第六章檢測(A)(時間:90分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共10小題,每小題4分,共40分。在每小題給出的四個選項中,1~6題只有一個選項符合題目要求,7~10題有多個選項符合題目要求,全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯或不選的得0分)1.關于傳感器工作的一般流程,下列說法正確的是()A.非電學量→敏感元件→轉換電路→電學量→轉換元件B.電學量→敏感元件→轉換電路→轉換元件→非電學量C.非電學量→敏感元件→轉換元件→轉換電路→電學量D.非電學量→轉換電路→轉換元件→敏感元件→電學量解析傳感器工作流程一般為非電學量被敏感元件感知,通過轉換元件轉換為電信號,再通過轉換電路轉換成易于傳輸或測量的電學量,故選項C正確。答案C2.在地震救災中救援隊借助“生命探測儀”可以發現深埋在廢墟中的傷員。根據所學知識,你認為“生命探測儀”可能用到了()A.紅外線傳感器B.壓力傳感器C.振動傳感器 D.電容式傳感器解析傷員被深埋在廢墟中,利用紅外線傳感器,可以感知人與周圍環境的差別,選項A正確。答案A3.電熨斗能自動控制溫度,在熨燙不同的織物時,設定的溫度可以不同,圖為電熨斗的結構圖。電熨斗內部裝有雙金屬片,雙金屬片上層金屬的膨脹系數大于下層金屬,若把熨燙的棉麻衣物換成絲綢衣物,則如何調節調溫旋鈕 ()織物材料尼龍合成纖維絲綢羊毛麻熨燙溫度低→高A.向下B.向上C.保持原狀 D.不能確定解析常溫下,上下觸點是接觸的,這樣插上電源時,電熨斗開始加溫,當溫度升高時,雙金屬片上層形變大,雙金屬片向下彎曲,觸點分離,停止加熱。現把棉麻衣物換成絲綢衣物,熨燙溫度變低,要使溫度低時就斷開,應把調溫旋鈕向上旋轉,這樣在金屬形變較小時就能斷開電路。選項B正確。答案B4.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,在如圖甲所示的電路中,不同的一氧化碳濃度對應著傳感器的不同電阻,這樣,顯示儀表的指針就與一氧化碳濃度有了對應關系,觀察儀表指針就能判斷一氧化碳濃度是否超標。有一種氧化錫傳感器,其技術資料中給出的是電導(即電阻的倒數)—濃度曲線如圖甲,請判斷,電壓表示數U0與一氧化碳濃度c之間的對應關系正確的是()甲乙解析當一氧化碳濃度增大時,傳感器的導電能力增大,電阻R傳減小,由閉合電路歐姆定律知,電路中的電流I=ER0+R+R傳+r增大,電壓表的示數U0=IR0=ER0R0+R+R傳+r增大,故C、D錯誤;由題圖知,傳感器的電導與濃度成正比,傳感器的電阻R傳答案B5.如圖所示,包含某邏輯電路的一個簡單電路圖,L為小燈泡。光照射光敏電阻R'時,其阻值將變得遠小于R,則下列說法正確的是()A.該邏輯電路是非門電路;當光敏電阻R'受到光照時,小燈泡L不發光B.該邏輯電路是非門電路;當光敏電阻R'受到光照時,小燈泡L發光C.該邏輯電路是與門電路;當光敏電阻R'受到光照時,小燈泡L不發光D.該邏輯電路是或門電路;當光敏電阻R'受到光照時,小燈泡L發光解析由電路結構判斷可知該邏輯電路為非門電路,當光敏電阻R'受到光照時,光敏電阻R'兩端電勢差趨近于零,小燈泡L上端為高電平,下端為低電平,故小燈泡L將發光。對邏輯電路認識不清容易造成錯選A,誤認為光照時小燈泡L兩端都是低電平,小燈泡L不發光。答案B6.如圖所示,電阻R隨溫度t變化的圖象,下列說法正確的是()A.圖線1是熱敏電阻的圖象,它是用金屬材料制成的B.圖線2是熱敏電阻的圖象,它可以用半導體材料制成C.圖線1的材料化學穩定性好、測溫范圍大、靈敏度高D.圖線2的材料化學穩定性差、測溫范圍小、靈敏度低解析圖線1是金屬熱電阻的圖象,金屬熱電阻的化學穩定性好,測量范圍大,但是靈敏度較低,故選項A、C錯誤。