之间的相互转化，内阻r＝40 Ω的螺线管固定在铁架台上，线圈与电流传感器、电压传感器和滑动变阻器连接。滑动变阻器最大阻值为40 Ω，初始时滑片位于正中间的位置。打开传感器，将质量为m的磁铁置于螺线管正上方静止释放，磁铁上表面为N极。穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止(磁铁下落中受到的电磁阻力远小于磁铁重力，不发生转动)，释放点到海绵垫高度差为h。计算机屏幕上显示出如图的UI?t曲线。
(1)磁铁穿过螺线管过程中，产生第一峰值时线圈中的感应电动势约________V。
(2)图象中UI出现前后两个峰值，对比实验过程发现，这两个峰值是在磁铁刚进入螺线管内部和刚从内部出来时产生的，对这一现象下列说法正确的是( )
A．线圈中的磁通量变化率经历先增大后减小再增大再减小的过程
B．如果滑片从中间向左移动时，坐标系中的两个峰值一定都会减小
C．磁铁在穿过线圈过程中加速度始终小于重力加速度g
D．如果仅略减小h，两个峰值都会减小
(3)在磁铁下降h的过程中，可估算机械能转化为电能的是________J。
答案 (1)0.9 (2)ABD
(3)6.6×10－4(6.3×10－4～6.9×10－4均正确)
解析 (1)由UI?t曲线可知，产生第一峰值时滑动变阻器功率为：P滑＝0.0045 W ①
线圈输出功率表达式为：P出＝I2R外 ②
根据闭合电路欧姆定律得：E＝I(R内＋R外) ③
联立①②③将R内＝40 Ω，R外＝20 Ω代入得E＝0.9 V。
(2)通过分析图象可得磁铁进入线框过程中，感应电动势经历先增大后减小再增大再减小的过程，所以磁通量变化率经历先增大后减小再增大再减小的过程，故A正确；根据闭合电路欧姆定律可知，当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大，本题中滑动变阻器的最大阻值与内阻相等，因此减小滑动变阻器阻值，两个峰值都会减小，故B正确；磁铁在刚进入线圈和刚离开线圈过程中加速度小于重力加速度g，在线圈中运动时加速度等于重力加速度g，C错误；当h减小时，磁铁进入线框的速度减小，导致线框中磁通量的变化率减小，因此两个峰值都会减小，故D正确，故选A、B、D。
(3)根据图象物理意义可知：图象与横轴围成面积大小等于UI·t，即下落过程中电源的输出电能，由图象可数得44小格，每格表示0.0005×0.01＝5×10－6 J，下落过程中电源的输出电能为5×10－6 J×44＝2.2×10－4 J。在磁铁下降h的过程中机械能转化为电能即电源的总电能为：2.2×10－4 J×＝6.6×10－4 J(6.3×10－4～6.9×10－4 J均正确)。
三、说明和计算题(共38分。解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)
16．(10分)试说明下列各种场合分别应用了怎样的传感器：
(1)普通电冰箱中的温度自动控制电路；
(2)马路两侧的路灯控制电路；
(3)气垫导轨上用的光电门；
(4)楼梯灯控制电路；
(5)宾馆的自动门；
(6)工厂里的自动计数器。
答案 (1)普通电冰箱中的温度自动控制电路主要是应用了温度传感器；(2)马路两侧的路灯控制电路主要是应用了光传感器；(3)气垫导轨上用的光电门主要是应用了光传感器；(4)楼梯灯控制电路主要是应用了光传感器和声传感器；(5)宾馆的自动门主要是应用了光传感器；(6)工厂里的自动计数器主要是应用了光传感器。
17．(12分)如图所示是一种悬球式加速度仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度，金属球系在金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在O点，AB是一根长为l的电阻丝，其电阻值为R。金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计，电阻丝的中点C焊接一根导线。从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表V(金属丝和导线电阻不计)；图中虚线OC与AB垂直，且OC＝h，电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中，使AB沿着前进的方向，列车静止时金属丝呈竖直状态，当列车加速或减速前进时，金属丝将偏离竖直方向，从电压表的读数变化可以测出加速度的大小。
(1)当列车向右匀加速运动时，试写出加速度a与电压表读数U′的关系式，以便重新刻制电压表表面使它成为直接可读出加速度数值的加速度计；
(2)用此装置测得的最大加速度是多少？
(3)为什么C点设置在电阻丝AB的中间？对电压表的选择有什么特殊要求？
答案 (1)a＝g (2) (3)还可以测定列车做匀减速运动时的加速度。要求电压表的零点在中间，量程大于。
