高中物理 第4章 传感器与现代社会单元测试 沪科版选修32.docx
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高中物理第4章传感器与现代社会单元测试沪科版选修32
2019-2020年高中物理第4章传感器与现代社会单元测试沪科版选修3-2
一、选择题(共10个小题,每小题4分,共40分)
1利用半导体可以制成( )
A.标准电阻 B.热敏电阻
C.光敏电阻D.晶体管
2关于半导体,下列说法正确的是( )
A.半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间
B.半导体的电阻率随温度的升高而增大
C.半导体的电阻率随光照强度的增大而减小
D.利用半导体制成的光敏电阻可以作为光传感器的敏感元件
3霍尔元件能转换哪两个量( )
A.把温度这个热学量转换成电压这个电学量
B.把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量
C.把力学量转换成电学量
D.把光照强度这个光学量转换成电阻这个电学量
4关于材料的电阻率,下列说法正确的是( )
A.任何材料的电阻率都随温度的改变而改变
B.纯金属材料的电阻率随温度的升高而增大
C.某些合金材料的电阻率几乎不随温度的变化而变化
D.半导体材料的电阻率不随温度的改变而改变
5如图所示,R1为定值电阻,R2为负温度系数的热敏电阻,L为小灯泡,当温度降低时…( )
A.R1两端的电压增大B.电流表的示数增大
C.小灯泡的亮度变强D.小灯泡的亮度变弱
6火灾报警器使用的是( )
A.光传感器B.温度传感器
C.红外线传感器D.超声波传感器
7在照明电路中,为了安全,一般在电度表后面电路上安装一个漏电保护器,如下图所示,当漏电保护器的ef两端没有电压时,脱扣开关K能始终保持接通;当ef两端有电压时,脱扣开关立即断开。
下列说法中正确的是( )
A.当用户的电流超过一定值时,脱扣开关会自动断开,即有过流保护作用
B.当火线和零线间的电压太高时,脱扣开关会自动断开,即有过压保护作用
C.站在地面上的人触及b线时,脱扣开关会自动断开,起保护作用
D.当站在绝缘物上的人两手分别触到b线和d线时,脱扣开关会自动断开,起保护作用
8如下图所示是一种延时开关,当S1闭合时,电磁铁F将衔铁D吸下,C线路接通。
当S1断开时,由于电磁感应作用,D将延迟一段时间才被释放。
则( )
A.由于A线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用
B.由于B线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用
C.如果断开B线圈的电键S2,无延时作用
D.如果断开B线圈的电键S2,延时将变长
9红外热像仪是利用被测物体的红外辐射进行探测成像的一种器材。
它可以作为对电力系统线路状态进行监测的一种手段。
红外热像仪可通过红外线遥感测出架空高压输电线各处的温度高低,根据发热点(一般在电线接头处)相对周围环境温度的温差来判断线路缺陷。
以下说法中正确的是( )
A.红外线光子能量小,红外热像仪发射红外线时消耗能量少;线路中温度高的地方电流大
B.红外线光子能量小,红外热像仪发射红外线时消耗能量少;线路中温度高的地方电阻大
C.一切物体都在不停地发射红外线,不同的物体在不同的温度下发射红外线的频率和强度不同,线路中温度高的地方电流大
D.一切物体都在不停地发射红外线,不同的物体在不同的温度下发射红外线的频率和强度不同,线路中温度高的地方电阻大
10(xx山东济宁高二期末,1)用遥控器调换电视机频道的过程,实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程,下列属于这类传感器的是( )
A.电饭煲中控制加热和保温的温控器
B.自动洗衣机中的压力传感装置
C.走廊照明灯的声控开关
D.红外报警装置
第Ⅱ卷 (非选择题 共60分)
二、填空题(共2个小题,共24分)
11(12分)光电效应是用光照射金属时,金属中能发射出电子的现象,能产生这种现象的金属都存在极限频率,用高于极限频率的光照射金属时才会有光电效应产生,频率越高的光照射,发出的电子的动能就越大,光越强,发出的电子的数目就越多。
利用这种原理制造的光电管元件是一种光电传感器,应用在光控电路中。
如下图所示的是工业生产中大部分光控制设备用到的光控继电器示意图,它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成,看图回答下列问题:
(1)图中a端应是电源________极。
(2)光控继电器的原理是:
当光照射光电管时,______________________________。
(3)当用绿光照射光电管K极时,可发生光电效应,则下列说法中正确的是________。
A.增大绿光照射强度,光电子最大初动能增大
B.增大绿光照射强度,电路中光电流增大
C.改用比绿光波长大的光照射光电管K极时,电路中一定有光电流
D.改用比绿光频率大的光照射光电管K极时,电路中一定有光电流
12(12分)如下图所示为一实验小车利用光脉冲测量车速和行程的装置示意图,A为光源,B为光电接收器,A、B均固定在车身上,C为小车的车轮,D为与C同轴相连的齿轮。
车轮转动时,A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号,被B接收并转换成电信号,由电子电路记录和显示。
若实验显示单位时间内的脉冲数为n,累计脉冲数为N,则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是________;小车速度的表达式为v=________;行程的表达式为s=________。
三、计算与论证(共2个小题,共36分,解答时要有必须的解析过程,直接写结果不得分)
13(18分)如下图为一种加速度仪的示意图。
质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧,电源的电动势为E,不计内阻,滑动变阻器的总阻值为R,有效长度为L,系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中,这时电压表指针恰好在刻度盘正中。
求:
(1)系统的加速度a(以向右为正)和电压表读数U的函数关系式。
(2)将电压表刻度改为加速度刻度后,其刻度是均匀的还是不均匀的?
