沪科版物理选修3-2第4章测评A（word版含答案解析）
文档属性
| 名称 | 沪科版物理选修3-2第4章测评A（word版含答案解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 351.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 沪科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-22 06:42:30 | ||
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文档简介
第4章测评A
(基础过关卷)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项符合题目要求,第6~8题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)
1.下面元件不属于温度传感器应用的是( )
A.电熨斗 B.电饭锅
C.测温仪 D.鼠标器
2.如图所示是电容式话筒的示意图,它是利用电容制作的传感器,话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层,膜后距膜几十微米处有一金属板,振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极,在两极间加一电压U,人对着话筒说话时,振动膜前后振动,使电容发生变化,导致话筒所在的电路中的其他量发生变化,使声音信号被话筒转化为电信号,其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的( )
A.距离变化 B.正对面积变化
C.介质变化 D.电压变化
3.街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄,利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制,这是利用半导体的( )
A.压敏性 B.光敏性
C.热敏性 D.三特性都利用了
4.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
5.驾驶员酒后驾车已成为安全行驶的重大隐患,为此全国上下掀起了一场严查酒后驾驶的安全检查行动。交通警察在执行任务过程中,要使用一种酒精测试仪检测驾驶员是否属于酒后驾驶,其内部结构如图所示,其中酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化,不同酒精浓度对应着传感器的不同电阻,这样显示仪器上就与浓度有对应关系,如果酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比,那么电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是( )
A.U越大,表示c越大,c与U成正比
B.U越大,表示c越大,但c与U不成正比
C.U越大,表示c越小,c与U成正比
D.U越大,表示c越小,但c与U不成正比
6.如下图所示是一种延时开关,当S1闭合时,电磁铁F将衔铁D吸下,C线路接通。当S1断开时,由于电磁感应作用,D将延迟一段时间才被释放。则( )
A.由于A线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用
B.由于B线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用
C.如果断开B线圈的开关S2,无延时作用
D.如果断开B线圈的开关S2,延时将变长
7.压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置,如图甲所示,将压敏电阻平放在升降机内,受压面朝上,在上面放一物体m,升降机静止时电流表示数为I0。某过程中电流表的示数如图乙所示,则在此过程中( )
A.物体处于失重状态
B.物体处于超重状态
C.升降机一定向上做匀加速运动
D.升降机可能向下做匀减速运动
8.某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件,在接线柱间以如图所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件)。为了确定各元件种类,小华同学把计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后,分别将AB、BC、CD接入电路,闭合开关,计算机显示的电流随时间变化的图像分别如图a,b,c所示,则如下判断中正确的是( )
A.AB间是电容器 B.BC间是电感线圈
C.CD间是电容器 D.CD间是定值电阻
二、填空题(本题共2小题,共22分。把答案填在题中的横线上)
9.(14分)如图(a),质量为M的滑块A放在气垫导轨B上,C为位移传感器,它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上,经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移—时间(x-t)图像和速率—时间(v-t)图像。整个装置置于高度可调节的斜面上,斜面的长度为l、高度为h。(取重力加速度g=9.8 m/s2,结果可保留一位有效数字)
(a)
(1)现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度,A的v-t图线如图(b)所示。从图线可得滑块A下滑时的加速度a= m/s2,摩擦力对滑块A运动的影响 。(填“明显,不可忽略”或“不明显,可忽略”)?
(b)
(2)此装置还可用来验证牛顿第二定律。实验时通过改变 ,可验证质量一定时,加速度与力成正比的关系;通过改变 ,可验证力一定时,加速度与质量成反比的关系。?
(3)将气垫导轨换成滑板,滑块A换成滑块A',给滑块A'一沿滑板向上的初速度,A'的x-t图线如图(c)。图线不对称是由于 造成的,通过图线可求得滑板的倾角θ= (用反三角函数表示),滑块与滑板间的动摩擦因数μ= 。?
(c)
10.(8分)如图所示为一实验小车利用光脉冲测量车速和行程的装置示意图,A为光源,B为光电接收器,A、B均固定在车身上,C为小车的车轮,D为与C同轴相连的齿轮。车轮转动时,A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号,被B接收并转换成电信号,由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内的脉冲数为n,累计脉冲数为N,则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是 ;小车速度的表达式为v= ;行程的表达式为s= 。?
