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2016年广东自主招生物理模拟试题:传感器


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2016 年广东自主招生物理模拟试题:传感器
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1:

(2012.厦门)如图 6 -1 -16 所示是一火警报警装置的一部分电路示意图,其中 阻随温度的升高而减

小,a、b 接报警器。当传感器 与出现火情前相比( )。

是半导体热敏传感器,它的电

所在处出现火情时,电流表的电流 I 和 a、b 两端的电压 U

A.I 变大,U 变大 B、I 变小,U 变小 C.I 变小,U 变大 D.I 变大,U 变小

2: 如图所示是家用电冰箱的压缩启动装置的电路, 其中运动绕组是电冰箱工作时的电动机定子, 由于它是两相的, 启动时必须通过启动绕组的帮助才能产生旋转磁场。在启动绕组的支路中串联有一个 PTC 元件,这是一种以钛 酸钡为主要材料的热敏电阻器, 电流流过 PTC 元件, 元件发热, 它的电阻率随温度先减小后增大发生显著变化, 当电动机转起来正常工作以后,PTC 元件温度较高,启动绕组电流很小,以下判断正确的是( )

A、电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少 B、电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少

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C、电冰箱启动后,启动绕组功率不变,运行绕组功率是变化的 D、电冰箱启动后,启动绕组功率是变化的,运行绕组功率不变

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3: 关于霍尔元件,下列说法正确的是( )

A、把温度这个热学量转化为电阻这个电学量 B、把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量 C、把力这个力学量转化为电压这个电学量 D、把光照这个光学量转化为电阻这个电学量

4: 测温仪使用的是( A、光传感器 B、红外线传感器 C、温度传感器 D、超声波传感器 )

5:许多楼道灯具有这样的功能:天黑时,出现声音它就开启,而在白天,即使有声音它也没有反映。关于这种 控制装置正确的是: A、该装置内有声传感器和光传感器 B、该装置内有声传感器和温度传感器 www.k@s@5@u.com 高#考#资#源#网 C、从两种传感器采集的信号通过一个与门后进入执行电路 D、从两种传感器采集的信号通过一个或门后进入执行电路

6:

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如图所示的光控电路中,用发光二极管 LED 模仿路灯, 白天,光的强度较大,光敏电阻 出高电平,发光二极管 LED 的电阻值较 为光敏电阻,

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的最大电阻为 51



为 330



,加在斯密特触发器 A 端的电压较

,则输出端 Y 输

;当天色暗到一定程度时,

的阻值增大到一定值,斯密特触发器输入端 A 发光(相当于路灯

的电压上升到某个值(1.6 V) ,输出端 Y 突然从高电平跳到低电平,则发光二极管 LED 亮了) ,这样就达到了使路灯白天熄灭,天暗自动开启的目的。

7:

(2013。 河南郑州一中) 图甲为在温度为 10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图, 箱内的电阻 =10 kΩ, =40 kΩ, 为热敏电阻,它的电阻随温度变化的图线如图乙所示。当 、 端电压

=20 kΩ, 时,

电压鉴别器会令开关 S 接通,恒温箱内的电热丝发热,使箱内温度升高;当 断开,停止加热,恒温箱内的温度可保持在______℃。

时,电压鉴别器会令开关 S

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8: (2014。山东烟台期末)当光照射到光敏电阻上时,光敏电阻的阻值_____(填“变大”、“不变”或“变小”) 。半导 体热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随_____变化而改变的特性制成的。

9:将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力。如图所示就是用这种方法测得的小滑块在半球形 碗内沿竖直平面内来回滑动时,对碗的压力大小随时间变化的曲线。从这条曲线提供的信息,可以判断滑块约 每隔___________秒经过碗底一次,随着时间的变化滑块对碗底的压力___________(填“增大”、“减小”、“不变”

或“无法确定”) 。

10:如图所示,是测定液面高低的传感器示意图, A 为固定的导体芯, B 为导体芯外面的一层绝缘物体, C 为导电液体,把传感器接到图示电路中。已知灵敏电流计指针偏转方向与电流方向相同。如果发现指针正向左

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偏转,则导电液体的深度 h 的变化是

,说明电容器的电容



11: 如图甲 (a) 所示为测量血压的压力传感器在工作时的示意图, 薄金属片 P 固定有 4 个电阻 R1、 R2、 R3、 R4, 右边如图甲(b)是它的侧面图,这 4 个电阻如图乙(a)连接成电路如图乙(b)所示,试回答:

(1)开始时,金属片中央 O 点未加任何压力,欲使电压表无示数,则 4 个电阻应满足的关系为: (2 分) (2)当 O 点加一个压力 F 后发生形变,这时 4 个电阻也随之发生形变,形变后各电阻大小如何变化: 4 分) (3)电阻变化后,电路 A、B 两点中_____ (2 分)点电势较高。它为什么能测血压? 答: (2 分)

12: 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所示,当系统绕轴 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 ,原长为 ,电源的电动势为 触头 在中点,与固定接头 的质量为 转动时元件

,弹簧的劲度系数为

,内阻不计,滑动变阻器总长为 ,电阻分布均匀,系统静止时滑动变阻器的 转动时,求:

正对。当系统以角速度

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(1)弹簧的形变量 与 (2)电压表示数 的关系式;

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与角速度

的关系式。

13: (2013。北京东城联考)如图甲所示,光滑且足够长的平行金属导轨 间距 =0.30 m。 导轨电阻忽略不计, 其间连接有固定电阻 ,整个装置处于磁感应强度 、 固定在同一水平面上,两导轨 =0.30 kg、 电阻 =0.20 沿水 随

=0.40 Ω。 导轨上停放一质量

Ω 的金属杆

= 0.50 T 的匀强磁场中,磁场方向如图甲所示。现用一外力 两端的电压 即时采集并输入电脑,获得

平方向拉金属杆

,使之由静止开始运动,电压传感器可将

时间 变化的关系如图乙所示。

(1)求第 2 s 末外力

的瞬时功率。

(2)如果在 2 s 末时刻将水平外力

撤去,在以后运动中求金属杆上产生的焦耳热。

14:通常情况下,电阻的阻值会随温度的变化而改变,利用电阻的这种特性可以制成电阻温度计,从而用来测

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量较高的温度。如图所示,电流表量程为 0~25mA,电源电动势为 3V,内阻不计。 R 为滑动变阻器,电阻 R t 作为温度计的测温传感器。当 t≥0℃时, R t 的阻值随温度 t 的变化关系为 R t=20+0.5 t(单位为 Ω) 。先把 R t 放入 0℃环境中,闭合电键 S,调节滑动变阻器 R,使电流表指针恰好满偏,然后把测温探头 R t 放到某待测温 度环境中,发现电流表的示数为 10mA,该环境的温度为__________℃;当把测温探头 R t 放到 480℃温度环境

中,电路消耗的电功率为__________W。

15:

图是电饭煲工作的电路图, 开;

是一个温控开关,手动闭合后,当此开关温度达到“居里点”(103℃)时会自动断

是一个自动温控开关,当温度低于 70℃时会自动闭合,温度高于 80℃时会自动断开.红灯是加热时的指 ,加热电阻 ,两灯电阻不计.

示灯,黄灯是保温时的指示灯,分流电阻

(1)分析电饭煲的工作原理; (2)计算加热和保温两种状态下,电饭煲消耗的功率之比;

(3)简要回答,如果不闭合开关

能将饭煮熟吗?

答案部分

1、D

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本题考查热敏电阻的特性, 解题的关键是抓住半导体热敏电阻的特性是电阻随温度升高而减小。 接下来用电路动 态变化的分析思路,按局部→整体→局部进行分析。当传感器 电路的总电阻减小,总电流 I 增大,路端电压 过 的电流 减小,通过 的电流 所在处出现火情时,温度升高, 增大, 电阻减小, 减小,通

减小, 增大,故选项 D 正确。

2、BD

电冰箱的电动机启动时,电流流过 PTC 元件,元件的电阻率随温度先减小后增大发生显著变化,当电动机转起来正常 工作以后,PTC 元件温度较高,启动绕组电流很小,因此,电动机启动时比正常工作时耗电多,A 错.B 正确;启动后,运行 绕组功率不变,启动绕组功率减小,C 错,D 正确. 故选 BD、

3、B 霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量的变化转化为其两表面电压的变化这个电学量的,故 B 正确。

