高中物理 第六章传感器单元检测 新人教版选修32.docx

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高中物理第六章传感器单元检测新人教版选修32

2019-2020年高中物理第六章传感器单元检测新人教版选修3-2

（时间：

90分钟，满分：

100分）

一、选择题（本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）

1．如图6－2所示，某半导体热敏电阻I－U图线可能是（　　）

图6－2

解析：

选B.半导体热敏电阻随温度的升高电阻减小，在I－U图线中，斜率越大，电阻越小，故B选项正确．

2．传感器担负着信息采集的任务，它常常是（　　）

A．将力学量（如形变量）转变成电学量

B．将热学量转变成电学量

C．将光学量转变成电学量

D．将电学量转变成力学量

答案：

ABC

3．为了保护电脑元件不受损害，在电脑内部有很多传感器，其中最重要的就是温度传感器，常用的温度传感器有两种，一种是用金属做的热电阻，另一种是用半导体做的热敏电阻．关于这两种温度传感器的特点说法正确的是（　　）

A．金属做的热电阻随着温度的升高电阻变大

B．金属做的热电阻随着温度的升高电阻变小

C．用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变大

D．用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变小

解析：

选AD.金属的电阻率随着温度的升高而变大，半导体在温度升高时电阻会变小．

4.如图6－3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，测光敏电阻时，表针的偏角为θ；现用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ′，则可判断（　　）

图6－3

A．θ′＝θ　　　　　　　B．θ′<θ

C．θ′>θD．不能确定

答案：

B

5.（xx年涡阳高二检测）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：

选C.空调机根据温度调节工作状态，所以内部使用了温度传感器，故C正确．

6．（xx年如皋高二检测）下列说法正确的是（　　）

A．热敏电阻是把热量这个热学量转为电阻这个电学量

B．金属热电阻的化学稳定性好，但灵敏度差

C．电熨斗中的双金属片是温度传感器

D．霍尔元件是能够把磁学量磁感应强度转换为电压的传感元件

解析：

选BCD.热敏电阻是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，A错误．

7.传感器是一种采集信息的重要器件，图6－4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（　　）

图6－4

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．②④B．①④

C．③⑤D．①⑤

解析：

选A.当下压时，因为C＝

，d减小，C增大，在U不变时，因为C＝

，Q增大，从b向a有电流流过，②正确；当F变化时，电容器两板的间距变化，电容变化，电容器上的带电量发生变化，电路中有电流，④正确，故选A.

8．（xx年高考重庆理综卷）某电容式话筒的原理示意图如图6－5所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板．对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动．在P、Q间距增大过程中（　　）

图6－5

A．P、Q构成的电容器的电容增大

B．P上电荷量保持不变

C．M点的电势比N点的低

D．M点的电势比N点的高

解析：

选D.由C＝

可知P、Q间距离d增大时电容C减小，A项错误．电容减小将放电，电荷量减小，故B项也错．放电时电流从M点经R到N点，说明M点电势高于N点电势，所以C项错误D项正确．

9.如图6－6所示为测定压力的电容式传感器，将平行板电容器、灵敏电流表（零刻度在中间）和电源串联成闭合回路，当压力F作用于可动膜片电极上时，膜片发生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为（电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏）

图6－6

A．向右偏到某一刻度后回到零刻度

B．向左偏到某一刻度后回到零刻度

C．向右偏到某一刻度后不动

D．向左偏到某一刻度后不动

解析：

选A.压力F作用时，极板间距d变小，由C＝

，电容器电容C变大，又根据Q＝CU，极板带电量变大，所以电容器应充电，灵敏电流计中产生由正接线柱流入的电流，所以指针将右偏，极板保持固定后，充电结束，指针回到零刻度．

10.（xx年西安八校联考）酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器．酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图6－7所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系．如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′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（　　）

图6－7

A．U越大，表示c越大，c与U成正比

B．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比

C．U越大，表示c越小，c与U成反比

D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比

解析：

选B.传感器电阻r′的倒数与浓度c是正比关系，即

＝kc.电路中的电流为I＝

，电压表示数U＝IR0＝

＝

，可见电压与浓度的关系不是正比关系．但随浓度的增加而增加．故B正确．

11.全自动洗衣机中，排水阀是由程序控制器控制其动作的．当洗衣机进行排水和脱水工序时电磁铁的线圈通电，使电磁铁的铁芯2动作，牵引排水阀的活塞，排出污水，牵引电磁铁的结构如图6－8所示．以下说法正确的是（　　）