为什么?
(3)若电压表指针指在满刻度的3/4位置,此时系统的加速度大小和方向如何?
14(18分)如下图所示是一种悬球式加速度仪,它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度。
m是一个金属球,它系在金属丝的下端,金属丝的上端悬挂在O点,AB是一根长为L的电阻丝,其电阻值为R。
金属丝与电阻丝接触良好,摩擦不计,电阻丝的中点C焊接一根导线。
从O点也引出一根导线,两线之间接入一个电压表V(金属丝和导线电阻不计);图中虚线OC与AB相垂直,且OC=h,电阻丝AB接在电压为E的直流稳压电源上,整个装置固定在列车中使AB沿着前进的方向,列车静止时金属丝呈竖直状态,当列车加速或减速前进时,金属线将偏离竖直方向,从电压表的读数变化可以测出加速度的大小。
(1)当列车向右匀加速运动时,试写出加速度a与电压表读数U的对应关系,以便重新刻制电压表表面使它成为直读加速度数值的加速计。
(2)用此装置测得的最大加速度是多少?
(3)为什么C点设置在电阻丝AB的中间?
对电压表的选择有什么特殊要求?
参考答案
1答案:
BCD
2答案:
ACD
3答案:
B
4答案:
ABC
5解析:
R2与灯L并联后与R1串联,与电源构成闭合电路,当热敏电阻温度降低时,电阻R2增大,外电路电阻增大,电流表读数减小,灯L电压增大,灯泡亮度变强,R1两端电压减小,故C正确,其余各项均错。
答案:
C
6答案:
B
7解析:
火线与零线电流相等时,铁芯中的磁通量为零,脱扣开关得不到信号电压,只有当人触及b点时,也就是用户的火线上时,铁芯中的磁通量不为零,脱扣开关得到电压,控制器就能工作,断开电源。
答案:
C
8解析:
线圈A断电时,铁芯中的磁通量发生变化,线圈B若是闭合的,将产生感应电流,感应电流的磁场起到了延迟的作用。
答案:
BC
9解析:
任何物体都不停地向外辐射红外线,辐射的红外线与温度有关。
答案:
D
10解析:
遥控器调换电视机频道其原理是应用红外线传感器把光信号转化为电信号。
电饭煲中控制加热和保温的温控器是应用温度传感器;自动洗衣机中的压力传感装置应用力传感器;走廊照明灯的声控开并是应用声音传感器。
故正确答案为D。
答案:
D
11答案:
(1)正
(2)K极发射光电子,电路中产生电流,经放大器放大后的电流产生的磁场使铁芯M被磁化,将衔铁N吸住;无光照射光电管时,电路中无电流,N自动离开M
(3)BD
12解析:
为了表示周期,要查出齿轮的齿数p,为了表示行驶速度,还要测量车轮的半径R。
车轮的转动周期为T=
,又T=
,v=Rω,整理得:
v=
。
总脉冲数为N,则运动时间为t=N/n,所以有s=vt,代入可得结果。
答案:
车轮半径R和齿轮的齿数p
13解析:
(1)设物体m向左移动x,则有2kx=ma,对滑动变阻器,滑片向左滑动x,由串联分压得
=
,两式联立得:
加速度为:
a=
(E-2U)。
(2)从上式看出,a与U是线性关系,所以刻度均匀。
(3)当U=
E时,代入得:
a=-
,方向向左。
答案:
(1)a=
(E-2U)
(2)均匀 理由略
(3)a=
,方向向左
14解析:
(1)当列车向右加速时,设加速度为a,金属丝左偏角为θ,对质量为m的金属球受力分析得出:
tanθ=
,金属丝在滑线电阻丝上左滑为x,由几何关系有tanθ=
,再由线性电阻上的分压原理:
=
,解得:
a=
g。
(2)测量最大加速度时,金属丝摆在滑线电阻的最左端或最右端,此时电压表的示数为恒压的一半,即U=
,所以有amax=
g。
(3)C点设置在AB中间的好处是:
利用这个装置还可以测定列车做匀减速运动时的负加速度,这时小球偏向OC线的右方;伏特计要零点在中间,量程大于
。
答案:
(1)a=
g
(2)amax=
g (3)见解析
2019-2020年高中物理第4章光的折射1光的折射定律自我小测教科版选修3-4
1.有一块质料均匀、厚度一定的透明玻璃平板,一束单色光由空气中照射到玻璃板上,第一次沿垂直于板面方向入射,第二次沿与板面成某一夹角入射( ).
