2021高考物理大一轮复习题组层级快练：第十一单元 交变电流 传感器 作业50 Word版含答案

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A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显
B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显
C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制成)，读数变化非常明显
D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制成)，读数变化不明显
答案 C
解析 金属热电阻的阻值随温度的升高而增大，但灵敏度较差．而热敏电阻(用半导体材料制成)灵敏度高，所以选C.
2．如图所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是( )
A．严重污染时，LDR是高电阻
B．轻度污染时，LDR是高电阻
C．无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定
D．该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响
答案 AD
解析 严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，选项A正确，选项B错误；LDR由半导体材料制成，受光照影响电阻会发生变化，选项C错误；白天和晚上自然光强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，选项D正确．
3.在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示．M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻Rm发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时( )
A．Rm变大，且R越大，U增大越明显
B．Rm变大，且R越小，U增大越明显
C．Rm变小，且R越大，U增大越明显
D．Rm变小，且R越小，U增大越明显
答案 C
解析 当Rm变大时，回路的总电阻R总变大，根据I总＝eq \f(E,R总)，得干路中的电流变小，S两端的电压U＝I总RS变小，故选项A、B错误；当Rm变小时，回路的总电阻R总＝eq \f(1,\f(1,R)＋\f(1,Rm))＋RS变小，根据I总＝eq \f(E,R总)得，干路中的电流变大，S两端的电压U＝I总RS变大，而且R越大，Rm变小时，对回路的总电阻变化的影响越明显，故选项C正确，选项D错误．
4.如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，图中虚线表示激光，圆柱体表示随传送带运动的货物，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是( )
A．当光照射R1时，信号处理系统获得高电压
B．当光照射R1时，信号处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获一次高电压就计数一次
答案 BD
解析 激光是照在光敏电阻R1上，信号处理系统与R1并联，其电压就是R1上的电压，当货物挡光时R1阻值大，电压高，货物挡光一次，就计数(货物的个数)一次，故选项B、D正确．
5．(2016·上海联考)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小．一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m，当升降机静止时电流表示数为I0.某过程中电流表的示数为2I0，如图乙所示，则在此过程中( )
A．物体处于失重状态B．物体可能处于匀速运动状态
C．升降机一定向上做匀加速运动D．升降机可能向下做匀减速运动
答案 D
解析 升降机静止时电流表示数为I0，而某过程中电流表示数为2I0，说明该过程中物体对压敏电阻的压力大于G，根据牛顿第三定律，物体受向上的力也大于G，故物体存在向上的加速度，处于超重状态，但不能判定物体是做向上的匀加速运动还是做向下的匀减速运动，选项D正确．
6．传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用．有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)，显示体重大小的仪表A(实质是理想的电流表)组成．压力传感器表面能承受的最大压强为1×107 Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示．设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8 V，g取10 m/s2.请回答：
(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘________A处．
(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA，这个人的体重是________kg.
答案 (1)1.6×10－2 (2)50
解析 (1)由图表知，踏板空载时，压力传感器电阻R＝300 Ω，此时A中电流I＝eq \f(U,R)＝eq \f(4.8,300) A＝1.6×10－2A.
(2)当电流I＝20 mA＝20×10－3 A时，压力传感器的电阻R＝eq \f(U,I)＝eq \f(4.8,20×10－3) Ω＝240 Ω，对应表格中，这个人的质量为50 kg.
7．为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，某同学用图甲所示电路进行实验，得出两种U－I图线如图乙所示．
(1)根据U－I图线可知正常光照射时光敏电阻阻值为________Ω，强光源照射时电阻为________Ω；
(2)若实验中所用电压表的内阻约为5 kΩ，毫安表的内阻约为100 Ω，考虑到电表内阻对实验结果的影响，此实验中________(填“正常光照射时”或“强光照射时”)测得的电阻误差较大．若测量这种光照下的电阻，则需将实物图中毫安表的连接方式采用________(填“内接”或“外接”)法进行实验，实验结果较为准确．
答案 (1)3 000 200 (2)强光照射时 外接
8．传感器担负着信息采集的任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，热敏电阻随温度变化的图线如图甲所示，图乙是用热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警器原理图．则
(1)为了使温度过高时报警器铃响，开关应接在________(填“a”或“b”)．
(2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片P向________(填“左”或“右”)移动．
答案 (1)a (2)左
解析 温度升高时，热敏电阻阻值减小，图乙中通电螺线管的磁性增强，将与弹簧相连的金属导体向左吸引，要使报警器所在电路接通并报警的话，开关应接在a.要实现温度更高时，即热敏电阻阻值更小时才将报警器电路接通，应该将滑动变阻器连入电路的阻值调大，即P向左移动．
9.如图所示，一热敏电阻RT放在控温容器M内；Ⓐ为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω，S为开关．已知RT在95 ℃时的阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω.现要求在降温过程中测量在20 ℃～95 ℃之间的多个温度下RT的阻值．
(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图．
(2)完成下列实验步骤中的填空：
a．依照实验原理电路图连线．
b．调节控温容器M内的温度，使得RT的温度为95 ℃.
c．将电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全．
d．闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录________．
e．将RT的温度降为T1(20 ℃f．温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1＝________．
g．逐步降低T1的数值，直到20 ℃为止；在每一温度下重复步骤e、f.
