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物理选择性必修二5.2 常见传感器的工作原理及应用同步练习（优生加练）
一、选择题
1．某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器，它们可能是（　　）
A．光敏电阻和驻极体话筒 B．金属热电阻和光敏电阻
C．热敏电阻和霍尔元件 D．热敏电阻和光敏电阻
【答案】A
【知识点】传感器；传感器的应用
【解析】【解答】根据题意，天黑时，出现声音它就开启；而白天，即使有声音它也没有反应，故电路中有光传感器，即使天黑，没声音灯也不亮，故用到了声音传感器．即控制电路中接入了光传感器、声音传感器，话筒就是声音传感器，A符合题意、BCD不符合题意．
故答案为：A
【分析】楼梯口的电灯传感器主要用到了光敏电阻以及声音传感器。
2．传感器在日常生活中的应用随处可见，下列说法不正确的是（　　）
A．血糖仪利用葡萄糖生物传感器制成
B．可燃气体报警器利用电化学气体传感器制成
C．电梯超出负载发出报警提示的报警器利用压力传感器制成
D．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置利用温度传感器制成
【答案】D
【知识点】传感器的应用
【解析】【解答】A．血糖仪利用葡萄糖生物传感器制成，A正确，不符合题意；
B．可燃气体报警器利用电化学气体传感器制成，B正确，不符合题意；
C．电梯超出负载发出报警提示的报警器利用压力传感器制成，C正确，不符合题意；
D．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置利用压力传感器制成，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置是利用压力传感器制成的；可燃气体报警器时利用电化学气体传感器制成的。
3．某电饭锅的结构如图所示，其中温度传感器的主要元件是感温铁氧体，常温下感温铁氧体具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了。这个温度在物理学中称为该材料的“居里点”。关于该电饭锅的下列说法正确的是（　　）
A．开始煮饭时要压下开关按钮，手松开后这个按钮会马上恢复到图示状态
B．常压下煮饭时水沸腾后锅内还有一定水分的时间内，锅的温度会持续升高
C．饭煮熟后，水分被大米吸收，锅底的温度升高至“居里点”，开关按钮会自动弹起，使电饭锅停止加热
D．如果用电饭锅烧水，也能在水沸腾后立即自动断电
【答案】C
【知识点】传感器的应用
【解析】【解答】A．开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，电路接通而电饭锅加热，A不符合题意；
B．常压下煮饭时水沸腾后锅内还有一定水分的时间内，水在沸腾后温度一直为100℃，锅的温度不会持续升高，除非水烧干，B不符合题意；
C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点”103℃时，感温磁体失去磁性，在弹簧作用下，切断电源，C符合题意；
D．如果在1标准大气压下用电饭锅烧水，水沸腾后不会自动断电，当水烧干后，温度升高达到103℃时，感温铁氧体便失去了铁磁性会自动断电，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】开始煮饭时压下开关后由于磁铁的作用其按钮不会恢复到原来图示状态；水沸腾后其温度不会继续升高；水沸腾时温度不会继续升高，只有当水烧干时才会自动断电。
4．霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿z轴方向的磁场，磁感应强度 、k均为常数 将传感器固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变 方向如图所示 ，当物体沿z轴方向移动时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同 则（　　）
A．传感器灵敏度 与上、下表面的距离有关
B．当物体沿z轴方向移动时，上、下表面的电势差U变小
C．传感器灵敏度 与通过的电流有关
D．若图中霍尔元件是电子导电，则下板电势高
【答案】C
【知识点】传感器的应用
【解析】【解答】AC、最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c，由 ，电流的微观表达式为 ，
所以 从公式可以看出，传感器灵敏度 与b及电流I的大小有关，A不符合题意；C符合题意；
B、当物体沿z轴方向移动时，根据公式可以判断上、下表面的电势差U变大，B不符合题意.
D、霍尔元件中移动的是自由电子，根据左手定则，电子向下表面偏转，所以上表面电势高.D不符合题意.
故答案为：C
【分析】利用洛伦兹力等于电场力结合电流的微观表达式可以求出霍尔片电压和位移的表达式，利用其斜率可以判别灵敏度的影响因素；利用位移的大小可以判别电压的变化；利用左手定则可以判别板上的电势高低。
5．如图所示为加速度计，滑块可以在光滑的框架中平移，两侧用相同的轻弹簧拉着。R为阻值随滑动距离均匀变化的滑动变阻器，两个电池完全相同。加速度为零时，电压表指针的零点位于表盘中央，当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转。下列说法正确的是（　　）
A．电压表的指针向零点右侧偏转表示加速度向右
B．若仅弹簧的劲度系数变为2倍，则量程变为2倍
C．若仅滑块质量变为2倍，则量程变为2倍
D．若仅两电池的内阻不相等时，无需重新调零
【答案】B
【知识点】牛顿第二定律；电路动态分析；常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】A．电压表的指针向零点右侧偏转，滑块所受弹力的合力向左，则加速度向左，故A错误；
BC．若记两侧弹簧的劲度系数均为 k，滑块质量为 m，位移为 x，则有
故加速度量程与k成正比、与m成反比。仅把弹簧劲度系数变为原来的2倍，量程随之变为2倍，若仅将滑块质量变为2倍，则量程应变为原来的一半，故B正确，C错误；
D．零点位置（加速度为零时电压表指针的居中位置）需依赖两电源的对称性（含内阻在内）。若两电池内阻不等，则原先的中点不再对应电势相等，须重新调零，故D错误。
故选B。
【分析】1、通过加速度计结构分析得出滑块所受弹力的合力向左时，电压表的指针向零点右侧偏转。2、根据牛顿第二定律有2 k x = m a，得出加速度量程与k成正比、与m成反比。
3、若两电池内阻不等，根据电路分析得出原先的中点不再对应电势相等，须重新调零。
6．“胜哥”在暗室中利用多用电表验证“硫化镉光敏电阻的阻值随光照强度增大而减小”的特性，实验电路如图甲所示。保持电阻箱的阻值不变，则(　　)
A．直接测量的电压时，按图乙接入多用电表
B．直接测量的电流时，按图丙接入多用电表
C．正确测量的电压时，多用电表示数随光照强度增大而增大
D．正确测量的电流时，多用电表示数随光照强度增大而减小
【答案】C
【知识点】常见传感器的工作原理及应用；练习使用多用电表
【解析】【解答】 物理中有一类特殊的电学元件，其阻值会受到外界因素的影响而发生变化，这些因素可能有温度、光照、压力等，相对应的电阻我们可以称为热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻等。
A．直接测量R的电压时，电压表应该与电阻并联，选项A错误；
B．直接测量R的电流时，电流表应该与电阻串联，选项B错误；
C．正确测量R的电压时，多用电表与电阻并联，则光照强度增大时，光敏电阻阻值减小，则总电阻减小，总电流变大，则电阻R两端电压变大，即多用电表读数变大，即多用电表示数随光照强度增大而增大，选项C正确；
D．正确测量R的电流时，多用电表与电阻串联，当光照强度增大时，光敏电阻阻值减小，则总电阻减小，总电流变大，即多用电流表示数随光照强度增大而增大，选项D错误。
故答案为：C。
【分析】根据欧姆表的使用方法结合闭合电路欧姆定律解答。
7． 如图所示，说法正确的是（　　）
A．甲图装置霍尔元件左右移动时，能产生霍尔电压的原理是电磁感应
B．乙图中物体向右移，则电容器的电容变大
C．丙图装置中通过物体位置变化引起线圈的自感系数改变
D．丁图装置只要有声音，即使不接入电源，R两端也有电压输出
【答案】C
【知识点】电容器及其应用；自感与互感；霍尔元件；常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】A、产生霍尔电压的原理是带电粒子在磁场力的作用下发生偏转，不是电磁感应，故A错误；
B、根据
物体向右移，插入电容器的电介质减少，介电常数减小，电容减小，故B错误；
C、物体位置变化使软铁芯左右移动，引起线圈的自感系数改变，故C正确；
D、声音使膜片振动，使膜片与固定电极形成的电容器电容改变，在电容器两端加固有频率及大小的电压，通过电容器的电流会发生改变，输出音频信号。如果不接入电源，R两端不会有电压输出，故D错误。
故答案为：C。
【分析】产生霍尔电压的原理是带电粒子在磁场力的作用下发生偏转。根据电容的决定式结合题意判断电介质移动时，电容器电容的变化情况。
8．可变差动变压器（LVDT）是一种常用的直线位移传感器，简化模型如图所示。它内部主要结构包括一个初级线圈和一对匝数相等的次级线圈，初级线圈位于中间，次级线圈则沿相反方向串联，对称缠绕在初级线圈的两侧；导磁铁芯可以在空心管（图中未画出）中移动，连接到要测量位移的物体上，初始时铁芯恰好位于空心管的中央，运动中铁芯始终有一端在副线圈中。在ab端输入有效值为的正弦式交变电压，cd端输出电压的有效值记为，则（　　）
A．铁芯从中央位置开始向上移动时，增加
B．铁芯从中央位置开始的移动量越大，越小
C．铁芯向上移动一定距离后，若增大，会减小
D．可变差动变压器无法反映物体的运动方向
【答案】A
【知识点】变压器原理；常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】负线圈反向接，当铁芯在中央时上下方次级线圈的磁通量相同，此时副线圈电压为零。即铁芯移动时会因铁芯的移动导致的磁通量的变化产生感应电动势。
