高考物理一轮总复习检测实验十一 传感器的简单使用 含答案.docx

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高考物理一轮总复习检测实验十一传感器的简单使用含答案

——教学资料参考参考范本——

高考物理一轮总复习检测：

实验十一　传感器的简单使用含答案

______年______月______日

____________________部门

1．实验原理

闭合电路的欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察．

2．实验器材

半导体热敏电阻、多用电表、温度计、烧杯、凉水和热水．

3．实验步骤

（1）按实验原理图连接好电路，将热敏电阻绝缘处理．

（2）把多用电表置于欧姆挡，并选择适当的挡位测出烧杯中没有热水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数．

（3）向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值．

（4）将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录．

4．数据处理

在如图所示的坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线．

5．实验结论

热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大．

6．注意事项

实验时，加热水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温．

二、研究光敏电阻的光敏特性

1．实验原理

闭合电路的欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察．

2．实验器材

光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线．

3．实验步骤

（1）将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器如实验原理图所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡．

（2）先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据．

（3）打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录．

（4）用手掌（或黑纸）遮光时，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录．

4．数据处理

根据记录数据分析光敏电阻的特性．

5．实验结论

（1）光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小．

（2）光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．

6．注意事项

（1）实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少来达到实验目的．

（2）欧姆表每次换挡后都要重新调零．

1．关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是（　　）

A．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件

B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量

C．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量

D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量

解析：

传感器工作的一般流程为：

非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量，因此A、B、D错，C对．

答案：

C

2．（多选）（20xx·威海模拟）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，下列说法正确的是（　　）

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：

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，故选A、D.

答案：

AD

3．（多选）（2017·徐州质检）如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时（　　）

A．电压表的示数增大

B．R2中电流减小

C．小灯泡的功率增大

D．电路的路端电压增大

解析：

当照射光强度增大时，R3阻值减小，外电路总电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，A项正确，D项错误；由路端电压减小，R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，故C项正确．

答案：

ABC

1．（多选）（2017·孝感模拟）如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场．在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容（耦合电容），四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置．由以上信息可知（　　）

A．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指

B．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大

C．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小

D．如果用带了手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作

解析：

电容触摸屏在原理上把人体当做一个电容器元件的一个极板，把导体层当做另一个极板，故A正确；手指与屏的接触面积越大，即两个极板的正对面积越大，故电容越大，B正确，C错误；如果带了手套或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为手与导体层距离较大，不能引起导体层电场的变化，D错误．

答案：

AB

2．（20xx·太原模拟）如图所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光，若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变化是________，发生这一现象的主要原因是________（填字母代号）．

A．小灯泡的电阻发生了变化

B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化

C．电阻丝的电阻率随温度发生了变化

D．电源的电压随温度发生了变化

解析：

电阻丝的电阻率随温度的升高而增大，电阻也增大，根据闭合电路欧姆定律I＝可知，电流减小，小灯泡的实际功率减小，所以变暗．

答案：

变暗　C

3．（20xx·石家庄模拟）一些材料的电阻随温度的升高而变化．如图甲是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图象，若用该电阻与电池（电动势E＝1.5V，内阻不计）、电流表（量程为5mA，内阻不计）、电阻箱R′串联起来，连接成如图乙所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”．

（1）电流刻度较大处对应的温度刻度________（填“较大”或“较小”）；

（2）若电阻箱阻值R′＝150Ω，当电流为5mA时对应的温度数值为________℃.

解析：

（1）由题图甲可知，温度升高，电阻阻值增大，电路中电流减小，因此电流刻度较大处对应的温度刻度较小．

（2）电流为5mA时，电路总电阻为300Ω，电阻箱阻值R′＝150Ω，则R＝150Ω，由题图甲得对应的温度为50℃.

答案：

（1）较小　

（2）50

4．（2017·临沂模拟）一台臭氧发生器P的电阻为10kΩ，当供电电压等于24V时能正常工作，否则不产生臭氧．现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置，要求它在有光照时能产生臭氧，在黑暗时不产生臭氧，拟用一个光敏电阻R1对它进行控制，R1的阻值在有光照时为100Ω，黑暗时为1000Ω，允许通过的最大电流为3mA；电源E的电压为36V，内阻不计；另有一个滑动变阻器R2，阻值为0～100Ω，允许通过的最大电流为0.4A；一个开关S和导线若干．臭氧发生器P和光敏电阻R1的符号如图所示．

设计一个满足上述要求的电路图，图中各元件要标上字母代号，其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母A、B（电路图画在虚线框内）．

解析：

为了能控制臭氧发生器，应该用滑动变阻器的分压式接法，有光照时P能正常工作，无光照时P不工作．电路图如图所示．

答案：

见解析图

5．（20xx·课标全国Ⅰ卷）现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60℃时，系统报警．提供的器材有：

热敏电阻，报警器（内阻很小，流过的电流超过IC时就会报警），电阻箱（最大阻值为999.9Ω），直流电源（输出电压为U，内阻不计），滑动变阻器R1（最大阻值为1000Ω），滑动变阻器R2（最大阻值为2000Ω），单刀双掷开关一个，导线若干．

在室温下对系统进行调节．已知U约为18V，IC约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60℃时阻值为650.0Ω.

