第五章测评(时间:90分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。
每个小题中只有一个选项是正确的)1.机器人装有作为眼睛的“传感器”,犹如大脑的“控制器”,以及可以行走的“执行器”,在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。
下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是()A.该机器人的“眼睛”利用了力传感器B.该机器人的“眼睛”利用了光传感器C.该机器人的“眼睛”利用了温度传感器D.该机器人的“眼睛”利用了声音传感器,说明该机器人“眼睛”利用了光传感器,故选项B正确,选项A、C、D错误。
2.如图所示,电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层,再在导体层外加上一块保护玻璃,电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极,在导体层内形成一个低电压交流电场。
在触摸屏幕时,由于人体是导体,手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容),四边电极发出的电流会流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置。
由以上信息可知()A.电容式触摸屏的内部有两个电容器的电极板B.当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越大C.当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越小D.如果用戴了绝缘手套的手触摸屏幕,照样能引起触摸屏动作,把导体层当作另一个极板,故选项A错误;手指与屏的接触面积越大,即电容器两个极板的正对面积越大,故电容越大,选项B正确,选项C错误;如果戴了绝缘手套或手持不导电的物体触摸时没有反应,这是因为手不能形成另一个电极,不能构成电容器,不能引起导体层电场的变化,选项D错误。
3.传感器在日常生活中有着广泛的应用,它的种类多种多样,其性能也各不相同。
空调机在室内温度达到设定的温度后,会自动停止工作,空调机内实现这一功能的传感器是()A.力传感器B.光传感器C.温度传感器D.声传感器4.某仪器内部电路如图所示,其中M是一个质量较大的金属块,左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连,并套在光滑水平细杆上,a、b、c三块金属片间隙很小(b固定在金属块上),当金属块处于平衡状态时。
两根弹簧均处于原长状态。
若将该仪器固定在一辆汽车上,下列说法中正确的是()A.当汽车加速前进时,甲灯亮B.当汽车加速前进时,乙灯亮C.当汽车刹车时,乙灯亮D.当汽车刹车时,甲、乙两灯均不亮,M向左移动,b与a接触,电路接通乙灯亮;当汽车刹车时,M向右移动,b与c接触,甲灯亮。
5.有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置,下列说法正确的是()A.两个传感器都是光电传感器B.两个传感器分别是光电传感器和温度传感器C.两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器D.只要光照或温度适合时排气扇就不工作,由此可见两个传感器中一个是光电传感器,一个是温度传感器,而且排气扇自动工作只需光照或温度满足条件即可,A、C、D错误,B正确。
6.如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,L为小灯泡(其灯丝电阻可以视为不变),R1和R2为定值电阻,R3为光敏电阻,其阻值的大小随照射光强度的增强而减小。
闭合开关S后,将照射光强度增强,则()A.电路的路端电压将减小B.灯泡L将变暗C.R1两端的电压将减小D.内阻r上发热的功率将减小,光敏电阻的阻值减小,电路中的总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可得,电路中总电流增大,所以电源内部的电压增大,所以路端电压将减小;内阻r上发热的功率将增大,R1两端的电压增大,故A正确,C、D错误。
因路端电压减小,同时R1两端的电压增大,故并联电路部分电压减小,则流过R2的电流减小,而总电流增大,所以通过灯泡L的电流增大,所以灯泡L变亮,故B错误。
7.某电容式话筒的原理示意图如图所示,E为电源,R为电阻,薄片P和Q为两金属极板,对着话筒说话时,P振动而Q可视为不动。
在P、Q间距增大过程中()A.P、Q构成的电容器的电容增大B.P上电荷量保持不变C.M点的电势比N点的低D.M点的电势比N点的高可知电容器的电容减小,选项A错误;由于电容器两端电压始、Q间距增大过程中,由C=εr S4kπd终等于电源电动势,由Q=CU可以判断电容器两极板所带的电荷量变小,电容器放电,放电电流由M 流向N,则M点电势高于N点电势,选项B、C错误,D正确。
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。
在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。
全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)8.为了保护电脑元件不受损害,在电脑内部有很多传感器,其中最重要的是温度传感器,常用的温度传感器有两种,一种是用金属做的热电阻,另一种是用半导体做的热敏电阻。
关于这两种温度传感器的特点,下列说法正确的是()A.金属做的热电阻随着温度的升高电阻变大B.金属做的热电阻随着温度的升高电阻变小C.用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变大D.用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变小,半导体在温度升高时电阻会变小。