A．当铁芯向上移动时，它会使得上方的次级线圈中的磁通量增加，下方的次级线圈中的磁通量减少。因为次级线圈是沿相反方向串联的，所以上方的次级线圈产生的感应电动势会与下方的次级线圈产生的感应电动势相加。因此，cd端输出电压的有效值U2会增加，故A正确；
B．当铁芯从中央位置开始的移动量越大时，它改变穿过次级线圈的磁通量也越多，从而导致次级线圈中产生的感应电动势也越大。因此，U2会越大，故B错误；
C．当铁芯向上移动一定距离后，若增大，则初级线圈中产生的交变电流会增大，进而产生的交变磁场也会增强。这个增强的交变磁场会穿过次级线圈，并在次级线圈中产生更大的感应电动势。因此，会增大，故C错误；
D．由于可变差动变压器的输出电压与铁芯的移动方向有关，如果此时输入端的的磁通量向上增加，磁铁向上移动导致上方的磁通量向上增加而下方的减少，如果此时副线圈的电压为正，而此时向下移动则会导致副线圈电压为负，即可以通过电压的正负反应物体的运动方向，故D错误；
故选：A。
【分析】根据题干中差动变压器式位移传感器的工作原理进行分析判断。
二、多项选择题
9．下列说法正确的是 （　　）
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大
【答案】B,C
【知识点】传感器的应用
【解析】【解答】解：A、话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号．故A错．
B、电熨斗温度自动控制装置能控制电源的通断．常温时，上、下触点应是接触的，当双金属片温度升高时，上下层形变不同，上层形变大，双金属片发生弯曲，使电路断开．所以电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断．故B正确．
C、电子秤所使用的测力装置是力传感器，传感器输出的电压表示力F的大小，压力越大电子秤示数越大，也就是输出的电压越大．故C正确．
D、半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越小．故D错．
故选BC．
【分析】传感器作为一种将其它形式的信号与电信号之间的转换装置，在我们的日常生活中得到了广泛应用，不同传感器所转换的信号对象不同，我们应就它的具体原理进行分析．
10．关于下列仪器的原理说法正确的是（　　）
A．当有烟雾进入火灾报警器时，由于油雾颗粒对光的散射，光电三极管将接收到光信号，从而触发火灾警报
B．红外体温计是根据物体的温度越高发射的红外线波长越长的原理进行工作的
C．超声波测速仪是利用了多普勒效应，汽车驶向测速仪的速度越大，测速仪接收到的反射波频率就越高
D．钳形电流表既可以测交变电流的大小，也可以测恒定电流的大小
【答案】A,C
【知识点】多普勒效应；自感与互感；电磁波谱；常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】本题考查多普勒效应及其应用，解题时需注意：当波源与观察者相向运动时，观察者接收到的频率变大；当波源与观察者背向运动时，观察者接收到的频率变小。A．当有烟雾进入火灾报警器时，LED发出的光经烟雾作用后到达光电三极管，从而触发火灾警报，选项A正确；
B．红外测温仪是根据物体的温度越高发射的红外线越强的原理进行工作的，选项B错误；
C．根所多普勒效应，波源和接收者相互靠近时，接收到的频率升高，所以汽车驶向测速仪的速度越大，测速仪接收至反射波的频率就越高，选项C正确；
D．钳形电流表的工作原理是电磁感应，交流电能产生变化的磁场，使钳形电流上产生感应电流，所以能测交流电的大小，而直流电不能产生变化的磁场，所以不能测直流电的大小，选项D错误。
故选AC。
【分析】光从一端进入，另一端传出，在纤芯和包层的界面上不停地发生全反射，据此分析判断；根据红外线的特点，即可分析判断；根据对多普勒效应的了解，即可分析判断；钳形电流表是根据电磁感应原理制成的，据此分析判断。
11．“胜哥”用平行板电容器探究材料竖直方向尺度随温度变化的特征，探究电路如图所示。电容器上极板固定，下极板可随材料竖直方向的尺度变化而上下移动。电源输出电压恒定，闭合开关S，被测材料热胀冷缩，调节滑动变阻器R，滑片处在中间一位置时带电液滴P恰好可以静止在电容器极板间，下列说法中正确的是（　　）
A．改变的阻值，带电液滴P仍能处于静止状态
B．材料温度降低，带电液滴P将向上运动
C．材料温度升高，极板所带电荷量减小
D．检测到灵敏电流计的电流方向为从a到b，说明材料温度升高
【答案】A,D
【知识点】电容器及其应用；常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】A．如图右边框内为正常回路，电容器与滑动变阻器R并联电容器两端电压等于两端电压，
与电容器串联，故其作用相当于导线，所以改变的阻值，并不会改变回路中的总电阻，故不会改变电路稳定时总电流，故两端的电压也不会改变，故电路稳定时电容两端电压不变，粒子所受电场力不变，故带电液滴P仍能处于静止状态，故A正确；
B．材料温度降低，材料体积变小，电容器两板间距增大电容减小电压增大，等放出多余电量后电压恢复不变，然后根据可知电场强度减小，电场力减小，故带电液滴P将向下运动，故B错误；
C．材料温度升高，材料体积变大，电容器两板间距减小，根据可知电容增大，袋子变大袋子里的挤压程度变小，即电压减小，因为连着电源充人电量后挤压程度恢复即电压不变，即根据
又电压不变，极板所带电荷量增大，故C错误；
D．检测到灵敏电流计的电流方向为从a到b，说明电容器挤压程度变小正需要往里充入电量恢复挤压程度，说明袋子变大了即电容增大，根据可知电容器两板间距减小，说明材料温度升高，故D正确；
故选AD；
【分析】（1）本题关键分析电容器极板距离变化对电容、电场的影响，以及带电流滴平衡条件；（2）易错点是误判温度变化对 d 的影响方向，或电流方向与充电放电的关系。
三、非选择题
12．二极管具有单向导电性，其正向电阻很小，反向电阻很大，现有一个二极管其正极记为A、负极记为B．“胜哥”研究二极管正、反向电阻的相关实验操作过程如下：
（1）先用多用电表的欧姆挡测量其电阻，其正向电阻约为10 Ω，反向电阻约为50 kΩ，则在测量二极管的正向电阻时，电表的红表笔应接　 　（填“A”或“B”）端。
（2）“胜哥”设计了如图所示的电路用伏安法进一步测量该二极管正、反向电压均为2 V时的电阻值，二极管接在1、2之间，电压表的内阻约为40 kΩ，选用多用电表的直流电流挡作为电流表接在3、4之间．该多用电表的直流电流有三个量程，量程和对应的内阻分别为：①50 μA，内阻约为100 Ω；②50 mA，内阻约为50 Ω；③250 mA，内阻约为10 Ω．则在实验过程中，多用电表的红表笔应与接线柱　 　（选填“3”或“4”）相连；测二极管的反向电阻时电流表的量程应选用　 　（选填“①”“②”或“③”），单刀双掷开关S2应拨向接点　 　（选填“5”或“6”）。
【答案】（1）B
（2）3；①；6
【知识点】传感器的应用
【解析】【解答】(1)多用电表测电阻时红表笔接表内电池的负极，所以测二极管的正向电阻时应与二极管的负极相连，即与B相连；
(2)红表笔是多用电表作直流电流表使用时的正接线柱，故应与接线柱3相连；
电压为2 V时，二极管反接时的电流约为：
所以电流表应选用量程①；
根据电压表和电流表内阻应采用电流表内接法，所以单刀双掷开关S2应拨向接点6．
【分析】多用电表红表笔接内电池的负极；在外部红表笔是多用电表使用时的正接线柱；根据电压为2v时二极管的电流约为 40 μA；电流表内接分析单刀双掷开关S2应该合向哪个位置。
13．有一种测量压力的电子秤，其原理图如图所示．E是内阻不计、电动势为6 V的电源．R0是一个阻值为300 Ω的限流电阻．G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器．R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示．C是一个用来保护显示器的电容器．秤台的重力忽略不计，试分析：
（1）利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式R＝　 　 Ω；
（2）若电容器的耐压值为5 V，该电子秤的最大称量值为　 　N；
（3）如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，则该测力显示器的刻度　 　．(选填“均匀”或“不均匀”)
【答案】（1）
（2）
（3）不均匀
【知识点】传感器的应用
【解析】【解答】（1）由表中数据可知
所以电阻R随压力F变化的函数表达式为 （2）R上受到的压力越大，R的阻值越小，电容器两端电压越大，但不能超过5V，所以 ，解得R=60Ω，
又∵ ，得出 ，（3）电流表中的电流 ，电流I与压力F不是线性关系，则该测力显示器的刻度不均匀．
【分析】（1）利用数据可以求出电阻和压力的斜率大小，结合最初的数据可以列出对应的表达式；
（2）利用电压大小可以求出电阻大小，再利用电阻可以求出压力的大小；
（3）利用电流和电阻的变化关系可以判别刻度不均匀。
14．“胜哥”为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为3.0cm的挡光条，如图所示，滑块在牵引力作用下，先后匀加速通过两个光电门，配套的数字计时器记录了挡光条通过第一个光电门时的时间为△t1=0.30s，通过第二个光电门的时间为△t2=0.10s，挡光条从开始挡住第一个光电门到开始挡住第二个光电门的时间间隔为△t3=4.0s．则滑块通过第一个光电门时的瞬时速度为　 　，滑块通过第二个光电门的瞬时速度为　 　．滑块的加速度为　 　 m/s2，两个光电门之间的距离是　 　 m。
【答案】0.1 m/s；0.3m/s；0.05；0.8
【知识点】传感器的应用；探究小车速度随时间变化的规律
【解析】【解答】解：根据题意，遮光板通过单个光电门的短暂时间里视滑块为匀速运动，则
遮光板通过第一个光电门的速度：
v1= = m/s=0.10 m/s；
遮光板通过第二个光电门的速度：
v2= = m/s=0.30 m/s；
故滑块的加速度a= = =0.05m/s2；
因为滑块做匀加速直线运动，两个光电门之间的距离s= △t= ×4=0.8 m．
故答案为：0.1 m/s，0.3m/s，0.05，0.8．
【分析】根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出滑块通过第一个和第二个光电门的速度．
根据通过两个光电门的瞬时速度，结合运动的时间，根据速度时间公式求出滑块的加速度；