解析 (1)设列车加速度为a时悬挂小球的金属丝偏离竖直方向θ角，这时小球受到的合外力为F＝mgtanθ，根据牛顿第二定律有F＝ma，故这时的加速度表达式为a＝gtanθ，而tanθ＝，故a＝g·，该式就是触点D的位移与加速度的关系式。从电路部分看，设此时电压表的读数为U′，根据串联电路的电压与电阻成正比，对均匀电阻丝来说，电压与电阻丝长度成正比，即：＝＝，故a＝g·。
上式中g、U、l、h都是常数，表明U′与a成正比；根据上式可以将电压表上的电压读数一一对应改写成加速度的数值，电压表便改制成了加速度计。
(2)加速度最大时D点移到A点，这时的电压表读数U′＝，所以amax＝。
(3)C点设置在AB的中间的好处是：利用这个装置还可以测定列车做匀减速运动的加速度，这时小球偏向OC线的右方。要求电压表的零点在中间，量程大于。
18.
(16分)如图所示为检测某传感器的电路图。传感器上标有“3 V 0.9 W”的字样(传感器可看做一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 Ω，1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V。求：
(1)传感器的电阻和额定电流；
(2)为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最大值是多少？
(3)如果传感器的电阻变化超过标准值1 Ω，则该传感器就失去作用。实际检测时，将一个恒压电源加在图中a、b之间，闭合开关S，通过调节R0来改变电路中的电流和R0两端的电压。检测记录如下：
电压表示数U/V 电流表示数I/A
第一次 1.48 0.16
第二次 0.91 0.22
若不计检测电路对传感器电阻的影响，你认为这个传感器是否仍可使用？此时a、b间所加的电压是多少？
答案 (1)10 Ω 0.3 A (2)6 V
(3)此传感器仍可使用 3 V
解析 (1)R传＝＝ Ω＝10 Ω，
I传＝＝ A＝0.3 A。
(2)最大电流I＝I传＝0.3 A，
电源电压最大值
Um＝U传＋U0，
U传为传感器的额定电压，
U0为R0m＝10 Ω时R0两端的电压，
即U0＝I传R0m＝0.3×10 V＝3 V，
Um＝U传＋U0＝3 V＋3 V＝6 V。
(3)设实际检测时加在a、b间的电压为U，传感器的实际电阻为R传′，根据第一次实验记录数据有：
U＝I1R传′＋U1
根据第二次实验记录数据有U＝I2R传′＋U2
代入数据，解得：R传′＝9.5 Ω，U＝3 V
传感器的电阻变化为ΔR＝R传－R传′＝10 Ω－9.5 Ω＝0.5 Ω<1 Ω，所以此传感器仍可使用。
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第六章 综合检测(B卷)
对应学生用书P51 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分110分，考试时间90分钟。
第Ⅰ卷 (选择题，共48分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。1～8小题只有一个选项正确，9～12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的不得分)
1．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是( )
A．两个传感器都是光电传感器
B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器
C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器
D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作
答案 B
解析 题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动启动，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照和温度一个满足条件即可，A、C、D错误，B正确。
2.
如图所示为一测定液面高低的传感器示意图，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体，把传感器接到图示电路中，已知灵敏电流计指针偏转方向与电流方向相同。如果发现指针正向右偏转，则导电液体深度h的变化情况为( )
A．正在增大 B．正在减小
C．不变 D．无法确定
答案 B
解析 由电源极性及电流方向(指针偏转方向)可知，A、B、C构成的电容器所带电荷量减少，根据C＝可知，电容C在减小，可推知电容器的极板的正对面积S在减小，即h在减小。B正确。
3.