三、计算题(本题共2小题,共30分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
11.(14分)一热敏电阻在温度为80 ℃时阻值很大,当温度达到100 ℃时阻值就很小,今用一电阻丝给水加热,并配以热敏电阻以保持水温在80 ℃到100 ℃之间,可将电阻丝与热敏电阻并联,一并放入水中,如图所示,图中R1为热敏电阻,R2为电阻丝。请简述其工作原理。
12.(16分)如下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。m是一个金属球,它系在金属丝的下端,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相垂直,且OC=h,电阻丝AB接在电压为E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,金属线将偏离竖直方向,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的对应关系,以便重新刻制电压表表面使它成为直读加速度数值的加速计。
(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?
第4章测评A
(基础过关卷)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项符合题目要求,第6~8题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)
1.下面元件不属于温度传感器应用的是( )
A.电熨斗 B.电饭锅
C.测温仪 D.鼠标器
解析:鼠标器应用了光传感器,电熨斗、电饭锅、测温仪都应用了温度传感器。
答案:D
2.如图所示是电容式话筒的示意图,它是利用电容制作的传感器,话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层,膜后距膜几十微米处有一金属板,振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极,在两极间加一电压U,人对着话筒说话时,振动膜前后振动,使电容发生变化,导致话筒所在的电路中的其他量发生变化,使声音信号被话筒转化为电信号,其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的( )
A.距离变化 B.正对面积变化
C.介质变化 D.电压变化
解析:电容式话筒中振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器相当于一个平行板电容器。当人对着话筒说话时,振动膜前后振动,使两极板间的距离发生变化,从而导致电容器的电容发生变化。
答案:A
3.街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄,利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制,这是利用半导体的( )
A.压敏性 B.光敏性
C.热敏性 D.三特性都利用了
解析:利用光照的不同改变半导体元件的电阻率,实现光控制。
答案:B
4.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
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正确,其余各项均错。
答案:C
5.驾驶员酒后驾车已成为安全行驶的重大隐患,为此全国上下掀起了一场严查酒后驾驶的安全检查行动。交通警察在执行任务过程中,要使用一种酒精测试仪检测驾驶员是否属于酒后驾驶,其内部结构如图所示,其中酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化,不同酒精浓度对应着传感器的不同电阻,这样显示仪器上就与浓度有对应关系,如果酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比,那么电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是( )
A.U越大,表示c越大,c与U成正比
B.U越大,表示c越大,但c与U不成正比
C.U越大,表示c越小,c与U成正比
D.U越大,表示c越小,但c与U不成正比
解析:设酒精气体传感器的电阻为Rc,则有E=I(r+R0+R+Rc),电压表示数U=IR0,可得:U=Er+R0+R+Rc·R0,又1Rc=kc,故有U=ER0kck(r+R0+R)c+1,故c越大,Rc越小,U越大,但c与U不成正比,只有B正确。
答案:B
6.如下图所示是一种延时开关,当S1闭合时,电磁铁F将衔铁D吸下,C线路接通。当S1断开时,由于电磁感应作用,D将延迟一段时间才被释放。则( )
A.由于A线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用
B.由于B线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用
C.如果断开B线圈的开关S2,无延时作用
D.如果断开B线圈的开关S2,延时将变长
解析:线圈A断电时,铁心中的磁通量发生变化,线圈B若是闭合的,将产生感应电流,感应电流的磁场起到了延迟的作用。
答案:BC
7.压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置,如图甲所示,将压敏电阻平放在升降机内,受压面朝上,在上面放一物体m,升降机静止时电流表示数为I0。某过程中电流表的示数如图乙所示,则在此过程中( )
A.物体处于失重状态
B.物体处于超重状态
C.升降机一定向上做匀加速运动
D.升降机可能向下做匀减速运动
解析:因为压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小,由乙图知,电流大于静止时的电流且稳定,故压力增大,物体处于超重状态,选项B、D正确。
答案:BD
8.某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件,在接线柱间以如图所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件)。为了确定各元件种类,小华同学把计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后,分别将AB、BC、CD接入电路,闭合开关,计算机显示的电流随时间变化的图像分别如图a,b,c所示,则如下判断中正确的是( )
A.AB间是电容器 B.BC间是电感线圈
C.CD间是电容器 D.CD间是定值电阻
解析:接入电容器后,充电电流逐渐减小;接入电感线圈后由于自感,电流逐渐增大;接入定值电阻后,电流保持一定值,故AB间为电容器,BC间为电感线圈,CD间为定值电阻,所以A、B、D均对,C错。
答案:ABD
二、填空题(本题共2小题,共22分。把答案填在题中的横线上)
9.(14分)如图(a),质量为M的滑块A放在气垫导轨B上,C为位移传感器,它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上,经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移—时间(x-t)图像和速率—时间(v-t)图像。整个装置置于高度可调节的斜面上,斜面的长度为l、高度为h。(取重力加速度g=9.8 m/s2,结果可保留一位有效数字)
(a)
(1)现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度,A的v-t图线如图(b)所示。从图线可得滑块A下滑时的加速度a= m/s2,摩擦力对滑块A运动的影响 。(填“明显,不可忽略”或“不明显,可忽略”)?