9.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,透过污水照到LDR上的光线较少,LDR电阻较大,A对,B错;LDR由半导体材料制成,受光照影响电阻会发生变化,C错;白天和晚上自然光强弱不同,或多或少会影响LDR的电阻,D正确。
10.电吉他之所以能以其独特的魅力吸引众多的音乐爱好者,是因为它的每一根琴弦下面都安装了一种叫作“拾音器”的装置,能将琴弦的振动转化为电信号,电信号经扩音器放大,再经过扬声器就能播出优美的音乐。
如图是“拾音器”的结构示意图,多匝绕制的线圈置于永久磁铁与钢质的琴弦之间,当琴弦沿着线圈振动时,线圈中就会产生感应电流。
关于感应电流,以下说法正确的是()A.琴弦振动时,线圈中产生感应电流是电磁感应现象B.琴弦振动时,线圈中产生的感应电流大小变化,方向不变C.琴弦振动时,线圈中产生的感应电流大小和方向都会发生变化D.琴弦振动时,线圈中产生的感应电流大小不变,方向变化,电吉他是利用振动的钢质琴弦使线圈切割磁感线而产生感应电流,再将该电流放大并与扩音器相连从而发出声音,属于法拉第电磁感应现象。
因琴弦在振动时速度的大小和方向均变化,故感应电流不是恒定的,故A、C正确。
三、非选择题(本题共5小题,共54分)11.(8分)霍尔效应是电磁基本现象之一。
如图甲所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N间出现电压U H,这个现象称为霍尔效应,U H称为霍尔电压,且满,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数。
某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。
足U H=k IBd(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图甲所示,该同学用电压表测量U H 时,应将电压表的“+”接线柱与 (选填“M ”或“N ”)端通过导线相连。
(2)已知薄片厚度d=0.40 mm,该同学保持磁感应强度B=0.10 T 不变,改变电流I 的大小,测量相应的U H 值,记录数据如下表所示。
根据表中数据画出U H -I 图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为 ×10-3 V·m·A -1·T -1。
(结果保留两位有效数字)(3)该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图乙所示的测量电路,S 1、S 2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出)。
为使电流从Q 端流入、P 端流出,应将S 1掷向 (选填“a ”或“b ”),S 2掷向 (选填“c ”或“d ”)。
为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串联在电路中。
在保持其他连接不变的情况下,该定值电阻应串联在相邻器件 和 之间(以上两空均填器件代号)。
通过矩形半导体薄片中的电流由P 向Q ,根据左手定则可知带正电粒子受到的洛伦兹力由N 端指向M 端,即带正电粒子向M 端偏转,所以M 端聚集正电荷,M 端电势高于N 端,故电压表的“+”接线柱应接M 端。
(2)由U H =k IB d 可得霍尔系数k=U H d IB ,由图线可得斜率k'=U H I =0.38 V/A,故k=dk 'B =0.40×10-3×0.380.10V·m·A -1·T -1=1.5×10-3 V·m·A -1·T -1。
(3)为使电流自Q 端流入、P 端流出,应将S 1掷向b ,将S 2掷向c ;为保证电路安全,定值电阻应接在S 1和E (或S 2和E )之间。
M (2)如图所示 1.5 (3)b c S 1(或S 2) E12.(6分)在开展研究性学习的过程中,某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置(如图所示)。
在轮子的边缘贴上一小磁铁,将小线圈靠近轮边放置,接上数据采集器和电脑(DIS 实验器材)。
如果小线圈的面积为S ,匝数为N ,回路的总电阻为R ,小磁铁附近的磁感应强度最大值为B 。
实验发现,轮子转过θ弧度时,小线圈处的磁感应强度由最大值变为零。
他说:“只要测得此过程感应电流的平均值I ,就可以求得转轮转速的大小。
”请你运用所学的知识推证该同学的判断是否正确,如果正确,请推导出转轮转速的表达式;如果不正确,请说明理由。
ω、n ,轮子转过θ弧度所需时间为Δt ,穿过线圈的磁通量的变化量为ΔΦ,线圈中产生的感应电动势的平均值为E 。
根据法拉第电磁感应定律有E=NΔΦΔt=NBSΔt由闭合电路欧姆定律,感应电流的平均值I=E R又Δt=θω,n=ω2π,解得n=θIR2πNBS由解得的结果看,该同学的判断是正确的。
13.(10分)如图所示,A 是浮子,B 是金属触头,C 为住宅楼房顶上的蓄水池,M 是带水泵的电动机,D 是弹簧,E 是衔铁,F 是电磁铁,S 1、S 2分别为触点开关,S 为开关,J 为电池。
请利用上述材料,设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置。
(1)连接电路图。
(2)简述其工作原理(涉及的元件可用字母代替)。
连接线路如图所示。
(2)按图连接好电路,合上开关S,水泵工作,水位升高,当浮子上升使B接触到S1时,左侧电路(控制电路)工作,电磁铁F有磁力,拉下衔铁E,使S2断开,电动机M不工作,停止注水;当水位下降使B与S1脱离,电路停止工作,F无磁性,D拉动E,使S2接通,电动机M工作,再次注水。