第五章傳感器基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)卷（A卷）高二物理（考試時(shí)間：90分鐘試卷滿分：100分）注意事項(xiàng)：1．本試卷分第Ⅰ卷（選擇題）和第Ⅱ卷（非選擇題）兩部分。答卷前，考生務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考證號填寫在答題卡上。2．回答第Ⅰ卷時(shí)，選出每小題答案后，用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂黑。如需改動(dòng)，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號。寫在本試卷上無效。3．回答第Ⅱ卷時(shí)，將答案寫在答題卡上。寫在本試卷上無效。4．測試范圍：人教版（2019）選擇性必修第二冊第五章5．考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。第Ⅰ卷一、選擇題：本題共12小題，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1~8題只有一項(xiàng)符合題目要求，每小題3分，共24分。第9~12題有多項(xiàng)符合題目要求。共16分。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分。1．傳感器已廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)、生活中，下列關(guān)于傳感器的說法正確的是（）A．給貨車稱重的地磅使用了光傳感器B．酒店大廳的自動(dòng)門使用了力傳感器C．空調(diào)的控溫系統(tǒng)使用了溫度傳感器D．夜間自動(dòng)打開的路燈使用了紅外線傳感器2．下列關(guān)于傳感器的說法，正確的是（）A．所有傳感器都是由半導(dǎo)體材料制成的B．傳感器不是電視遙控接收器的主要元件C．話筒中的傳感器將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號D．傳感器能將非電學(xué)量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為電學(xué)量或者電路的通斷3．如圖所示，是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制成的傳感器，話筒的振動(dòng)膜前面有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動(dòng)膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極。在兩極間加一電壓U，人對著話筒說話時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使電容發(fā)生變化，從而使聲音信號被話筒轉(zhuǎn)化為電信號，其中導(dǎo)致電容變化的原因是電容器兩板間的（）A．距離變化 B．正對面積變化C．電介質(zhì)變化 D．電壓變化4．傳感器種類繁多，已廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)生活中。下列關(guān)于傳感器的說法正確的是（）A．酒精檢測儀應(yīng)用了葡萄糖生物傳感器B．電飯鍋使用溫度傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制溫度C．電腦所用的光電鼠標(biāo)主要采用聲傳感器D．電子秤所使用的測力裝置主要使用了磁傳感器5．利用熱敏電阻在通以恒定電流（實(shí)驗(yàn)設(shè)定恒定電流為）時(shí)，其阻值隨溫度的變化關(guān)系（如圖甲所示）可以制作電子溫度計(jì)。把恒壓直流電源、熱敏電阻、可變電阻、電流表、電壓表連成如圖乙所示的電路。用熱敏電阻作測溫探頭，把電壓表的電壓刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個(gè)簡易的電子溫度計(jì)。下列說法正確的是（）A．電壓較高時(shí)表示溫度也較高B．該電子溫度計(jì)表盤上溫度的刻度是均勻的C．當(dāng)熱敏電阻的溫度升高時(shí)，應(yīng)將的阻值調(diào)大D．每升高相同的溫度，熱敏電阻的阻值變化均相等6．壓敏電阻的阻值會隨所受壓力的增大而減小。某位同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了一個(gè)判斷電梯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置，其裝置示意圖如圖所示。