階段驗(yàn)收評(píng)價(jià)（四）電磁波傳感器及其應(yīng)用(本試卷滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題，每小題3分，共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．發(fā)射出去的電磁波，可以傳到無(wú)限遠(yuǎn)處B．無(wú)線電波遇到導(dǎo)體，就可以在導(dǎo)體中激起同頻率的振蕩電流C．波長(zhǎng)越短的電磁波，越接近直線傳播D．移動(dòng)電話是利用無(wú)線電波進(jìn)行通信的解析：選A無(wú)線電波在傳播過(guò)程中，遇到障礙物就被吸收一部分，遇到導(dǎo)體，會(huì)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流(同頻率的振蕩電流)，故B正確，A錯(cuò)誤；波長(zhǎng)越短，傳播方式越接近光的直線傳播，移動(dòng)電話發(fā)射或接收的電磁波屬于無(wú)線電波的高頻段，C、D正確。2.我國(guó)成功研發(fā)的反隱身先進(jìn)米波雷達(dá)堪稱(chēng)隱身飛機(jī)的克星，它標(biāo)志著我國(guó)雷達(dá)研究又創(chuàng)新的里程碑。米波雷達(dá)發(fā)射無(wú)線電波的波長(zhǎng)在1～10m范圍內(nèi)，則對(duì)該無(wú)線電波的判斷正確的是()A．米波的頻率比厘米波頻率高B．和機(jī)械波一樣須靠介質(zhì)傳播C．同光波一樣會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象D．不可能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象解析：選C由f＝eq\f(v,λ)可知，電磁波的波長(zhǎng)越大，頻率越低，故米波的頻率比厘米波的頻率低，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；無(wú)線電波的傳播不需要介質(zhì)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；無(wú)線電波同光波一樣會(huì)發(fā)生反射，選項(xiàng)C正確；干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，故無(wú)線電波也能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3．救治和轉(zhuǎn)運(yùn)危重病人和傳染病等特殊患者時(shí)，需要用到負(fù)壓救護(hù)車(chē)，該車(chē)?yán)眉夹g(shù)手段，使車(chē)內(nèi)氣壓低于外界大氣壓，所以空氣在自由流動(dòng)時(shí)只能由車(chē)外流向車(chē)內(nèi)，并可將車(chē)內(nèi)的空氣進(jìn)行無(wú)害化處理后排出，最大限度地減少感染的機(jī)率。為保證車(chē)內(nèi)氣壓正常，車(chē)輛應(yīng)該配備()A．氣壓傳感器 B．氧傳感器C．聲傳感器 D．力傳感器解析：選A負(fù)壓救護(hù)車(chē)為保證車(chē)內(nèi)氣壓低于外界氣壓需要安裝氣壓傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量車(chē)內(nèi)氣壓，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。4．無(wú)線電廣播的中波段波長(zhǎng)范圍為187～560m，為了避免鄰近電臺(tái)的干擾，兩個(gè)電臺(tái)的頻率范圍至少要相差104Hz，則此波段中最多能容納的電臺(tái)數(shù)約為()A．500個(gè) B．187個(gè)C．100個(gè) D．20個(gè)解析：選C由公式λ＝eq\f(c,f)，知f＝eq\f(c,λ)，其中c＝3×108m/s。當(dāng)λ1＝187m時(shí)，f1≈1.60×106Hz；λ2＝560m時(shí)，f2≈0.536×106Hz。n＝eq\f(f1－f2,Δf)＝eq\f(1.60×106－0.536×106,104)個(gè)≈106個(gè)，故C選項(xiàng)最接近。5.如圖所示，LC振蕩電路的L不變，C可調(diào)，要使振蕩的頻率從700Hz變?yōu)?400Hz，則可以采用的辦法有()A．把電容增大到原來(lái)的4倍B．把電容增大到原來(lái)的2倍C．把電容減小到原來(lái)的eq\f(1,2)D．