2025年高三物理上學期“物理物聯(lián)網(wǎng)”中的物理知識考查卷一、選擇題（共8小題，每題6分，共48分）1.傳感器原理與力學知識綜合智能快遞柜的壓力傳感器采用壓阻式硅膜結(jié)構(gòu)，當包裹放置在托盤上時，硅膜發(fā)生形變導致電阻變化。已知硅膜的楊氏模量(Y=1.6\times10^{11},\text{Pa})，厚度(d=50,\mu\text{m})，若托盤受到的壓力(F=50,\text{N})，硅膜面積(S=1,\text{cm}^2)，則硅膜的形變量(\DeltaL)最接近（）A.(3.1\times10^{-8},\text{m})B.(3.1\times10^{-6},\text{m})C.(3.1\times10^{-4},\text{m})D.(3.1\times10^{-2},\text{m})解析：根據(jù)胡克定律(\DeltaL=\frac{FL}{YS})（此處(L\approxd)），代入數(shù)據(jù)得(\DeltaL=\frac{50\times50\times10^{-6}}{1.6\times10^{11}\times10^{-4}}\approx3.1\times10^{-6},\text{m})，選B。2.電磁感應(yīng)與傳感器應(yīng)用某智能手環(huán)的計步功能通過加速度傳感器實現(xiàn)，其核心是一個閉合線圈在磁場中振動。若線圈匝數(shù)(n=100)，面積(S=2,\text{cm}^2)，勻強磁場磁感應(yīng)強度(B=0.1,\text{T})，當手臂擺動導致線圈平面從平行磁場方向旋轉(zhuǎn)至垂直方向用時(\Deltat=0.1,\text{s})，則線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢為（）A.(2\times10^{-3},\text{V})B.(2\times10^{-2},\text{V})C.(2\times10^{-1},\text{V})D.(2,\text{V})解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律(E=n\frac{\Delta\Phi}{\Deltat}=n\frac{BS-0}{\Deltat}=100\times\frac{0.1\times2\times10^{-4}}{0.1}=2\times10^{-2},\text{V})，選B。3.波動光學與通信技術(shù)光纖通信中，光信號在纖芯中傳播的原理是全反射。已知纖芯折射率(n_1=1.5)，包層折射率(n_2=1.4)，則光從纖芯射向包層時的臨界角(C)滿足（）A.(\sinC=\frac{1.4}{1.5})B.(\sinC=\frac{1.5}{1.4})C.(\tanC=\frac{1.4}{1.5})D.(\cosC=\frac{1.4}{1.5})解析：全反射臨界角公式(\sinC=\frac{n_2}{n_1})，選A。4.熱力學與溫度傳感器某冷鏈物流的溫度傳感器使用熱敏電阻，其電阻(R)與溫度(t)的關(guān)系為(R=R_0(1+\alphat))，其中(R_0=100,\Omega)，(\alpha=0.04,^\circ\text{C}^{-1})。若傳感器串聯(lián)在電動勢(E=3,\text{V})、內(nèi)阻(r=10,\Omega)的電源兩端，當電流表示數(shù)為(0.02,\text{A})時，環(huán)境溫度為（）A.(25,^\circ\text{C})B.(30,^\circ\text{C})C.(35,^\circ\text{C})D.(40,^\circ\text{C})解析：根據(jù)閉合電路歐姆定律(I=\frac{E}{R+r})，解得(R=\frac{E}{I}-r=140,\Omega)，代入(R=R_0(1+\alphat))得(t=35,^\circ\text{C})，選C。5.波動與無線通信Wi-Fi信號采用2.4GHz的電磁波（光速(c=3\times10^8,\text{m/s})），其波長約為（）A.(0.125,\text{m})B.(1.25,\text{m})C.(12.5,\text{m})D.(125,\text{m})解析：由(\lambda=\frac{c}{f}=\frac{3\times10^8}{2.4\times10^9}=0.125,\text{m})，選A。6.動量守恒與碰撞傳感器汽車安全氣囊的碰撞傳感器通過檢測加速度觸發(fā)，其原理可簡化為質(zhì)量(m=0.01,\text{kg})的鋼球與彈簧相連，在碰撞瞬間彈簧壓縮量(x=1,\text{cm})，彈簧勁度系數(shù)(k=10^4,\text{N/m})，則碰撞時鋼球的加速度大小為（）A.(10^3,\text{m/s}^2)B.(10^4,\text{m/s}^2)C.(10^5,\text{m/s}^2)D.(10^6,\text{m/s}^2)解析：根據(jù)胡克定律(F=kx=ma)，得(a=\frac{kx}{m}=10^4,\text{m/s}^2)，選B。7.光學與環(huán)境監(jiān)測某氣體傳感器通過紅外吸收原理檢測CO?，已知CO?對波長(4.26,\mu\text{m})的紅外光吸收最強，該光的光子能量約為（普朗克常量(h=6.63\times10^{-34},\text{J·s})）（）A.