如图所示是用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是( )
A．严重污染时，LDR是高电阻
B．轻度污染时，LDR是高电阻
C．无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定
D．该仪器不会受到白天光照的影响
答案 A
解析 严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A正确，B错误；LDR是光敏电阻，受光照影响电阻会发生变化，C错误；白天自然光强度较强，会对LDR造成影响，D错误。
4.
在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率ρ随温度t的变化规律如图所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、保温双重功能。对此，以下判断正确的是( )
①通电后，其电功率先增大后减小 ②通电后，其电功率先减小后增大 ③当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变 ④当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变
A．①② B．②③ C．②④ D．①④
答案 D
解析 当温度由零升到t1的过程中，PTC的电阻率ρ随温度升高而减小，其电阻R随之减小，由于加在灭蚊器上的电压U保持不变，灭蚊器的热功率P随之增大，当t＝t1时，P＝P1达到最大。当温度继续升高，ρ增大，R增大，P减小；而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，电热灭蚊器的散热功率P′也就越大，因此在这之间的某一温度t3会有P＝P3＝P′，即电热功率P减小到等于散热功率时，即达到保温；当t
P′，使温度自动升高到t3；当t>t3时，P5.
如图所示是家用电冰箱的压缩启动装置的电路。其中的运行绕组是电冰箱在工作时电动机定子，由于家用交流电是单相的，启动时必须靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场。在启动绕组的支路中串联有一个PTC元件。这是一种以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器，电流流过PTC元件，元件发热，它的电阻率随温度升高而发生显著变化，当电动机转动正常以后，PTC元件温度较高，电阻很大，启动绕组电流很小，以下判断正确的是( )
①电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少
②电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少
③电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是变化的 ④电冰箱启动后，启动绕组功率是变化的，运行绕组功率不变
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
答案 B
解析 启动时，由于PTC元件温度较低电阻较小，故耗电多，②正确。启动后，随PTC元件温度升高，PTC元件电阻增大，通过启动绕组的电流减小，故启动绕组功率是变化的，而运行绕组电压不变，故功率不变，则④正确。故选B。
6．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。有一位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示。将压敏电阻和一块挡板固定在水平绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车在水平面内向右做直线运动的过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是( )
A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动
B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动
C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动
D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动
答案 D
解析 分析图乙中电流随时间的变化关系可以得出，在t1～t2时间段，电流增大，表明图甲中压敏电阻的阻值逐渐减小，即压敏电阻受到的压力逐渐增大，所以可判断小车在向右做加速度均匀增大的加速运动；在t2～t3时间段，电流在较大数值上保持恒定，说明电阻保持一个较小值，即受到的压力保持恒定，说明小车在向右做匀加速直线运动，故D正确。
7.
某仪器内部电路如图所示，其中M是一个质量较大的金属块，左、右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a、b、c三块金属片的间隙很小(b固定在金属块上)。当金属块处于平衡时两根弹簧均处于原长状态。若将该仪器固定在一辆汽车上，则下列说法正确的是( )
A．当汽车加速前进时，甲灯亮
B．当汽车加速前进时，乙灯亮
C．当汽车刹车时，乙灯亮
D．当汽车刹车时，甲、乙灯均不亮
答案 B
解析 向右加速时M受到向右的合外力，M向左移动，b与a接触，乙灯亮；当刹车时M受到向左的合外力，M向右移动，b与c接触，甲灯亮。故B正确。
8．为了保证汽车刹车时车轮不被抱死，使车轮仍有一定的滚动而不是纯滑动，这样既可以提高刹车效果，又不使车轮失去控制，为此需要一种测定车轮是否还在转动的装置，这种检测装置称为电磁脉冲传感器，如果该装置检测出车轮不再转动，它就会自动放松刹车机构，让车轮仍保持转动状态，这就是ABS防抱死系统。如图是电磁脉冲传感器示意图，B是一根永久磁体，外面绕有线圈，它们的左端靠近一个铁质齿轮A，齿轮与转动的车轮是同步的，则以下说法正确的是( )
A．车轮转动时，由于齿轮在永久磁体的磁场中切割磁感线，产生感应电流
B．车轮转动时，由于齿轮被磁化使线圈中的磁场发生变化，产生感应电流
C．车轮转速减慢时，输出电流的周期变小，电流强度也变小
D．车轮转速减慢时，输出电流的周期变大，电流强度也变大
答案 B
解析 此传感器是利用线圈中磁通量的变化产生感应电流的原理来实现检测的。当车轮转动时，带动齿轮转动，相当于将铁块插入和拔出线圈，从而使线圈中磁通量发生变化而产生感应电流，故A错误，B正确；当车轮转速减慢时，线圈中磁通量的变化减慢，产生的感应电流的周期变大，由E＝n可知，电流强度变小，故C、D错误。
9.