把電容減小到原來(lái)的eq\f(1,4)解析：選D由題意，頻率變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則周期就變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,2)，由T＝2πeq\r(LC)及L不變知，應(yīng)把電容C減小到原來(lái)的eq\f(1,4)。故正確選項(xiàng)為D。6．如圖所示為一LC振蕩電路中電容器極板上的電荷量隨時(shí)間變化的規(guī)律圖像，由圖可知()A．t1到t2時(shí)間內(nèi)，電容器在充電B．t2到t3時(shí)間內(nèi)，電路中電流在增大C．t1時(shí)刻，電路中的磁場(chǎng)能最小D．t2時(shí)刻，電路中的電場(chǎng)能最大解析：選C在t1到t2時(shí)間內(nèi)，電容器極板上的電荷量不斷減小，說(shuō)明電容器在不斷放電，故A錯(cuò)誤；在t2到t3時(shí)間內(nèi)，電容器極板上的電荷量不斷增加，說(shuō)明電容器在不斷充電，此時(shí)電路中的電流在減小，故B錯(cuò)誤；在t1時(shí)刻，電容器極板上的電荷量最大，說(shuō)明電容器充電完畢，電路中無(wú)電流，則磁場(chǎng)能最小，故C正確；在t2時(shí)刻，電容器極板上的電荷量等于0，說(shuō)明電容器放電完畢，電路中電流最大，磁場(chǎng)能最大，電場(chǎng)能最小，故D錯(cuò)誤。7.如今，共享電單車(chē)已遍布全國(guó)各市，如圖所示，電單車(chē)的車(chē)鎖內(nèi)集成了嵌入式芯片、GPS模塊和SIM卡等，能實(shí)時(shí)顯示位置、可行駛的里程便于監(jiān)控電單車(chē)。用戶僅需用手機(jī)上的客戶端軟件(APP)掃描二維碼，即可自動(dòng)開(kāi)鎖，騎行時(shí)手機(jī)APP上能實(shí)時(shí)了解電單車(chē)的位置以及該電單車(chē)能行駛的里程；騎行結(jié)束關(guān)鎖后APP就顯示計(jì)時(shí)、計(jì)價(jià)、里程等信息。此外，電單車(chē)能夠在騎行過(guò)程中為車(chē)鎖內(nèi)電池充電，滿足定位和自動(dòng)開(kāi)鎖等過(guò)程中的用電。根據(jù)以上信息，下列說(shuō)法正確的是()A．電單車(chē)和手機(jī)之間是利用聲波傳遞信息的B．電單車(chē)某個(gè)時(shí)刻的準(zhǔn)確位置是借助通信衛(wèi)星定位確定的C．電單車(chē)車(chē)鎖是直接插電實(shí)現(xiàn)充電的D．手機(jī)APP上顯示的里程，是由雷達(dá)測(cè)出的解析：選B電單車(chē)和手機(jī)之間是利用電磁波傳遞信息的，故A錯(cuò)誤；電單車(chē)某個(gè)時(shí)刻的準(zhǔn)確位置是借助通信衛(wèi)星定位確定的，故B正確；電單車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)電磁感應(yīng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能從而實(shí)現(xiàn)給車(chē)鎖充電，故C錯(cuò)誤；手機(jī)APP上顯示的里程是由通信衛(wèi)星GPS定位確定的，故D錯(cuò)誤。8．電熨斗能自動(dòng)控制溫度，在熨燙不同的織物時(shí)，設(shè)定的溫度可以不同，如圖所示為電熨斗的結(jié)構(gòu)圖，電熨斗內(nèi)部裝有雙金屬片，雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬，各種織物材料衣物熨燙時(shí)溫度高低關(guān)系如下表所示。若把熨燙的棉麻衣物換成絲綢衣物，則調(diào)溫旋鈕應(yīng)()織物材料尼龍合成纖維絲綢羊毛麻熨燙溫度由低到高A．向下調(diào)節(jié) B．向上調(diào)節(jié)C．保持原狀 D．不能確定解析：選B常溫下，上下觸點(diǎn)是接觸的，這樣插上電源時(shí)，電熨斗開(kāi)始升溫，當(dāng)溫度升高時(shí)，雙金屬片上層比下層形變大，雙金屬片向下彎曲，觸點(diǎn)分離，停止加熱?，F(xiàn)把棉麻衣物換成絲綢衣物，熨燙溫度變低，就要斷開(kāi)加熱電路，應(yīng)把調(diào)溫旋鈕向上旋轉(zhuǎn)，這樣在金屬形變較小時(shí)就能斷開(kāi)電路。二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)9．演示位移傳感器如圖甲所示，其工作原理如圖乙所示，物體M在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑桿P，通過(guò)電壓表顯示的數(shù)據(jù)來(lái)反映物體位移的大小x。