（新課標）2020高考物理一輪復習 課時作業(yè)52 實驗：傳感器的簡單應用（含解析）新人教版

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1、實驗：傳感器的簡單應用 1.某學習小組的同學在用多用電表研究熱敏特性實驗中，安裝好如圖所示的裝置．向杯內加入冷水，溫度計的示數(shù)為20℃，多用電表選擇適當?shù)谋堵剩x出熱敏電阻的阻值R1.然后向杯內加入熱水，溫度計的示數(shù)為60℃，發(fā)現(xiàn)多用電表的指針偏轉角度較大，則下列說法正確的是(　　) A．多用電表應選用電流擋，溫度升高換用大量程測量 B．多用電表應選用電流擋，溫度升高換用小量程測量 C．多用電表應選用歐姆擋，溫度升高時換用倍率大的擋 D．多用電表應選用歐姆擋，溫度升高時換用倍率小的擋 答案　D 解析　測電阻應選用歐姆擋．當溫度升高時，熱敏電阻受溫度變化的影響，多用電表偏轉角度

2、增大，說明電阻阻值變小，所以應換用倍率小的擋，故D項正確． 2．容式話筒的原理示意圖如圖所示，E為電源，R為電阻，薄片P和Q為兩金屬極板，對著話筒說話時，P振動而Q可視為不動，在P、Q間距增大過程中(　　) A．P、Q構成的電容器的電容增大 B．P上電荷量保持不變 C．M點的電勢比N點的低 D．M點的電勢比N點的高 答案　D 解析　薄片P和Q為兩金屬極板，構成平行板電容器，由C＝可知，在P、Q間距增大過程中即d增大，電容C減小，A項錯誤．電容器始終與電源連接．兩極板電壓不變．據(jù)電容的定義式C＝知電荷量減少，B項錯誤．Q板上的正電荷流向M點經N點到電源正極，故φM＞φN，C項錯誤，

3、D項正確． 3．(多選)一些學校為了保證教室照明條件，采用智能照明系統(tǒng)，在自然光不足時接通電源啟動日光燈，而在自然光充足時，自動關閉日光燈．其原理圖如圖所示，R為一光敏電阻，L為一帶鐵芯的螺線管，在螺線管上方有一用細彈簧系著的輕質銜鐵，一端用鉸鏈固定在墻上可以自由轉動，另一端用一絕緣棒連接兩動觸頭，有關這個智能照明系統(tǒng)的工作原理描述正確的是(　　) A．光照越強，光敏電阻阻值越大，銜鐵被吸引下來 B．在光線不足時，光敏電阻阻值變大，電流減小，銜鐵被彈簧拉上去，日光燈接通 C．上面兩接線柱和日光燈電路連接 D．下面兩接線柱和日光燈電路連接 答案　BC 解析　由光敏電阻的特性可知

4、，光照強度越強，電阻越小，電流越大，所以A項錯誤，B項正確；上面兩接線柱應接日光燈電路，所以C項正確，D項錯誤． 4.將如圖所示裝置安裝在沿直軌道運動的火車車廂中，使桿沿軌道方向固定，就可以對火車運動的加速度進行檢測．閉合開關S，當系統(tǒng)靜止時，穿在光滑絕緣桿上的小球停在O點，固定在小球上的變阻器滑片停在變阻器BC的正中央，此時，電壓表指針指在表盤刻度中央．當火車在水平方向有加速度時，小球在光滑絕緣桿上移動，滑片P隨之在變阻器上移動，電壓表指針發(fā)生偏轉．已知，當火車向左加速運動時，電壓表的指針向右偏．則(　　) A．電壓表指針向左偏，說明火車可能在向右做加速運動 B．電壓表指針向右偏，