最后由位移与速度公式，即可求解．
15．为了测量木块与木板间的动摩擦因数μ，“胜哥”使用位移传感器设计了如图甲所示实验装置，让木块从倾斜木板上一点A由静止释放，位移传感器可以测出木块到传感器的距离．位移传感器连接计算机，描绘出滑块相对传感器的位移x随时间t的变化规律如图乙所示．
（1）根据上述图线，计算0.4s时木块的速度v=　 　m/s，木块加速度a=　 　m/s2；（结果均保留2位有效数字）
（2）为了测定动摩擦因数μ，还需要测量的量是　 　；（已知当地的重力加速度g）
【答案】（1）0.40；1.0
（2）斜面倾角（或A点的高度等）
【知识点】传感器的应用；滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】解：（1）根据某段时间内的平均速度等于这段时间内中点时刻的瞬时速度，得0.4s末的速度为：v= m/s=0.40m/s， 0.2s末的速度为：v′= =0.2m/s，则木块的加速度为：a= = =1.0m/s2．（2）选取木块为研究的对象，木块沿斜面方向是受力：ma=mgsinθ﹣μmgcosθ得：μ= 所以要测定摩擦因数，还需要测出斜面的倾角θ（或A点的高度等）；故答案为：（1）0.40；1.0；（2）斜面倾角（或A点的高度等）．
【分析】（1）由于滑块在斜面上做匀加速直线运动，所以某段时间内的平均速度等于这段时间内中点时刻的瞬时速度；根据加速度的定义式即可求出加速度；（2）为了测定动摩擦力因数μ还需要测量的量是木板的倾角θ．
16．“胜哥”用图1所示装置来测定当地重力加速度，主要操作如下：
①安装实验器材，调节试管夹（小铁球）、光电门和纸杯在同一竖直线上；
②打开试管夹，由静止释放小铁球，用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t，并用刻度尺（图上未画出）测量出两个光电门之间的高度h，计算出小铁球通过两光电门间的平均速度v；
③保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，重复②的操作，测出多组（h，t），计算出对应的平均速度”；
④画出v﹣t图像．
请根据实验，回答如下问题：
（1）设小铁球到达光电门l时的速度为v0，当地的重力加速度为g．则小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为　 　．（用v0、g和t表示）
（2）实验测得的数据如表：
实验次数 1 2 3 4 5 6
h（cm） 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00
t（s） 0.069 0.119 0.159 0.195 0.226 0.255
v（m/s） 1.45 1.68 1.89 2.05 2.21 2.35
请在图2坐标纸上画出v﹣t图像．　 　
（3）根据v﹣t图像，可以求得当地重力加速度g=　 　m/s2，小球通过光电门1时的速度为　 　 m/s．（以上结果均保留两位有效数字）
【答案】（1）v=v0+ gt
（2）
（3）9.7；1.1
【知识点】传感器的应用；自由落体运动
【解析】【解答】解：（1）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度得
小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为v=v0+ gt；（2）根据数据作出v﹣t图像：（3）小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为v=v0+ gt；
所以v﹣t图像的斜率表示 g，
所以当地重力加速度g=2k=9.7m/s2，
根据v﹣t图像得出v0=1.10m/s，即小球通过光电门1时的速度为1.1m/s，
故答案为：（1）v=v0+ gt
（2.）如图
（3.）9.7；1.1
【分析】根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度求解通过两光电门间平均速度v；
根据数据作出v﹣t图像，根据v﹣t图像的斜率物理意义求解重力加速度．
17．“胜哥”探究合外力做功和动能变化的关系，他将宽度一定的挡光片固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与砝码盘相连，在水平桌面上的A、B两点各安装一个光电门，记录小车通过A、B位置时的遮光时间，小车中可以放置砝码。
（1）实验主要步骤如下：
①实验前应将木板左端略微抬高，使小车通过两光电门的遮光时间相等，这样做的目的是　 　；
②用长度测量工具游标卡尺测量挡光片宽度为d，再用刻度尺量得A、B之间的距离为L；
③将小车停在C点，在砝码盘中放上砝码，小车在细线拉动下运动，记录此时小车（含挡光片及车中砝码）的质量为M，砝码盘和盘中砝码的总质量为m，小车通过A、B的遮光时间分别为t1、t2，已知重力加速度为g，则可以得到A至B过程中小车的合外力做功为　 　，小车的动能变化量为　 　（用相应的字母m、M、t1、t2、L、d表示）；
④在小车中增减砝码或在砝码盘中增减砝码，重复③的操作．
（2）“胜哥”为了实验能达到预期效果，步骤③中M、m应满足的条件是　 　。
【答案】（1）平衡摩擦力；mgL；
（2）M远大于m
【知识点】探究功与物体速度变化的关系；传感器的应用
【解析】【解答】解：（1）实验前应将木板左端略微抬高，使小车通过两光电门的遮光时间相等的目的是平衡摩擦力，小车受到的拉力等于其合力，细线的拉力对小车做的功等于合力对小车做的功；（2）A至B过程中小车的合外力做功等于砝码盘和盘中砝码受到的重力做功，即W=mgL，
小车通过A时的速度：vA= ，小车通过B时的速度：vB= ；
则小车通过A、B过程中动能的变化量△E= MvB2﹣ MvA2= ；（3）只有当M远大于m时，砝码盘和盘中砝码的重力才等于绳子的拉力，即满足M远大于m时可以用砝码盘和盘中砝码的重力做的功代替小车合力做的功．
故答案为：（1）①平衡摩擦力；③mgL； ；（2）M远大于m．
【分析】（1）为了使绳子拉力充当合力，即细线拉力做的功等于合力对小车做的功应先平衡摩擦力．（2）小车合力做的功等于砝码盘和盘中砝码的重力做的功，根据 求出小车通过AB两点的速度，从而求出动能的变化率；（3）只有当M远大于m时，砝码盘和盘中砝码的重力才等于绳子的拉力．
18．如图甲所示，在水平放置的气垫导轨上有一带有方盒的滑块，质量为M，气垫导轨右端固定一定滑轮，细线绕过滑轮，一端与滑块相连，另一端挂有6个钩码，设每个钩码的质量为m，且M=4m．
（1）用游标卡尺测出滑块上的挡光片的宽度，读数如图乙所示，则宽度d=　 　cm；
18．如图甲所示，在水平放置的气垫导轨上有一带有方盒的滑块，质量为M，气垫导轨右端固定一定滑轮，细线绕过滑轮，一端与滑块相连，另一端挂有6个钩码，设每个钩码的质量为m，且M=4m。
（1）“胜哥”用游标卡尺测出滑块上的挡光片的宽度，读数如图乙所示，则宽度d=　 　cm；
（2）“胜哥”打开气源，将滑块由静止释放，滑块上的挡光片通过光电门的时间为t，则滑块通过光电门的速度为　 　（用题中所给字母表示）；
（3）开始实验时，细线另一端挂有6个钩码，由静止释放后细线上的拉力为F1，接着每次实验时将1个钩码移放到滑块上的方盒中，当只剩3个钩码时细线上的拉力为F2，则F1　 　2F2（填“大于”、“等于”或“小于”）；
（4）若每次移动钩码后都从同一位置释放滑块，设挡光片距光电门的距离为L，钩码的个数为n，测出每次挡光片通过光电门的时间为t，测出多组数据，并绘出 n﹣ 图象，已知图线斜率为k，则当地重力加速度为　 　（用题中字母表示）。
【答案】（1）0.520
（2）
（3）小于
（4）
【知识点】刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用；传感器的应用
【解析】【解答】（1）游标卡尺的主尺读数为5mm，游标读数为0.05×4mm=0.20mm，则最终读数为5.20mm=0.520cm．（2）极短时间内的平均速度等于瞬时速度的大小，则滑块通过光电门的速度v= ．解：对整体分析， ，隔离对滑块分析，根据牛顿第二定律得，F1=Ma1=4m×0.6g=2.4mg，
，隔离对滑块分析，根据牛顿第二定律得，F2=7ma2=2.1mg，知F1＜2F2．（4）滑块通过光电门的速度v= ，
根据v2=2aL得， ，
因为a= ，代入解得 ，
图线的斜率k= ，解得g= ．
故答案为：（1）0.520cm；（2） ；（3）小于；（4） ．
【分析】（1）游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读．（2）根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出滑块通过光电门的速度．（3）通过整体隔离法，结合牛顿第二定律求出拉力的大小，从而进行比较．（4）根据速度位移公式，结合牛顿第二定律得出n﹣ 的表达式，结合图线的斜率求出当地的重力加速度．
19．“胜哥”为探究光敏电阻阻值随光照强度变化的关系，设计了如图（a）所示的电路。所用器材有：置于暗箱（图中虚线区域）中的光敏电阻、小灯泡和刻度尺；阻值为R的定值电阻；理想电压表V；电动势为E、内阻为r的电源；开关S；导线若干。
实验时，先按图（a）连接好电路，然后改变暗箱中光源到光敏电阻的距离d，记录电压表的示数U，获得多组数据如下表：
d/cm 8.50 10.00 12.00 13.50 15.00 17.00 18.50 20.00
U/mV 271.0 220.0 180.0 156.7 144.9 114.0 94.8 89.5
回答下列问题：
（1）光敏电阻阻值与电压表示数U的关系式为　 　（用E、r，R、U表示）。
（2）依据实验结果可推断：光敏电阻的阻值随着光照强度的减小而　 　（填“增大”或“减小”）。
（3）“胜哥”注意到智能手机有自动调节屏幕亮度的功能，光照强度大时屏幕变亮，反之变暗。他设想利用光敏电阻的特性，实现“有光照射光敏电阻时，小灯泡变亮；反之变暗”的功能，设计了如图（b）所示电路，则电路中　 　（填“”或“”）为光敏电阻，另一个为定值电阻。
（4）如图（c）所示为工厂流水生产线上利用光敏电阻特性，信号处理系统自动计数的示意图，其中为光敏电阻，为定值电阻，那么当有光照射时，信号处理系统获得　 　（填“高电压”或“低电压”），信号处理系统每获得一次　 　（填“高电压”或“低电压”）就记数一次。