假設(shè)電壓表是理想電壓表，則下列說(shuō)法正確的是()A．物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中的電流不會(huì)發(fā)生變化B．物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化C．物體M不動(dòng)時(shí)，電路中沒(méi)有電流D．物體M不動(dòng)時(shí)，電壓表沒(méi)有示數(shù)解析：選AB電壓表不分流，故滑桿移動(dòng)不會(huì)改變電路的總電阻，也就不會(huì)改變電路中的總電流，故A正確，電壓表測(cè)量滑桿P與左側(cè)電阻之間的電壓，故電壓表示數(shù)隨物體M的移動(dòng)而變化，故B正確，C、D錯(cuò)誤。10.電子電路中常用到一種稱(chēng)為“干簧管”的元件(如圖所示)，它的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，只是玻璃管內(nèi)封入的兩個(gè)軟磁性材料制成的簧片。當(dāng)磁體靠近干簧管時(shí)，兩個(gè)簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到開(kāi)關(guān)的作用，操縱開(kāi)關(guān)的是磁場(chǎng)這只看不見(jiàn)的“手”。關(guān)于干簧管，下列說(shuō)法正確的是()A．干簧管接入電路中的作用相當(dāng)于電阻B．干簧管是根據(jù)熱脹冷縮的原理制成的C．兩個(gè)軟磁性材料制成的簧片接通的原因是被磁化后相互吸引D．干簧管接入電路中的作用相當(dāng)于開(kāi)關(guān)解析：選CD當(dāng)磁體靠近干簧管時(shí)，兩個(gè)簧片被磁化相互吸引而接通，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；當(dāng)磁體遠(yuǎn)離干簧管時(shí)，軟磁性材料制成的簧片失去磁性，所以?xún)苫善址珠_(kāi)，因此干簧管在電路中的作用相當(dāng)于開(kāi)關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。11.如圖所示為L(zhǎng)C振蕩電路，當(dāng)開(kāi)關(guān)S打向右邊發(fā)生振蕩后，下列說(shuō)法正確的是()A．振蕩電流達(dá)到最大值時(shí)，電容器極板上的電荷量為零B．振蕩電流達(dá)到最大值時(shí)，磁場(chǎng)能最大C．振蕩電流為0時(shí)，電場(chǎng)能為0D．振蕩電流相鄰兩次為0的時(shí)間間隔等于振蕩周期的一半解析：選ABD當(dāng)振蕩電流達(dá)到最大時(shí)，磁場(chǎng)能最大，電場(chǎng)能最小，電容器極板上的電荷量為0，故A、B正確；當(dāng)振蕩電流為0時(shí)，充電完成，此時(shí)磁場(chǎng)能為0，電場(chǎng)能最大，故C錯(cuò)誤；由振蕩電路的周期性可知，振蕩電流相鄰兩次為0的時(shí)間間隔等于振蕩周期的一半，故D正確。12．如圖甲所示的無(wú)線話筒就是LC振蕩電路在實(shí)際中應(yīng)用的典型實(shí)例。某LC振蕩電路某時(shí)刻線圈中的磁場(chǎng)方向如圖乙所示，則下列說(shuō)法正確的是()A．若增加電容器極板上的電荷量，振蕩電路的周期會(huì)變大B．若磁場(chǎng)正在減弱，則電容器上極板帶正電C．若電容器正在放電，則電容器上極板帶正電D．若電容器正在放電，則自感電動(dòng)勢(shì)正在阻礙電流增大解析：選BD振蕩電路的周期公式為T(mén)＝2πeq\r(LC)，公式中不包含電容器極板上的電荷量，所以周期與電容器極板上的電荷量無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；若磁場(chǎng)正在減弱，則說(shuō)明電容器在充電，由安培定則可知，電容器上極板帶正電，故B正確；若電容器正在放電，因線圈中磁場(chǎng)向下，可知電容器下極板帶正電，故C錯(cuò)誤；若電容器正在放電，則電流在增大，由楞次定律可以知道，自感電動(dòng)勢(shì)正在阻礙電流的增大，故D正確。三、非選擇題(本題共6小題，共60分)13．(6分)如圖(a)是測(cè)量汽車(chē)過(guò)橋時(shí)對(duì)不同類(lèi)型橋面壓力變化的實(shí)驗(yàn)裝置。采用DIS方法對(duì)模型進(jìn)行測(cè)量，其結(jié)果如圖(b)中計(jì)算機(jī)屏幕所示。(1)圖(a)中的傳感器為_(kāi)_______傳感器。