A.第一次入射时光的方向未发生偏折,说明此时光在玻璃中的传播速度与空气中相同
B.第一、二两次光在玻璃中传播时经历的时间相同
C.第一、二两次光在玻璃中传播的速度不同
D.第一、二两次光在玻璃中传播的速度相同
2.一束光线从空气射入折射率为的介质中,入射角为45°,在界面上入射光的一部分被反射,另一部分被折射,则反射光线和折射光线的夹角是( ).
A.75° B.90°
C.105°D.120°
3.如图所示,有玻璃三棱镜ABC,顶角A为30°,一束光线垂直于AB射入棱镜,由AC射出,进入空气,测得出射光线与入射光线间夹角为30°.则棱镜的折射率为( ).
A.B.
C.D.
4.井口大小和深度相同的两口井,一口是枯井,一口是水井(水面在井口之下),两井底部各有一只青蛙,则( ).
A.水井中的青蛙觉得井口大些,晴天的夜晚,水井中的青蛙能看到更多的星星
B.枯井中的青蛙觉得井口大些,晴天的夜晚,水井中的青蛙能看到更多的星星
C.水井中的青蛙觉得井口小些,晴天的夜晚,枯井中的青蛙能看到更多的星星
D.两只青蛙觉得井口一样大,晴天的夜晚,水井中的青蛙能看到更多的星星
5.光从真空射到一块平的透明材料上,若入射角为40°,则反射光线和折射光线之间的夹角可能是( ).
A.小于40°B.在40°与100°之间
C.在100°到140°之间D.大于140°
6.图中一玻璃柱体的横截面为半圆形.细的单色光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心),产生反射光束1和折射光束2.已知玻璃折射率为,入射角为45°(相应的折射角为24°).现保持入射光不变,将半圆柱绕O点在图示平面内顺时针转过15°,如图所示,则( ).
A.光束1转过15°
B.光束1转过30°
C.光束2转过的角度小于15°
D.光束2转过的角度大于15°
7.如图所示,一根竖直插入水中的杆AB,在水中部分长1.0m,露出水面部分长0.3m,已知水的折射率为.则当阳光与水平面成37°角时,杆AB在水下的影长为____m.
8.(xx·课标全国理综)一半圆柱形透明物体横截面如图所示,底面AOB镀银(图中粗线),O表示半圆截面的圆心.一束光线在横截面内从M点入射,经过AB面反射后从N点射出.已知光线在M点的入射角为30°,∠MOA=60°,∠NOB=30°.求:
(1)光线在M点的折射角;
(2)透明物体的折射率.
参考答案
1答案:
D 解析:
同一束单色光在不同介质中传播时,频率不变,由知传播速度不同,故A错.在同种均匀介质(玻璃)中传播速度相同,与入射方向无关,故C错、D对.由于第一、二两次单色光射入玻璃的方向不同,在玻璃中经过的路程不同,故传播时间不同,B错.
2答案:
C 解析:
如图所示,根据折射定律,则
,r=30°,反射光线与折射光线的夹角θ=180°-45°-30°=105°,C选项正确.
3答案:
C 解析:
光的传播光路图如图所示,∠A=30°,则入射角∠MON=30°,由题意∠GOF=30°,且∠EOF=30°,故折射角∠EOG=60°,折射率.
4答案:
B 解析:
作出两口井的光路图如图所示,从图中可知,枯井中青蛙的视角α比水井中青蛙的视角β要大,所以枯井中青蛙觉得井口大些;而看到井外的范围是在两条实线所示光线范围内,所以水井中青蛙的视野要大些.
5答案:
C 解析:
如图所示,由反射定律可知∠1=40°,则∠2=90°-40°=50°,由折射定律可知,n>1,∠4小于40°,则∠3大于50°,而小于90°,故C正确.
6答案:
BC
7答案:
1.15
解析:
杆在水中的折射光路图如图所示,由题意知:
入射角θ=53°,设折射角为r,则得sinr=0.6,
故杆的影长BD=CO+CB·tanr=AC·cot37°+CB·tanr=(0.3×+1×)m=1.15m.
8答案:
(1)15°
(2)
解析:
(1)如图,透明物体内部的光路为折线MPN,Q、M点相对于底面EF对称,Q、P和N三点共线.
设在M点处,光的入射角为i,折射角为r,∠OMQ=α,∠PNF=β.根据题意有
α=30°①
由几何关系得,∠PNO=∠PQO=r,于是
β+r=60°②
且α+r=β③
由①②③式得
r=15°.④
(2)根据折射率公式有
sini=nsinr⑤
由④⑤式得
.
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