【答案】；增大；；高电压；低电压
【知识点】电路动态分析；常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】（1）根据闭合电路欧姆定律，电路中的电流 满足：，其中：为电源电动势（为电源内阻）
若电压表测量固定电阻 的电压 ，则
变形可得
（2）光照距离增大（光照强度减弱）→ 电压表读数U 减小 → 光敏电阻两端电压 ，U光敏 =E U 增大 → 光敏电阻阻值R光敏 增大。结论：光敏电阻的阻值随光照强度的减小而增大（负相关特性）。
（3）若该元件为光敏电阻，其阻值随光照强度增大而减小。
有光照射时：光敏电阻阻值减小 → 外电路总电阻减小 → 干路电流 增大（闭合电路欧姆定律 ）。此时路端电压 会减小，导致并联支路两端电压降低，流过灯泡的电流减小，灯泡实际功率 下降，灯泡变暗。
无光照射时：光敏电阻阻值增大 → 外电路总电阻增大 → 干路电流减小，路端电压升高，灯泡电流增大，灯泡变亮。矛盾点：题目要求“有光时灯泡变亮，无光时变暗”，但上述分析结果相反，因此该元件不是光敏电阻。若该元件为光敏二极管（正向工作模式）：
有光照射时，光生载流子增多，二极管导通电阻显著减小，分流作用增强，导致流过灯泡的电流增大（灯泡变亮）；无光时二极管电阻极大，灯泡电流减小（变暗）。此特性符合题目要求，所以是光敏电阻。
（4） 信号处理系统在光敏元件无光照射（高阻态）时，因 分压降低而获得低电压，并据此记数；有光照射时 分压升高，系统不计数。而信号处理系统每获得一次低电压就记数一次。
【分析】（1）闭合电路欧姆定律与电压测量，核心公式：，
（2）实验现象：光照距离增大（强度减弱）→ 电压表读数 减小。电压分配：，欧姆定律：，因为 减小 → 增大。结论：光敏电阻阻值 与光照强度负相关（光照越强，阻值越小）。
（3）假设元件为光敏电阻：有光照射时：减小 → 外电路总电阻 减小 → 干路电流 I增大。
路端电压 减小 → 并联支路电压降低 → 灯泡电流 减小 → 灯泡变暗。
无光照射时： 增大 → 增大 → 减小 → 增大 → 增大 → 灯泡变亮。
（4） 当有光照射时的电阻减小，则整个电路总电阻变小，电动势不变，则电流增大，两端的电压增大，而信号处理系统每获得一次低电压就记数一次。
20．熄火保护装置主要由弹簧、热电偶和电磁铁等组成，其示意图如图1所示，A、B为导线上两个接线端。“胜哥”设计了如图2所的电路（部分连线未完成）进行探究，图中数字毫安表内阻约为1Ω，数字毫伏表内阻约为10MΩ。
（1）将图1中的A、B端分别与图2中的A、B端连接，测量热电偶和电磁铁线圈构成的组合体电阻。已知组合体电阻不超过0.05Ω，则未完成的连接中，Q端应和　 　（填“b”或“c"）处相连，理由是　 　。正确连线后，开始时滑动变阻器的滑片应置于　 　（填“d”或“e"）端
（2）闭合开关S1、S2，实验测得组合体电阻为0.020Ω，当电磁铁线圈中的电流小于142mA时，电磁铁无法继续吸合衔铁，衔铁被释放。断开开关S1、S2，从室温加热热电偶感温端到某一温度后，停止加热，使其自然冷却至室温，测得整个过程中热电偶受热产生的电动势E随时间的变化关系如图3所示。在相同的加热和冷却过程中，如果将A、B端直接连接，不计温度变化对组合体电阻的影响，从停止加热到吸合的衔铁被释放，所用的时间约为　 　 s（保留3位有效数字）。
【答案】（1）b；组合体电阻不超过0.05Ω，远小于数字毫伏表内阻，应采用数字毫安表外接法；e
（2）17.5
【知识点】常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】（1）根据题意可知，组合体电阻不超过，是数字毫安表内阻的，是数字毫伏表内阻的，应采用数字毫安表外接法，即Q端应和处相连。
滑动变阻器采用分压接法，闭合开关时，滑动变阻器的滑片应置于端，以利于保护电表不会被烧坏。
（2）根据题意，由闭合回路欧姆定律可知，衔铁被释放时，电动势为
停止加热时，热电偶受热产生的电动势最大，如图所示
由图可知，从停止加热到吸合的衔铁被释放，所用的时间约为
。
故答案为：（1）①②. 组合体电阻不超过0.05Ω，远小于数字毫伏表内阻，应采用数字毫安表外接法 ③.
（2）
【分析】（1）根据组合体电阻与数字毫伏表内阻、 字毫安表内阻大小关系确定Q端应和哪处相连；根据实验要求确定滑动变阻器接入方式；
（2）由闭合回路欧姆定律求得衔铁被释放时的电动势，结合图像求得从停止加热到吸合的衔铁被释放所用的时间。
21．超导材料在超导转变温度附近，电阻率会陡然下降为0，利用这一电学特性，某同学在电学实验室做了“测定高温超导材料转变温度”的实验。实验中用到的器材如下：
待测超导样品。（室温下约300μΩ）
铂电阻温度计（，与温度有关；5mA）
1A恒流电源
10V恒压电源
电阻板R，装有20个串联的1kΩ电阻
长引线，短引线若干（电阻mΩ量级）
高精度数字万用表两只（内阻约10000MΩ）
铜质均温块·液氮3L
（1）该同学设计了如图甲所示的样品电阻测量电路和测温电路（对应两个万用表）。电阻测量电路的电源选择　 　，测温电路的电源选择　 　。（均选填“”或“”）
（2）测温电路的原理为：已知铂电阻温度计在约1mA工作电流下的电阻与温度的大致关系，通过测量铂电阻两端电压即可间接测出此时铂电阻的工作温度。则测温电路中电阻板应将　 　个1kΩ电阻串联接入电路。
（3）为更精确地测量接近转变温度时的样品电阻，实际接线时，超导样品部分采用了“四引线法”，如图乙所示，其正确接法应为　 　（选填“A”或“B”），原因为　 　。
（4）连接好测量电路后，该同学将与长引线连接的超导样品和铂电阻温度计捆绑安装在铜质均温块上，制成“测试探头”；接着他将探头放入液氮桶中，降温至转变温度以下后拿出，在室温中回温，回温过程记录得到数据如下（为电表V的示数，t为此时测试探头温度）：
0.001 0.001 0.002 0.003 0.006 0.011 0.026
21．超导材料在超导转变温度附近，电阻率会陡然下降为0，利用这一电学特性，“胜哥”在电学实验室做了“测定高温超导材料转变温度”的实验。实验中用到的器材如下：
待测超导样品。（室温下约300μΩ）
铂电阻温度计（，与温度有关；5mA）
1A恒流电源
10V恒压电源
电阻板R，装有20个串联的1kΩ电阻
长引线，短引线若干（电阻mΩ量级）
高精度数字万用表两只（内阻约10000MΩ）
铜质均温块·液氮3L
（1）“胜哥”设计了如图甲所示的样品电阻测量电路和测温电路（对应两个万用表）。电阻测量电路的电源选择　 　，测温电路的电源选择　 　。（均选填“”或“”）
（2） 测温电路的原理为： 已知铂电阻温度计在约1mA工作电流下的电阻与温度的大致关系，通过测量铂电阻两端电压即可间接测出此时铂电阻的工作温度。 则测温电路中电阻板应将　 　个1kΩ电阻串联接入电路。
（3）为更精确地测量接近转变温度时的样品电阻，实际接线时，超导样品部分采用了“四引线法”，如图乙所示，其正确接法应为　 　（选填“A”或“B”），原因为　
　。
（4）连接好测量电路后，“胜哥”将与长引线连接的超导样品和铂电阻温度计捆绑安装在铜质均温块上，制成“测试探头”；接着他将探头放入液氮桶中，降温至转变温度以下后拿出，在室温中回温，回温过程记录得到数据如下（为电表V的示数，t为此时测试探头温度）：
0.001 0.001 0.002 0.003 0.006 0.011 0.026
0.040 0.087 0.097 0.101 0.102 0.106 0.108
在答题卡相应位置的网格中描点（5~6个）画出曲线的大致趋势。该超导材料的转变温度约为　 　℃。
【答案】（1）；
（2）10
（3）A；A接法能将电流引线和电压引线分开，避免导线电阻对测量结果的影响，使测量更准确。
（4）
【知识点】闭合电路的欧姆定律；常见传感器的工作原理及应用；伏安法测电阻
【解析】【解答】超导体指在特定低温条件下（临界温度Tc以下），电阻完全消失（零电阻效 且具有完全抗磁性（迈斯纳效应）的材料。1911年荷兰科学家昂内斯首次在 4.2K（-268.95℃）的汞中观测到该现象。目前常压最高临界温度为134K（-139℃），室温超导（300K）若实现将引发能源、医疗等领域革命。
（1）对于电阻测量电路，待测超导样品在室温下约300μΩ，电阻非常小；若采用10V恒压电源S2，根据欧姆定律，会产生很大的电流，可能损坏超导样品，所以电阻测量电路应选择1A恒流电源S1。
对于测温电路，铂电阻温度计在小于5mA工作电流下才能正常工作，1A恒流电源电流过大，10V恒压电源可通过串联电阻等方式来控制电路中的电流，使铂电阻温度计工作在合适电流下，所以测温电路的电源选择S2。
（2）已知铂电阻温度计在约1mA工作电流下的电阻与温度有对应关系，要使铂电阻温度计工作在1mA电流下；由铂电阻温度计的电阻范围是，电源电压为10V，设串联电阻为R串，根据欧姆定律，得
。
当铂电阻温度计电阻取最小值时，串联电阻
，
一个电阻为，所以需要串联10个电阻接入电路。
（3）因为在测量电阻时，导线本身有电阻（虽然短引线电阻为mΩ量级，但对于测量约300μΩ的超导样品电阻仍有影响），采用“四引线法”时，A接法能将电流引线和电压引线分开，电压引线间的电阻就是超导样品的电阻，可避免导线电阻对测量结果的影响，使测量更准确；而B接法无法将电流引线和电压引线有效分开，导线电阻会影响测量结果。
故正确接法应为A接法。
（4）超导材料的特性是在转变温度以下电阻为零，当温度升高超过转变温度后电阻会迅速增大。从实验数据来看，U1的变化可以间接反映的变化；观察数据，在温度从-167.9℃到 -162.5℃ 这个区间，U1数值较小且变化相对缓慢，说明较小且变化不大，可认为此时超导材料处于超导态；当温度从 -162.0℃开始，U1迅速增大，意味着迅速增大，超导材料开始失去超导特性。所以，超导材料的转变温度约在-162.5℃到-162.0℃之间。
【分析】（1）超导样品在室温下电阻很小采用恒流电源，铂电阻温度计电流较小，采用采用10V恒压电源；
（2）由铂电阻温度计的电阻范围是，根据欧姆定律求解总电阻，从而得到需要串联的电阻；
（3）导线本身有电阻，采用“四引线法”可避免导线电阻对测量结果的影响，使测量更准确；
（4）U1的变化可以间接反映电阻的变化，结合图表数据分析。
（1）对于电阻测量电路，待测超导样品在室温下约300μΩ，电阻非常小；若采用10V恒压电源S2，根据欧姆定律，会产生很大的电流，可能损坏超导样品，所以电阻测量电路应选择1A恒流电源S1。