图6－8

A．若某时刻输入控制电流时，a为正，b为负，则铁芯2中A端为N极，B端为S极

B．若某时刻输入控制电流时，a为正，b为负，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不能吸入线圈中

D．若a，b处输入交变电流，铁芯2能吸入线圈中

解析：

选BD.若输入控制电流由a流入，由b流出，则铁芯1左端为N极，右端为S极，它将使铁芯2磁化，A端为S极，B端为N极，并吸入线圈中，若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中，故选B、D.

12．如图6－9所示是一火警报警器的一部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器，当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（　　）

图6－9

A．I变大，U变大B．I变小，U变小

C．I变小，U变大D．I变大，U变小

解析：

选B.当R2处出现火情时，热敏材料制成的传感器的电阻将减小，则此时电路中的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知：

外电路电压将减小，电路中的总电流增大，所以R1上的电压增大，显示器的两端电压将减小，电流减小，故正确选项为B.

二、填空题（本题共2小题，每小题8分，共16分．按题目要求作答）

13．影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，而半导体材料的电阻率则与之相反，随温度的升高而减小．某课题研究组在研究某种导电材料的用电器件Z的导电规律时，利用如图6－10甲所示的分压电路测得其电压与电流的关系如下表所示：

U/V

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.50

1.60

I/A

0.20

0.45

0.80

1.25

1.80

2.81

3.20

图6－10

（1）根据表中数据，判断用电器件Z可能属于上述哪类材料？

______________________.

（2）把用电器件Z接入图乙所示的电路中，闭合开关，电流表的读数为1.8A，电池的电动势为3V，内阻不计，电阻R的电功率为______．

解析：

（1）由表格中数据可得，电阻随电压的增大而减小，而电压越大，用电器件温度越高，所以材料为半导体．

（2）查表I＝1.8A时，Z的电压为1.2V，

则UR＝E2－UZ＝3V－1.2V＝1.8V，

PR＝IUR＝3.24W.

答案：

（1）半导体　

（2）3.24W

14．某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性．现有器材：

直流恒流电源（在正常工作状态下输出的电流恒定）、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等．

（1）若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在图6－11甲的实物图上连线．

图6－11

（2）实验的主要步骤：

①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电源值；

②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，

________________________________________________________________________，

______________________，断开开关；

③重复第②步操作若干次，测得多组数据．

（3）实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得图乙的R－t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R－t关系式：

R＝________＋________t（Ω）（保留三位有效数字）．

解析：

（1）连线如图．

（2）每次加热水后都需要重新读出温度计和电压表的示数．故闭合开关，应记录电压表电压值、温度计数值．

（3）根据R－t图象可以看出，R与t之间是线性关系．设R＝a＋bt（Ω），由图线可求得：

b＝

＝0.400.当t＝0时，a＝100Ω，故R＝100＋0.400t（Ω）．

答案：

见解析

三、计算题（本题共2小题，共24分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

15．（12分）（xx年潍坊统考）如图6－12所示为检测某传感器的电路图．传感器上标有“3V,0.9W”的字样（传感器可看做一个纯电阻），滑动变阻器R0上标有“10Ω，1A”的字样，电流表的量程为0.6A，电压表的量程为3V．求：

图6－12

（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？

解析：

（1）R传＝U2传/P传＝10Ω，（2分）

I传＝P传/U传＝0.3A．（2分）

（2）最大电流I＝I传＝0.3A，（1分）

电源电压最大值Um＝U传＋U0，（3分）

U传为传感器的额定电压，U0为R0m＝10Ω时R0两端的电压，即U0＝I传·R0m＝0.3×10V＝3V，（2分）

小于电压表量程，所以

Um＝U传＋U0＝3V＋3V＝6V．（2分）

答案：

（1）10Ω　0.3A　

（2）6V

16.（12分）如图6－13所示，“神舟”七号飞船发射升空时，火箭内测试仪平台上放一个压力传感器，传感器上面压一质量为M的物体，火箭点火后从地面向上加速升空，当升到某一高度时，加速度为a＝