5、說明火車可能在向右做加速運動 C．電壓表指針向左偏，說明火車可能在向右做減速運動 D．電壓表指針向左偏，說明火車可能在向左做加速運動 答案　A 解析　因為當火車向左加速運動時，有向左的加速度，彈簧處于伸長狀態(tài)，滑片P靠近變阻器C端，電壓表的指針向右偏．所以，當滑片P靠近變阻器B端時，電壓表的指針將向左偏，此時，彈簧將處于壓縮狀態(tài)，火車具有向右的加速度，火車可能在向右做加速運動，也可能在向左做減速運動，A項正確，C、D兩項錯誤；同理可知B項錯誤． 5．(多選)如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，圖中虛線表示激光，圓柱體表示隨傳送帶運動的貨物，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電

6、計數(shù)器的基本工作原理是(　　) A．當光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓 B．當光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓 C．信號處理系統(tǒng)每獲一次低電壓就計數(shù)一次 D．信號處理系統(tǒng)每獲一次高電壓就計數(shù)一次 答案　BD 解析　激光是照在光敏電阻R1上，信號處理系統(tǒng)與R1并聯(lián)，其電壓就是R1上的電壓，當貨物擋光時R1阻值大，電壓高，貨物擋光一次，就計數(shù)(貨物的個數(shù))一次，故B、D兩項正確． 6.(多選)為了鍛煉身體，小明利用所學物理知識設計了一個電子拉力計，如圖所示是原理圖．輕質彈簧右端和金屬滑片P固定在一起(彈簧的電阻不計，P與R1間的摩擦不計)，彈簧勁度系數(shù)為100 N/cm.

7、定值電阻R0＝5 Ω，ab是一根長為5 cm的均勻電阻絲，阻值R1＝25 Ω，電源輸出電壓恒為U＝3 V，理想電流表的量程為0～0.6 A．當拉環(huán)不受力時，滑片P處于a端．下列關于這個電路的說法正確的是(不計電源內阻)(　　) A．小明在電路中連入R0的目的是保護電路 B．當拉環(huán)不受力時，閉合開關后電流表的讀數(shù)為0.1 A C．當拉力為400 N時，電流表指針指在0.3 A處 D．當拉力為400 N時，電流表指針指在0.5 A處 答案　ABC 解析　若電路無電阻R0，且金屬滑片P在b端時，回路短路會損壞電源，R0的存在使電路不出現(xiàn)短路，因此A項正確；當拉環(huán)不受力時，滑片P在a端

8、，由閉合電路歐姆定律得，I＝＝0.1 A，故B項正確；拉力為400 N時，由F＝kΔx，則Δx＝4 cm，對應的電阻為RaP＝20 Ω，R1接入電路的電阻RPb＝5 Ω，由閉合電路歐姆定律得，I′＝＝0.3 A，故D項錯誤，C項正確． 7．物理興趣小組的同學要探究一質地均勻的圓柱形熱敏電阻的電阻率隨溫度變化的規(guī)律． (1)利用以下實驗器材設計實驗研究熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律： A．熱敏電阻(常溫下約300 Ω) B．溫度計 C．電流表A1(60 mA，約10 Ω) D．電流表A2(3 A，約0.1 Ω) E．電壓表V(6 V，約15 kΩ) F．滑動變阻器R1(500 Ω，0.

9、5 A) G．滑動變阻器R2(5 Ω，2 A) H．蓄電池(9 V，0.05 Ω) I．開關一個，導線若干 ①要求通過熱敏電阻的電流從零開始增大，電流表應選擇________，滑動變阻器應選擇________(填器材前的字母標號)． ②請你將圖1中的實驗器材連接成測量電路． (2)實驗的主要步驟： a．在燒杯中加入適量冷水和冰塊，形成冰水混合物，正確連接電路，閉合開關，記錄電流表、電壓表的示數(shù)和溫度計的示數(shù)，斷開開關； b．在燒杯中添加少量熱水，閉合開關，記錄電流表、電壓表示數(shù)和溫度計的示數(shù)，斷開開關； c．重復b的操作若干次，測得多組數(shù)據(jù)． ①若某次測量中，溫度計的示數(shù)