圖線2是熱敏電阻的圖象,熱敏電阻可以用半導體材料制成,熱敏電阻的化學穩定性差,測量范圍小,但靈敏度高,故選項B正確,選項D錯誤。答案B7.下列關于光傳感火災報警器的說法正確的是()A.發光二極管、光電三極管都是由半導體材料制成的B.光電三極管與光敏電阻一樣都是光敏感元件,都是將光信號轉換為電信號C.發光二極管發出的是脈沖微光D.如果把擋板撤去,火災報警器照樣工作解析發光二極管工作時是持續發光的,擋板撤去,光始終照到光電三極管上,始終發出警報,和有無火災無關。答案AB8.某壓力傳感器輸出的電阻的阻值會隨所受壓力的增大而減小。一同學利用該傳感器設計了判斷升降機運動狀態的裝置,如圖甲所示,將該傳感器平放在升降機內,受壓面朝上,在上面放一物體m,升降機靜止時電流表示數為I0。某過程中電流表的示數如圖乙所示,則在此過程中 ()A.物體處于失重狀態B.物體處于超重狀態C.升降機一定向上做勻加速運動D.升降機可能向下做勻減速運動解析升降機靜止時電流表示數為I0,而此過程中電流表示數為2I0,由歐姆定律分析電阻的阻值變小,說明壓力增大,則物體處于超重狀態,故A錯誤,B正確。物體處于超重狀態時,速度方向可能向下,也可能向上,則升降機可能向下做勻減速運動,也可能向上做勻加速運動,故C錯誤,D正確。答案BD9.如圖所示的電路中,電源電動勢為E,內阻為r,L為小燈泡(其燈絲電阻可以視為不變),R1和R2為定值電阻,R3為光敏電阻,其阻值的大小隨照射光強度的增強而減小。閉合開關S后,將照射光強度增強,則 ()A.電路的路端電壓將減小B.燈泡L將變亮C.R1兩端的電壓將減小D.內阻r上發熱的功率將減小解析光照增強,光敏電阻的阻值減小,電路中的總電阻減小,由閉合電路歐姆定律可得,電路中總電流增大,所以電源內部的電壓增大,所以路端電壓將減小;內阻r上發熱的功率將增大,R1兩端的電壓增大,故A正確,C、D錯誤。因路端電壓減小,同時R1兩端的電壓增大,故并聯電路部分電壓減小,則流過R2的電流減小,而總電流增大,所以通過燈泡L的電流增大,所以L變亮,故B正確。答案AB10.電容式觸摸屏的構造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜導體層,再在導體層外加上一塊保護玻璃,電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極,在導體層內形成一個低電壓交流電場,在觸摸屏幕時,由于人體是導體,手指與內部導體層間會形成一個特殊電容(耦合電容),四邊電極發出的電流會流向觸點,而電流強弱與手指到電極的距離成正比,位于觸摸屏后的控制器便會計算電流的比例及強弱,準確算出觸摸點的位置。由以上信息可知()A.電容式觸摸屏的兩極板分別是導體層和手指B.當用手觸摸屏幕時,手指與屏的接觸面積越大,電容越大C.當用手觸摸屏幕時,手指與屏的接觸面積越大,電容越小D.如果用戴了絕緣手套的手觸摸屏幕,照樣能引起觸摸屏動作解析電容式觸摸屏在原理上把人的手指當作電容器元件的一個極板,把導體層當作另一極板,故A符合題意。手指和屏的接觸面積大小會影響到電容大小,接觸面積越大,即兩極板的正對面積越大,電容越大,故B符合題意,C不符合題意。戴上絕緣手套時,手與導體層的距離變大,不能引起導體層電場的變化,故不能引起觸摸屏動作,D不符合題意。答案AB二、填空題(本題共2小題,共20分)11.(6分)熱水器的恒溫集成電路如圖所示,R0是熱敏電阻,溫度較低時其阻值很大,溫度較高時阻值很小。如果熱水器中沒有水或水溫較高時,繼電器會放開簧片,發熱器斷路,反之會吸住簧片接通發熱器。如果熱水器中沒有水時,電路中BC部分就處于(選填“斷路”或“短路”),則在電路圖虛線框內門電路應為門,當溫度較低時,門電路輸入端A是(選填“高”或“低”)電勢。