对于测温电路，铂电阻温度计在小于5mA工作电流下才能正常工作，1A恒流电源电流过大，10V恒压电源可通过串联电阻等方式来控制电路中的电流，使铂电阻温度计工作在合适电流下，所以测温电路的电源选择S2。
（2）已知铂电阻温度计在约1mA工作电流下的电阻与温度有对应关系，要使铂电阻温度计工作在1mA电流下；由铂电阻温度计的电阻范围是，电源电压为10V，设串联电阻为R串，根据欧姆定律，得。
当铂电阻温度计电阻取最小值时，串联电阻，
一个电阻为，所以需要串联10个电阻接入电路。
（3）因为在测量电阻时，导线本身有电阻（虽然短引线电阻为mΩ量级，但对于测量约300μΩ的超导样品电阻仍有影响），采用“四引线法”时，A接法能将电流引线和电压引线分开，电压引线间的电阻就是超导样品的电阻，可避免导线电阻对测量结果的影响，使测量更准确；而B接法无法将电流引线和电压引线有效分开，导线电阻会影响测量结果。
故正确接法应为A接法。
（4）超导材料的特性是在转变温度以下电阻为零，当温度升高超过转变温度后电阻会迅速增大。从实验数据来看，U1的变化可以间接反映的变化；观察数据，在温度从-167.9℃到 -162.5℃ 这个区间，U1数值较小且变化相对缓慢，说明较小且变化不大，可认为此时超导材料处于超导态；当温度从 -162.0℃开始，U1迅速增大，意味着迅速增大，超导材料开始失去超导特性。所以，超导材料的转变温度约在-162.5℃到-162.0℃之间。
22．为探究“合力与分力的关系”， “胜哥”设计了如下实验。如图甲，在相距为D的两根竖直杆之间用一根长为L的不可伸长的轻绳连接（打结）一物体C，在绳的两端分别连接两个拉力传感器P和Q，保持P、Q的位置不变，且Q高于P，不计拉力传感器的重力。改变悬挂点C到P点的距离（不相对滑动），测得两传感器的拉力大小随的变化图像如图乙中Ⅰ、Ⅱ图线所示，试回答下列问题。
（1）C点的轨迹在一个　 　上（选填“圆”“抛物线”或“椭圆”）。
（2）图线Ⅰ表示的是　 　处传感器的拉力（选填“P”或“Q”）。
（3）根据图像可求得交点的纵坐标为　 　N，物体的重力为　 　（用图中传感器的读数，及绳长L和两杆间距D表示）。
【答案】（1）椭圆
（2）Q
（3）4.30；
【知识点】验证力的平行四边形定则；常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】该题需要学生对椭圆知识、几何关系以及分析图象以及受力情况等知识点熟记，并能够准确应用，题目难度较大。
（1）椭圆是到两焦点距离之和等于常数的所有点的集合，题中为绳长L是常数，所以C点的轨迹是椭圆；
（2）图像中Ⅰ、Ⅱ交点即为两绳拉力相等的位置，此时选取结点C为研究对象，受力如下图所示，两段绳与杆的夹角分别为和，水平方向
当时
当C点继续向右移动如下图所示
增大，减小，水平方向还是有
由上式可知会增大，减小，结合题图，在图像相交后，Ⅰ线力大于Ⅱ线力，故Ⅰ线表示Q处传感器的力。
（3）图像中Ⅰ、Ⅱ交点可以读出此时P、Q处拉力都为。
[此时CP、CQ与竖直方向的夹角相等延长QC到，由几何关系有
过Q作水平线与左杆交于A点，在中有
C点受力平衡有
整理得
【分析】 （1）根据椭圆的特点即可判断C点的轨迹为椭圆；
（2）对图中C结点为研究对象，做出受力分析图，结合C点移动时，角度的变化等列方程求解即可；
（3）根据几何关系确定cosα数值，再根据竖直方向上两段绳子拉力的竖直合力等于重力列式求解。
（1）椭圆是到两焦点距离之和等于常数的所有点的集合，题中为绳长L是常数，所以C点的轨迹是椭圆；
（2）图像中Ⅰ、Ⅱ交点即为两绳拉力相等的位置，此时选取结点C为研究对象，受力如下图所示，两段绳与杆的夹角分别为和，水平方向
当时
当C点继续向右移动如下图所示
增大，减小，水平方向还是有
由上式可知会增大，减小，结合题图，在图像相交后，Ⅰ线力大于Ⅱ线力，故Ⅰ线表示Q处传感器的力。
（3）[1] 图像中Ⅰ、Ⅱ交点可以读出此时P、Q处拉力都为。
[2] 此时CP、CQ与竖直方向的夹角相等延长QC到，由几何关系有
过Q作水平线与左杆交于A点，在中有
C点受力平衡有
整理得
23．学习了传感器之后，“胜哥”找到了一个型金属热电阻，想利用热电阻的阻值随温度的升高而增大的特点来制作一个简易的温度计。“胜哥”查到了该热电阻的阻值随温度变化的一些信息如图甲所示。他们准备的实验器材如下：干电池，电动势为，内阻不计；灵敏毫安表，量程，内阻为；滑动变阻器；开关、导线若干。
（1）若直接将干电池、开关、灵敏毫安表、金属热电阻串接成一个电路作为测温装置，则该电路能测的最低温度为　 　。
（2）现在“胜哥”想让测温范围大一些，能从开始测，他们又设计了如图乙所示的电路图，并进行了如下操作：
a. 将金属热电阻做防水处理后放入冰水混合物中，过了一段时间后闭合开关，调节滑动变阻器，使毫安表指针满偏；
b. 保持滑动变阻器接入电路的电阻不变，他们在实验室中找来了一瓶热水，“胜哥”把金属热电阻放入其中，过了一段时间后闭合开关，发现毫安表的读数为，则测得热水的温度为　 　。（保留2位有效数字）
c. 写出毫安表的电流值和温度的关系式　 　。
d. 根据关系式将毫安表刻度盘上的电流值改写为温度值。
（3）若干电池用久了后其电源电动势不变，而其内阻变大，不能忽略不计了，其他条件不变。若用此温度计前进行了（2）中a步骤的操作进行了调节，测量结果将会　 　（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】75；94；；不变
【知识点】闭合电路的欧姆定律；常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】通过本题应明确：由欧姆定律求出电流表达式、由图象求出电阻阻值与温度的函数关系式即可正确解题．（1）温度最低，电阻最大。
解得
由图像可知
得
（2）放入冰水混合物中，时，，电流表满偏有
解得
放热水中
得
得
由欧姆定律和温度与电阻关系式，
联立整理得
（3）不变，因为在操作a步骤时，要调节滑动变阻器使电流满偏，当电源内阻阻值增大，会将滑动变阻器阻值调小，总和不变，对结果无影响。
【分析】（1）根据电路中通过的最大电流计算电路最小电阻分析判断；
（2）根据图像和欧姆定律判断；
（3）根据热敏电阻的阻值随温度的变化规律和欧姆定律推导；
24．“胜哥”利用压敏电阻制作一台电子秤，如图（c）所示，已知压敏电阻阻值R随压力F变化的图像如图（a）所示，其中R0=20Ω，图像斜率k未知。图（b）为简易电子秤（秤盘质量不计）的电路图，其中电源电动势E=4.5V，内阻r=2Ω，R1是保护电阻，R2是调零电阻（最大阻值为20Ω），电流表量程为30mA，内阻为6Ω，R3=3Ω，g取10m/s2。实验步骤如下：
步骤a：秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏；
步骤b：秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器电阻接入电阻不变；读出此时毫安表示数I；
步骤c：换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值；
步骤d：将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。
（1）现有四个规格保护电阻，R1应选（　　）
A．1Ω B．10Ω C．30Ω D．100Ω
（2）改装后的质量刻度盘的零刻线在电流表　 　（填“零刻度”或“满刻度”）处；质量刻度是　 　（填“均匀的”或“不均匀的”）。
（3）“胜哥”将一个质量为8kg的物体放在秤盘上，电流表示数为10mA，则图（a）中斜率为　 　。
（4）电子秤用久了，电源电动势减小为4.32V，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤a操作，如称得一物体的质量为8kg，则待测重物的真实质量为　 　kg。（结果保留三位有效数字）
（5）电池E使用时间较长，电池的电动势变小、内阻变大；重新调零后，实验要求若被测物体质量测量的相对误差不能超过，则电池电动势降低为　 　V（结果保留三位有效数字）时必须更换电池。
【答案】（1）B
（2）满刻度；不均匀的
（3）1.25
（4）7.68
（5）4.28
【知识点】常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】（1）秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏，根据闭合电路欧姆定律可得
，，
由于
解得
B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
（2）由步骤a可知，秤盘上不放重物时，电流表指针满偏，所以改装后的刻度盘，其零刻度线在电流表的满刻度处，当秤盘上放重物的质量为m时，F=mg，由图（a）可得，此时压敏电阻的阻值为，k为R-F图像的斜率，由闭合电路欧姆定律可得，电流表的读数为
由此可知，质量刻度是不均匀的。
（3）将一个质量为8kg的物体放在秤盘上，电流表示数为10mA，代入电流表示数的表达式
解得
。
（4）若电子秤用久了，电源电动势减小为4.32V，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤a操作，则
若秤得一物体的质量为8kg，即此时电流表读数为10mA，所以
代入数据解得
（5）当电源电动势减小，内阻增大时，仍要使得电流表满偏，则电源内阻与滑动变阻器接入电路的阻值之和会减小，当放置重物时，导致电流表示数偏小，则测量结果偏大，即，所以
，，，
联立可得
即电池电动势降低为4.28V时必须更换电池。
【分析】（1）对秤盘上不放重物时，由闭合电路欧姆定律结合的取值范围，求解的取值范围，选出合适的；（2）根据步骤a分析改装后的质量刻度盘的零刻线在电流表上的位置；由闭合电路欧姆定律推导电流表示数与秤盘上所放物体质量的关系，判断质量刻度是否均匀；（3）将质量和电流表示数代入（2）中得到的电流表示数的表达式，求出图（a）的斜率；（4）由闭合电路欧姆定律列出电动势和内阻变化后，电流表满偏时和显示质量为8kg时的电流表表达式，进行求解；（5）由闭合电路欧姆定律列出相同的电流表示数对应质量的真实值和测量值之间的关系式，再结合相对误差的要求，求出电池必须更换时的电动势值。
