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2019-2020年高二人教版物理选修3-2练习册:单元测试3(答案)

一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项符合题意,有的有多个选项符合题意,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,选错或不答的得0分)

1.(多选)下列说法正确的是()

A.热敏电阻能够把热量这个热学量转换为电阻这个电学量

B.金属热电阻的化学稳定性好,但灵敏度差

C.电熨斗中的双金属片是温度传感器

D.霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的传感元件

2.(多选)关于传感器,下列说法正确的是()

A.光照越强,光敏电阻的阻值越大

B.所有传感器都是由半导体材料做成的

C.霍尔元件可以把磁场的强弱转化为电压的大小

D.温度升高到居里点时铁氧体就会失去磁性

3.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,其阻值随光照的增强而减小,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.热敏电阻是把电学量转换为热学量的传感器

4.图C-3-1是火电报警器电路的示意图.其中R3为用半导体热敏材料制成的传感器,这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而增大.值班室的显示器为电路中的电流表,电源两极之间接报警器.当传感器R3所在处出现火情时,显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况分别是()


C-3-1

A.I变大,U变小B.I变小,U变大

C.I变小,U变小D.I变大,U变大

5.在探究超重和失重规律时,某体重为G的同学站在压力传感器上完成一次下蹲动作.传感器和计算机相连,经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图像,则图C-3-2中的图像可能正确的是()


6.(多选)传感器是一种采集信息的重要器件.图C-3-3是用电容器作为传感器来测定压力变化的电路,当待测压力作用于可动膜片电极上时,以下说法正确的是()


C-3-3

A.若F向上压膜片电极,则电路中有从a到b的电流

B.若F向上压膜片电极,则电路中有从b到a的电流

C.若电流表有示数,则说明压力F发生变化

D.若电流表有示数,则说明压力F不会发生变化

7.(多选)利用光敏电阻制作的光传感器,记录了传送带上工件的输送情况,图C-3-4甲为某工厂成品包装车间的光传感记录器示意图,光传感器B能接收到发光元件A发出的光,每当工件挡住A发出的光时,光传感器就输出一个电信号,并在屏幕上显示出电信号与时间的关系,如图乙所示.若传送带始终匀速运动,每两个工件间的距离为0.2 m,则下列说法正确的是()


C-3-4

A.传送带运动的速度是0.1 m/s

B.传送带运动的速度是0.2 m/s

C.该传送带每小时输送3600个工件

D.该传送带每小时输送7200个工件

8.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推断小车运动状态的装置,其工作原理如图C-3-5甲所示,将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上,中间放置一个绝缘小球.小车向右做直线运动的过程中,电流表的示数如图乙所示,下列推断正确的是()


C-3-5

A.t1~t2时间内,小车做匀速直线运动

B.t1~t2时间内,小车做匀加速直线运动

C.t2~t3时间内,小车做匀速直线运动

D.t2~t3时间内,小车做匀加速直线运动

9.(多选)某电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件,在接线柱间以如图C-3-6所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件).为了确定各元件的种类,小华同学用电流传感器(相当于电流表)与直流电源、滑动变阻器、开关串联后,分别将“A、B”“B、C”“C、D”接入电路,闭合开关,计算机显示的电流随时间变化的图像分别如图C-3-7甲、乙、丙所示,则下列推断中正确的是()


C-3-6 C-3-7

A.A、B间是电容器B.B、C间是电感线圈

C.C、D间是电容器D.C、D间是定值电阻

10.如图C-3-8甲所示,面积S=0.2 m2的线圈,匝数n=630匝,总电阻r=1.0 Ω,线圈处在变化的磁场中,设磁场方向垂直于纸面向外为正方向,磁感应强度B随时间t按图乙所示的规律变化,方向垂直于线圈平面.图甲中的传感器可看成一个纯电阻R,并标有“3 V 0.9 W”的字样,滑动变阻器R0上标有“10 Ω 1 A”的字样,则下列说法正确的是()


C-3-8

A.通过电流表的电流方向向左

B.为了保证电路的安全,电路中同意通过的最大电流为1 A

C.线圈中产生的感应电动势随时间在变化

D.若滑动变阻器的滑片置于最左端,为了保证电路的安全,图乙中t0的最小值为40 s

Ⅱ卷(非选择题共60分)

二、实验题(本题共2小题,11题6分,12题9分,共15分)

11.图C-3-9是一种自动操纵水温的装置,加热电路的两个端点P、Q应接在触头a、b 之间还是c、d之间?热敏电阻两端M、N应接在哪两个触头之间?