解析根據題意,當溫度低且熱水器中有水時,繼電器吸住簧片接通發熱器,即門電路輸入“1、1”時,輸出為“1”(繼電器工作);當熱水器中沒有水或水溫較高時,繼電器會放開簧片,發熱器斷路,即門電路輸入“0、0”“0、1”“1、0”時,輸出為“0”(繼電器不工作)。故該邏輯關系為與邏輯關系,電路為與門電路;當水溫較低時,R0的阻值很大,根據串聯電路分壓,A點的電勢較高,即門電路的輸入端A是高電勢。答案斷路與高12.(14分)霍爾效應是電磁基本現象之一。如圖甲所示,在一矩形半導體薄片的P、Q間通入電流I,同時外加與薄片垂直的磁場B,在M、N間出現電壓UH,這個現象稱為霍爾效應,UH稱為霍爾電壓,且滿足UH=k(1)若該半導體材料是空穴(可視為帶正電粒子)導電,電流與磁場方向如圖甲所示,該同學用電壓表測量UH時,應將電壓表的“+”接線柱與(選填“M”或“N”)端通過導線相連。

(2)已知薄片厚度d=0.40mm,該同學保持磁感應強度B=0.10T不變,改變電流I的大小,測量相應的UI/×10-3.06.09.012.015.018.0UH/×103V1.11.93.44.56.26.8根據表中數據畫出UHI圖線,利用圖線求出該材料的霍爾系數為×103V·m·A1·T1。(保留兩位有效數字)

(3)該同學查閱資料發現,使半導體薄片中的電流反向再次測量,取兩個方向測量的平均值,可以減小霍爾系數的測量誤差,為此該同學設計了如圖乙所示的測量電路,S1、S2均為單刀雙擲開關,虛線框內為半導體薄片(未畫出)。為使電流從Q端流入、P端流出,應將S1擲向(選填“a”或“b”),S2擲向(選填“c”或“d”)。

為了保證測量安全,該同學改進了測量電路,將一合適的定值電阻串聯在電路中。在保持其他連接不變的情況下,該定值電阻應串聯在相鄰器件和之間(以上兩空均填器件代號)。

解析(1)通過矩形半導體薄片中的電流由P向Q,根據左手定則可知帶正電粒子受到的洛倫茲力由N端指向M端,即帶正電粒子向M端偏轉,所以M端聚集正電荷,M端電勢高于N端,故電壓表的“+”接線柱應接M端。(2)由UH=kIBd可得霍爾系數k=UHdIB,由圖線可得斜率k'=UHI=0.38V/A,故k=dk'B=0.40×10-3×0.380.10V·m·A1·T1≈1.5×103V·m·A1·T1。答案(1)M(2)如圖1.5(3)bcS1(或S2)E三、論述、計算題(本題共4小題,共40分。解答時應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,只寫出最后答案的不得分。有數值計算的題,答案中必須寫明數值和單位)13.(8分)如圖所示,某同學設計了一個路燈自動控制門電路,天黑了,讓路燈自動接通,天亮了,讓路燈自動熄滅。圖中RG是光敏電阻,當有光線照射時,光敏電阻的阻值會顯著減小。R是可調電阻,起分壓作用,J為路燈總開關控制繼電器(圖中未畫路燈電路)。(1)在圖中虛線框處畫出接入的斯密特觸發器;(2)如果路燈開關自動接通時天色還比較亮,應如何調節R才能在天色較暗時開關自動接通?說明道理。解析(1)(2)R應調大些,這樣在初狀態,A點電壓較高(原來RG較小,I較大,R兩端電壓較大),天色較暗時,RG增大較多,才能使A點電壓降低到使Y點電平由低到高的突變,使J兩端電壓變大,J導通。答案見解析14.(10分)右圖是電飯煲的電路圖,S1是一個限溫開關,手動閉合后,當此開關溫度達到居里點(103℃)時,開關會自動斷開。S2是一個自動溫控開關,當溫度低于70℃時,會自動閉合;溫度高于80℃時,會自動斷開。紅燈是加熱時的指示燈,黃燈是保溫時的指示燈,分流電阻R1=R2=500Ω,加熱電阻R(1)分析電飯煲的工作原理;(2)計算加熱和保溫兩種狀態下,電飯煲消耗的電功率之比;(3)簡要回答,如果不閉合開關S1,能將飯煮熟嗎?解析(1)電飯煲盛上食物后,接通電源,S2自動閉合,同時手動閉合S1,這時R1與黃燈被短路,紅燈亮,電飯煲處于加熱狀態,加熱到80℃時,S2自動斷開,S1仍閉合;水燒開后,至飯煮熟溫度升高到103℃時,開關S1自動斷開,黃燈亮,電飯煲處于保溫狀態。由于散熱,待溫度降至70℃時,S2又自動閉合,電飯煲重新加熱,溫度達到80(2)加熱時電飯煲消耗的電功率P1=U2R并,保溫時電飯煲消耗的電功率P2(3)如果不閉合開關S1,開始S2還是閉合的,R1與黃燈被短路,功率為P1。當溫度上升到80℃時,S2自動斷開,功率降為P2,溫度降到70℃時,S2又自動閉合,如此反復,溫度只能在70~80答案見解析15.(10分)如圖所示,將金屬塊m用壓縮的輕彈簧卡在一矩形的箱中。在箱的上頂板和下底板裝有壓力傳感器,箱可以沿豎直軌道運動,當箱以a=2.0m/s2的加速度豎直向上做勻減速運動時,上頂板的壓力傳感器顯示的壓力為6.0N,下底板的壓力傳感器顯示的壓力為10.0N(g取10m/s(1)若上頂板壓力傳感器的示數是下底板壓力傳感器示數的一半,試判斷箱的運動情況;(2)要使上頂板壓力傳感器的示數為零,箱沿豎直方向運動的情況可能是怎樣的?解析上頂板、下底板的力傳感器提供了上下底對物體的壓力,對物體應用牛頓第二定律F1+mgF2=ma,代入數據得m=0.(1)由于彈簧長度不改變,所以下底板的示數不變,F2=2F1',F1'+mgF2=ma1,代入數據得a1=0,物體做勻速直