將壓敏電阻平放在電梯內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體m，電梯靜止時(shí)電流表示數(shù)為。電梯在不同的運(yùn)動(dòng)過程中，電流表的示數(shù)分別如圖甲、乙、丙、丁所示，則下列判斷中不正確的是（）A．甲圖表示電梯可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．乙圖表示電梯可能做勻加速上升運(yùn)動(dòng)C．丙圖表示電梯可能做勻加速上升運(yùn)動(dòng)D．丁圖表示電梯可能做變減速下降運(yùn)動(dòng)7．某電子秤的原理簡圖如圖所示。AB為一均勻的滑動(dòng)變阻器，長度為L，兩邊分別有P1、P2兩個(gè)滑動(dòng)頭，輕質(zhì)彈簧上端與P1及秤盤底部相連，下端固定。彈簧原長時(shí)P1、和P2均指在A端。若P1、P2間出現(xiàn)電壓時(shí)，該電壓經(jīng)過放大，通過信號轉(zhuǎn)換后在顯示屏上就能顯示出被稱物體的質(zhì)量。已知彈簧的勁度系數(shù)為k，托盤質(zhì)量為，電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻不計(jì)。重力加速度為g。在托盤上未放物體時(shí)需要先校準(zhǔn)零點(diǎn)，即未放被稱物體時(shí)電壓為零。則（

）A．校準(zhǔn)零點(diǎn)時(shí)，不需要移動(dòng)滑動(dòng)頭P2B．校準(zhǔn)零點(diǎn)時(shí)，兩滑動(dòng)頭間的距離為C．滑動(dòng)頭P1滑至B端時(shí)，被稱物體的質(zhì)量為D．被稱物體的質(zhì)量m與兩滑動(dòng)頭間電壓U的關(guān)系為8．氧化錫傳感器主要用于汽車尾氣中一氧化碳濃度的檢測，它的電阻隨一氧化碳濃度的變化而變化。在如圖所示電路中，不同的一氧化碳濃度對應(yīng)傳感器不同的電阻值，電壓表的示數(shù)與一氧化碳的濃度一一對應(yīng)，觀察電壓表示數(shù)就能判斷一氧化碳濃度是否超標(biāo)。已知氧化錫傳感器的電阻的倒數(shù)與一氧化碳濃度成正比，那么，電壓表示數(shù)U與一氧化碳濃度ρ之間的對應(yīng)關(guān)系正確的是（）A．U越大，表示ρ越大，ρ與U成正比B．U越大，表示ρ越小，ρ與U成反比C．U越大，表示ρ越大，但ρ與U不成正、反比關(guān)系D．U越大，表示ρ越小，但ρ與U不成正、反比關(guān)系二、多選題9．如圖所示是一種常見的身高體重測量儀。測量儀頂部向下發(fā)射波速為的超聲波，超聲波遇障礙物經(jīng)反射后返回，被測量儀接收，測量儀記錄發(fā)射和接收的時(shí)間間隔。測量儀底部有一質(zhì)量為的測重面板置于壓力傳感器上，傳感器輸出電壓與作用在其上的壓力成正比。當(dāng)測重臺沒有站人時(shí)，測量儀記錄的時(shí)間間隔為，此時(shí)輸出電壓為（是重力加速度，是比例常數(shù)）。當(dāng)某同學(xué)站上測重臺時(shí)，測量儀記錄的時(shí)間間隔為，輸出電壓為，則（）A．該同學(xué)的身高為 B．該同學(xué)的身高為C．該同學(xué)的質(zhì)量為 D．該同學(xué)的質(zhì)量為10．如圖是小明設(shè)計(jì)的智能扶手電梯工作原理圖，電磁鐵所在電路為控制電路，電動(dòng)機(jī)所在電路為工作電路，R0是壓敏電阻，其阻值隨壓力的變大而變小，電梯無乘客時(shí)，電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)有乘客時(shí)，電動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，使電梯快速上升，關(guān)于該電路，以下說法正確的是（）A．R1的阻值大于R2的阻值B．有乘客時(shí)電磁鐵磁性增強(qiáng)C．通電后電磁鐵上端為S極D．若只將R1換成阻值更小的電阻，可減小無人時(shí)工作電路消耗的電功率11．熱敏電阻與光敏電阻在生活中有很多應(yīng)用，如圖為一個(gè)智慧農(nóng)場利用熱敏電阻與光敏電阻感應(yīng)大棚內(nèi)溫度與光照強(qiáng)度變化的的簡單電路原理圖，RT為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（阻值隨溫度升高而減小），R1為光敏電阻（阻值隨光照強(qiáng)度升高而減小），R2和R3均為定值電阻，電源電壓保持不變，V為理想電壓表。若發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)增大，可能發(fā)生的情況是（）A．大棚內(nèi)溫度升高B．大棚內(nèi)溫度降低C．大棚內(nèi)光照強(qiáng)度增強(qiáng)D．