，压力传感器此时显示出物体对平台的压力为点火前压力的

，已知地球的半径为R，g为地面附近的重力加速度，试求此时火箭离地面的高度．

图6－13

解析：

设此时火箭升空高度为H，此处重力加速度为g′，则有F－Mg′＝Ma（4分）

由万有引力定律得（R＋H）2g′＝R2g（4分）

又F＝

Mg（1分）

解得H＝

.（3分）

答案：

2019-2020年高中物理第十一章机械振动单元检测新人教版选修4

（时间：

90分钟　满分：

100分）

一、选择题（本题共10个小题，每小题4分，共40分）

图1

1．如图1所示，劲度系数为k的轻弹簧一端挂在天花板上，O点为弹簧自然伸长时下端点的位置．当在弹簧下端挂钩上挂一质量为m的砝码后，砝码开始由O位置起做简谐运

动，它振动到下面最低点位置A距O点的距离为l0，则（　　）

A．振动的振幅为l0

B．振幅为

C．平衡位置在O点

D．平衡位置在OA中点B的上方某一点

2．质点沿x轴做简谐运动，平衡位置为坐标原点O，质点经过a点和b点时速度相同，

所花时间tab＝0.2s；质点由b点再次回到a点花的最短时间tba＝0.4s；则该质点做简谐运动的频率为（　　）

A．1HzB．1.25HzC．2HzD．2.5Hz

3．关于简谐运动的周期，以下说法正确的是（　　）

A．间隔一个周期的两个时刻，物体的振动情况完全相同

B．间隔半个周期奇数倍的两个时刻，物体的速度和加速度可能同时相同

C．半个周期内物体动能的变化一定为零

D．一个周期内物体势能的变化一定为零

4.

图2

如图2所示，三根细线于O点处打结，A、B两端固定在同一水平面上相距为L的两点上，使AOB成直角三角形，∠BAO＝30°.已知OC线长是L，下端C点系着一个小球（忽略小球半径），下面说法正确的是（　　）

A．让小球在纸面内摆动，周期T＝2π

B．让小球在垂直纸面方向摆动，周期T＝2π

C．让小球在纸面内摆动，周期T＝2π

D．让小球在垂直纸面内摆动，周期T＝2π

5．如图3所示，

图3

A、B分别为单摆做简谐运动时摆球的不同位置．其中，位置A为摆球摆动的最高位置，

虚线为过悬点的竖直线．以摆球最低位置为重力势能零点，则摆球在摆动过程中（　　）

A．位于B处的动能最大

B．位于A处时势能最大

C．在位置A的势能大于在位置B的动能

D．在位置B的机械能大于在位置A的机械能

6．某振动系统的固有频率为f0，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率

为f.若驱动力的大小保持不变，下列说法正确的是（　　）

A．当f

B．当f>f0时，该振动系统的振幅随f减小而增大

C．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0

D．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f

图4

7．如图4所示，两个质量分别为M和m的小球，悬挂在同一根纸面上，当M在垂直于纸面的平面内摆动时，下列说法正确的是（　　）

A．两摆的振动周期是相同的

B．当两摆的摆长相等时，m摆的振幅最大

C．悬挂M的竖直细线长度变化时，m的振幅不变

D．m摆的振幅可能超过M摆的振幅

图5

8．如图5所示，一个弹簧振子在A、B间做简谐运动，O是平衡位置，以某时刻作为计时零点（t＝0），经过

周期，振子具有正方向的最大加速度，那么下列四个x－t运动图象中能正确反映运动情况的图象是（　　）

9．如图6所示，下列说法正确的是（　　）

图6

A．振动图象上的A、B两点振动物体的速度相同

B．在t＝0.1s和t＝0.3s时，质点的加速度大小相等，方向相反

C．振动图象上A、B两点的速度大小相等，方向相反

D．质点在t＝0.2s和t＝0.3s时的动能相等

10．一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图7甲所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫

振动．匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动．把手匀速转动

的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期．若保持

把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图乙所示．当把手

以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图丙所示．若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振

幅，则（　　）

图7

A．由图线可知T0＝4s

B．由图线可知T0＝8s

C．当T在4s附近时，Y显著增大；当T比4s小得多或大得多时，Y很小

D．当T在8s附近时，Y显著增大；当T比8s小得多或大得多时，Y很小

题　号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

答　案

二、填空题（本题共2个小题，共20分）

11．（10分）在利用单摆测定重力加速度的实验中：

（1）实验中，应选用下列哪些器材为好？

①1米长细线　②1米长粗线　③10厘米细线

④泡沫塑料小球　⑤小铁球　⑥

秒刻度停表

⑦时钟　⑧厘米刻度米尺　⑨毫米刻度米尺

答：

____________.

图8

（2）实验中，测出不同摆长对应的周期值T，作出T2－l图象，如图8所示，T2与l的关系式是T2＝____________，利用图线上任两点A、B的坐标（x1，y1）、（x2，y2）可求出图线斜

率k，再由k可求出g＝____________.

（3）在实验中，若测得的g值偏小，可能是下列原因中的（　　）

A．计算摆长时，只考虑悬线长度，而未加小球半径

B．测量周期时，将n次全振动误记为n＋1次全振动

C．计算摆长时，将悬线长加小球直径

D．单摆振动时，振幅偏小

12．（10分）一个在地球上做简谐运动的单摆．其振动图象如图9所示．则此单摆的摆长

约为______，今将此单摆移至某一行星上，其简谐运动的图象如图10所示．若已知该行星的质量为地球质量的2倍．则该行星表面的重力加速度为地球表面重力加速度的

______倍；该行星的半径与地球半径之比为______．

图9　　　　　　　图10

三、计算题（本题共3小题，共40分）

13．（12分）几个登山运动员登上一座地图上没有标明高度的山峰，他们只带了一些轻质

细绳子、钢卷尺、可当作停表用的手表，山顶上还有形状不规则的石子和矮树，他们知

道地球半径为R0，海平面处的重力加速度为g0.请根据以上条件，为他们设计测量山峰

海拔高度的方法．

（1）写出操作步骤和需要直接测量的物理量（物理量用字母符号表示）．

（2）推导出用以上直接测出的物理量表示山峰海拔高度的计算式（要求写出推导过程）．

14.（12分）

图11

如图11所示，轻弹簧的下端系着A、B两球，mA＝100g，mB＝500g，系统静止时弹簧

伸长x＝15cm，未超出弹性限度．若剪断A、B间绳，则A在竖直方向做简谐运动．求：

（1）A的振幅多大？

（2）A球的最大加速度多大？

（g取10m/s2）

15．（16分）将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力．图12甲中O点

为单摆的固定悬点，现将小摆球（可视为质点）拉至A点，此时细线处于张紧状态，释放

摆球，则摆球将在竖直平面内的A、B、C之间来回摆动，其中B点为运动中的最低位置，

∠AOB＝∠COB＝θ，θ小于5°且是未知量．图乙表示由计算机得到的小球对摆线的拉力

大小F随时间t变化的曲线，且图中t＝0时刻为摆球从A点开始运动的时刻．试根据力

学规律和题中（包括图中）所给的信息求：

（g取10m/s2）

图12

（1）单摆的振动周期和摆长；

（2）摆球的质量；

（3）摆球运动过程中的最大速度．

单元检测卷答案解析

第十一章　机械振动

1．B

2．B　[由题意知a、b两点关于O点对称，由tab＝0.2s、tba＝0.4s知，质点经过b点后

还要继续向最大位移处运动，直到最大位移处，然后再回来经b点到a点，则质点由b

点到最大位移处再回到b点所用时间为0.2s，则质点做简谐运动的

＝

tab＋

（tba－tab），

解得周期T＝0.8s，频率f＝

＝1.25Hz.]