（1）完成待调节的报警系统原理电路图的连线．

（2）电路中应选用滑动变阻器________（填“R1”或“R2”）．

（3）按照下列步骤调节此报警系统：

①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________（填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是_________________________

_____________________________________________________.

②将开关向________（填“c”或“d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________．

（4）保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用．

解析：

（1）电路图连接如图．

（2）报警器开始报警时，对整个回路有

U＝Ic（R滑＋R热）

代入数据可得R滑＝1150.0Ω，因此滑动变阻器应选择R2.

（3）①在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻的阻值，即为650.0Ω.滑动变阻器在电路中为限流接法，滑片应置于b端附近，若置于另一端a时，闭合开关，则电路中的电流I＝A≈27.7mA，超过报警器最大电流20mA，报警器可能损坏．②开关应先向c端闭合，移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警为止．

答案：

（1）连线如解析图所示．　

（2）R2　（3）①650.0　b　接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏　②c　报警器开始报警

6．（20xx·黄冈模拟）如图所示装置可以用来测量硬弹簧（即劲度系数较大的弹簧）的劲度系数k.电源的电动势为E，内阻可忽略不计；滑动变阻器全长为L，重力加速度为g，○V为理想电压表．当木板上没有放重物时，滑动变阻器的触头位于图中a点，此时电压表示数为零．在木板上放置质量为m的重物，滑动变阻器的触头随木板一起下移．由电压表的示数U及其他给定条件，可计算出弹簧的劲度系数k.

（1）写出m、U与k之间所满足的关系式________．

（2）已知E＝1.50V，L＝12.0cm，g＝9.80m/s2.测量结果如下表：

m（kg）

1.00

1.50

3.00

4.50

6.00

7.50

U（V）

0.108

0.154

0.290

0.446

0.608

0.740

①在下图中给出的坐标纸上利用表中数据描出m－U直线．

②m－U直线的斜率为________kg/V；

③弹簧的劲度系数k＝________N/m（结果均保留三位有效数字）．

解析：

（1）设放置质量为m的物体时弹簧压缩量为x，则有

mg＝kx，

又U＝E.

解得m＝U.

（2）①用描点法作图，作出的图象如图所示．

②选取（0，0）、（0.90，9）两点，则斜率为＝kg/V＝10.0kg/V.

③因m＝U，故＝，

k＝·＝10.0×N/m＝1.23×103N/m.

答案：

（1）m＝U　

（2）①见解析图　②10.0　③1.23×103

本考点主要涉及交变电流的产生原理、图象和交变电流的“四值”问题，是高考命题的重点、热点，几乎每年都考，题型以选择题为主．

1．（20xx·沈阳模拟）如图所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0Ω，外接R＝9.0Ω的电阻．闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10sin10πt（V），则（　　）

A．该交变电流的频率为10Hz

B．该电动势的有效值为10V

C．外接电阻R所消耗的电功率为10W

D．电路中理想交流电流表A的示数为1.0A

解析：

由交变电流电动势的表达式e＝10sin10πt（V）＝Emsinωt可知，该交变电流的频率为f＝＝Hz＝5Hz，A选项错误；该交变电流电动势的有效值E＝＝V＝10V，B选项错误；电流的有效值I＝＝A＝1.0A，外接电阻R所消耗的电功率PR＝I2R＝1.02×9.0W＝9.0W，故C选项错误，D选项正确．

答案：

D

2．（多选）（20xx·海南卷）如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R＝11R0，V是理想电压表；现将负载电阻的阻值减小为R＝5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表读数为5.0V，则（　　）

A．此时原线圈两端电压的最大值约为34V

B．此时原线圈两端电压的最大值约为24V

C．原线圈两端原来的电压有效值约为68V

D．原线圈两端原来的电压有效值约为48V

解析：

当负载电阻的阻值减小为R＝5R0时，根据串并联电路规律，R两端电压为R0两端电压的5倍，因为电压表测量R两端的电压，所以UR0＝×5＝1V，故副线圈两端电压为U2＝6V，根据公式＝可得此时原线圈两端电压的有效值为U1＝24V，所以此时原线圈两端电压的最大值约为24V≈34V，A正确，B错误；因为变化过程中变压器的输入电流不变，所以对于副线圈中变化前后电流也不变，则变化后电压U2＝IR0＋5IR0＝6IR0，变化前，U′2＝IR0＋11IR0＝12IR0，所以U′2＝2U2＝12V，根据公式＝可得原线圈两端原来的电压有效值为48V，D正确，C错误．