25．为制作电子吊秤，“胜哥”找到一根拉力敏感电阻丝，拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生微小形变(宏观上可认为形状不变)，它的电阻也随之发生变化，其阻值 R 随拉力F变化的图象如图(a)所示，小组按图(b)所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势E = 3V，内阻r =1Ω；灵敏毫安表量程为10mA ，内阻Rg=50Ω；R1是可变电阻器，A、B两接线柱等高且固定。现将这根拉力敏感电阻丝套上轻质光滑绝缘环，将其两端接在A、B两接线柱上。通过光滑绝缘滑环可将重物吊起，不计敏感电阻丝重力，具体步骤如下：
步骤a：滑环下不吊重物时，闭合开关，调节可变电阻R1，使毫安表指针满偏；
步骤b：滑环下吊已知重力的重物G，测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ；
步骤c：保持可变电阻R1接入电路电阻不变，读出此时毫安表示数 I；
步骤d：换用不同已知重力的重物，挂在滑环上记录每一个重力值对应的电流值；
步骤e：将电流表刻度盘改装为重力刻度盘。
（1）写出敏感电阻丝上的拉力F与重物重力G的关系式 F=　 　；
（2）若图(a)中R0=100Ω，图象斜率 k = 0.5Ω/N ，测得θ=60°，毫安表指针半偏，则待测重物重力G= 　 　N；
（3）改装后的重力刻度盘，其零刻度线在电流表　 　(填“零刻度”或“满刻度”)处，刻度线　 　填“均匀”或“不均匀”）。
（4）若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台“吊秤”称重前，进行了步骤 a 操作，则测量结果　 　（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
【答案】（1）
（2）600
（3）满刻度；不均匀
（4）不变
【知识点】传感器的应用
【解析】【解答】(1) 由受力情况及平行四边形定则可知， ，解得： ；(2) 实验步骤中可知，当没有挂重物时，电流为满偏电流，即： ，由欧姆定律得： ，电流是半偏的，代入数据解得：G=600N；(3) 由实验步骤可知，当拉力为F时，电流为I，因此根据闭合电路的欧姆定律得： ，由图乙可知，拉力与电阻的关系式： ，解得： 电流值I与压力G不成正比，刻度盘不均匀；该秤的重力越小，电阻越小，则电流表示数越大，故重力的零刻度应在靠近电流表满刻度处；(4) 根据操作过程a可知，当内阻增大，仍会使得电流表满偏，则电阻R1会变小，即r+R1之和仍旧会不变，也就是说测量结果也不变。
【分析】（1）对节点进行受力分析，在重力和两个拉力的作用下，节点处于平衡状态，合力为零，根据该条件列方程求解拉力与重力的关系；
（2）利用全电路欧姆定律求解回路中的电流，电流表半偏即两条支路电阻相等；
（3）同理，利用全电路欧姆定律求出回路中电流的表达式，结合表达式分析求解即可；
（4）电源内阻便大，再进行a步骤时，接入电路中的滑动变阻器就会减小，所以对结果没有影响。
26．温度传感器是一种将温度变化转换为电学量变化的装置，它通过测量传感器元件的电学量随温度的变化来实现温度的测量，其核心部件是由半导体材料制成的热敏电阻．在某次实验中，为了测量热敏电阻RT在0℃到100℃之间多个温度下的阻值，“胜哥”设计了如图甲所示电路．
其实验步骤如下：
①正确连接电路，在保温容器中加入适量开水；
②加入适量的冰水，待温度稳定后，测量不同温度下热敏电阻的阻值；
③重复第②步操作若干次，测得多组数据．
（1）“胜哥”用多用电表“×100”挡测热敏电阻在100℃下的阻值，发现表头指针偏转的角度很大；为了准确地进行测量，应换到　 　挡（选填“×10”、“×1k”）；如果换挡后就用表笔连接热敏电阻进行读数，那么欠缺的实验步骤是：　 　，补上该步骤后，表盘的示数如图乙所示，则它的电阻是　 　Ω．
“胜哥”算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得图丙的R﹣t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R﹣t关系　 　；
（2）若把该热敏电阻与电源（电动势E=1.5V、内阻不计）、电流表（量程为5mA、内阻Rg=100Ω）、电阻箱R0串联起来，连成如图丁所示的电路，用该电阻作测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“热敏电阻测温计”．
①电流表刻度较大处对应的温度刻度应该　 　（填“较大”或“较小”）；
②若电阻箱的阻值取R0=220Ω，则电流表3mA处所对应的温度刻度为　 　℃．
【答案】（1）×10；欧姆调零；200；R=100+t
（2）较小；80
【知识点】传感器；传感器的应用
【解析】【解答】解：（1）用多用表的“×100”倍率的挡位测热敏电阻在室温下的阻值，发现表头指针偏转的角度很大，说明电阻较小，换用小倍率的，所以换用“×10”倍率；换挡后，需重新欧姆调零．电阻的阻值等于20×10Ω=200Ω．
从图中取相距较远的两个特殊点，代入R=R0+kt计算
由图有：
120=R0+20k
200=R0+100k
解得：
R0=100Ω
k=1
故该热敏电阻的R﹣t关系式：R=100+t
（2）①由闭合电路欧姆定律有：E=Ig（R+R′+Rg），可见电流越小电阻越大，而电阻越大温度则越高，即电流刻度较小处对应的温度刻度应该较大，电流表刻度较大处对应的温度刻度应该较小；
②若电阻箱阻值R′=220Ω时，代入E=Ig（R+R′+Rg），得热敏电阻的阻值为：R=180Ω；
结合图甲可知热敏电阻阻值与温度关系式为：R=t+100
故此时对应的温度数值为80℃．
故答案为：（1）×10，欧姆调零，200，R=100+t；（2）①较小；②80．
【分析】（1）多用电表的刻度盘零刻度在右边，当指针偏角比较大时，说明电阻比较小，指针偏角比较小时，说明电阻比较大．每次换挡需重新进行欧姆调零．欧姆表测电阻的阻值等于读数乘以倍率．根据图象的性质可明确对应的公式；（2）①电流小，根据闭合电路欧姆定律，可以得到热敏电阻的电阻值大，而根据题图甲，热敏电阻的电阻大时温度高；②根据闭合电路欧姆定律计算得到热敏电阻R的值，再从电阻与温度图象得到温度值．
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物理选择性必修二5.2 常见传感器的工作原理及应用同步练习（优生加练）
一、选择题
1．某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器，它们可能是（　　）
A．光敏电阻和驻极体话筒 B．金属热电阻和光敏电阻
C．热敏电阻和霍尔元件 D．热敏电阻和光敏电阻
2．传感器在日常生活中的应用随处可见，下列说法不正确的是（　　）
A．血糖仪利用葡萄糖生物传感器制成
B．可燃气体报警器利用电化学气体传感器制成
C．电梯超出负载发出报警提示的报警器利用压力传感器制成
D．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置利用温度传感器制成
3．某电饭锅的结构如图所示，其中温度传感器的主要元件是感温铁氧体，常温下感温铁氧体具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了。这个温度在物理学中称为该材料的“居里点”。关于该电饭锅的下列说法正确的是（　　）
A．开始煮饭时要压下开关按钮，手松开后这个按钮会马上恢复到图示状态
B．常压下煮饭时水沸腾后锅内还有一定水分的时间内，锅的温度会持续升高
C．饭煮熟后，水分被大米吸收，锅底的温度升高至“居里点”，开关按钮会自动弹起，使电饭锅停止加热
D．如果用电饭锅烧水，也能在水沸腾后立即自动断电
4．霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿z轴方向的磁场，磁感应强度 、k均为常数 将传感器固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变 方向如图所示 ，当物体沿z轴方向移动时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同 则（　　）
A．传感器灵敏度 与上、下表面的距离有关
B．当物体沿z轴方向移动时，上、下表面的电势差U变小
C．传感器灵敏度 与通过的电流有关
D．若图中霍尔元件是电子导电，则下板电势高
5．如图所示为加速度计，滑块可以在光滑的框架中平移，两侧用相同的轻弹簧拉着。R为阻值随滑动距离均匀变化的滑动变阻器，两个电池完全相同。加速度为零时，电压表指针的零点位于表盘中央，当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转。下列说法正确的是（　　）
A．电压表的指针向零点右侧偏转表示加速度向右
B．若仅弹簧的劲度系数变为2倍，则量程变为2倍
C．若仅滑块质量变为2倍，则量程变为2倍
D．若仅两电池的内阻不相等时，无需重新调零
6．“胜哥”在暗室中利用多用电表验证“硫化镉光敏电阻的阻值随光照强度增大而减小”的特性，实验电路如图甲所示。保持电阻箱的阻值不变，则(　　)
A．直接测量的电压时，按图乙接入多用电表
B．直接测量的电流时，按图丙接入多用电表
C．正确测量的电压时，多用电表示数随光照强度增大而增大
D．正确测量的电流时，多用电表示数随光照强度增大而减小
7． 如图所示，说法正确的是（　　）
A．甲图装置霍尔元件左右移动时，能产生霍尔电压的原理是电磁感应
B．乙图中物体向右移，则电容器的电容变大
C．丙图装置中通过物体位置变化引起线圈的自感系数改变
D．丁图装置只要有声音，即使不接入电源，R两端也有电压输出
8．可变差动变压器（LVDT）是一种常用的直线位移传感器，简化模型如图所示。它内部主要结构包括一个初级线圈和一对匝数相等的次级线圈，初级线圈位于中间，次级线圈则沿相反方向串联，对称缠绕在初级线圈的两侧；导磁铁芯可以在空心管（图中未画出）中移动，连接到要测量位移的物体上，初始时铁芯恰好位于空心管的中央，运动中铁芯始终有一端在副线圈中。在ab端输入有效值为的正弦式交变电压，cd端输出电压的有效值记为，则（　　）
A．铁芯从中央位置开始向上移动时，增加
B．铁芯从中央位置开始的移动量越大，越小
C．铁芯向上移动一定距离后，若增大，会减小