(b)
(2)此装置还可用来验证牛顿第二定律。实验时通过改变 ,可验证质量一定时,加速度与力成正比的关系;通过改变 ,可验证力一定时,加速度与质量成反比的关系。?
(3)将气垫导轨换成滑板,滑块A换成滑块A',给滑块A'一沿滑板向上的初速度,A'的x-t图线如图(c)。图线不对称是由于 造成的,通过图线可求得滑板的倾角θ= (用反三角函数表示),滑块与滑板间的动摩擦因数μ= 。?
(c)
解析:(1)a=ΔvΔt≈30.5 m·s-2=6 m·s-2;由上滑及下滑的v-t图像的近似对称,a值近似相等知,摩擦力很小,可忽略。
(2)改变斜面的高度,可改变物体所受的下滑力,即可验证a∝F(m一定时);同理,改变滑块质量M和斜面高度h,使Mh保持不变,可验证a∝1m的关系,
因为Mgsin θ=Mghl=glMh,Mh不变即物块所受合力不变。
(3)由图像可知s1=0.64 m=s2
t1=0.4 s,t2=0.6 s
则s1=12g(sin θ+μcos θ)t12①
s2=12g(sin θ-μcos θ)t22②
联立可得θ=arcsin 0.6,μ=0.3。
答案:(1)6 不明显,可忽略
(2)斜面高度h 滑块A的质量M及斜面的高度h,且使Mh不变
(3)滑动摩擦力 arcsin 0.6(arcsin 0.57~arcsin 0.64都算对) 0.3(0.2~0.4都算对)
10.(8分)如图所示为一实验小车利用光脉冲测量车速和行程的装置示意图,A为光源,B为光电接收器,A、B均固定在车身上,C为小车的车轮,D为与C同轴相连的齿轮。车轮转动时,A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号,被B接收并转换成电信号,由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内的脉冲数为n,累计脉冲数为N,则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是 ;小车速度的表达式为v= ;行程的表达式为s= 。?
解析:为了表示周期,要查出齿轮的齿数p,为了表示行驶速度,还要测量车轮的半径R。
车轮的转动周期为T=pn,又T=2πω,v=Rω,整理得:v=2πnRp。总脉冲数为N,则运动时间为t=N/n,所以有s=vt,代入可得结果。
答案:车轮半径R和齿轮的齿数p 2πnRp 2πNRp
三、计算题(本题共2小题,共30分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
11.(14分)一热敏电阻在温度为80 ℃时阻值很大,当温度达到100 ℃时阻值就很小,今用一电阻丝给水加热,并配以热敏电阻以保持水温在80 ℃到100 ℃之间,可将电阻丝与热敏电阻并联,一并放入水中,如图所示,图中R1为热敏电阻,R2为电阻丝。请简述其工作原理。
解析:开始水温较低时,R1阻值较大,电阻丝R2对水进行加热;
当水温达到100 ℃左右时,R1阻值变得很小,R2被短路,将停止加热;
当温度降低到80 ℃时,R1阻值又变得很大,R2又开始加热。这样就可达到保温的效果。
答案:见解析
12.(16分)如下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。m是一个金属球,它系在金属丝的下端,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相垂直,且OC=h,电阻丝AB接在电压为E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,金属线将偏离竖直方向,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的对应关系,以便重新刻制电压表表面使它成为直读加速度数值的加速计。
(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?
