11-12学年高二上学期物理寒假作业（6）传感器（带解析）.docx

高二物理寒假作业（六）传感器
班 号 姓名
1．关于光敏电阻和热敏电阻，下列说法中正确的是(　　)
A．光敏电阻是用半导体材料制成的，其阻值随光照增强而减小，随光照的减弱而增大
B．光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这个电学量的传感器
C．热敏电阻是用金属铂制成的，它对温度感知很灵敏
D．热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量的传感器
2．随着人们生活质量的提高，自动干手机进入家庭洗手间，当人将湿手靠近干手机时，机内的传感器便驱动电热器加热，于是有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，这是因为(　　)
A．改变了湿度　　　　　B．改变了温度 C．改变了磁场 D．改变了电容
3．关于发光二极管，下列说法正确的是(　　)
A．发光二极管能发光，不具有单向导电性 B．发光二极管能直接把电能转化为光能
C．发光二极管只要两端加有正向电压，就可以发光
D．发光二极管只有加正向电压时，才有可能发光
4．有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如下图所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是(　　)
A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻
B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻
C．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻
D．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻
5．下列有关电熨斗的说法正确的是(　　)
A．电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片，两片金属的膨胀系数相同
B．常温下，上、下触点是接触的；温度过高时，双金属片发生弯曲使上、下触点分离
C．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移
D．电熨斗中的双金属片是一种半导体材料
6．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小．有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理示意图如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是(　　)
A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动 B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动
C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动 D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动
7．如下图所示为一小型继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈．P为可绕O点转动的衔铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．继电器与传感器配合，可完成自动控制要求，其工作方式是(　　)
A．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路串联
B．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路并联
C．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路串联
D．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路并联
8．如图所示的电路中，当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明(　　)
A．热敏电阻在温度越高时，电阻越大 B．热敏电阻在温度越高时，电阻越小
C．半导体材料温度升高时，导电性能变差 D．半导体材料温度升高时，导电性能变好
9．电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如下图所示．Q是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电，当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流．当膜片向右运动的过程中有(　　)
A．电容变大 B．电容变小
C．导线AB中有向左的电流 D．导线AB中有向右的电流
10．某中学的学生食堂新安装了磁卡就餐系统，使用不到一周，便出现了电源总开关总是无法接通的问题．经检查，电源总开关中漏电保护器自动切断了电源．漏电保护器电路如图所示，变压器A处用火线与零线双股平行绕制成线圈，然后接到磁卡机上，B处有一个输出线圈，一旦线圈B中有电流经放大器放大后便推动断电器切断电源．造成漏电保护器自动切断电源的原因判断为磁卡机用电端(　　)
A．零线与火线之间漏电
B．火线与地线之间漏电或零线直接接地
C．只有火线与地之间漏电才会产生
D．刷卡机装得过多，造成电流太大
11．如图所示为大型电子地磅的电路图，电源电动势为E，内阻不计．不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流最小；称重物时，在压力作用下使滑片P下滑，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大，这样把重力值转换成电信号，将电流对应的重力值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重力值．若滑动变阻器上A、B间的距离为L，最大阻值等于定值电阻值R0.已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为K.则所称重物的重力G与电流大小I的关系为(　　)