大棚內(nèi)光照強(qiáng)度減弱12．交通部門常用測速儀檢測車速。測速原理是測速儀前、后兩次發(fā)出并接收到被測車反射回的超聲波信號（超聲波脈沖），再根據(jù)兩次信號的時(shí)間差測出車速，如圖甲所示。某次測速中，測速儀發(fā)出與接收超聲波信號的情況如圖乙所示，x表示超聲波與測速儀之間的距離。假設(shè)超聲波的速度為340m/s且保持不變。下列說法正確的是（）A． B．C．被測汽車速度是13.60m/s D．被測汽車速度是14.17m/s第Ⅱ卷二、實(shí)驗(yàn)題：本題共2小題，共12分。13．（8分）飲酒駕車，害人害己。某物理興趣小組利用酒精氣體傳感器、小量程電流表等器材制作了一個(gè)簡易的氣體酒精測試儀。已知傳感器的電阻隨酒精氣體濃度變化的關(guān)系，如圖甲所示。目前國際公認(rèn)的酒駕標(biāo)準(zhǔn)是“酒精氣體濃度”。醉駕標(biāo)準(zhǔn)是“酒精氣體濃度”。除酒精氣體傳感器以外，從實(shí)驗(yàn)室找到以下器材：A．直流電源（電動(dòng)勢為6V，內(nèi)阻忽略不計(jì)）B．電流表（量程為300μA，內(nèi)阻）C．電阻箱（最大阻值為99999.9Ω）D．定值電阻（阻值為）E.定值電阻（阻值為5Ω）F.單刀雙擲開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干（1）實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖乙所示的酒精測試儀電路圖。（2）電路中定值電阻應(yīng)選______（選填或）讓電流表的量程擴(kuò)大為______倍。（3）再按照下列步驟制作酒精測試儀：①先把開關(guān)向c端閉合，再把電阻箱阻值從最大值調(diào)到30.0kΩ。則丙圖中電流表示數(shù)為20μA，并將此刻度線標(biāo)記為0mg/mL；②逐漸減小電阻箱的阻值，電流表的示數(shù)逐漸變大，電阻箱阻值調(diào)到4kΩ時(shí)，電流表的示數(shù)為______μA，應(yīng)把此刻度標(biāo)記為______mg/mL；③當(dāng)電阻箱阻值調(diào)到2kΩ時(shí)，電流表示數(shù)為300μA，并將此刻度線標(biāo)記為0.8mg/mL；④按照甲圖中的數(shù)據(jù)，電阻箱選取更多不同的電阻值，將對應(yīng)電流表的電流示數(shù)逐一標(biāo)為相應(yīng)的酒精氣體濃度；⑤將開關(guān)向d端閉合，測試儀即可正常使用。（4）制作好的酒精測試儀酒精濃度的刻度是均勻的嗎？請說明理由。____________________________________________________________________________________________14．（6分）為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)，光控開關(guān)可用光敏電阻控制，圖甲是某光敏電阻阻值隨光的照度的變化曲線，照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大，照度單位為勒克斯（lx）。（1）如圖乙所示，電源電動(dòng)勢為3V，內(nèi)阻不計(jì)，當(dāng)控制開關(guān)兩端電壓上升至2V時(shí)控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)。要求當(dāng)天色漸暗照度降至1.0lx時(shí)控制開關(guān)接通照明系統(tǒng)，則R1=___________kΩ。（2）某同學(xué)為了測量光敏電阻在不同照度下的阻值，設(shè)計(jì)了如圖戊所示的電路進(jìn)行測量，電源電動(dòng)勢E=3V，內(nèi)阻未知，電阻箱的調(diào)節(jié)范圍為0~99999Ω。實(shí)驗(yàn)時(shí)將電阻箱阻值置于最大，閉合S1，將S2與1相連，減小電阻箱阻值，使靈敏電流計(jì)的示數(shù)為I，圖丙為實(shí)驗(yàn)時(shí)電阻箱的阻值，其讀數(shù)為___________kΩ；然后將S2與2相連，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值如圖丁所示，此時(shí)電流表的示數(shù)恰好為I，則光敏電阻的阻值R0=___________kΩ。三、計(jì)算題：本題共4小題，共46分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。15．（8分）如圖（a）所示是某生產(chǎn)流水線上的產(chǎn)品輸送及計(jì)數(shù)裝置示意圖。S為激光源，為光敏電阻（有光照時(shí)阻值減?。?，為定值電阻，a、b之間接示波器。