D．可变差动变压器无法反映物体的运动方向
二、多项选择题
9．下列说法正确的是 （　　）
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大
10．关于下列仪器的原理说法正确的是（　　）
A．当有烟雾进入火灾报警器时，由于油雾颗粒对光的散射，光电三极管将接收到光信号，从而触发火灾警报
B．红外体温计是根据物体的温度越高发射的红外线波长越长的原理进行工作的
C．超声波测速仪是利用了多普勒效应，汽车驶向测速仪的速度越大，测速仪接收到的反射波频率就越高
D．钳形电流表既可以测交变电流的大小，也可以测恒定电流的大小
11．“胜哥”用平行板电容器探究材料竖直方向尺度随温度变化的特征，探究电路如图所示。电容器上极板固定，下极板可随材料竖直方向的尺度变化而上下移动。电源输出电压恒定，闭合开关S，被测材料热胀冷缩，调节滑动变阻器R，滑片处在中间一位置时带电液滴P恰好可以静止在电容器极板间，下列说法中正确的是（　　）
A．改变的阻值，带电液滴P仍能处于静止状态
B．材料温度降低，带电液滴P将向上运动
C．材料温度升高，极板所带电荷量减小
D．检测到灵敏电流计的电流方向为从a到b，说明材料温度升高
三、非选择题
12．二极管具有单向导电性，其正向电阻很小，反向电阻很大，现有一个二极管其正极记为A、负极记为B．“胜哥”研究二极管正、反向电阻的相关实验操作过程如下：
（1）先用多用电表的欧姆挡测量其电阻，其正向电阻约为10 Ω，反向电阻约为50 kΩ，则在测量二极管的正向电阻时，电表的红表笔应接　 　（填“A”或“B”）端。
（2）“胜哥”设计了如图所示的电路用伏安法进一步测量该二极管正、反向电压均为2 V时的电阻值，二极管接在1、2之间，电压表的内阻约为40 kΩ，选用多用电表的直流电流挡作为电流表接在3、4之间．该多用电表的直流电流有三个量程，量程和对应的内阻分别为：①50 μA，内阻约为100 Ω；②50 mA，内阻约为50 Ω；③250 mA，内阻约为10 Ω．则在实验过程中，多用电表的红表笔应与接线柱　 　（选填“3”或“4”）相连；测二极管的反向电阻时电流表的量程应选用　 　（选填“①”“②”或“③”），单刀双掷开关S2应拨向接点　 　（选填“5”或“6”）。
13．有一种测量压力的电子秤，其原理图如图所示．E是内阻不计、电动势为6 V的电源．R0是一个阻值为300 Ω的限流电阻．G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器．R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示．C是一个用来保护显示器的电容器．秤台的重力忽略不计，试分析：
（1）利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式R＝　 　 Ω；
（2）若电容器的耐压值为5 V，该电子秤的最大称量值为　 　N；
（3）如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，则该测力显示器的刻度　 　．(选填“均匀”或“不均匀”)
14．“胜哥”为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为3.0cm的挡光条，如图所示，滑块在牵引力作用下，先后匀加速通过两个光电门，配套的数字计时器记录了挡光条通过第一个光电门时的时间为△t1=0.30s，通过第二个光电门的时间为△t2=0.10s，挡光条从开始挡住第一个光电门到开始挡住第二个光电门的时间间隔为△t3=4.0s．则滑块通过第一个光电门时的瞬时速度为　 　，滑块通过第二个光电门的瞬时速度为　 　．滑块的加速度为　 　 m/s2，两个光电门之间的距离是　 　 m。
15．为了测量木块与木板间的动摩擦因数μ，“胜哥”使用位移传感器设计了如图甲所示实验装置，让木块从倾斜木板上一点A由静止释放，位移传感器可以测出木块到传感器的距离．位移传感器连接计算机，描绘出滑块相对传感器的位移x随时间t的变化规律如图乙所示。
（1）根据上述图线，计算0.4s时木块的速度v=　 　m/s，木块加速度a=　 　m/s2；（结果均保留2位有效数字）
（2）为了测定动摩擦因数μ，还需要测量的量是　 　；（已知当地的重力加速度g）
16．“胜哥”用图1所示装置来测定当地重力加速度，主要操作如下：
①安装实验器材，调节试管夹（小铁球）、光电门和纸杯在同一竖直线上；
②打开试管夹，由静止释放小铁球，用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t，并用刻度尺（图上未画出）测量出两个光电门之间的高度h，计算出小铁球通过两光电门间的平均速度v；
③保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，重复②的操作，测出多组（h，t），计算出对应的平均速度”；
④画出v﹣t图像．
请根据实验，回答如下问题：
（1）设小铁球到达光电门l时的速度为v0，当地的重力加速度为g．则小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为　 　．（用v0、g和t表示）
（2）实验测得的数据如表：
实验次数 1 2 3 4 5 6
h（cm） 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00
t（s） 0.069 0.119 0.159 0.195 0.226 0.255
v（m/s） 1.45 1.68 1.89 2.05 2.21 2.35
请在图2坐标纸上画出v﹣t图像．　 　
（3）根据v﹣t图像，可以求得当地重力加速度g=　 　m/s2，小球通过光电门1时的速度为　 　 m/s．（以上结果均保留两位有效数字）
17．“胜哥”探究合外力做功和动能变化的关系，他将宽度一定的挡光片固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与砝码盘相连，在水平桌面上的A、B两点各安装一个光电门，记录小车通过A、B位置时的遮光时间，小车中可以放置砝码。
（1）实验主要步骤如下：
①实验前应将木板左端略微抬高，使小车通过两光电门的遮光时间相等，这样做的目的是　 　；
②用长度测量工具游标卡尺测量挡光片宽度为d，再用刻度尺量得A、B之间的距离为L；
③将小车停在C点，在砝码盘中放上砝码，小车在细线拉动下运动，记录此时小车（含挡光片及车中砝码）的质量为M，砝码盘和盘中砝码的总质量为m，小车通过A、B的遮光时间分别为t1、t2，已知重力加速度为g，则可以得到A至B过程中小车的合外力做功为　 　，小车的动能变化量为　 　（用相应的字母m、M、t1、t2、L、d表示）；
④在小车中增减砝码或在砝码盘中增减砝码，重复③的操作．
（2）“胜哥”为了实验能达到预期效果，步骤③中M、m应满足的条件是　 　。
18．如图甲所示，在水平放置的气垫导轨上有一带有方盒的滑块，质量为M，气垫导轨右端固定一定滑轮，细线绕过滑轮，一端与滑块相连，另一端挂有6个钩码，设每个钩码的质量为m，且M=4m。
（1）“胜哥”用游标卡尺测出滑块上的挡光片的宽度，读数如图乙所示，则宽度d=　 　cm；
（2）“胜哥”打开气源，将滑块由静止释放，滑块上的挡光片通过光电门的时间为t，则滑块通过光电门的速度为　 　（用题中所给字母表示）；
（3）开始实验时，细线另一端挂有6个钩码，由静止释放后细线上的拉力为F1，接着每次实验时将1个钩码移放到滑块上的方盒中，当只剩3个钩码时细线上的拉力为F2，则F1　 　2F2（填“大于”、“等于”或“小于”）；
（4）若每次移动钩码后都从同一位置释放滑块，设挡光片距光电门的距离为L，钩码的个数为n，测出每次挡光片通过光电门的时间为t，测出多组数据，并绘出 n﹣ 图象，已知图线斜率为k，则当地重力加速度为　 　（用题中字母表示）。
19．“胜哥”为探究光敏电阻阻值随光照强度变化的关系，设计了如图（a）所示的电路。所用器材有：置于暗箱（图中虚线区域）中的光敏电阻、小灯泡和刻度尺；阻值为R的定值电阻；理想电压表V；电动势为E、内阻为r的电源；开关S；导线若干。
实验时，先按图（a）连接好电路，然后改变暗箱中光源到光敏电阻的距离d，记录电压表的示数U，获得多组数据如下表：
d/cm 8.50 10.00 12.00 13.50 15.00 17.00 18.50 20.00
U/mV 271.0 220.0 180.0 156.7 144.9 114.0 94.8 89.5
回答下列问题：
（1）光敏电阻阻值与电压表示数U的关系式为　 　（用E、r，R、U表示）。
（2）依据实验结果可推断：光敏电阻的阻值随着光照强度的减小而　 　（填“增大”或“减小”）。
（3）“胜哥”注意到智能手机有自动调节屏幕亮度的功能，光照强度大时屏幕变亮，反之变暗。他设想利用光敏电阻的特性，实现“有光照射光敏电阻时，小灯泡变亮；反之变暗”的功能，设计了如图（b）所示电路，则电路中　 　（填“”或“”）为光敏电阻，另一个为定值电阻。
（4）如图（c）所示为工厂流水生产线上利用光敏电阻特性，信号处理系统自动计数的示意图，其中为光敏电阻，为定值电阻，那么当有光照射时，信号处理系统获得　 　（填“高电压”或“低电压”），信号处理系统每获得一次　 　（填“高电压”或“低电压”）就记数一次。
20．熄火保护装置主要由弹簧、热电偶和电磁铁等组成，其示意图如图1所示，A、B为导线上两个接线端。“胜哥”设计了如图2所的电路（部分连线未完成）进行探究，图中数字毫安表内阻约为1Ω，数字毫伏表内阻约为10MΩ。
（1）将图1中的A、B端分别与图2中的A、B端连接，测量热电偶和电磁铁线圈构成的组合体电阻。已知组合体电阻不超过0.05Ω，则未完成的连接中，Q端应和　 　（填“b”或“c"）处相连，理由是　 　。正确连线后，开始时滑动变阻器的滑片应置于　 　（填“d”或“e"）端
（2）闭合开关S1、S2，实验测得组合体电阻为0.020Ω，当电磁铁线圈中的电流小于142mA时，电磁铁无法继续吸合衔铁，衔铁被释放。断开开关S1、S2，从室温加热热电偶感温端到某一温度后，停止加热，使其自然冷却至室温，测得整个过程中热电偶受热产生的电动势E随时间的变化关系如图3所示。在相同的加热和冷却过程中，如果将A、B端直接连接，不计温度变化对组合体电阻的影响，从停止加热到吸合的衔铁被释放，所用的时间约为　 　 s（保留3位有效数字）。