解析:(1)当列车向右加速时,设加速度为a,金属丝左偏角为θ,对质量为m的金属球受力分析得出tan θ=ag,金属丝在滑线电阻丝上左滑为x,由几何关系有tan θ=xh,再由线性电阻上的分压原理:UE=xL,解得a=ULEhg。
(2)测量最大加速度时,金属丝摆在滑线电阻的最左端或最右端,此时电压表的示数为恒压的一半,即U=E2,所以有amax=L2hg。
(3)C点设置在AB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时的负加速度,这时小球偏向OC线的右方;电压表要零点在中间,量程大于E2。
答案:(1)a=ULEhg
(2)amax=L2hg
(3)见解析
(基础过关卷)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项符合题目要求,第6~8题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)
1.下面元件不属于温度传感器应用的是( )
A.电熨斗 B.电饭锅
C.测温仪 D.鼠标器
2.如图所示是电容式话筒的示意图,它是利用电容制作的传感器,话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层,膜后距膜几十微米处有一金属板,振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极,在两极间加一电压U,人对着话筒说话时,振动膜前后振动,使电容发生变化,导致话筒所在的电路中的其他量发生变化,使声音信号被话筒转化为电信号,其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的( )
A.距离变化 B.正对面积变化
C.介质变化 D.电压变化
3.街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄,利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制,这是利用半导体的( )
A.压敏性 B.光敏性
C.热敏性 D.三特性都利用了
4.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
5.驾驶员酒后驾车已成为安全行驶的重大隐患,为此全国上下掀起了一场严查酒后驾驶的安全检查行动。交通警察在执行任务过程中,要使用一种酒精测试仪检测驾驶员是否属于酒后驾驶,其内部结构如图所示,其中酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化,不同酒精浓度对应着传感器的不同电阻,这样显示仪器上就与浓度有对应关系,如果酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比,那么电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是( )
A.U越大,表示c越大,c与U成正比
B.U越大,表示c越大,但c与U不成正比
C.U越大,表示c越小,c与U成正比
D.U越大,表示c越小,但c与U不成正比
6.如下图所示是一种延时开关,当S1闭合时,电磁铁F将衔铁D吸下,C线路接通。当S1断开时,由于电磁感应作用,D将延迟一段时间才被释放。则( )
A.由于A线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用
B.由于B线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用
C.如果断开B线圈的开关S2,无延时作用
D.如果断开B线圈的开关S2,延时将变长
7.压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置,如图甲所示,将压敏电阻平放在升降机内,受压面朝上,在上面放一物体m,升降机静止时电流表示数为I0。某过程中电流表的示数如图乙所示,则在此过程中( )
A.物体处于失重状态
B.物体处于超重状态
C.升降机一定向上做匀加速运动
D.升降机可能向下做匀减速运动
8.某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件,在接线柱间以如图所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件)。为了确定各元件种类,小华同学把计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后,分别将AB、BC、CD接入电路,闭合开关,计算机显示的电流随时间变化的图像分别如图a,b,c所示,则如下判断中正确的是( )
A.AB间是电容器 B.BC间是电感线圈
C.CD间是电容器 D.CD间是定值电阻
二、填空题(本题共2小题,共22分。把答案填在题中的横线上)
9.(14分)如图(a),质量为M的滑块A放在气垫导轨B上,C为位移传感器,它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上,经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移—时间(x-t)图像和速率—时间(v-t)图像。整个装置置于高度可调节的斜面上,斜面的长度为l、高度为h。(取重力加速度g=9.8 m/s2,结果可保留一位有效数字)
(a)
(1)现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度,A的v-t图线如图(b)所示。从图线可得滑块A下滑时的加速度a= m/s2,摩擦力对滑块A运动的影响 。(填“明显,不可忽略”或“不明显,可忽略”)?
(b)
(2)此装置还可用来验证牛顿第二定律。实验时通过改变 ,可验证质量一定时,加速度与力成正比的关系;通过改变 ,可验证力一定时,加速度与质量成反比的关系。?
(3)将气垫导轨换成滑板,滑块A换成滑块A',给滑块A'一沿滑板向上的初速度,A'的x-t图线如图(c)。图线不对称是由于 造成的,通过图线可求得滑板的倾角θ= (用反三角函数表示),滑块与滑板间的动摩擦因数μ= 。?
(c)
10.(8分)如图所示为一实验小车利用光脉冲测量车速和行程的装置示意图,A为光源,B为光电接收器,A、B均固定在车身上,C为小车的车轮,D为与C同轴相连的齿轮。车轮转动时,A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号,被B接收并转换成电信号,由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内的脉冲数为n,累计脉冲数为N,则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是 ;小车速度的表达式为v= ;行程的表达式为s= 。?