水平傳送帶勻速前進(jìn)，產(chǎn)品通過時(shí)會擋住激光源發(fā)出的光線。示波器顯示的電壓隨時(shí)間變化圖像如圖（b）所示。若計(jì)數(shù)器電路中的電源電壓恒為，電源內(nèi)阻忽略不計(jì)，定值電阻，求：（1）無光照時(shí)光敏電阻的阻值。（2）有光照時(shí)光敏電阻的阻值。（3）每小時(shí)通過的產(chǎn)品個(gè)數(shù)。16．（10分）傳感器讓我們的生活變得更加便利，其基本工作原理是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，從而方便進(jìn)行測量、傳輸和控制。（1）為了測量儲罐中某種不導(dǎo)電液體液面的高度，某同學(xué)利用平行板電容器制作了一個(gè)“液位監(jiān)測儀”，如圖1所示，將兩塊平行金屬板豎直插入到該液體中，液體填充在兩極板之間。兩極板分別用導(dǎo)線接到數(shù)字電容表上，數(shù)字電容表可顯示出電容器的電容，從電容的變化就可以知道容器中液面高度的變化。當(dāng)數(shù)字電容表示數(shù)增大時(shí)，液面高度是上升還是下降？簡要說明理由。（2）如圖2所示為大型電子地磅電路圖。不稱物體時(shí)，滑片P在端，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，電流最小；稱重物時(shí)，在壓力作用下滑片P下滑，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻減小，電流增大。將電流表的電流刻度轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的重力刻度，就可以讀出被稱物體的重力。已知電源電動(dòng)勢為，內(nèi)阻不計(jì)；滑動(dòng)變阻器、間距離為，最大阻值等于定值電阻的阻值；兩根彈簧的總彈力大小與形變量成正比，比例系數(shù)為；電流表內(nèi)阻不計(jì)。請推導(dǎo)所稱重物的重力的大小與電流的關(guān)系式。（3）利用霍爾元件可以進(jìn)行微小位移的測量。如圖3甲所示，在兩塊磁感應(yīng)強(qiáng)度相同、N極相對放置的磁體縫隙中放入霍爾元件，當(dāng)霍爾元件處于中間位置時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，霍爾電壓為0，將該點(diǎn)作為位移的零點(diǎn)，當(dāng)霍爾元件沿方向移動(dòng)時(shí)，同時(shí)通有如圖3乙所示的恒定電流，由于不同位置處磁感應(yīng)強(qiáng)度不同，在、表面間產(chǎn)生的電勢差不同。在小范圍內(nèi)，兩磁極間磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與位移的大小成正比，比例系數(shù)為。已知該霍爾元件長為，寬為，厚為，單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為，電子的電荷量為。請推導(dǎo)霍爾元件、表面間的電勢差與位移的關(guān)系式。17.（12分）圖甲是利用位移傳感器測量速度的示意圖。這個(gè)系統(tǒng)由發(fā)射器A與接收器B組成，發(fā)射器A能夠發(fā)射紅外線和超聲波信號，接收器B可以接收紅外線和超聲波信號。發(fā)射器A固定在被測的運(yùn)動(dòng)物體上，接收器B固定在桌面上。測量時(shí)A向B同時(shí)發(fā)射一個(gè)紅外線脈沖和一個(gè)超聲波脈沖（即持續(xù)時(shí)間很短的一束紅外線和一束超聲波）。已知實(shí)驗(yàn)時(shí)超聲波傳播速度約為300m/s，紅外線的傳播速度約為3.0×108m/s（由于A、B距離近，紅外線傳播速度太快，紅外線的傳播時(shí)間可以忽略）。請根據(jù)以上數(shù)據(jù)和下表數(shù)據(jù)回答下面的問題:紅外線接收時(shí)刻0.10.20.30.40.5超聲波接收時(shí)刻0.1010.2020.3030.4040.505（1）小車是靠近接收器還是遠(yuǎn)離接收器?請說明理由。（2）估算小車在0.4s末的瞬時(shí)速度大小。（3）如圖乙所示，若發(fā)射和接收裝置都安裝在C上，信號由C發(fā)出，經(jīng)勻速運(yùn)動(dòng)的小車D反射后再由C接收，這樣只利用超聲波信號就可以測量小車速度了。若第一個(gè)信號發(fā)射時(shí)刻為0.3s末，經(jīng)過0.004s接收到反饋信號；然后在第0.5s發(fā)射了第二個(gè)信號，再經(jīng)過0.006s接收到反饋信號。請根據(jù)這4個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算小車的速度。18