10、為t，電流表、電壓表的示數(shù)分別為I、U，則溫度為t時熱敏電阻的阻值為________． ②若他們得到的熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖像如圖2所示，則熱敏電阻的阻值隨溫度變化的函數(shù)關系為R＝________． 答案　(1)①C　G?、谌鐖D所示 (2)①　②R0－t 解析　(1)熱敏電阻中的最大電流約為I＝＝30 mA，因此選擇量程為60 mA的電流表A1.由于300 Ω<，電流表采用外接法．由于要求通過熱敏電阻的電流從零開始增大，因此滑動變阻器采用分壓接法，采用最大阻值為5 Ω的滑動變阻器R2.(2)根據(jù)歐姆定律可知，溫度為t時熱敏電阻的阻值為R＝.設電阻隨溫度變化的函數(shù)關系為R＝

11、kt＋b，根據(jù)題圖2，可知t＝0時，R＝b＝R0，由圖線斜率k＝，可得熱敏電阻的阻值隨溫度變化的函數(shù)關系為R＝R0－t. 8．如圖所示是一種自動測定油箱內油面高度的裝置．其中R是滑動變阻器，阻值范圍是0～100 Ω，它的金屬滑片是杠桿的一端，油量表是由電流表改裝而成的，實際是量程為0～0.6 A的電流表，從指針所指的刻度可知油箱內油面的高度；R′為校準電阻．已知電源電壓為12 V，油箱空和油箱滿時金屬滑片恰在滑動變阻器的兩端點a、b處． (1)當油箱滿時，電流表示數(shù)恰好為滿偏刻度0.6 A，求校準電阻R′的阻值和油箱空時電流表的示數(shù)． (2)若將電流表改換為電壓表，用電壓表的指針指示的刻

12、度顯示油箱內油面的高度，要求油面上升時電壓表的讀數(shù)增大，請將電壓表V畫在圖中，并標明電壓表的“＋”“－”接線柱．若改裝后電路中校準電阻的阻值不變，求電壓表示數(shù)的變化范圍． 解析　(1)當電流表示數(shù)為滿偏刻度0.6 A時，金屬滑片在b處，此時滑動變阻器連入電路的電阻R＝0. R′＝＝ Ω＝20 Ω. 油箱空時，滑動變阻器連入電路的電阻R＝100 Ω， 則電流表的示數(shù)為I1＝＝ A＝0.1 A. (2)為符合油面上升時，電壓表讀數(shù)增大的要求，應使電壓表與校準電阻R′并聯(lián)，電壓表示數(shù)變化的范圍，由滑片在a、b兩處時校準電阻R′兩端的電壓決定．如圖所示． U1＝＝2 V，U2＝12

13、 V. 故電壓表示數(shù)的變化范圍為2～12 V. 9．某同學嘗試把一個靈敏電流表改裝成溫度表，他所選用的器材有： 靈敏電流表(待改裝)，學生電源(電動勢為E，內阻不計)，滑動變阻器，單刀雙擲開關，導線若干，導熱性能良好的防水材料，標準溫度計，PTC熱敏電阻Rt(PTC線性熱敏電阻的阻值與攝氏溫度t的關系為Rt＝a＋kt，a>0，k>0)． 設計電路圖如圖所示，并按如下步驟進行操作 (1)按電路圖連接好實驗器材． (2)將滑動變阻器滑片P滑到________端(填“a”或“b”)，單刀雙擲開關S擲于________端(填“c”或“d”)，調節(jié)滑片P使電流表________，并在以后

14、的操作中保持滑片P位置不動，設此時電路總電阻為R，斷開電路． (3)容器中倒入適量開水，觀察標準溫度計，每當標準溫度計示數(shù)下降5 ℃，就將開關S置于d端，并記錄此時的溫度t和對應的電流表的示數(shù)I，然后斷開開關．請根據(jù)溫度表的設計原理和電路圖，寫出電流與溫度的關系式(用題目中給定的符號)I＝________． (4)根據(jù)對應溫度記錄的電流表示數(shù)，重新刻制電流表的表盤，改裝成溫度表．根據(jù)改裝原理，此溫度表表盤刻度線的特點是：低溫刻度在________側(填“左”或“右”)，刻度線分布是否均勻？________(填“是”或“否”)． 答案　(2)a　c　滿偏　(3)　(4)右　否 解析　(2