(2)圖(a)中甲、乙、丙分別為三種不同類(lèi)型的橋面。對(duì)于凸形橋甲，其相對(duì)應(yīng)的壓力圖線應(yīng)是圖(b)中計(jì)算機(jī)屏幕上的圖線________(填“a”“b”或“c”)。(3)若增大小球在斜槽上的高度，請(qǐng)?jiān)趫D(b)中大致畫(huà)出小球通過(guò)凸形橋甲時(shí)的壓力圖線。解析：(1)該傳感器把力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，屬于壓力傳感器。(2)小球經(jīng)過(guò)凸形橋甲的最高點(diǎn)時(shí)，小球?qū)蛎娴膲毫π∮谛∏蛩艿闹亓?，其相?duì)應(yīng)的壓力圖線應(yīng)是計(jì)算機(jī)屏幕上的圖線c。(3)增大小球在斜槽上的高度，小球經(jīng)凸形橋甲的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋面的壓力更小，其圖線與c相比較，最低點(diǎn)更低一點(diǎn)，如圖中d線所示。答案：(1)壓力(2)c(3)見(jiàn)解析圖14．(8分)某實(shí)驗(yàn)小組探究一種熱敏電阻的溫度特性?，F(xiàn)有器材：直流恒流電源(在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定)、電壓表、待測(cè)熱敏電阻、保溫容器、溫度計(jì)、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線等。(1)若用上述器材測(cè)量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，請(qǐng)你在圖甲所示的實(shí)物圖上連線。(2)實(shí)驗(yàn)的主要步驟：①正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，閉合開(kāi)關(guān)，記錄電源輸出的電流值；②在保溫容器中添加少量熱水，待溫度穩(wěn)定后，閉合開(kāi)關(guān)，____________________，____________________，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)；③重復(fù)第②步操作若干次，測(cè)得多組數(shù)據(jù)。(3)實(shí)驗(yàn)小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值，并據(jù)此繪得如圖乙所示的Rt關(guān)系圖線，請(qǐng)根據(jù)圖線寫(xiě)出該熱敏電阻的Rt數(shù)學(xué)關(guān)系式：R＝________Ω。(保留三位有效數(shù)字)解析：(1)根據(jù)R＝eq\f(U,I)可求出不同溫度下熱敏電阻的阻值，實(shí)物圖的連接如圖所示。(3)在Rt圖線上取兩點(diǎn)，當(dāng)t1＝10℃時(shí)，R1＝104Ω，當(dāng)t2＝60℃時(shí)，R2＝124Ω。故Rt圖像的斜率為k＝eq\f(ΔR,Δt)＝eq\f(R2－R1,t2－t1)＝0.400Ω/s。將圖線延長(zhǎng)，可知t＝0℃時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值為100Ω，故該熱敏電阻Rt的數(shù)學(xué)關(guān)系式為R＝(100＋0.400t)Ω。答案：(1)見(jiàn)解析圖(2)讀取并記錄溫度計(jì)示數(shù)讀取并記錄電壓表示數(shù)(3)100＋0.400t15.(8分)物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用光電門(mén)測(cè)量物體的速度，光電門(mén)傳感器為門(mén)式結(jié)構(gòu)，如圖所示。A處發(fā)射紅外線，B處接收紅外線。A、B之間無(wú)擋光物體時(shí)，電路斷開(kāi)；有物體經(jīng)過(guò)A、B之間時(shí)紅外線被遮擋，電路接通。請(qǐng)簡(jiǎn)述怎么計(jì)算出物體的速度。解析：當(dāng)光電門(mén)傳感器A、B之間無(wú)擋光物體時(shí)，電路斷開(kāi)，當(dāng)A、B之間有擋光物體時(shí)，電路接通，與光電門(mén)相連的計(jì)算機(jī)記錄下?lián)豕鈺r(shí)間Δt，再測(cè)量出擋光物體的寬度Δx，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式eq\x\to(v)＝eq\f(Δx,Δt)，即可算出物體運(yùn)動(dòng)的平均速度，當(dāng)Δx很小時(shí)，計(jì)算出的平均速度可認(rèn)為是瞬時(shí)速度。