三、计算题(本题共2小题,共30分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
11.(14分)一热敏电阻在温度为80 ℃时阻值很大,当温度达到100 ℃时阻值就很小,今用一电阻丝给水加热,并配以热敏电阻以保持水温在80 ℃到100 ℃之间,可将电阻丝与热敏电阻并联,一并放入水中,如图所示,图中R1为热敏电阻,R2为电阻丝。请简述其工作原理。
12.(16分)如下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。m是一个金属球,它系在金属丝的下端,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相垂直,且OC=h,电阻丝AB接在电压为E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,金属线将偏离竖直方向,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的对应关系,以便重新刻制电压表表面使它成为直读加速度数值的加速计。
(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?
第4章测评A
(基础过关卷)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项符合题目要求,第6~8题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)
1.下面元件不属于温度传感器应用的是( )
A.电熨斗 B.电饭锅
C.测温仪 D.鼠标器
解析:鼠标器应用了光传感器,电熨斗、电饭锅、测温仪都应用了温度传感器。
答案:D
2.如图所示是电容式话筒的示意图,它是利用电容制作的传感器,话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层,膜后距膜几十微米处有一金属板,振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极,在两极间加一电压U,人对着话筒说话时,振动膜前后振动,使电容发生变化,导致话筒所在的电路中的其他量发生变化,使声音信号被话筒转化为电信号,其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的( )
A.距离变化 B.正对面积变化
C.介质变化 D.电压变化
解析:电容式话筒中振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器相当于一个平行板电容器。当人对着话筒说话时,振动膜前后振动,使两极板间的距离发生变化,从而导致电容器的电容发生变化。
答案:A
3.街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄,利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制,这是利用半导体的( )
A.压敏性 B.光敏性
C.热敏性 D.三特性都利用了
解析:利用光照的不同改变半导体元件的电阻率,实现光控制。
答案:B
4.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
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正确,其余各项均错。
答案:C
5.驾驶员酒后驾车已成为安全行驶的重大隐患,为此全国上下掀起了一场严查酒后驾驶的安全检查行动。交通警察在执行任务过程中,要使用一种酒精测试仪检测驾驶员是否属于酒后驾驶,其内部结构如图所示,其中酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化,不同酒精浓度对应着传感器的不同电阻,这样显示仪器上就与浓度有对应关系,如果酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比,那么电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是( )
A.U越大,表示c越大,c与U成正比
B.U越大,表示c越大,但c与U不成正比
C.U越大,表示c越小,c与U成正比
D.U越大,表示c越小,但c与U不成正比
解析:设酒精气体传感器的电阻为Rc,则有E=I(r+R0+R+Rc),电压表示数U=IR0,可得:U=Er+R0+R+Rc·R0,又1Rc=kc,故有U=ER0kck(r+R0+R)c+1,故c越大,Rc越小,U越大,但c与U不成正比,只有B正确。
答案:B
6.如下图所示是一种延时开关,当S1闭合时,电磁铁F将衔铁D吸下,C线路接通。当S1断开时,由于电磁感应作用,D将延迟一段时间才被释放。则( )
A.由于A线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用
B.由于B线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用
C.如果断开B线圈的开关S2,无延时作用
D.如果断开B线圈的开关S2,延时将变长
解析:线圈A断电时,铁心中的磁通量发生变化,线圈B若是闭合的,将产生感应电流,感应电流的磁场起到了延迟的作用。
答案:BC
7.压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置,如图甲所示,将压敏电阻平放在升降机内,受压面朝上,在上面放一物体m,升降机静止时电流表示数为I0。某过程中电流表的示数如图乙所示,则在此过程中( )
A.物体处于失重状态
B.物体处于超重状态
C.升降机一定向上做匀加速运动
D.升降机可能向下做匀减速运动
解析:因为压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小,由乙图知,电流大于静止时的电流且稳定,故压力增大,物体处于超重状态,选项B、D正确。
答案:BD
8.某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件,在接线柱间以如图所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件)。为了确定各元件种类,小华同学把计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后,分别将AB、BC、CD接入电路,闭合开关,计算机显示的电流随时间变化的图像分别如图a,b,c所示,则如下判断中正确的是( )
A.AB间是电容器 B.BC间是电感线圈
C.CD间是电容器 D.CD间是定值电阻
解析:接入电容器后,充电电流逐渐减小;接入电感线圈后由于自感,电流逐渐增大;接入定值电阻后,电流保持一定值,故AB间为电容器,BC间为电感线圈,CD间为定值电阻,所以A、B、D均对,C错。
答案:ABD
二、填空题(本题共2小题,共22分。把答案填在题中的横线上)
9.(14分)如图(a),质量为M的滑块A放在气垫导轨B上,C为位移传感器,它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上,经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移—时间(x-t)图像和速率—时间(v-t)图像。整个装置置于高度可调节的斜面上,斜面的长度为l、高度为h。(取重力加速度g=9.8 m/s2,结果可保留一位有效数字)
(a)
(1)现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度,A的v-t图线如图(b)所示。从图线可得滑块A下滑时的加速度a= m/s2,摩擦力对滑块A运动的影响 。(填“明显,不可忽略”或“不明显,可忽略”)?