A．G＝2LK－　　　　　　B．G＝KL C．G＝KL＋ D．G＝KIL
12．甲、乙两电路中电流与时间关系如图所示，属于交变电流的是(　　)
A．甲、乙都是　　　　　B．甲是乙不是
C．乙是甲不是 D．甲、乙都不是
13．图中a－d所示分别为穿过某一闭合回路的磁通量Φ随时间x变化的图象，关于回路中产生的感应电动势下列论述正确的是(　　)
A．图a中回路产生的感应电动势恒定不变
B．图b中回路产生的感应电动势一直在变大
C．图c中回路在0～t1时间内产生的感应电动势小于在t1～t2时间内产生的感应电动势
D．图d中回路产生的感应电动势先变小再变大
14．如下图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是(　　)
A．恒定直流、小铁锅 B．恒定直流、玻璃杯
C．变化的电流、小铁锅 D．变化的电流、玻璃杯
15．如图甲所示，单匝铜环右侧带理想软铁芯的电磁铁中通有如图乙所示的正弦交流电，下面分析正确的是(　　)
A．此交流电的电流的有效值为I0，线圈中的电流方向每个周期改变两次
B．t2时刻，铜环中的感应电流强度不等零 C．t2时刻，铜环受通电圈的安培力大小不等零
D．在t1、t3时刻通过铜环的磁通量的变化率最大
16．如图所示，A、B两输电线间电压为u＝200sin 100πt V，输电线电阻不计把电阻R＝50 Ω的用电器接在A、B两输电线上，对此，下列说法正确的是(　　)
A．电流表示数为4 A B．电压表示数为200 V
C．通过R的电流方向每秒钟改变50次 D．用电器消耗的电功率为1.6 kW
17．如图所示，理想变压器原线圈输入交变电流i＝Imsin ωt，副线圈接有一电流表和负载，电流表的示数为 0.1 A．在t＝T(T为交流的周期)时，原线圈中的电流瞬时值为 0.03 A，由此可知该变压器的原副线圈的匝数比为(　　)
A．10∶3 B．3∶10 C．10∶3 D．3∶10
18．如图所示，竖直平行金属导轨M、N，上端接有电阻R，金属杆ab质量为m，跨在平行导轨上，垂直导轨平面的水平匀强磁场为B，不计ab及导轨的电阻，不计摩擦，且ab与导轨接触良好，若ab杆在竖直向上的外力F作用下匀速上升，则以下说法正确的是(　　)
A．拉力F所做的功等于电阻R上产生的热
B．拉力F与重力做功的代数和等于电阻R上产生的热
C．拉力F所做的功等于电阻R上产生的热及杆ab势能的增加量之和
D．杆ab克服安培力做的功等于电阻R上产生的热
19．一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示．副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则(　　)
A．流过电阻的电流是20 A B．与电阻并联的电压表的示数是100 V
C．经过1分钟电阻发出的热量是6×103 J D．变压器的输入功率是1×103 W
20．如图所示，两竖直放置的平行光滑导轨相距0.2 m，其电阻不计，处于水平向里的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，导体棒ab与cd的电阻均为0.1 Ω，质量均为0.01 kg.现用竖直向上的力拉ab棒，使之匀速向上运动，此时cd棒恰好静止，已知棒与导轨始终接触良好，导轨足够长，g取10 m/s2，则(　　)
A．ab棒向上运动的速度为2 m/s B．ab棒受到的拉力大小为0.2 N
C．在2 s时间内，拉力做功为0.4 J D．在2 s时间内，ab棒上产生的焦耳热为0.4 J
21．如图所示，水平放置的三条光滑平等金属导轨abc，相距均为d＝1 m，导轨ac间横跨一质量为m＝1 kg的金属棒MN，棒与导轨始终良好接触，棒的电阻r＝2 Ω，导轨的电阻忽略不计．在导轨bc间接一电阻为R＝2 Ω的灯泡，导轨ac间接一理想电压表．整个装置放在磁感应强度B＝2 T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下．现对棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始运动，试求：
(1)若施加的水平恒力F＝8 N，则金属棒达到稳定时速度为多少？
(2)若施加的水平外力功率恒定，棒达到稳定时速度为1.5 m/s，则此时电压表的读数为多少？
(3)若施加的水平外力功率恒为P＝20 W，经历t＝1 s时间，棒的速度达到2 m/s，则此过程中灯泡产生的热量是多少？

22．如下图所示，MN、PQ为平行光滑导轨，其电阻忽略不计，与水平面成30°角固定．N、Q间接一电阻R′＝10 Ω，M、P端与电池组和开关组成回路，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1.0 Ω，导轨所在区域加有与两导轨所在平面垂直的匀强磁场．现将一根质量m＝10 g，电阻R＝10 Ω的金属导线ab置于导轨上，并保持导线水平．已知导轨间距L＝0.1 m，当开关S闭合后导轨ab恰静止不动．
(1)试计算磁感应强度B的大小．
(2)若某时刻将开关S断开，求导线ab能达到的最大速度．(设导轨足够长)

高二寒假作业（六）传感器
1．解析：　光敏电阻是把光强转换为电阻的元件；热敏电阻是把温度转换为电阻的元件，故B、D错误；热敏电阻和光敏电阻都是半导体材料制成的，半导体具有光敏性和热敏性，金属铂与热敏电阻的阻值随温度的变化趋势相反，故C错误．
答案：　A
2．解析：　根据自动干手机工作的特征，手靠近时电热器开始工作，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容．用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于温度、湿度的变化来控制就成了烘干机．
答案：　D
3．解析：　发光二极管和普通二极管一样，都具有单向导电性，A错误；都是半导体材料制成的，只有当两端加正向电阻，且达到一定电压值时，才能处于导通状态，才能发光，故C错误，D正确；它能直接把电能转化为光能，B正确．
答案：　BD
4．解析：　热敏电阻的阻值随温度变化而变化，定值电阻和光敏电阻的阻值不随温度变化；光敏电阻的阻值随光照变化而变化，定值电阻和热敏电阻的阻值不随光照变化．故正确答案为A、C.