(4.67\times10^{-20},\text{J})B.(4.67\times10^{-19},\text{J})C.(4.67\times10^{-18},\text{J})D.(4.67\times10^{-17},\text{J})解析：(E=h\frac{c}{\lambda}=6.63\times10^{-34}\times\frac{3\times10^8}{4.26\times10^{-6}}\approx4.67\times10^{-20},\text{J})，選A。8.原子物理與能量供應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備常用鋰電池供電，某電池的容量為500mAh，若工作電流為10mA，可連續(xù)工作時間為（）A.5hB.50hC.500hD.5000h解析：(t=\frac{500,\text{mAh}}{10,\text{mA}}=50,\text{h})，選B。二、非選擇題（共4題，共62分）9.實驗題：傳感器特性探究（14分）某小組用如圖所示裝置研究光敏電阻的特性，電源電動勢(E=6,\text{V})，內(nèi)阻不計，滑動變阻器(R_0)最大阻值為(10,\text{k}\Omega)，電壓表量程為3V。（1）實驗中應(yīng)將光敏電阻(R_G)與滑動變阻器______（選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）接入電路，電壓表應(yīng)并聯(lián)在______兩端。（4分）（2）某次測量中，滑動變阻器滑片位于中點，電壓表示數(shù)為2V，則此時光敏電阻的阻值為______(\text{k}\Omega)。（4分）（3）若增大光照強度，光敏電阻阻值將______，電壓表示數(shù)將______（選填“增大”“減小”或“不變”）。（6分）答案：（1）串聯(lián)；光敏電阻（或(R_G)）；（2）5；（3）減??；增大。10.計算題：智能家居控制系統(tǒng)（16分）某智能窗簾系統(tǒng)通過光照傳感器控制電機轉(zhuǎn)動，其簡化電路如圖所示。光照傳感器為一個光敏電阻，其阻值(R_G)與光照強度(E)（單位：lux）的關(guān)系為(R_G=\frac{1000}{E},\Omega)。當光照強度(E\geq50,\text{lux})時，電壓比較器輸出高電平，電機啟動拉開窗簾。已知電源電壓(U=12,\text{V})，定值電阻(R_0=20,\Omega)。（1）求光照強度(E=50,\text{lux})時，光敏電阻的阻值及電路中的電流；（8分）（2）若要使窗簾在光照強度更低時啟動，應(yīng)將(R_0)的阻值調(diào)大還是調(diào)??？說明理由。（8分）解析：（1）(R_G=\frac{1000}{50}=20,\Omega)，電流(I=\frac{U}{R_G+R_0}=0.3,\text{A})；（2）調(diào)大(R_0)。根據(jù)分壓原理，(R_0)增大時，其兩端電壓增大，更容易達到比較器閾值，從而在更低光照強度下啟動。11.綜合題：智能農(nóng)業(yè)中的物理應(yīng)用（18分）某智能溫室通過濕度傳感器控制灌溉系統(tǒng)，其核心部件為電容式濕度傳感器，如圖所示。兩平行金屬極板面積為(S)，間距為(d)，中間介質(zhì)為濕敏材料，其相對介電常數(shù)(\varepsilon_r)隨濕度(H)（百分比）的變化關(guān)系為(\varepsilon_r=1+0.02H)（真空介電常數(shù)(\varepsilon_0=8.85\times10^{-12},\text{F/m})）。（1）求濕度(H=50%)時，傳感器的電容(C)；（6分）（2）若傳感器與交變電源相連，輸出電壓的頻率為(f=1,\text{MHz})，求該頻率對應(yīng)的電磁波在真空中的波長；（6分）（3）當濕度從(30%)升高到(70%)時，電容變化量(\DeltaC)為多少？（6分）解析：（1）(\varepsilon_r=1+0.02\times50=2)，(C=\frac{\varepsilon_0\varepsilon_rS}btpbxnt)（需補充(S)和(d)數(shù)據(jù)，此處假設(shè)(S=1,\text{cm}^2)，(d=1,\mu\text{m})，則(C\approx1.77\times10^{-8},\text{F})）；（2）(\lambda=\frac{c}{f}=0.3,\text{m})；（3）(\Delta\varepsilon_r=0.02\times(70-30)=0.8)，(\DeltaC=\frac{\varepsilon_0\Delta\varepsilon_rS}vrdhvbx\approx7.08\times10^{-9},\text{F})。12.論述題：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的物理思想（14分）結(jié)合所學物理知識，論述物聯(lián)網(wǎng)感知層中傳感器的工作原理如何體現(xiàn)“能量轉(zhuǎn)化與守恒”和“場的物質(zhì)性”兩大物理思想。要求至少各舉一個具體傳感器實例說明。參考答案：能量轉(zhuǎn)化與守恒：如壓電傳感器，通過機械振動（機械能）轉(zhuǎn)化為電信號（電能），符合能量守恒定律。例如，智能手表的心率監(jiān)測利用壓電陶瓷片將心臟跳動的機械能