(b)
(2)此装置还可用来验证牛顿第二定律。实验时通过改变 ,可验证质量一定时,加速度与力成正比的关系;通过改变 ,可验证力一定时,加速度与质量成反比的关系。?
(3)将气垫导轨换成滑板,滑块A换成滑块A',给滑块A'一沿滑板向上的初速度,A'的x-t图线如图(c)。图线不对称是由于 造成的,通过图线可求得滑板的倾角θ= (用反三角函数表示),滑块与滑板间的动摩擦因数μ= 。?
(c)
解析:(1)a=ΔvΔt≈30.5 m·s-2=6 m·s-2;由上滑及下滑的v-t图像的近似对称,a值近似相等知,摩擦力很小,可忽略。
(2)改变斜面的高度,可改变物体所受的下滑力,即可验证a∝F(m一定时);同理,改变滑块质量M和斜面高度h,使Mh保持不变,可验证a∝1m的关系,
因为Mgsin θ=Mghl=glMh,Mh不变即物块所受合力不变。
(3)由图像可知s1=0.64 m=s2
t1=0.4 s,t2=0.6 s
则s1=12g(sin θ+μcos θ)t12①
s2=12g(sin θ-μcos θ)t22②
联立可得θ=arcsin 0.6,μ=0.3。
答案:(1)6 不明显,可忽略
(2)斜面高度h 滑块A的质量M及斜面的高度h,且使Mh不变
(3)滑动摩擦力 arcsin 0.6(arcsin 0.57~arcsin 0.64都算对) 0.3(0.2~0.4都算对)
10.(8分)如图所示为一实验小车利用光脉冲测量车速和行程的装置示意图,A为光源,B为光电接收器,A、B均固定在车身上,C为小车的车轮,D为与C同轴相连的齿轮。车轮转动时,A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号,被B接收并转换成电信号,由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内的脉冲数为n,累计脉冲数为N,则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是 ;小车速度的表达式为v= ;行程的表达式为s= 。?
解析:为了表示周期,要查出齿轮的齿数p,为了表示行驶速度,还要测量车轮的半径R。
车轮的转动周期为T=pn,又T=2πω,v=Rω,整理得:v=2πnRp。总脉冲数为N,则运动时间为t=N/n,所以有s=vt,代入可得结果。
答案:车轮半径R和齿轮的齿数p 2πnRp 2πNRp
三、计算题(本题共2小题,共30分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
11.(14分)一热敏电阻在温度为80 ℃时阻值很大,当温度达到100 ℃时阻值就很小,今用一电阻丝给水加热,并配以热敏电阻以保持水温在80 ℃到100 ℃之间,可将电阻丝与热敏电阻并联,一并放入水中,如图所示,图中R1为热敏电阻,R2为电阻丝。请简述其工作原理。
解析:开始水温较低时,R1阻值较大,电阻丝R2对水进行加热;
当水温达到100 ℃左右时,R1阻值变得很小,R2被短路,将停止加热;
当温度降低到80 ℃时,R1阻值又变得很大,R2又开始加热。这样就可达到保温的效果。
答案:见解析
12.(16分)如下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。m是一个金属球,它系在金属丝的下端,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相垂直,且OC=h,电阻丝AB接在电压为E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,金属线将偏离竖直方向,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的对应关系,以便重新刻制电压表表面使它成为直读加速度数值的加速计。
(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?
解析:(1)当列车向右加速时,设加速度为a,金属丝左偏角为θ,对质量为m的金属球受力分析得出tan θ=ag,金属丝在滑线电阻丝上左滑为x,由几何关系有tan θ=xh,再由线性电阻上的分压原理:UE=xL,解得a=ULEhg。
(2)测量最大加速度时,金属丝摆在滑线电阻的最左端或最右端,此时电压表的示数为恒压的一半,即U=E2,所以有amax=L2hg。
(3)C点设置在AB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时的负加速度,这时小球偏向OC线的右方;电压表要零点在中间,量程大于E2。
答案:(1)a=ULEhg
(2)amax=L2hg
(3)见解析