人教版高中物理选修3-2检测：第6章《传感器》6-3a 同步练习Word版含解析

03 随堂对点训练知识点一光敏电阻及发光二极管1．如图所示，R3是光敏电阻，当开关S闭合后在没有光照射时，a、b两点等电势，当用光照射电阻R3时，则()A．R3的电阻变小，a点电势高于b点电势B．R3的电阻变小，a点电势低于b点电势C．R3的电阻变大，a点电势高于b点电势D．R3的电阻变大，a点电势低于b点电势答案 A解析当光照射R3时，R3阻值变小，R4分压变大，a点电势将会升高，所以a点电势高于b点电势。

2．(多选)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成光能C．发光二极管只要在两端加有正向电压，就可以发光D．发光二极管只有加正向电压时，才有可能发光答案BD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；都是由半导体材料制成的，只有当两端加正向电压时，才可能处于导通状态，才可能发光，但不一定发光，要求达到一定的电压值，故C错误，D正确；它能直接把电能转化为光能，B正确。

知识点二热敏传感器3．如图是一个火警报警装置的逻辑电路图。

R T是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压电阻。

(1)要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电铃响起，在图中虚线处应接入怎样的元件？(2)为什么温度高时电铃会被接通？(3)为了提高该电路的灵敏度，即报警温度调得稍低些，R的值应大一些还是小一些？答案见解析解析(1)温度较低时R T的阻值很大，R比R T小得多，因此P、X之间电压较大。

要求此时电铃不发声，表明输出给电铃的电压应该较小，输入与输出相反，可见虚线处元件应是“非”门。

(2)当高温时R T阻值减小，P、X之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出的是高电压，电铃响起。

(3)由前面分析可知，若R较大，由于它的分压作用，R T两端的电压不太高，则外界温度不太高时，就能使P、X之间电压降到低电压输入，电铃就能发声。

因此R较大，反应较灵敏。

4．[2015·晋宁高二检测]如图所示，图甲为热敏电阻的R－t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为150 Ω。

当线圈中的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合。

为继电器线圈供电的电池的电动势E＝6 V，内阻可以不计。

图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。

(1)应该把恒温箱内的加热器接在________端(选填“AB”或“CD”)。

(2)如果要使恒温箱内的温度保持100 ℃，可变电阻R′的值应调节为________ Ω。

答案(1)AB(2)100解析(1)当温度降低时，热敏电阻的阻值增加，继电器线圈中的电流减小，衔铁被弹开，AB将接入加热电路中，故恒温箱内的加热器接在AB端。

(2)由甲图查出热敏电阻在t温＝100 ℃时，R＝50 Ω。

设R1为继电器线圈的电阻则继电器电路中电流在t温＝100 ℃时，I＝ER＋R′＋R1代入数据得R′＝100 Ω知识点三力传感器5．某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k)，如图所示。

测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为零；然后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。

现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体(可置于力电转换器的受压面上)。

请完成对该物体质量的测量。

(1)压的调节范围尽可能大，在虚线方框中画出完整的测量电路图。

(2)简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m。

(3)请设想实验中可能会出现的一些问题。

答案见解析解析(1)设计的电路如图所示。

(2)测量步骤与结果：①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零。

②将砝码放在转换器的受压面上，记下输出电压U 0。

由U 0＝km 0，得k ＝U 0m 0③将待测物体放在转换器的受压面上，记下输出电压U 。

由U＝km 得m ＝m 0U 0U (3)①因电源电压不够而输出电压调不到零。

②待测物体质量超出转换器量程。

6．如图所示为一测速计原理图，其基本原理是把速度这一力学量转换成电流进行测量。

滑动触头P 与某运动物体相连，当P 匀速滑动时，电流表有一定的电流通过，从电流表示数可得运动物体速度。

已知电源电动势E ＝4 V ，内阻r ＝10 Ω，AB 为粗细均匀的电阻丝，其阻值为R ＝30 Ω、长度L ＝30 cm ，电容器的电容C ＝50 μF 。

今测得电流表示数为0.05 mA ，方向由b 流向a 。

试求运动物体的速度大小和运动的方向。

答案 见解析解析 先根据全电路欧姆定律，估计流过电阻丝上的电流约为I＝E r ＋R ＝410＋30A ＝100 mA ≫0.05 mA ， 即相比于电阻丝上的电流，电容器中的充放电电流可忽略。

故可视整根电阻丝与电源为串联连接，当滑动触头P 移过距离Δx 时，电容器上的电压变化为：ΔU ＝IR x ＝E R ＋r ·R LΔx 。

则其充放电电流为：I C ＝ΔQ t ＝C ΔU t ＝CRE (R ＋r )L ·Δx t， 又v ＝Δx t ，综合上述各式得v ＝I C (R ＋r )L CRE 。