答案：

AD

3．（多选）（2017·荆州模拟）如图所示，先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电．第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如图甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示．若图甲、乙中的U0、T所表示的电压、周期是相等的，则以下说法正确的是（　　）

A．第一次灯泡两端的电压的有效值是U0

B．第二次灯泡两端的电压的有效值是U0

C．第一次和第二次灯泡的电功率之比是2∶9

D．第一次和第二次灯泡的电功率之比是1∶5

解析：

第一次所加正弦交流电压的有效值为U1＝＝U0，A项正确；设第二次所加交流电压的有效值为U2，则根据有效值的定义有,R）T＝·＋,R）·，解得U2＝U0，B项错；根据电功率的定义式P＝可

知，P1∶P2＝1∶5，C项错，D项正确．

答案：

AD

4．（20xx·日照模拟）电阻为1Ω的单匝矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图象如图所示，现把交变电流加在电阻为9Ω的电热丝上，下列判断正确的是（　　）

A．线圈转动的角速度为100rad/s

B．在0～0.005s时间内，通过电阻的电荷量为C

C．电热丝两端的电压为180V

D．电热丝的发热功率为900W

解析：

由题图可知T＝0.02s，ω＝＝100πrad/s，A错误；在0～0.005s内，由Um＝nBSω得BS＝Wb，q＝＝＝C，B正确；电热丝两端的电压U＝·＝90V，C错误；电热丝的发热功率P＝I2R＝＝W＝1800W，D错误．

答案：

B

考题常结合交流电的产生及描述，变压器的动态分析与电路的结合，实现专题内知识的小综合，题目以选择题为主．学习时应在深入理解变压器的变压原理的基础上来把握电压、电流和匝数之间的关系，切忌生搬硬套．

5．（2017·宿州质检）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心接头，电压表V和电流表A均为理想电表，除滑动变阻器电阻R、定值电阻R0以外的其余电阻不计，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝220sin100πt（V）．下列说法中正确的是（　　）

A．t＝s时刻，c、d两点间的电压瞬时值为110V

B．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22V

C．单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小

D．当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变大

解析：

由c、d两点间的电压瞬时值表达式u1＝220sin100πt（V），当t＝s时，u1＝220sinV＝110V，选项A错误；由＝得U2＝＝220×V＝22V，选项B错误；单刀双掷开关与a连接，滑片P向上移动时，电压表示数不变，选项C错误；单刀双掷开关由a扳高b，n1减小，n2不变，由U2＝知U2增大，电流表示数增大，电压表示数也增大，故D项正确．

答案：

D

6．（多选）（20xx张家口模拟）火警报警系统原理如图甲所示，M是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数之比n1∶n2＝10∶1，接线柱a、b接上一个正弦交变电源，电压随时间变化规律如图乙所示，在变压器右侧部分，R2为用半导体热敏材料（电阻率随温度升高而减小）制成的传感器，R1为一定值电阻．下列说法中正确的是（　　）

A．电压表示数为22V

B．此交变电源的频率为50Hz

C．当传感器R2所在处出现火警时，电流表的示数减小

D．当传感器R2所在处出现火警时，电压表的示数减小

解析：

副线圈两端电压是22V，电压表示数等于副线圈两端的电压减去R1两端的电压，小于22V，所以A错；从题图乙可知，周期是0.02s，所以频率是50Hz，B对；当传感器R2所在处出现火警时，R2的电阻变小，它两端的电压变小，电流变大，电流表的示数变大，电压表的示数变小，C错，D对．

答案：

BD

7．（多选）（20xx济南模拟）如图乙所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一峰值不变的正弦交变电压，副线圈接一可变电阻R.在其他条件不变的情况下，为使变压器输入功率增大，下列措施正确的是（　　）

A．仅增加原线圈匝数n1

B．仅增加副线圈匝数n2

C．仅减小电阻R的阻值

D．仅增大电阻R的阻值

解析：

为使变压器输入功率增大，需增大输出功率，由P＝知仅减小电阻R的阻值或仅增加副线圈匝数n2，都可以增大输出功率，B、C正确；仅增加原线圈匝数n1或仅增大电阻R的阻值时，输出功率减小，A、D错误．

答案：

BC