21．超导材料在超导转变温度附近，电阻率会陡然下降为0，利用这一电学特性，“胜哥”在电学实验室做了“测定高温超导材料转变温度”的实验。实验中用到的器材如下：
待测超导样品。（室温下约300μΩ）
铂电阻温度计（，与温度有关；5mA）
1A恒流电源
10V恒压电源
电阻板R，装有20个串联的1kΩ电阻
长引线，短引线若干（电阻mΩ量级）
高精度数字万用表两只（内阻约10000MΩ）
铜质均温块·液氮3L
（1）“胜哥”设计了如图甲所示的样品电阻测量电路和测温电路（对应两个万用表）。电阻测量电路的电源选择　 　，测温电路的电源选择　 　。（均选填“”或“”）
（2） 测温电路的原理为： 已知铂电阻温度计在约1mA工作电流下的电阻与温度的大致关系，通过测量铂电阻两端电压即可间接测出此时铂电阻的工作温度。 则测温电路中电阻板应将　 　个1kΩ电阻串联接入电路。
（3）为更精确地测量接近转变温度时的样品电阻，实际接线时，超导样品部分采用了“四引线法”，如图乙所示，其正确接法应为　 　（选填“A”或“B”），原因为　
　。
（4）连接好测量电路后，“胜哥”将与长引线连接的超导样品和铂电阻温度计捆绑安装在铜质均温块上，制成“测试探头”；接着他将探头放入液氮桶中，降温至转变温度以下后拿出，在室温中回温，回温过程记录得到数据如下（为电表V的示数，t为此时测试探头温度）：
0.001 0.001 0.002 0.003 0.006 0.011 0.026
0.040 0.087 0.097 0.101 0.102 0.106 0.108
在答题卡相应位置的网格中描点（5~6个）画出曲线的大致趋势。该超导材料的转变温度约为　 　℃。
22．为探究“合力与分力的关系”， “胜哥”设计了如下实验。如图甲，在相距为D的两根竖直杆之间用一根长为L的不可伸长的轻绳连接（打结）一物体C，在绳的两端分别连接两个拉力传感器P和Q，保持P、Q的位置不变，且Q高于P，不计拉力传感器的重力。改变悬挂点C到P点的距离（不相对滑动），测得两传感器的拉力大小随的变化图像如图乙中Ⅰ、Ⅱ图线所示，试回答下列问题。
（1）C点的轨迹在一个　 　上（选填“圆”“抛物线”或“椭圆”）。
（2）图线Ⅰ表示的是　 　处传感器的拉力（选填“P”或“Q”）。
（3）根据图像可求得交点的纵坐标为　 　N，物体的重力为　 　（用图中传感器的读数，及绳长L和两杆间距D表示）。
23．学习了传感器之后，“胜哥”找到了一个型金属热电阻，想利用热电阻的阻值随温度的升高而增大的特点来制作一个简易的温度计。“胜哥”查到了该热电阻的阻值随温度变化的一些信息如图甲所示。他们准备的实验器材如下：干电池，电动势为，内阻不计；灵敏毫安表，量程，内阻为；滑动变阻器；开关、导线若干。
（1）若直接将干电池、开关、灵敏毫安表、金属热电阻串接成一个电路作为测温装置，则该电路能测的最低温度为　 　。
（2）现在“胜哥”想让测温范围大一些，能从开始测，他们又设计了如图乙所示的电路图，并进行了如下操作：
a. 将金属热电阻做防水处理后放入冰水混合物中，过了一段时间后闭合开关，调节滑动变阻器，使毫安表指针满偏；
b. 保持滑动变阻器接入电路的电阻不变，他们在实验室中找来了一瓶热水，“胜哥”把金属热电阻放入其中，过了一段时间后闭合开关，发现毫安表的读数为，则测得热水的温度为　 　。（保留2位有效数字）
c. 写出毫安表的电流值和温度的关系式　 　。
d. 根据关系式将毫安表刻度盘上的电流值改写为温度值。
（3）若干电池用久了后其电源电动势不变，而其内阻变大，不能忽略不计了，其他条件不变。若用此温度计前进行了（2）中a步骤的操作进行了调节，测量结果将会　 　（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
24． “胜哥”利用压敏电阻制作一台电子秤，如图（c）所示，已知压敏电阻阻值R随压力F变化的图像如图（a）所示，其中R0=20Ω，图像斜率k未知。图（b）为简易电子秤（秤盘质量不计）的电路图，其中电源电动势E=4.5V，内阻r=2Ω，R1是保护电阻，R2是调零电阻（最大阻值为20Ω），电流表量程为30mA，内阻为6Ω，R3=3Ω，g取10m/s2。实验步骤如下：
步骤a：秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏；
步骤b：秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器电阻接入电阻不变；读出此时毫安表示数I；
步骤c：换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值；
步骤d：将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。
（1）现有四个规格保护电阻，R1应选（　　）
A．1Ω B．10Ω C．30Ω D．100Ω
（2）改装后的质量刻度盘的零刻线在电流表　 　（填“零刻度”或“满刻度”）处；质量刻度是　 　（填“均匀的”或“不均匀的”）。
（3）“胜哥”将一个质量为8kg的物体放在秤盘上，电流表示数为10mA，则图（a）中斜率为　 　。
（4）电子秤用久了，电源电动势减小为4.32V，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤a操作，如称得一物体的质量为8kg，则待测重物的真实质量为　 　kg。（结果保留三位有效数字）
（5）电池E使用时间较长，电池的电动势变小、内阻变大；重新调零后，实验要求若被测物体质量测量的相对误差不能超过，则电池电动势降低为　 　V（结果保留三位有效数字）时必须更换电池。
25．为制作电子吊秤，“胜哥”找到一根拉力敏感电阻丝，拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生微小形变(宏观上可认为形状不变)，它的电阻也随之发生变化，其阻值 R 随拉力F变化的图象如图(a)所示，小组按图(b)所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势E = 3V，内阻r =1Ω；灵敏毫安表量程为10mA ，内阻Rg=50Ω；R1是可变电阻器，A、B两接线柱等高且固定。现将这根拉力敏感电阻丝套上轻质光滑绝缘环，将其两端接在A、B两接线柱上。通过光滑绝缘滑环可将重物吊起，不计敏感电阻丝重力，具体步骤如下：
步骤a：滑环下不吊重物时，闭合开关，调节可变电阻R1，使毫安表指针满偏；
步骤b：滑环下吊已知重力的重物G，测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ；
步骤c：保持可变电阻R1接入电路电阻不变，读出此时毫安表示数 I；
步骤d：换用不同已知重力的重物，挂在滑环上记录每一个重力值对应的电流值；
步骤e：将电流表刻度盘改装为重力刻度盘。
（1）写出敏感电阻丝上的拉力F与重物重力G的关系式 F=　 　；
（2）若图(a)中R0=100Ω，图象斜率 k = 0.5Ω/N ，测得θ=60°，毫安表指针半偏，则待测重物重力G= 　 　N；
（3）改装后的重力刻度盘，其零刻度线在电流表　 　(填“零刻度”或“满刻度”)处，刻度线　 　填“均匀”或“不均匀”）。
（4）若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台“吊秤”称重前，进行了步骤 a 操作，则测量结果　 　（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
26．温度传感器是一种将温度变化转换为电学量变化的装置，它通过测量传感器元件的电学量随温度的变化来实现温度的测量，其核心部件是由半导体材料制成的热敏电阻．在某次实验中，为了测量热敏电阻RT在0℃到100℃之间多个温度下的阻值，“胜哥”设计了如图甲所示电路．
其实验步骤如下：
①正确连接电路，在保温容器中加入适量开水；
②加入适量的冰水，待温度稳定后，测量不同温度下热敏电阻的阻值；
③重复第②步操作若干次，测得多组数据．
（1）“胜哥”用多用电表“×100”挡测热敏电阻在100℃下的阻值，发现表头指针偏转的角度很大；为了准确地进行测量，应换到　 　挡（选填“×10”、“×1k”）；如果换挡后就用表笔连接热敏电阻进行读数，那么欠缺的实验步骤是：　 　，补上该步骤后，表盘的示数如图乙所示，则它的电阻是　 　Ω．
“胜哥”算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得图丙的R﹣t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R﹣t关系　 　；
（2）若把该热敏电阻与电源（电动势E=1.5V、内阻不计）、电流表（量程为5mA、内阻Rg=100Ω）、电阻箱R0串联起来，连成如图丁所示的电路，用该电阻作测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“热敏电阻测温计”．
①电流表刻度较大处对应的温度刻度应该　 　（填“较大”或“较小”）；
②若电阻箱的阻值取R0=220Ω，则电流表3mA处所对应的温度刻度为　 　℃．
答案
1．A
2．D
3．C
4．C
5．B
6．C
7．C
8．A
9．B,C
10．A,C
11．A,D
12．（1）B
（2）3；①；6
13．（1）
（2）
（3）不均匀
14．0.1 m/s；0.3m/s；0.05；0.8
15．（1）0.40；1.0
（2）斜面倾角（或A点的高度等）
16．（1）v=v0+ gt
（2）
（3）9.7；1.1
17．（1）平衡摩擦力；mgL；
（2）M远大于m
18．（1）0.520
（2）
（3）小于
（4）
19．；增大；；高电压；低电压
20．（1）b；组合体电阻不超过0.05Ω，远小于数字毫伏表内阻，应采用数字毫安表外接法；e
（2）17.5
21．（1）；
（2）10
（3）A；A接法能将电流引线和电压引线分开，避免导线电阻对测量结果的影响，使测量更准确。
（4）
22．（1）椭圆
（2）Q
（3）4.30；
23．75；94；；不变
24．（1）B
（2）满刻度；不均匀的
（3）1.25
（4）7.68
（5）4.28
25．（1）
（2）600
（3）满刻度；不均匀
（4）不变
26．（1）×10；欧姆调零；200；R=100+t
（2）较小；80
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