4、C 测温仪是通过将温度转换成电信号,从而显示温度高低,C 正确 故选:C

5、A,C 略

6、小 低 不导通 导通

白天,光照强度较大,光敏电阻

的电阻值较小,加在斯密特触发器 A 端的电压较低,则输出端 Y 输出高电平 阻值增大到一定

(电平指某个端点与"地"之间的电压) ,发光二极管 LED 不导通;当天色暗到一定程度时,

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值,斯密特触发器的输入端 A 的电压上升到某个值(1.6 V)时,输出端 Y 会突然从高电平跳到低电平,则发光 二极管 LED 导通发光(相当于路灯亮了) ,这样就达到了使路灯白天熄灭,天暗自动开启的目的。

7、40

设电路的路端电压为 20 kΩ, =40℃。

,当

时,有

,解得

=20 kΩ。由题图乙可知,当

=

8、变小 温度 光敏电阻的阻值在光照射下会突然减小,半导体热敏电阻的电阻率随温度的改变而改变。

9、 1.0,减小 略

10、 正增大,增大 略

11、 (1)R1R4=R2R3 (2)R1、R4 电阻增大,R2、R3 电阻减小 (3)A(2 分); R1、R4 电阻增大,导致 A、B 两端电压增大,所以 A 点电势将高于 B 点.血压越高 F 越大,金属 片形变越大,电阻变化越大,电压表的示数越大,从而测量出人体血压.

(1)由图可求,通过 R1 的电流为

,电压 U1=

, 通过 R3 的电流为



电压 U3=

,电压表无示数,说明 A、B 两点等势,即 U1=U3,联立以上各式得 R1R4=R2R3。

(2)O 点加压后,金属片发生形变,由于四个电阻是固定在金属片上的 ,所以 R1、R4 被拉长, 即 R1、R4 的

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长度变长,横截面积减小,由电阻定律

, 得到 R1、R4 的电阻增大; R2、R3 被拉宽,即 R2、R3 的长度

变短,横截面积增大,由电阻定律

, 得到 R2、R3 电阻减小。 (4 分)

(3) R1、R4 电阻增大,R2、R3 电阻减小,根据 U=IR 得到 R1 消耗的电压大,电压降得多,所以 B 点电势低, 同理得到 R3 消耗的电压小,电压降得少,所以 A 点电势高, 即 A 点电势将高于 B 点.血压越高 F 越大,金属片 形变越大,电阻变化越大,电压表的示数越大,从而测量出人体血压. (2 分)

12、 (1)

(2)

(1)由牛顿第二定律知

,即

,故



(2)由串联电路的规律知



13、(1)0.75 W(2)0.2 J (1)设路端电压为 ,金属杆的运动速度为 ,则感应电动势 ,

通过电阻

的电流



电阻

两端的电压



由题图乙可得

, =0.10 V/s,

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解得



加速度

=1.0 m/s ,

2

在 2 s 末,速度

=2.0 m/s,

电动势



通过金属杆的电流



金属杆所受安培力



解得:

=7.5×10 N,

-2

设 2 s 末外力大小为

,由牛顿第二定律有:



解得

= 0.375 N,

故 2 s 末时的瞬时功率

=0.75 W。

(2)设回路产生的焦耳热为

,由能量守恒得:



解得:

=0.6 J,

电阻

与金属杆 串联,产生焦耳热与电阻成正比,

所以:

,而



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故在金属杆上产生的焦耳热



解得:

=0.2 J。

14、 360;0.025

把 R t 放入 0℃环境中,电流表指针恰好满偏,则回路总电阻 流为 10mA 时,总电阻 度环境中, ,则 ,

,除

外,其余电阻 100Ω,当电

,当把测温探头 R t 放到 480℃温

15、 (1)略 (2)12:1 (3)不能

(1)接上电源, 时, 自动断开,

自动闭合,同时手动闭合

.这时黄灯被短路,红灯亮,电饭煲处于加热状态。加热到 80℃ 自动断开,黄灯亮,电饭煲处于保温状 又自动断开,再次

仍闭合,饭煮熟后,温度升高到 103℃时,开关

态。由于散热,待温度降至 70℃时, 处于保温状态,如此循环。

自动闭合,电饭煲重新加热,温度达到 80℃时,

(2)加热时电饭煲消耗的电功率为

,保温时电饭煲消耗的电功率

,两式中

。从而有

.

(3)如果不闭合开关 率降为

,开关

总是闭合的,

被短路,功率为

;当温度上升到 80℃时,

自动断开,功

;温度降低到 70℃,

自动闭合……温度只能在 70~80℃之间变化,不能煮熟饭。

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