代入数据得v ＝10 cm/s 。

又因I C 由b 流向a ，电容器放电，P 右移，物体移动方向向右。

04课后提升考能有一环形凹槽，有一带正电小球质量为m ，电荷量为q ，在槽内沿顺时针做匀速圆周运动，现加一竖直向上的均匀变化的匀强磁场，且B 逐渐增加，则( )A．小球速度变大B．小球速度变小C．小球速度不变D．以上三种情况都有可能答案 A解析在此空间中，没有闭合导体，但磁场的变化，使空间产生感应电场。

据楞次定律得出如图所示感应电场，又因小球带正电荷，电场力与小球速度同向，电场力对小球做正功，小球速度变大。

A选项正确。

2．一直升机停在南半球的地磁极上空，该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B。

直升机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动，螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示。

如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则() A．E＝πfl2B，且a点电势低于b点电势B ．E ＝2πfl 2B ，且a 点电势低于b 点电势C ．E ＝πfl 2B ，且a 点电势高于b 点电势D ．E ＝2πfl 2B ，且a 点电势高于b 点电势答案 A解析 螺旋桨是叶片围绕着O 点转动，产生的感应电动势为E＝Bl v ＝12Bl v b ＝12Bl (ωl )＝12B (2πf )l 2＝πfl 2B ，由右手定则判断出b 点电势比a 点电势高。

3．在如图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是( )答案 C解析 据麦克斯韦电磁理论，恒定的感生电场，必须由均匀变化的磁场产生，C 对。

4．在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，当磁场的磁感应强度B 随时间t 如图乙所示变化时，正确表示线圈中感应电动势E 变化的是( )答案 A解析 由法拉第电磁感应定律，有：E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB ·S Δt， 在t ＝0到t ＝1 s ，B 均匀增大，则ΔB Δt为一恒量，则E 为一恒量，再由楞次定律，可判断感应电动势为顺时针方向，则电动势为正值。

在t ＝1 s 到t ＝3 s ，B 不变化，则感应电动势为零，在t ＝3 s 到t ＝5 s ，B 均匀减小，则ΔB Δt为一恒量，但B 变化得较慢，则E 为一恒量，但比t ＝0到t ＝1 s 小，再由楞次定律，可判断感应电动势为逆时针方向，则电动势为负值。

综上所述，所以A 选项正确。

5．在匀强磁场中，有一个接有电容器的导线回路，如图所示。

已知电容C ＝30 μF ，回路的长和宽分别为l 1＝8 cm ，l 2＝5 cm ，磁感应强度以变化率5×10－2 T/s 增大，则( )A．电容器的上极板带正电，电荷量为2×10－9 C B．电容器的上极板带负电，电荷量为6×10－9 C C．电容器的上极板带正电，电荷量为6×10－9 C D．电容器的上极板带负电，电荷量为8×10－9 C 答案 C解析由于E＝ΔΦΔt＝ΔBSΔt＝5×10－2×8×10－2×5×10－2V＝2×10－4 V，Q＝CE＝30×10－6×2×10－4 C＝6×10－9 C，又由楞次定律可知上极板带正电，C正确。

6. 如图所示，用铝板制成“U”形框，将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在此框的上方，让整体在垂直于水平方向的匀强磁场中向左以速度v匀速运动，悬线拉力为F T。

则()A．悬线竖直，F T＝mgB．悬线竖直，F T＜mgC．v选择合适的大小，可使F T＝0D．因条件不足，F T与mg的大小关系无法确定答案 A解析设上、下两板之间距离为d，当框架向左切割磁感线时，由右手定则可知下板电势比上板高，由动生电动势公式可知U ＝Bd v ，故在两板间产生从下向上的电场，E ＝U d ＝B v ，假若小球带正电，则受到向下的洛伦兹力q v B ，向上的电场力qE ＝q v B ，故绳的拉力F T ＝mg ，同理，若小球带负电，故可得到同样的结论。

7．[2015·杭州高二检测]三角形导线框abc 放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度B 随时间变化的图象如图所示。

t ＝0时磁感应强度方向垂直纸面向里，则在0～4 s 时间内，线框的ab 边所受安培力随时间变化的图象如图所示(力的方向规定向右为正)( )答案 B解析 0～1 s ，根据楞次定律和左手定则，ab 边受力方向向左，大小F ＝B ΔBSl ab ΔtR，同理可判断之后3 s 时间内ab 受力变化规律，可得B 项正确。

8．如图甲所示，固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg 处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab 与金属框架接触良好。

在两根导轨的端点d 、e 之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计。

现用一水平向右的外力F 作用在金属杆ab 上，使金属杆由静止开始向右在框架上滑动，运动中杆ab 始终垂直于框架。

图乙为一段时间内金属杆受到的安培力F 安随时间t 的变化关系，则图中可以表示外力F 随时间t 变化关系的图象是( )答案 D解析 ab 切割磁感线产生感应电动势E ＝Bl v ，感应电流为I ＝Bl v R ，安培力F 安＝B 2l 2v R ，所以v ∝F 安，v ∝t ，金属杆的加速度为定值，又由牛顿第二定律F －F 安＝ma ，即F ＝F 安＋ma ，故D 项正确。