高中物理人教版(2019)選擇性必修第二冊第四章電磁振蕩與電磁波第五章傳感器測試卷（Word版附解析）

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第四章　電磁振蕩與電磁波 第五章　傳感器 滿分100分,限時90分鐘 一、單項(xiàng)選擇題(本大題共8小題,每小題3分,共24分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中只有一個符合題目要求) 1.根據(jù)麥克斯韋電磁場理論,下列說法正確的是 (　　) A.電場周圍一定產(chǎn)生磁場,磁場周圍一定產(chǎn)生電場 B.變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場 C.變化的電場周圍一定產(chǎn)生磁場,變化的磁場周圍一定產(chǎn)生電場 D.所有電磁波的頻率都相同 2.下列關(guān)于電磁波的說法正確的是 (　　) A.溫度高于0 ℃的物體才會輻射出紅外線 B.X射線的穿透能力強(qiáng)于紫外線 C.手機(jī)通信使用的電磁波的頻率大于可見光的頻率 D.麥克斯韋通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在 3.關(guān)于傳感器,下列說法正確的是 (　　) A.酒店大廳的自動門使用了力傳感器 B.自動灌溉系統(tǒng)利用的是濕度傳感器 C.傳感器都是通過感知電壓的變化來傳遞信號的 D.光敏電阻在傳感器中的作用是將電信號轉(zhuǎn)化為光信號 4.如圖甲所示為收音機(jī)的調(diào)諧電路圖,圖乙為調(diào)諧電路中可變電容器對應(yīng)的工作原理圖。當(dāng)調(diào)諧電路中可變電容器的電容為400 pF時,接收到波長為300 m的信號,如果要接收到波長為600 m的信號,則可變電容器的電容應(yīng)調(diào)整為 (　　) 　　 A.1.6×10-9 F　　　　　　　　B.0.7×10-10 F C.0.8×10-9 F　　　　　　　　D.1.9×10-10 F 5.如圖所示,把線圈(內(nèi)阻不計)、電容器、電源、電阻和單刀雙擲開關(guān)連成圖示電路。把電壓傳感器(圖中未畫出)的兩端分別連在電容器的兩個極板M、N上。先把開關(guān)置于a側(cè),一段時間后再把開關(guān)置于b側(cè),從此刻開始計時,電壓uMN隨時間t變化的圖像正確的是 (　　) 　　　　　　　　 　　　　　　　　 6.如圖甲所示,條形碼掃描筆的原理是掃描筆頭在條形碼上勻速移動時,遇到黑色線條,發(fā)光二極管發(fā)出的光線將被吸收,光敏三極管接收不到反射光,呈高阻抗;遇到白色間隔,光線被反射到光敏三極管,光敏三極管呈低阻抗。光敏三極管將條形碼變成一個個電脈沖信號,信號經(jīng)信號處理系統(tǒng)處理,即完成對條形碼信息的識別,等效電路圖如圖乙所示,其中R為光敏三極管的等效電阻,R0為定值電阻,下列判斷正確的是 (　　) 　　 A.當(dāng)掃描筆頭在黑色線條上移動時,信號處理系統(tǒng)獲得高電壓 B.當(dāng)掃描筆頭在白色間隔上移動時,信號處理系統(tǒng)獲得高電壓 C.掃描速度對信號處理系統(tǒng)接收到的電壓信號無影響 D.掃描筆頭外殼出現(xiàn)破損時仍然能正常工作 7.某小組利用壓敏電阻制作了一臺電子秤,其內(nèi)部電路如圖所示,R1是保護(hù)電阻,R2是調(diào)零電阻,壓敏電阻阻值R隨壓力F變化規(guī)律為R=kF+C(k、C為常量,k>0)。現(xiàn)對理想電流表的刻度盤進(jìn)行改裝,使得電流表滿偏時對應(yīng)的物體質(zhì)量為零,則 (　　) A.刻度盤標(biāo)注的質(zhì)量刻度均勻 B.若使用前質(zhì)量示數(shù)大于零,應(yīng)將R2的滑片向右滑動 C.電子秤的示數(shù)越大,電源的總功率越大 D.若電池的內(nèi)阻增大,但仍能調(diào)零,則稱量值仍準(zhǔn)確 8.壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小,可以利用壓敏電阻設(shè)計一個電路來判斷升降機(jī)的運(yùn)動情況,其工作原理圖如圖甲所示。將壓敏電阻固定在升降機(jī)底板上,其上放置一個絕緣物塊。