已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小，有磁场时电阻变大，并且磁场越强阻值越大。为探测磁场的有无，利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示电路，电源的电动势E和内阻r不变，在没有磁场时调节变阻器R使电灯L正常发光。若探测装置从无磁场区进入强磁场区，则( )
A．电灯L变暗 B．电灯L变亮
C．电流表的示数增大 D．电流表的示数减小
答案 BD
解析 探测装置从无磁场区进入强磁场区，磁敏电阻阻值变大，电流表示数减小，灯泡L变亮，故B、D正确。
10.
有一种测量体重的电子秤，其原理图如图所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(实际是一个阻值可随压力而变化的电阻)、显示体重的仪表G(实际是理想电流表)。设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3 A，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，电阻R随压力变化的函数关系式为R＝30－0.02F(F和R的单位分别是N和Ω)。下列说法正确的是( )
A．该秤能测量的最大体重是1400 N
B．该秤能测量的最大体重是1300 N
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上0.375 A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上0.400 A处
答案 AC
解析 因为理想电流表的量程为3 A，即电流I的最大值为3 A，根据I＝，可得R＝＝2 Ω，根据R＝30－0.02F可求出对应的压力F＝1400 N。当踏板空载时，R′＝30 Ω，此时电流大小为I′＝＝0.375 A。故A、C正确。
11.
为锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，如图所示是原理图。轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)，弹簧劲度系数为100 N/cm。定值电阻R0＝5 Ω，ab是一根长为5 cm的均匀电阻丝，阻值R1＝25 Ω，电源输出电压恒为U＝3 V，理想电流表的量程为0～0.6 A。当拉环不受力时，滑片P处于a端。下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)( )
A．小明在电路中连入R0的目的是保护电路
B．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0.1 A
C．拉力为400 N时，电流表指针指在0.3 A处
D．当拉力为400 N时，电流表指针指在0.5 A处
答案 ABC
解析 若电路无电阻R0，且金属滑片P在b端时，回路短路损坏电源，R0的存在使电路不出现短路，因此A正确；当拉环不受力时，滑片P在a端，由欧姆定律得，I＝＝0.1 A，故B正确；拉力为400 N时，由F＝kΔx，则Δx＝4 cm，对应的电阻为RaP＝20 Ω，R1接入电路的电阻RPb＝5 Ω，由闭合电路欧姆定律得，I＝＝0.3 A，故D错误，C正确。