答案：見(jiàn)解析16．(10分)如圖所示，線圈L的自感系數(shù)為25mH，電阻為0，電容器C的電容為40μF，燈泡D的規(guī)格是“4V2W”，開(kāi)關(guān)S閉合后，燈泡正常發(fā)光，S斷開(kāi)后，LC中產(chǎn)生振蕩電流。若從S斷開(kāi)開(kāi)始計(jì)時(shí)，求：(1)當(dāng)t＝eq\f(π,2)×10－3s時(shí)，電容器的右極板帶何種電荷；(2)當(dāng)t′＝π×10－3s時(shí)，LC回路中的電流。解析：(1)根據(jù)T＝2πeq\r(LC)，可求得振蕩電流的周期為：T＝2πeq\r(25×10－3×40×10－6)s＝2π×10－3s。由題圖可知，當(dāng)電路中的電流穩(wěn)定時(shí)，電容器兩端的電壓等于0，所以在電流穩(wěn)定后斷開(kāi)S，由于電容器與電感線圈串聯(lián)組成振蕩回路，所以電容器開(kāi)始充電。由于：t＝eq\f(π,2)×10－3s＝eq\f(T,4)，可知t時(shí)刻恰好充電完畢。由于開(kāi)始時(shí)流過(guò)線圈的電流的方向向右，所以S斷開(kāi)后電容器C的右端先充入正電荷，即在t＝eq\f(π,2)×10－3s時(shí)，電容器的右極板帶正電荷。(2)由于t′＝π×10－3s＝eq\f(T,2)，此時(shí)刻振蕩回路中的電流與開(kāi)始時(shí)的電流大小相等，方向相反。開(kāi)始時(shí)的電流：I＝eq\f(P,U)＝eq\f(2,4)A＝0.5A。答案：(1)正電荷(2)0.5A17.(12分)一水平放置的圓盤(pán)繞豎直固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓盤(pán)上沿半徑開(kāi)有一條寬度為2mm的均勻狹縫。將激光器與傳感器上下對(duì)準(zhǔn)，使二者間連線與轉(zhuǎn)軸平行，分別置于圓盤(pán)的上下兩側(cè)，且可以同步地沿圓盤(pán)半徑方向勻速移動(dòng)，激光器連續(xù)向下發(fā)射激光束。在圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)狹縫經(jīng)過(guò)激光器與傳感器之間時(shí)，傳感器接收到一個(gè)激光信號(hào)，并將其輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)處理后畫(huà)出相應(yīng)圖線。圖甲為該裝置示意圖，圖乙為所接收的光信號(hào)隨時(shí)間變化的圖線，橫坐標(biāo)表示時(shí)間t，縱坐標(biāo)表示接收到的激光信號(hào)強(qiáng)度I，圖中Δt1＝1.0×10－3s，Δt2＝0.8×10－3s。(1)利用圖乙中的數(shù)據(jù)求1s時(shí)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。(2)說(shuō)明激光器的傳感器沿半徑移動(dòng)的方向，并說(shuō)理由。解析：(1)由題圖乙讀得，轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期T＝0.8s，角速度ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2×3.14,0.8)rad/s＝7.85rad/s。(2)激光器和傳感器沿半徑由中心向圓盤(pán)邊緣移動(dòng)。理由：由于脈沖寬度在逐漸變窄，表明光信號(hào)能通過(guò)狹縫的時(shí)間逐漸減少，即圓盤(pán)上對(duì)應(yīng)傳感器所在位置的線速度逐漸增加，因此激光器和傳感器沿半徑由中心向邊緣移動(dòng)。答案：(1)7.85rad/s(2)見(jiàn)解析18．(16分)小明根據(jù)所學(xué)的電學(xué)知識(shí)，想設(shè)計(jì)一個(gè)汽車(chē)超載自動(dòng)報(bào)警電路。他查閱了相關(guān)資料了解到壓敏電阻是阻值隨壓力變化而變化的元件，并了解到壓敏電阻在生活中的一種應(yīng)用——壓力傳感器。壓力傳感器受到的壓力越大，輸出的電壓就越大，用它可以稱(chēng)量汽車(chē)的重力。某壓力傳感器輸出電壓與壓力的關(guān)系如下表：壓力/(×105N)01.22.43.64.86.0輸出電壓/V012345小明利用該壓力傳感器和電阻箱R′(最大電阻999.9Ω)及部分其他器材設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路，閉合開(kāi)關(guān)S