答案：　AC
5．解析：　常温下、上下触点是接触的；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离；需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移；双金属片由膨胀系数不同的金属材料制成，上面的膨胀系数大．
答案：　BC
6．解析：　由压敏电阻的特点知，t1～t2时间内电流I均匀增加，所以压敏电阻所受的压力均匀增加，故小车做加速度越来越大的变加速运动，在t2～t3时间段内，电流最大，压敏电阻阻值最小，所受的压力最大且恒定，故小车做匀加速直线运动，D正确．
答案：　D
7．解析：　信号电压应接线圈，以产生磁场吸引衔铁，让S处的触点接通，外电路应与C、D串联，起到接通电路的目的．若让C、D与外电路并联，S接通后出现的是短路状态．
答案：　A
8．解析：　电流表的示数增大，说明电路中的电流增大，电阻减小，所以这个热敏电阻的电阻率是随温度的升高而降低的，电阻率减小，电阻值在其它条件不变时减小，导电性能变好．
答案：　BD
9．析：　由公式C＝知，膜片向右运动，C增大，电容器充电，故有向左的电流．
答案：　AC
10．解析：　由题意知，火线和零线均绕在铁芯上，故只有火线与零线中电流大小不等时，才会引起漏电保护器切断电源，故可能是火线与地之间漏电，也可能是零线与地之间漏电．
答案：　B
11．解析：　设称重物时，在压力作用下使滑片P下滑X，G＝KX，①
滑动变阻器有效电阻R＝R0－R0②
由全电路欧姆定律I＝③
由①②③得G＝2LK－.
答案：　A
12．解析：　甲图电流大小不变、方向变化，是交流电，乙图大小变化、方向不变，是直流电，故选B.
答案：　B
13．解析：　磁通量Φ随时间t变化的图象中，斜率表示感应电动势，所以图a中不产生感应电动势，图b中产生恒定的感应电动势，图c中0～t1时间内的感应电动势大于t1～t2时间内的感应电动势，图d中感应电动势先变小再变大．
答案：　D
14．解析：　通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流，通入变化的电流，所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场，铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温．
答案：　C
15．答案：　B
16．解析：　由u＝200sin 100πt V可知，电压最大值Um＝200 V，角速度ω＝100π rad/s，所以电压的有效值U＝＝200 V，周期T＝＝0.02 s，频率f＝＝50 Hz.由欧姆定律得I＝＝ A＝4 A，所以A、B两项正确；一周期内电流方向改变两次，而f＝50 Hz，则1 s内电流方向改变100次，C项错误；电功率P＝IU＝4×200 W＝800 W，所以D项错误．故正确答案为A、B.
答案：　AB
17．解析：　电流表示数为0.1 A，即副线圈中电流有效值I2＝0.1 A．将t＝T，i＝0.03 A代入i＝Imsin ωt可得Im＝0.03 A．所以原线圈中电流有效值I1＝＝ A
所以＝＝，故C正确．
答案：　C
18．解析：　由能量守恒得拉力F所做的功将转化成电阻R上产生的热和导体棒增加的重力势能，故选项A错误，选项C正确；由动能定理可得拉力F与重力做功的代数和等于克服安培力所做的功，等于电阻R上产生的热，选项B、D正确．
答案：　BCD
19．解析：　设输入电压为U1，输出电压为U2，由＝知U2＝100 V，I＝＝ A＝10 A，故选项A、B错误；1分钟内电阻产生的热量Q＝I2Rt＝102×10×60 J＝60 000 J，故选项C错误；P输入＝P输出＝＝1×103 W，故选项D正确．
答案：　D
20．解析：　cd棒受到的安培力等于它的重力，BL＝mg，v＝＝2 m/s，A正确．ab棒受到向下的重力G和向下的安培力F，则ab棒受到的拉力FT＝F＋G＝2mg＝0.2 N，B正确．在2 s内拉力做的功，W＝FTvt＝0.2×2×2 J＝0.8 J，C不正确．在2 s内ab棒上产生的热量Q＝I2Rt＝2Rt＝0.2 J，D不正确．
答案：　AB
21．解析：　(1)当F与安培力平衡时，金属棒速度达到稳定，设稳定时速度为v1，
F安＝Bdl①
I＝Bdv1/R总②
R总＝R＋r/2③
解得v1＝6 m/s.
(2)设电压表的读数为U，则U＝Bdv2＋UL④
UL＝Bdv2⑤
解得U＝5 V．⑤
(3)设小灯泡和金属棒产生的热量分别为Q1、Q2，
有Q1∶Q2＝2∶1⑥
由功能关系得：Pt＝Q1＋Q2＋mv2⑦
可得Q1＝12 J.
答案：　(1)6 m/s　(2)5 V　(3)12 J
22．解析：　(1)导线ab两端电压为U＝E＝×6 V＝5 V
导线ab中的电流I＝＝0.5 A
导线ab受力如右图所示，由平衡条件得F安＝BIL＝mgsin 30°
解得B＝，代入数据，得B＝1 T.
(2)开关S断开后，导线ab由静止开始加速下滑，当速度为v时，产生的感应电动势为E′＝BLv
导线ab中的感应电流I′＝
导线ab所受的安培力F安′＝BI′L＝
当导线ab达到最大速度时，＝mgsin 30°
解得vm＝，代入数据解得vm＝100 m/s.
答案：　(1)1 T　(2)100 m/s