12．某同学设计了一个探究电容器所带电荷量与电容器两极间电压关系的实验，实验电路如图甲所示，其中P为电流传感器，V为电阻很大的电压表。实验时，先将开关S1闭合，单刀双掷开关S2掷向a，调节滑动变阻器的滑动头到某位置使电容器C充电，当电路达到稳定后记录理想电压表的示数。再迅速将开关S2掷向b，使电容器放电。电流传感器P将电容器充、放电过程中的电流数据传送给计算机，在计算机上可显示出电流i随时间t变化的图象如图乙所示。然后改变滑动变阻器滑动头的位置，重复上述步骤，记录多组电流随时间变化的图象和电压表的示数。对于这个实验过程和由图象及数据所得出的结果，下列说法中正确的是( )
A．流过电流传感器P的充电电流和放电电流方向相同
B．图乙中的第①段(充电阶段)电流曲线与横轴所围图形的面积表示电容器充电结束时所带的电荷量
C．电容器充电结束时所带电荷量随电容器充电结束时两极间电压变化的关系图象应为一条过原点的倾斜直线
D．电容器充电结束时所带电荷量与滑动变阻器滑动头的位置无关
答案 BC
解析 流过电流传感器P的充电电流和放电电流方向相反，A错误；图乙中的第①段(充电阶段)电流曲线与横轴所围图形的面积表示电容器充电结束时所带的电荷量，B正确；由C＝可知，电容器充电结束时所带电荷量随电容器充电结束时两极间电压变化的关系图象应为一条过原点的倾斜直线，C正确；电容器充电结束时所带电荷量与滑动变阻器滑动头的位置有关，D错误。
第Ⅱ卷 (非选择题，共62分)
二、作图与填空题(本题共3小题，13题6分，14题9分，15题12分，共27分)
13．光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用，其中就可用于街道路灯的自动控制开关。如图所示为模拟电路，其中A为光敏电阻，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯。请连成正确的电路，达到日出灯熄，日落灯亮的效果。
答案 见解析
解析 为了使照明电路白天断开，就需要电磁铁吸引衔铁，电路中电流大。夜间电磁铁磁性小，不吸引衔铁。电路中电流的变化要通过电阻的变化来控制，所以要将光敏电阻与电磁铁串联在一起，以此来调节电路中的电流，故设计电路如图：
14．利用DIS(数字化信息处理系统)探究手摇发电机(如图所示)的线圈产生的交变电流。
实验步骤为：
①将电压传感器接入数据采集器；
②电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联；
③点击“数据采集设置”设定“采样点时间间隔”；
④缓慢摇动发电机模型的手柄，观察工作界面上的信号。
(1)屏上出现的电压波形如图所示，从图中可以看出，手摇发电机产生的电压波形不是正弦波，其中原因是____________________________。(写出一条即可)
(2)研究交变电流的波形，发现在用手摇动发电机转把的2 min内屏上出现了61个向上的“尖峰”，则交变电流的平均周期为T＝________s；如果发电机手摇大轮的半径是转子小轮半径的2倍，则手摇轮转动的平均角速度ω＝________rad/s。
答案 (1)转子不是在匀强磁场中转动；或手转动发电机的转速不均匀 (2)2 0.5π
解析 (1)只有线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电流才是正弦式交变电流，手摇发电机的磁场是由条形磁铁产生的，所以不是匀强磁场；由于是手摇转动，转速难以保证恒定。
(2)2分钟内屏上出现了61个向上的尖峰，则周期T＝ s＝2 s，大轮角速度等于小轮角速度的一半，所以大轮角速度ω＝×＝0.5π rad/s。
15.