C-3-9

12.某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性.现有器材如下:直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等.

(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性,请你在如图C-3-10所示的实物图上连线.


C-3-10

(2)实验的主要步骤:

①正确连接电路,在保温容器中注入适量冷水,接通电源,调节并记录电源输出的电流值;

②在保温容器中添加少量热水,待温度稳定后,闭合开关,______________,______________,断开开关;

③重复第②步操作若干次,测得多组数据.

(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值,并据此绘得R-t关系图像如图C-3-11所示,请根据图像写出该热敏电阻的R-t关系式:R=________+________t(Ω)(保留三位有效数字).


C-3-11

三、计算题(本题共3小题,13题12分,14题15分,15题18分,共45分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分) 13.逻辑电路在电子线路中有着重要的应用.某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动操纵门电路.天黑了,让路灯自动接通;天亮了,让路灯自动熄灭.图C-3-12中的R G 是一个光敏电阻,当有光线照耀时,光敏电阻的阻值会显著减小.R是可调电阻,起分压作用.“非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号,或将低压信号转变为高压信号,J为路灯总开关操纵继电器,它在获得高电压时才启动(图中未画路灯电路).

(1)当天黑时,R G变大还是变小?“非”门电路获得高电压还是低电压?J得到高电压还是低电压?

(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮,现要调节自动操纵装置,使得它在天色较暗时才会自动接通开关,应将R调大一些还是调小一些?


C-3-12

14.电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器,它们一般具有加热和保温功能,其工作原理大致相同.图C-3-13为某种电热式电器的简化电路图,主要元件有电阻丝R1、R2和自动开关S.

(1)当自动开关S闭合和断开时,用电器分别处于什么状态?

(2)用电器由照明电路供电(U=220 V),设加热时用电器的电功率为400 W,保温时用电器的电功率为40 W,则R1和R2分别为多大?


C-3-13

15.在航天事业中要用角速度计测得航天器的自转角速度,角速度计的结构如图C-3-14所示,当系统绕轴OO′转动时元件A在光滑杆上发生滑动,并输出电信号成为航天器的制导信号源.已知元件A的质量为m,弹簧的劲度系数为k,原长为l0,电源的电动势为E,内阻不计,滑动变阻器总长为l,电阻分布均匀,系统静止时滑动变阻器的触头P在中点,与固定接头Q正对.当系统以角速度ω转动时,求:

(1)弹簧的形变量x与ω的关系式;

(2)电压表示数U与角速度ω的关系式.


C-3-14








参考答案

单元测评(三)

1.BCD[解析] 热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量,选项A错误;选项B、C、D正确.

2.CD [解析] 光敏电阻由半导体材料制成,温度升高,半导体导电性增强,光敏电阻阻值减小,选项A 错误;并不是所有传感器都是由半导体材料制成的,例如金属热电阻就是由金属制成的,选项B 错误;在磁场中霍尔元件可以输出霍尔电压,将磁感应强度的大小转化为电压的大小,选项C 正确;铁氧体常温下具有磁性,当温度升高到103 ℃附近的居里点时,磁性就会消逝,选项D 正确.

3.A [解析] 光敏电阻是把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量的元件;热敏电阻是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量的元件,故选项B 、D 错误;热敏电阻和光敏电阻都是用半导体材料制成的,半导体具有光敏性和热敏性,故选项A 正确,选项C 错误.

4.D [解析] 当R 3所在处出现火情时,R 3的阻值增大,电路中的总电阻增大,总电流减小,路端电压增大,所以报警器两端的电压增大,电流表所在支路的电流也增大,选项D 正确.

5.D [解析] 该同学站在压力传感器上完成一次下蹲动作的过程中,先向下加速,后向下减速,其加速度先向下后向上,即先失重后超重,选项D 正确.

6.AC [解析] 当F 向上压可动膜片电极时,电容C 变大;而C =Q U,U 不变,故Q 变大,电容器充电,选项A 正确,选项B 错误;若电流表有示数,说明压力F 发生变化,选项C 正确,选项D 错误.