答案 (1)见解析图 (2)d.电阻箱的读数R0
e．仍为I0 电阻箱的读数R1 f．R0－R1＋150 Ω
解析 (1)电阻箱的最大阻值与热敏电阻的最大阻值相差不大，因此电阻箱应与热敏电阻串联，电路图如图所示．
(2)本实验原理是当电路的两种状态的电流相等时，外电路的总电阻相等.95 ℃和RT时对应的电路的电阻相等，有150＋R0＝RT1＋R1，即RT1＝R0－R1＋150 Ω.
10．在实际应用中有多种自动控温装置，以下是其中一种控温装置：图甲为某自动恒温箱原理图，箱内的电阻R1＝2 kΩ，R2＝1.5 kΩ，R3＝4 kΩ，Rt为热敏电阻，其电阻随温度变化的图像如图乙所示．当a、b两点电势φa<φb时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当φa>φb时，电压鉴别器会使S断开，停止加热，则恒温箱内的稳定温度为________ ℃，恒温箱内的电热丝加热时Rt的取值范围为________．
答案 25 大于3 kΩ
解析 由题意可知φa＝φb时，eq \f(R1,R2)＝eq \f(R3,Rt)，得Rt＝3 kΩ，由乙图可知温度为25 ℃，Rt的取值范围为大于3 kΩ.
11．某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表，他所选用的器材有：
灵敏电流表(待改装)，学生电源(电动势为E，内阻不计)，滑动变阻器，单刀双掷开关，导线若干，导热性能良好的防水材料，标准温度计，PTC热敏电阻Rt(PTC线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为Rt＝a＋kt，a>0，k>0)．
设计电路图如图所示，并按如下步骤进行操作
(1)按电路图连接好实验器材．
(2)将滑动变阻器滑片P滑到________端(填“a”或“b”)，单刀双掷开关S掷于________端(填“c”或“d”)，调节滑片P使电流表________，并在以后的操作中保持滑片P位置不动，设此时电路总电阻为R，断开电路．
(3)容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准温度计示数下降5 ℃，就将开关S置于d端，并记录此时的温度t和对应的电流表的示数I，然后断开开关．请根据温度表的设计原理和电路图，写出电流与温度的关系式(用题目中给定的符号)I＝________．
(4)根据对应温度记录的电流表示数，重新刻制电流表的表盘，改装成温度表．根据改装原理，此温度表表盘刻度线的特点是：低温刻度在________侧(填“左”或“右”)，刻度线分布是否均匀？________(填“是”或“否”)．
答案 (2)a c 满偏 (3)eq \f(E,R＋a＋kt) (4)右 否
解析 (2)分析电路可知滑动变阻器为限流式接法，所以闭合开关前，使它的阻值处于最大值状态，即将滑片P滑到a端．为了设计表盘刻度，应使开关掷于c处，调节滑片，使电流表满偏．
(3)把开关置于d端，根据闭合电路欧姆定律得I＝eq \f(E,R＋Rt)，又Rt＝a＋kt，联立得出电流与温度的关系式为I＝eq \f(E,R＋a＋kt).
(4)因为Rt＝a＋kt(且a>0，k>0)，所以温度越低，电阻越小，回路中I越大，所以低温刻度在右侧，由(3)中关系式可知电流与温度不是线性关系，所以刻度线分布不均匀．
12．某实验小组进行“探究热敏电阻的温度特性”实验，实验室提供如下器材：
热敏电阻Rt(常温下约8 kΩ)、温度计、
电流表mA(量程1 mA，内阻约200 Ω)、
电压表V(量程3 V，内阻约10 kΩ)、
电池组E(4.5 V，内阻约1 Ω)、
滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)、
开关S、导线若干、烧杯和水．
(1)根据提供器材的参数将图甲所示的实物图中所缺的导线补接完整．
(2)实验开始前滑动变阻器的滑动触头P应置于________端(选填a或b)
(3)利用补接完整的实验装置测量出不同温度下的电阻值，画出该热敏电阻Rt－t图像如图乙中的实测曲线，与图中理论曲线相比二者有一定的差异．除了偶然误差外，下列关于产生系统误差的原因或减小系统误差的方法叙述正确的是________．(填选项前的字母，不定项选择)
A．电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大
B．电压表的分流造成电阻的测量值总比真实值小
C．温度升高到一定值后，电流表应改为外接法
(4)将本实验所用的热敏电阻接到一个电流较大的恒流电源中使用，当电流通过电阻产生的热量与电阻向周围环境散热达到平衡时，满足关系式I2R＝k(t－t0)(其中k是散热系数，t是电阻的温度，t0是周围环境温度，I为电流强度)，电阻的温度稳定在某一值．若通过它的电流恒为50 mA，t0＝20 ℃，k＝0.25 W/℃，由实测曲线可知该电阻的温度稳定在________ ℃
答案 (1)连线如图 (2)a (3)AC (4)50
解析 (1)根据电路图连接实物图，如图1所示．
(2)因当滑动触头打到a端时待测电路电压或电流为零，从而保护电流表．故答案为a.
(3)应用描点法作图，图像如图2所示．
由于实验采用的是电流表内接法，所以电压表读数大于热敏电阻两端的电压．所以在相同的温度下，热敏电阻的测量值总比理论值偏大；
当温度升高到一定值后，电阻变小，则电流表应该选用外接法，故选项A、C正确；
(4)电阻的散热功率可表示为P散＝k(t－t0)＝I2R I＝50 mA，R＝100(t－t0)，在R－t图像中作出如图所示的图线，据其与理论图线的交点求得：该电阻的温度大约稳定在50 ℃.
压力F/N
0
250
500
750
1 000
1 250
1 500
…
电阻R/Ω
300
270
240
210
180
150
120
…