如图所示，一热敏电阻RT放在控温容器M内；?为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω；S为开关。已知RT在95 ℃时的阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω。现要求在降温过程中测量在95～20 ℃之间的多个温度下RT的阻值。
(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图。
(2)完成下列实验步骤中的填空：
①依照实验原理电路图连线。
②调节控温容器M内的温度，使得RT的温度为95 ℃。
③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全。
④闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录________。
⑤将RT的温度降为T1(20 ℃＜T1＜95 ℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数________，记录______________________________。
⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1＝________。
⑦逐步降低T1的数值，直至20 ℃为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥。
答案 (1)实验原理电路图如图所示
(2)④电阻箱的读数R0 ⑤仍为I0 电阻箱的读数R1
⑥R0－R1＋150 Ω
解析 由于本实验只有一只可以测量和观察的直流电流表，所以应该用“替代法”，考虑到用电流表观察，则应保证电路中电阻不变，因此将热敏电阻、电阻箱和电流表串联形成测量电路。RT的温度为95 ℃时，阻值为150 Ω，此时电流为I0，电阻箱阻值为R0，则有E－I0r－I0RA＝I0(R0＋150 Ω)，当RT的温度降为T1时，电流仍为I0，此时电阻箱阻值为R1，有E－I0r－I0RA＝I0(R1＋RT1)，由此可知，RT1＝R0－R1＋150 Ω。
三、说明和计算题(共35分。解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)
16．(11分)某种电饭锅的工作原理图如图所示，煮饭时开关S是闭合的，红色指示灯亮；饭熟后(当时的温度大约为103 ℃)保护开关S自动断开，黄灯亮。
(1)电阻R1的作用是保护红色指示灯不致因电流过大而烧毁，与电饭锅发热板的等效电阻相比，二者大小应有什么关系？为什么？
(2)通常情况下用这种电饭锅烧水时，它的自动断电功能是否起作用？为什么？
答案 见解析
解析 (1)R1应该远大于发热板的等效电阻。因为R1和红灯只起指示作用，消耗的电功率应远小于发热板的功率，两者又是并联接入电路的，电压相同，所以流过R1和红灯的电流应远小于流过发热板的电流，因此R1应该远大于发热板的等效电阻。
(2)通常烧开时水温不会达到103 ℃，所以自动断电功能不起作用。
17．(12分)将金属块m用压缩的轻质弹簧卡在一个矩形箱中，如图所示。在箱的上顶板和下底板装有压力传感器，箱可以沿竖直轨道运动，当箱以a＝2.0 m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的压力传感器显示的压力为6.0 N，下底板的压力传感器显示的压力为10.0 N。(g取10 m/s2)
(1)若上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器示数的一半，试判断箱的运动情况；
(2)要使上顶板压力传感器的示数为0，箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？
答案 见解析
解析 (1)选金属块为研究对象，当金属块以a＝2 m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，受力分析如图所示，受三个力作用，上顶板的压力FN＝6.0 N，弹簧的弹力F＝10.0 N和重力mg，加速度为a，方向向下。据牛顿第二定律列方程mg＋FN－F＝ma。求得金属块的质量m＝0.5 kg。当上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器示数的一半时，设弹簧的弹力仍是F，则上顶板压力为。设箱和金属块的加速度为a1，有mg＋－F＝ma1，解得a1＝0，表明箱处于静止状态或匀速直线运动状态。
(2)当上顶板的压力恰好等于0时，有mg－F＝ma2。
解得a2＝－10.0 m/s2，“－”号表示加速度方向向上。
若箱和金属块竖直向上的加速度大于10 m/s2，弹簧将被进一步压缩，金属块要离开上顶板，上顶板压力传感器的示数也为0。只要竖直向上的加速度大于或等于10 m/s2，不论箱是向上加速运动还是向下减速运动，上顶板压力传感器的示数都为0。
18．(12分)如图所示为某同学自制的电子秤原理图：粗细均匀的电阻棒R(每厘米长的电阻为1 Ω)竖直放置，其总长度L＝10 cm，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R0＝4 Ω，托盘连接在竖直放置、下端固定的轻弹簧上端，其质量m0＝0.1 kg，水平金属轻杆一端连接弹簧上端、一端通过滑片与电阻棒接触。当托盘内不放物体静止时，弹簧的形变量x＝1 cm，轻杆的滑片刚好与电阻棒上端接触。若电路各处接触良好、导线及轻杆电阻不计、弹簧的形变始终未超过限度、轻杆只能上下平移，g取10 m/s2。求：
(1)弹簧的劲度系数k；
(2)该电子秤能称出的最大物体质量m及对应的理想电压表V的示数U。
答案 (1)100 N/m (2)m＝1 kg U＝4 V
解析 (1)托盘质量m0＝0.1 kg，当托盘内不放物体静止时，弹簧的形变量x＝1 cm，根据平衡条件得mg＝kx，解得k＝＝100 N/m。
(2)当电子秤称量物体质量最大时，滑片位于最下端，弹簧再压缩10 cm，根据受力平衡可知，最大物体质量m＝＝1 kg，电压表测量滑动变阻器R两端电压，U＝·E＝4 V。
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