（新課標(biāo)）2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)52 實(shí)驗(yàn)：傳感器的簡單應(yīng)用（含解析）新人教版

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

2、增大，說明電阻阻值變小，所以應(yīng)換用倍率小的擋，故D項(xiàng)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(shí)，P振動(dòng)而Q可視為不動(dòng)，在P、Q間距增大過程中(　　) A．P、Q構(gòu)成的電容器的電容增大 B．P上電荷量保持不變 C．M點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)的低 D．M點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)的高 答案　D 解析　薄片P和Q為兩金屬極板，構(gòu)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(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)錯(cuò)誤．Q板上的正電荷流向M點(diǎn)經(jīng)N點(diǎn)到電源正極，故φM＞φN，C項(xiàng)錯(cuò)誤，

3、D項(xiàng)正確． 3．(多選)一些學(xué)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(shí)接通電源啟動(dòng)日光燈，而在自然光充足時(shí)，自動(dòng)關(guān)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(xì)彈簧系著的輕質(zhì)銜鐵，一端用鉸鏈固定在墻上可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端用一絕緣棒連接兩動(dòng)觸頭，有關(guān)這個(gè)智能照明系統(tǒng)的工作原理描述正確的是(　　) A．光照越強(qiáng)，光敏電阻阻值越大，銜鐵被吸引下來 B．在光線不足時(shí)，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(qiáng)度越強(qiáng)，電阻越小，電流越大，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；上面兩接線柱應(yīng)接日光燈電路，所以C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 4.將如圖所示裝置安裝在沿直軌道運(yùn)動(dòng)的火車車廂中，使桿沿軌道方向固定，就可以對火車運(yùn)動(dòng)的加速度進(jìn)行檢測．閉合開關(guān)S，當(dāng)系統(tǒng)靜止時(shí)，穿在光滑絕緣桿上的小球停在O點(diǎn)，固定在小球上的變阻器滑片停在變阻器BC的正中央，此時(shí)，電壓表指針指在表盤刻度中央．當(dāng)火車在水平方向有加速度時(shí)，小球在光滑絕緣桿上移動(dòng)，滑片P隨之在變阻器上移動(dòng)，電壓表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)．已知，當(dāng)火車向左加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(yùn)動(dòng) B．電壓表指針向右偏，

5、說明火車可能在向右做加速運(yùn)動(dòng) C．電壓表指針向左偏，說明火車可能在向右做減速運(yùn)動(dòng) D．電壓表指針向左偏，說明火車可能在向左做加速運(yùn)動(dòng) 答案　A 解析　因?yàn)楫?dāng)火車向左加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(dāng)滑片P靠近變阻器B端時(shí)，電壓表的指針將向左偏，此時(shí)，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(yùn)動(dòng)，也可能在向左做減速運(yùn)動(dòng)，A項(xiàng)正確，C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤；同理可知B項(xiàng)錯(cuò)誤． 5．(多選)如圖所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)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(yùn)動(dòng)的貨物，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電

6、計(jì)數(shù)器的基本工作原理是(　　) A．當(dāng)光照射R1時(shí)，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓 B．當(dāng)光照射R1時(shí)，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(jì)數(shù)一次 D．信號處理系統(tǒng)每獲一次高電壓就計(jì)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(dāng)貨物擋光時(shí)R1阻值大，電壓高，貨物擋光一次，就計(jì)數(shù)(貨物的個(gè)數(shù))一次，故B、D兩項(xiàng)正確． 6.(多選)為了鍛煉身體，小明利用所學(xué)物理知識設(shè)計(jì)了一個(gè)電子拉力計(jì)，如圖所示是原理圖．輕質(zhì)彈簧右端和金屬滑片P固定在一起(彈簧的電阻不計(jì)，P與R1間的摩擦不計(jì))，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(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，滑片P處于a端．下列關(guān)于這個(gè)電路的說法正確的是(不計(jì)電源內(nèi)阻)(　　) A．小明在電路中連入R0的目的是保護(hù)電路 B．當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，閉合開關(guān)后電流表的讀數(shù)為0.1 A C．當(dāng)拉力為400 N時(shí)，電流表指針指在0.3 A處 D．當(dāng)拉力為400 N時(shí)，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(shí)，回路短路會(huì)損壞電源，R0的存在使電路不出現(xiàn)短路，因此A項(xiàng)正確；當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，滑片P在a端

8、，由閉合電路歐姆定律得，I＝＝0.1 A，故B項(xiàng)正確；拉力為400 N時(shí)，由F＝kΔx，則Δx＝4 cm，對應(yīng)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(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確． 7．物理興趣小組的同學(xué)要探究一質(zhì)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(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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(jì) 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(dòng)變阻器R1(500 Ω，0.