0~t1時間內(nèi)升降機(jī)勻速下降,從t=0時刻開始,電流表中電流隨時間變化的情況如圖乙所示,下列說法中正確的是 (　　) 　　 A.t1~t2時間內(nèi),升降機(jī)加速度的大小可能先減小后增大 B.t2~t3時間內(nèi),升降機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài) C.t3~t4時間內(nèi),升降機(jī)可能處于失重狀態(tài) D.t3~t4時間內(nèi),升降機(jī)可能一直減速下降 二、多項(xiàng)選擇題(本大題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中,有多個選項(xiàng)符合題目要求,全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯或不答的得0分) 9.5G通信即將推廣普及,我國自主研發(fā)設(shè)計的5G通信技術(shù)走在了世界的前列。5G信號所使用的電磁波按照頻率劃分可以分為兩種,一種是頻率在6 GHz以下的電磁波,這和我們目前的2/3/4G差別不算太大,還有一種是頻率在24 GHz以上的電磁波。對于電磁波,下面說法正確的有 (　　) A.頻率為24 GHz的電磁波的波長大約為0.1 cm B.波長越短,準(zhǔn)直性越好,繞射能力越弱 C.頻率越高,可能加載的信息密度也越高 D.頻率越高的電磁波傳播速度越大 10.用如圖所示的電路做電磁振蕩實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是 (　　) A.單刀雙擲開關(guān)S撥到1時,電容器C充電,其上極板帶正電 B.單刀雙擲開關(guān)S撥到2,電容器放電過程中,電感線圈L產(chǎn)生的自感電動勢造成電路中電流減小 C.電容器C放電的過程中,線圈L產(chǎn)生的磁場增強(qiáng) D.減小電容器C兩極板正對面積,振蕩電流的周期將變大 11.如圖所示是一種常見的身高體重測量儀。測量儀頂部向下發(fā)射波速為v的超聲波,超聲波遇障礙物經(jīng)反射后返回,被測量儀接收,測量儀記錄發(fā)射和接收超聲波的時間間隔。測量儀底部有一質(zhì)量為M0的測重面板置于壓力傳感器上,傳感器輸出電壓與作用在其上的壓力成正比。當(dāng)測重臺沒有站人時,測量儀記錄的時間間隔為t0,傳感器輸出電壓為U0=kM0g(g是重力加速度,k是比例常數(shù))。當(dāng)某同學(xué)站上測重臺時,測量儀記錄的時間間隔為t,輸出電壓為U,則 (　　) A.該同學(xué)的身高為v(t0-t) B.該同學(xué)的身高為12v(t0-t) C.該同學(xué)的質(zhì)量為UM0U0 D.該同學(xué)的質(zhì)量為M0U0(U-U0) 12.如圖所示,R0為熱敏電阻(溫度降低,電阻增大),D為理想二極管(正向電阻為零,反向電阻無窮大),C為平行板電容器,C中央有一帶電液滴剛好靜止,M點(diǎn)接地,開關(guān)K閉合。下列各項(xiàng)單獨(dú)操作可能使帶電液滴向上運(yùn)動的是 (　　) A.滑動變阻器R的滑片P向上移動 B.將熱敏電阻R0加熱 C.開關(guān)K斷開 D.電容器C的上極板向上移動 三、非選擇題(本大題共6小題,共60分) 13.(8分)某小組利用如圖所示的電路測量一只毫安表的量程和內(nèi)阻,同時研究光敏電阻的阻值與光照強(qiáng)度之間的關(guān)系。所提供的實(shí)驗(yàn)器材如下: A.毫安表(表盤共有30格,未標(biāo)數(shù)值) B.學(xué)生電源(輸出電壓可調(diào),內(nèi)阻不計) C.電阻箱R(最大阻值9 999.9 Ω) D.光敏電阻R' E.單刀雙擲開關(guān) F.導(dǎo)線若干 (1)實(shí)驗(yàn)時將學(xué)生電源輸出電壓調(diào)至1 V,電阻箱的阻值調(diào)至最大,單刀雙擲開關(guān)接至a端,開始調(diào)節(jié)電阻箱,發(fā)現(xiàn)電阻箱的阻值為1 800.0 Ω時,毫安表的指針剛好從零開始偏轉(zhuǎn)一個格;電阻箱的阻值為300.0 Ω時,毫安表指針剛好從零開始偏轉(zhuǎn)四個格,據(jù)此得到毫安表的最大測量值為　　　　mA,內(nèi)阻為　　　　Ω。? (2)單刀雙擲開關(guān)調(diào)至b端,實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)光照強(qiáng)度稍大時,電流超過毫安表量程,為了安全該小組將毫安表改裝成量程為0~0.6 A的電流表,應(yīng)在毫安表上并聯(lián)的定值電阻阻值為　　　　Ω。