7.BC [解析] 从乙图可以知道,每间隔1秒的时间光传感器就输出一个电信号,而在这一段时间内传送带运动了两个工件之间的距离,所以传送带运动的速度是v =0.21m /s =0.2 m /s .故A 错误,B 正确;传送带每小时传送的距离为s =vt =0.2×3600 m ,工件个数为n =s L=3600个,C 正确,D 错误.

8.D [解析] 由小球的受力情况可知a ∝F N ,而压敏电阻的阻值随压力的增大而减小,则电流的大小反映了加速度的大小,故t 2~t 3时间内小车做匀加速运动,t 1~t 2时间内小车做加速度增大的变加速运动,选项D 正确.

9.ABD [解析] 由题图甲可知,电流先达到最大,然后变为零,因电容器在充电时,电路中有充电电流,充电完毕后,电路中的电流为零,所以A 、B 间应是电容器,选项A 正确;题图乙中电流先慢慢增大,然后不再发生变化,而电感线圈由于自感的作用,使得电路中的电流只能先慢慢增大,然后稳定不变,故B 、C 间是电感线圈,选项B 正确;题图丙中电流马上达到最大值,最后电流的大小保持不变,所以C 、D 间是定值电阻,选项C 错误,选项D 正确.

10.D [解析] 由楞次定律可知,通过电流表的电流方向向右;传感器正常工作时的电

R =U 2P =(3 V )20.9 W =10 Ω,工作电流I =U R =3 V 10 Ω=0.3 A ,由于滑动变阻器的工作电流是1 A ,所以电路中同意通过的最大电流为I max =0.3 A ;由于磁场随时间均匀变化,所以线圈中产生的感应电动势是不变的;滑动变阻器的滑片位于最左端时,外电路的电阻为R 外=20 Ω,

故电动势的最大值E max =n ΔΦΔt =nS ΔB Δt =630×0.2×2.0t 0,

E max =I max (R 外+r),联立解得t 0=40 s .故只有选项D 正确.

11.a 、b 之间 e 、f 之间

[解析] P 、Q 应该分别接在触头a 、b 之间,同时,M 、N 应该分别接e 、f ,其工作原理是,当水温升高时,热敏电阻的阻值减小,电磁铁中的电流增大,吸引力增大,使衔铁被吸下,a 、b 断开,使加热装置停止加热;当水温降低到一定程度时,热敏电阻阻值增大,电磁铁中的电流减小,吸引力减小,衔铁被弹簧拉上去,使a 、b 之间连接,加热装置开始加热,从而实现水温操纵.

12.(1)如图所示


(2)②记录电压表的示数 记录温度计的示数

(3)100 0.400

[解析] 每次添加热水后,都需要重新读出温度计和电压表的示数.根据绘得的R-t 图像可以看出,电阻值R 与温度t 之间是线性关系,故可写成数学表达式R =a +bt(Ω),其中b 为直线的斜率,据图线可得b =128-10470-10

0.400,a =100,所以上式可写为R =100+0.400t(Ω).

13.(1)变大 低 高 (2)大

[解析] (1)天黑时,光线减弱,光敏电阻的阻值R G 变大,A 端输入低电压,Y 端输出高压信号,J 得到高压,开始操纵路灯工作.

(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮,应将R 调大,这样A 端输入电压较高,不会触发继电器.

14.(1)S 闭合时,处于加热状态;S 断开时,处于保温状态

(2)121 Ω 1089 Ω

[解析] (1)当S 闭合时,R 2被短路,此时电路总电阻最小,由P =U 2R

知功率最大,此时为加热状态,当S 断开时,R 1、R 2串联,电路总电阻最大,功率最小,此时为保温状态.

(2) S 闭合时,处于加热状态,有P max =U 2R 1;

(3) S 断开时,处于保温状态,有P min =U 2

R 1+R 2.

联立解得R 1=121 Ω,R 2=1089 Ω.

15.(1)x =mω2l 0k -mω2

(2)U =mω2l 0E l (k -mω2)

[解析] (1)由牛顿第二定律知kx =mω2(l 0+x),即kx -mω2x =mω2l 0,

x =mω2l 0k -mω2.

(2)由串联电路的规律知U =x l E =mω2l 0E l (k -mω2)

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