高考物理一轮复习 实验 传感器简单实用模拟试题-人教版高三全册物理试题

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1、m 1 2 r word 实验：传感器的简单实用 1．如下列图，M 是一小型理想变压器，接线柱 a、b 接在电 压 u＝311sin 314t(V)的正弦交流电源上，变压器右侧部 分为一火警报警系统电路图，其中 R 为用半导体热敏材 2 料制成的传感器(该热敏材料的电阻率随温度升高而减小)，电流表 A 为值班室的显示 2 器，显示通过 R 的电流，电压表 V 显示加在报警器上的电压，R 为一定值电阻．当传 1 2 3 感器 R 所在处出现火警时，以下说法中正确的答案是( ) 2 A．变压器输出端的交变电流的频率为 31

2、4 Hz B．V 的示数是 311 V 1 C．A 的示数不变，A 的示数减小 1 2 D．V 的示数不变，V 的示数减小 1 2 U 解析：U ＝ ＝220 V，f＝50 Hz 不变，A、B 错误；因 U 、U 不变，出现火警时 R 1 2 2 变小，R 变小，I 变大，U 变大，U ′变小，I 变小，I 变大，故 C 错误、D 正确． 总 2 R3 2 R1 1 答案：D 2．传感器是一种采集信息的重要器件．如右图所示是一种测定压力的电 容式传感器，A 为固定电极，B 为可动电极，组成一个电容大小可变 的电容器．可动电极两端固

3、定，当待测压力施加在可动电极上时，可 动电极发生形变，从而改变了电容器的电容．现将此电容式传感器与 零刻线在中央的灵敏电流表和电源串联，组成闭合电路，电流从电流表正接线柱流 入时指针向右偏转．当待测压力增大时( ) A．电容器的电容将减小 B．灵敏电流表指针在正中央零刻线处 C．灵敏电流表指针向左偏转 D．灵敏电流表指针向右偏转 ε S 解析：当待测压力增大时，电容器板间距离缩小，由 C＝ 知，电容器的电容增大， 4πkd - 1 - / 7 word A 错；由于电容器与电源相连，故电压 U 不变，由 Q＝CU 知，电容器的

4、电荷量将增加， 即电容器需充电，故电流从电流表的正接线柱流入，指针将向右偏转，B、C 错误，D 正确． 答案：D 3．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温 度变化的特性工作的．如图甲所示，电源的电动势 E＝9.0 V，内电阻不计；G 为灵敏电流计， 内阻 R 保持不变；R 为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图乙所示．闭合开关 S，当 R g 的温度等于 20 ℃时，电流表示数 I ＝2 mA；当电流表的示数 I ＝3.6 mA 时，热敏电阻的温 1 2 度是________℃. 解析：从图乙

5、查得 t＝20 ℃时，R 的阻值为 4 kΩ 由 E＝I (R＋R )得： 1 g E 9 R ＝ －R＝ kΩ－4 kΩ＝0.5 kΩ g I 2 1 当 I ＝3.6 mA 时，设热敏电阻的阻值为 R′，如此 2 E 9 R′＝ －R ＝ kΩ－0.5 kΩ＝2 kΩ I g 3.6 2 从图乙查得此时对应的温度 t ＝120 ℃ 2 答案：120 4．如如下图所示为某种电子秤的原理示意图，AB 为一均匀的滑动变阻器，阻值为 R，长度为 L，两边分别有 P 、P 两个滑动头，与 P 相连的金属细杆可在被固定的竖直光滑绝缘杆 1 2 1 M

6、N 上保持水平状态，金属细杆与托盘相连．金属细杆所受重力忽略不计，弹簧处于原 长时 P 刚好指向 A 端，假设 P 、P 间出现电压时，该电压经过放大通过信号转换后在显 1 1 2 示屏上显示出质量的大小．弹簧的劲度系数为 k，托盘自身质量为 m ，电源的电动 0 - 2 - / 7 0 0 . x 0 0 势为 E，电源的内阻忽略不计，信号放大器、信号转换器和显示器的分流作用忽略不 计．求： 托盘上未放物体时在托盘的自身重力作用下 P 距 A 端的距离 x ； 1 1 在托盘上放有质量为 m 的物体时 P 距 A