3．ACD　[根据周期的意义知，物体完成一次全振动，所有的物理量都恢复到初始状态，

所以A、D正确；当间隔半个周期的奇数倍时，所有的矢量都变得大小相等、方向相反，

故B选项错误；由于间隔半个周期各矢量大小相等，所以物体的动能必定相等，没有变

化，所以C也正确．经历整数个周期时，物体回到原位置；经历半个周期的奇数倍时，

物体一定在关于平衡位置对称的位置上，必定具有相同的速率、动能，故正确选项为A、C、D.]

4．A　[让小球在纸面内摆动，在摆角很小时，单摆以O点为圆心，摆长为L，周期为T

＝2π

.让摆球在垂直纸面内摆动，摆球以OC的延长线与AB交点为中心摆动，摆长

为L＋

cos30°＝L＋

L，周期为T′，T′＝2π

.]

5．BC　[单摆摆动过程中，机械能守恒，在最高点时重力势能最大，最低位置时动能最

大，故B正确，A错误；在B点，EB＝EkB＋EpB＝EpA，故C正确，D错误．]

6．BD　[受迫振动的频率总等于驱动力的频率，D正确；驱动力频率越接近固有频率，

受迫振动的振幅越大，B正确．]

7．ABD　[M摆动时，m摆做受迫振动，稳定后，m摆的振动周期等于驱动力的周期，

即等于M摆的周期，故选项A正确；当m摆长与M摆长相等时，两者的固有频率相等，

而M摆的固有周期就是使m做受迫振动的驱动力周期，可见m摆处于共振状态，选项

B正确；M摆摆长发生变化，就是使m做受迫振动的驱动力周期发生变化，由于m的固

有周期不变，这样两个周期差别就发生了变化，因而m的振幅也会发生变化，选项C错

误；单摆振动的能量不仅与振幅有关，还跟振动系统的质量有关．如果M的质量比m

的大得多，从M向m传递的能量有可能使m的振幅大于M的振幅，选项D正确．]

8．D　[从t＝0开始经过

周期，振子具有正向的最大加速度，则位移为负的最大值．故

D正确．]

9．BC　[A、B两点位移相同，速度大小相等，但方向相反，因此A错，C对．t＝0.1s

和t＝0.3s质点离开平衡位置的位移最大，方向相反，由F＝－kx，a＝－

可知B对．T

＝0.2s时，物体通过平衡位置，速度最大，动能最大，而t＝0.3s时，速度为零，动能

最小，故D错．]

10．AC　[图乙是弹簧振子未加驱动力时的周期，故由图线读出的周期为其振动的固有

周期，即T0＝4s；图丙是弹簧振子在驱动力作用下的振动图线，做受迫振动的物体，其

振动的周期等于驱动力的周期，即T＝8s．当受迫振动的周期与驱动力的周期相同时，

其振幅最大；周期差别越大，其运动振幅越小．由以上分析可知正确选项为A、C.]

11．

（1）①⑤⑥⑨　

（2）

l　

（x2－x1）

（3）A

解析　

（1）实验中摆线要选1m左右的细线，摆球质量要大，体积要小，计时要精确即用

停表；

（2）T2－l图象是一条过原点的直线，斜率k＝

，即g＝

＝

（x2－x1）；（3）g值偏小可能是由于摆长偏短或周期偏大造成的，故选项A正确．

12．1m　

　2

∶1

解析　由题图知，其在地球表面上振动周期T＝2s，而T＝2π

，有l＝

，近似计算时可取π2＝10，g＝10m/s2，可解得l＝1m.

由题图知，在某行星上振动周期T′＝4s，而T′＝2π

，则

＝

，g′＝

.由g＝G

，g′＝

，可得R′/R＝

＝2

∶1.

13．见解析

解析　

（1）用细绳和石子做一个单摆悬挂在树上，用钢卷尺量出摆绳长L1，用手表测出摆动周期T1，改变摆绳长至L2，测出摆动周期T2.

（2）由

（1）得山顶的重力加速度g＝

.

因为地面的重力加速度g0＝

，山顶的重力加速度g＝

，由上述两式可得

h＝

－R0.

14．

（1）12.5cm　

（2）50m/s2

解析　

（1）设只挂A球时弹簧伸长量x1＝

.由（mA＋mB）g＝kx，得k＝

，即x1＝

x＝2.5cm.

振幅A＝x－x1＝12