15、)分析電路可知滑動變阻器為限流式接法，所以閉合開關前，使它的阻值處于最大值狀態(tài)，即將滑片P滑到a端．為了設計表盤刻度，應使開關擲于c處，調節(jié)滑片，使電流表滿偏． (3)把開關置于d端，根據(jù)閉合電路歐姆定律得I＝，又Rt＝a＋kt，聯(lián)立得出電流與溫度的關系式為I＝. (4)因為Rt＝a＋kt(且a>0，k>0)，所以溫度越低，電阻越小，回路中I越大，所以低溫刻度在右側，由(3)中關系式可知電流與溫度不是線性關系，所以刻度線分布不均勻． 10．為了節(jié)能環(huán)保，一些公共場所使用光控開關控制照明系統(tǒng)．光控開關可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強弱，光

16、越強，照度越大，照度單位為lx)． (1)某光敏電阻R在不同照度下的阻值如下表，根據(jù)表中已知數(shù)據(jù)，在如圖甲所示的坐標系中描繪出了阻值隨照度變化的曲線．由圖像可求出照度為1.0 lx時的電阻約為________kΩ. 照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 電阻/kΩ 5.8 3.7 2.8 2.3 1.8 (2)如圖乙所示是街道路燈自動控制模擬電路，利用直流電源為電磁鐵供電，利用照明電源為路燈供電．為達到天亮燈熄、天暗燈亮的效果，路燈應接在________(填“AB”或“BC”)之間，請用筆畫線代替導線，正確連接電路元件．

17、 (3)用多用電表“×10 Ω”擋，按正確步驟測量圖乙中電磁鐵線圈電阻時，指針示數(shù)如圖丙所示，則線圈的電阻為________ Ω.已知當線圈中的電流大于或等于2 mA時，繼電器的街鐵將被吸合．圖中直流電源的電動勢E＝6 V，內阻忽略不計，滑動變阻器有三種規(guī)格可供選擇：R1(0～10 Ω，2 A)、R2(0～200 Ω，1 A)、R3(0～1 750 Ω，0.1 A)．要求天色漸暗照度降低至1.0 lx時點亮路燈，滑動變阻器應選擇________(填“R1”“R2”或“R3”)．為使天色更暗時才點亮路燈，應適當?shù)豞_______(填“增大”或“減小”)滑動變阻器的電阻． 答案　(1)2.0

18、　(2)AB　如圖所示 (3)140　R3　減小 解析　(1)根據(jù)題目甲直接讀出對應的照度為1.0 lx時的電阻約為2.0 kΩ. (2)光敏電阻的阻值隨光照強度的增大而減小，所以白天光敏電阻的電阻值小，電路中的電流值大，電磁鐵將被吸??；動觸點與C接觸；晚上的光線暗，光敏電阻的電阻值大，電路中的電流值小，所以動觸點與A接通。所以要達到晚上燈亮、白天燈滅的效果，路燈應接在AB之間．電路圖如答案圖所示． (3)歐姆表的讀數(shù)是先讀出表盤的刻度，然后乘以倍率，表盤的刻度是14，倍率是“×10 Ω”，所以電阻值是14×10 Ω＝140 Ω；天色漸暗照度降低至1.0 lx時點亮路燈，此時光敏電阻的電阻值是2 kΩ，電路中的電流是2 mA，R＝－R光＝1 000 Ω，所以要選擇滑動變阻器R3.由于光變暗時，光敏電阻變大，分得的電壓變大，所以為使天色更暗時才點亮路燈，應適當?shù)販p小滑動變阻器的電阻． 9