7、 端的距离 x ； 1 2 (3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调节 P ，从而使 P 、P 间的电压 2 1 2 为零，校准零点后将被称物体放在托盘上．试推导出被称物体的质量 m 与 P 、P 间电 1 2 压 U 的函数关系式． m g 解析：(1)由力的平衡知识知 m g＝kx ，x ＝ . 0 1 1 k (2)放上重物重新平衡后 m g＋mg＝kx ，x ＝ 0 2 2 m＋m g k (3)设电路中的电流为 I，如此 E＝IR. 设 P 、P 间的电阻为 R ，距离为 x，如此 1 2 x R

8、 x kL U＝IR ， ＝ ，x＝x －x ，解得 m＝ U. x R L 2 1 gE m g m＋m g kL 答案：(1) (2) (3)m＝ U k k gE 5．为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻 来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越 强照度越大，照度单位为 lx)．某光敏电阻 R 在不同照度下的阻值如下表： P 照度(lx) 电阻(kΩ)  0.2 75  0.4 40  0.6 28  0.8 23 

9、1.0 20  1.2 18 (1)根据表中数据，请在图(1)所示的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值 - 3 - / 7 P 随照度变化的特点． (1) (2)如图(2)所示，当 1、2 两端所加电压上升至 2 V 时，控制开关 自动启动照明系统．请利用如下器材设计一个简单电路，给 1、 2 两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至 1.0 lx 时启动照明 系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计 电路的影响)  〔2〕 提供的器材如下： 光敏电阻 R (符

10、号 ，阻值见上表)； 直流电源 E(电动势 3 V，内阻不计)； 定值电阻：R ＝10 kΩ，R ＝20 kΩ，R ＝40 kΩ(限选其中之一并在图中标出)； 1 2 3 开关 S 与导线假设干． 解析：(1)描绘图象应注意：各点均匀分布在图线两侧，且图线应用平滑曲线，而不能成 为各点的连线．光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图(3)所示，电阻的阻值随光照度 的增大而减小． (3) (2)根据串联电阻的正比分压关系，E＝3 V，当照度降低至 1.0 lx - 4 - / 7 RP P P R 时，其电压升至 2 V，

11、 由图线知，此时光敏电阻 R ＝20 kΩ，U ＝2 V，串联电阻分压 P RP U R R U ＝1 V，由 ＝ ＝2 得：R＝ ＝10 kΩ，应当选定值电阻 R ， U R 2 1 R 电路原理图如图(4)所示。 答案：见解析  〔4〕 6．如图 1 所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的 I－U 关系 曲线图． 图 1 为了通过测量得到如图 1 所示 I－U 关系的完整曲线，在图 2 所示的 a 和 b 两个电 路中应选择的是图________，简要说明理由：_____________________

12、____________ ________________________________________________________________________. (电源电动势为 9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为 0～100 Ω) 图 2 (2)在图 c 所示的电路中，电源电压恒为 9 V，电流表读数为 70 mA，定值电阻 R ＝250 Ω. 1 如此热敏电阻两端的电压为________V；电阻 R 的阻值为________Ω. 2 举出一个可以应用热敏电阻的例子：______________________________________

13、____. - 5 - / 7 R 解析：由于图中要求测量多组数据，所需电压调节范围较大，且从零开始变化，所以应 选用分压电路，即图 a；根据欧姆定律可以先求出 R 的电流 I ＝36 mA，所以热敏电阻 1 1 和 R 电流为 I ＝I－I ＝34 mA，由图可读出热敏电阻在 34 mA 时的电压为 5.2 V，如此 2 2 1 R 两端电压为 3.8 V，即可求出 R ＝111.8 Ω. 2 2 答案：(1)a 电压可从 0 V 调到所需电压，调节范围较大 (2)5.2 111.8(111.6～112.0 均可) (3)热敏温

14、度计(提出其他实例，只要合理均可) 7.角速度计可测量飞机、航天器等的转动角速度,其结构如下列图.当系统 OO′转动时,元件 A 发生位移并输出电压信号,成为飞机、航天器等的制导系统的信号源.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,滑动变阻器总长度为 l,电阻分布均 匀.系统静止时 P 在 B 点,当系统以角速度  W  转动时,请导出输出电压 U 和  W  的函数式.(要求: 写出每步理由与主要方程) 【解析】 设稳定状态时,弹簧的伸长为 x,物块 A 在弹力 Kx 的作用下,做匀速圆周运动 Kx =mW2( L +x ) 因电阻分布均匀,所以阻值与长度成正比 BP= x R l 根据欧姆定律 - 6 - / 7 2 U =E R R BP 由以上三式解得 U =  mLE W  2  . l ( K -mW ) 【答案】  U =  2 mLE W 2 l ( K -mW  ) - 7 - / 7