9、5 A) G．滑動(dòng)變阻器R2(5 Ω，2 A) H．蓄電池(9 V，0.05 Ω) I．開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)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(yīng)選擇________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇________(填器材前的字母標(biāo)號)． ②請你將圖1中的實(shí)驗(yàn)器材連接成測量電路． (2)實(shí)驗(yàn)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(guān)，記錄電流表、電壓表的示數(shù)和溫度計(jì)的示數(shù)，斷開開關(guān)； b．在燒杯中添加少量熱水，閉合開關(guān)，記錄電流表、電壓表示數(shù)和溫度計(jì)的示數(shù)，斷開開關(guān)； c．重復(fù)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(jì)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(shí)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(guān)系為R＝________． 答案　(1)①C　G　②如圖所示 (2)①?、赗0－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(dòng)變阻器采用分壓接法，采用最大阻值為5 Ω的滑動(dòng)變阻器R2.(2)根據(jù)歐姆定律可知，溫度為t時(shí)熱敏電阻的阻值為R＝.設(shè)電阻隨溫度變化的函數(shù)關(guān)系為R＝

11、kt＋b，根據(jù)題圖2，可知t＝0時(shí)，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(guān)系為R＝R0－t. 8．如圖所示是一種自動(dòng)測定油箱內(nèi)油面高度的裝置．其中R是滑動(dòng)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(shí)際是量程為0～0.6 A的電流表，從指針?biāo)傅目潭瓤芍拖鋬?nèi)油面的高度；R′為校準(zhǔn)電阻．已知電源電壓為12 V，油箱空和油箱滿時(shí)金屬滑片恰在滑動(dòng)變阻器的兩端點(diǎn)a、b處． (1)當(dāng)油箱滿時(shí)，電流表示數(shù)恰好為滿偏刻度0.6 A，求校準(zhǔn)電阻R′的阻值和油箱空時(shí)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(nèi)油面的高度，要求油面上升時(shí)電壓表的讀數(shù)增大，請將電壓表V畫在圖中，并標(biāo)明電壓表的“＋”“－”接線柱．若改裝后電路中校準(zhǔn)電阻的阻值不變，求電壓表示數(shù)的變化范圍． 解析　(1)當(dāng)電流表示數(shù)為滿偏刻度0.6 A時(shí)，金屬滑片在b處，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻R＝0. R′＝＝ Ω＝20 Ω. 油箱空時(shí)，滑動(dòng)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(shí)，電壓表讀數(shù)增大的要求，應(yīng)使電壓表與校準(zhǔn)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(shí)校準(zhǔn)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(xué)嘗試把一個(gè)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(xué)生電源(電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻不計(jì))，滑動(dòng)變阻器，單刀雙擲開關(guān)，導(dǎo)線若干，導(dǎo)熱性能良好的防水材料，標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)，PTC熱敏電阻Rt(PTC線性熱敏電阻的阻值與攝氏溫度t的關(guān)系為Rt＝a＋kt，a>0，k>0)． 設(shè)計(jì)電路圖如圖所示，并按如下步驟進(jìn)行操作 (1)按電路圖連接好實(shí)驗(yàn)器材． (2)將滑動(dòng)變阻器滑片P滑到________端(填“a”或“b”)，單刀雙擲開關(guān)S擲于________端(填“c”或“d”)，調(diào)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(dòng)，設(shè)此時(shí)電路總電阻為R，斷開電路． (3)容器中倒入適量開水，觀察標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)，每當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)示數(shù)下降5 ℃，就將開關(guān)S置于d端，并記錄此時(shí)的溫度t和對應(yīng)的電流表的示數(shù)I，然后斷開開關(guān)．請根據(jù)溫度表的設(shè)計(jì)原理和電路圖，寫出電流與溫度的關(guān)系式(用題目中給定的符號)I＝________． (4)根據(jù)對應(yīng)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(diǎn)是：低溫刻度在________側(cè)(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(dòng)變阻器為限流式接法，所以閉合開關(guān)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(shè)計(jì)表盤刻度，應(yīng)使開關(guān)擲于c處，調(diào)節(jié)滑片，使電流表滿偏． (3)把開關(guān)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(guān)系式為I＝. (4)因?yàn)镽t＝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(cè)，由(3)中關(guān)系式可知電流與溫度不是線性關(guān)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(guān)控制照明系統(tǒng)．光控開關(guān)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(qiáng)弱，光

16、越強(qiáng)，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(biāo)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(shí)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(dòng)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(dá)到天亮燈熄、天暗燈亮的效果，路燈應(yīng)接在________(填“AB”或“BC”)之間，請用筆畫線代替導(dǎo)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(shí)，指針示數(shù)如圖丙所示，則線圈的電阻為________ Ω.已知當(dāng)線圈中的電流大于或等于2 mA時(shí)，繼電器的街鐵將被吸合．圖中直流電源的電動(dòng)勢E＝6 V，內(nèi)阻忽略不計(jì)，滑動(dòng)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(shí)點(diǎn)亮路燈，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇________(填“R1”“R2”或“R3”)．為使天色更暗時(shí)才點(diǎn)亮路燈，應(yīng)適當(dāng)?shù)豞_______(填“增大”或“減小”)滑動(dòng)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(yīng)的照度為1.0 lx時(shí)的電阻約為2.0 kΩ. (2)光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)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(dòng)觸點(diǎn)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(dòng)觸點(diǎn)與A接通。所以要達(dá)到晚上燈亮、白天燈滅的效果，路燈應(yīng)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(shí)點(diǎn)亮路燈，此時(shí)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(dòng)變阻器R3.由于光變暗時(shí)，光敏電阻變大，分得的電壓變大，所以為使天色更暗時(shí)才點(diǎn)亮路燈，應(yīng)適當(dāng)?shù)販p小滑動(dòng)變阻器的電阻． 9