(計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)? (3)該小組將改裝后的電流表接入電路中,電源輸出電壓不變,單刀雙擲開關(guān)調(diào)至b端,通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),流過原毫安表的電流為I(單位:A)且電流I與光照強(qiáng)度E(單位:lx)之間的關(guān)系為I=kE,由此可得光敏電阻的阻值R'與光照強(qiáng)度E之間的關(guān)系式為R'=　　　　。? 14.(9分)某同學(xué)利用如圖甲所示的電路測量一個熱敏電阻的阻值。所用器材:電源E、開關(guān)S、滑動變阻器R、電壓表(可視為理想電表)和毫安表(內(nèi)阻較小)。 甲 (1)實(shí)驗(yàn)時,將熱敏電阻置于溫度控制室中,記錄不同溫度下電壓表和毫安表的示數(shù),計算出相應(yīng)的熱敏電阻阻值。若某次測量中電壓表和毫安表的示數(shù)分別為5.7 V和3.0 mA,則此時熱敏電阻的阻值為　　　　kΩ。? (2)實(shí)驗(yàn)中得到該熱敏電阻阻值Rt隨溫度t變化的曲線如圖乙所示。利用該熱敏電阻可以制作溫控報警器,其電路的一部分如圖丙所示。圖中E為直流電源(電動勢為12 V,內(nèi)阻不計),當(dāng)環(huán)境溫度升高導(dǎo)致圖中的輸出電壓達(dá)到或超過9.0 V時,便觸發(fā)報警器(圖中未畫出)報警。若要求開始報警時環(huán)境溫度為60 ℃,則圖中定值電阻的阻值應(yīng)為　　　　kΩ(保留2位有效數(shù)字),若電源電動勢大于12 V,則開始報警時的溫度　　　　(填“高于”或“低于”)60 ℃。? 　　 15.(8分)如圖甲所示,LC電路中,周期T=4 s。已充電的平行板電容器兩極板水平放置。開關(guān)S斷開時,極板間有一帶電灰塵恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)開關(guān)S閉合時開始計時,電路中的振蕩電流的i-t圖像如圖乙所示,不計電路產(chǎn)生的內(nèi)能及電磁輻射。 　　 (1)2 s時,電容器內(nèi)灰塵的加速度大小為　　　　m/s2;? (2)線圈中電流最大時,灰塵的加速度大小為　　　　m/s2;? (3)電路的磁場能在減小,且電容器上極板帶負(fù)電,則電路對應(yīng)　　　　時間段(選填“Oa”“ab”“bc”或“cd”);? (4)灰塵在遇到極板之前,它的速度　　　　(選填“不斷增大”“不斷減小”或“周期性增大、減小”)。? 16.(10分)某同學(xué)制作恒溫室,室溫保持在45 ℃左右。他設(shè)計了如圖所示的控溫裝置,通過電磁繼電器的電流達(dá)到一定值時,電磁繼電器將把銜鐵吸下,觸點(diǎn)C、D斷開,結(jié)合水銀溫度計可以控制室溫。 (1)為實(shí)現(xiàn)溫度高于45 ℃時,電熱絲停止加熱,溫度低于45 ℃時,電熱絲開始加熱,請連接電路圖。 (2)E1內(nèi)阻不計,當(dāng)滑動變阻器調(diào)至最左端、E1=6 V時,電接點(diǎn)水銀溫度計達(dá)到45 ℃,電磁繼電器達(dá)到工作電流值;當(dāng)滑動變阻器調(diào)至R=20 Ω、E1'=8 V時,電接點(diǎn)水銀溫度計達(dá)到45 ℃,電磁繼電器達(dá)到工作電流值,求水銀溫度計達(dá)到45 ℃時的等效電阻的阻值。 (3)當(dāng)電源E2=24 V、內(nèi)阻r2=2 Ω時,為使電熱絲的發(fā)熱功率最大,應(yīng)將電熱絲調(diào)到多大?最大功率是多少? 17.(12分)一位同學(xué)制作了一種電容式位移傳感器,用來測定物體的微小位移。如圖所示,平行板電容器的左極板固定,右極板與待測物體連接,可以左右移動,兩個極板用導(dǎo)線與電流傳感器、開關(guān)、電源相連,電流傳感器可以像電流表一樣測量電流,它的反應(yīng)非常快,可以捕捉到瞬間的電流變化。此外,由于它與計算機(jī)相連,還能顯示出電流隨時間變化的圖像,從而計算電荷量。已知空氣的相對介電常數(shù)為εr,電源電壓恒定為U,靜電力常量為k。初始時,極板間距離為L,極板正對面積為S。 (1)根據(jù)題目信息,該電容器初始時的電容大小是多少(用題目中所給物理量的字母表示)? (2)實(shí)驗(yàn)操作中發(fā)現(xiàn)當(dāng)極板距離變化時,有電流從右往左流過電流傳感器,與物體相連的右極板向左還是向右移動? (3)第(2)問中當(dāng)極板距離變化時,測量出經(jīng)過電流傳感器的電荷量為q,求與物體相連的右極板移動的距離為多少(用題目中所給物理量的字母表示)。 18.(13分)學(xué)習(xí)了傳感器之后,某物理興趣小組找到了一個熱敏電阻R,想利用熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小的特點(diǎn)來制作一個簡易的溫度計。興趣小組查到了該熱敏電阻的阻值隨溫度變化的一些信息如圖甲所示。他們準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)器材如下:干電池(電動勢為1.5 V,內(nèi)阻不計),毫安表(量程為0~10 mA,內(nèi)阻RA為40 Ω),滑動變阻器R1,開關(guān)、導(dǎo)線若干。 (1)若直接將干電池、開關(guān)、毫安表、熱敏電阻R串接成一個電路作為測溫裝置,求該電路能測得的最高溫度。 (2)現(xiàn)在該興趣小組想讓測溫范圍大一些,使該電路能測得的最高溫度為100 ℃,他們又設(shè)計了如圖乙所示的電路圖。 a.將該熱敏電阻R做防水處理后放入100 ℃的沸水中,一段時間后閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器使毫安表指針滿偏,此時滑動變阻器R1接入電路的阻值是多少? b.保持滑動變阻器R1接入電路的電阻不變,他們在實(shí)驗(yàn)室中找來了一瓶水,把熱敏電阻R水平放入水中,一段時間后閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)毫安表的示數(shù)為8.0 mA,則測得水的溫度是多少? c.寫出毫安表的電流值I(單位:mA)和溫度t(單位:℃)的關(guān)系式。 　　  答案與解析 1.C　根據(jù)麥克斯韋電磁場理論,變化的電場周圍產(chǎn)生磁場,變化的磁場周圍產(chǎn)生電場,A錯誤,C正確;均勻變化的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場,B錯誤;不同電磁波具有不同的頻率,具有不同的特性,D錯誤。故選C。 2.B　所有物體都能輻射紅外線,A錯誤;X射線的穿透能力強(qiáng)于紫外線,B正確;手機(jī)通信使用無線電波,其波長大于可見光的波長,頻率小于可見光的頻率,C錯誤;赫茲通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在,D錯誤。故選B。 3.B　酒店大廳的自動門使用了紅外線傳感器,A錯誤;自動灌溉系統(tǒng)利用的是濕度傳感器,B正確;傳感器的種類很多,不一定是通過感知電壓來實(shí)現(xiàn)信號傳遞的,C錯誤;光敏電阻在傳感器中的作用是將光信號轉(zhuǎn)化為電信號,D錯誤。故選B。 4.A　電磁波的波長λ=cf,調(diào)諧電路的頻率f=12πLC,聯(lián)立得C=λ2(2πc)2L,所以有C2=C1×λ22λ12=1.6×10-9 F,選項(xiàng)A正確。 5.C　由于電路有能量損耗,有一部分能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,還有一部分能量以電磁波的形式輻射出去,故電壓會逐漸減小,而周期不變,且開始計時時,電容器兩極板間電壓最大,故選C。 6.B　信號處理系統(tǒng)獲得的電壓是R0兩端的電壓,當(dāng)掃描筆頭在黑色線條上移動時,光敏三極管相當(dāng)于大電阻,根據(jù)閉合電路歐姆定律,回路中的電流較小,R0兩端的電壓較低,信號處理系統(tǒng)獲得低電壓;當(dāng)掃描筆頭在白色間隔上移動時,光敏三極管相當(dāng)于小電阻,回路中的電流較大,R0兩端的電壓較高,信號處理系統(tǒng)獲得高電壓,A錯誤,B正確。如果掃描速度發(fā)生變化,在信號處理系統(tǒng)中高低電壓的時間間隔就會發(fā)生變化,可能出現(xiàn)錯誤識別信息,C錯誤;掃描筆頭外殼出現(xiàn)破損時,外面的光照射到光敏三極管,從而出現(xiàn)錯誤信息,不能正常工作,D錯誤。 7.D　由閉合電路歐姆定律得電路中的電流I=ER2+R+R1+r=ER2+kF+C+R1+r,I與壓力F不是線性關(guān)系,刻度盤標(biāo)注的質(zhì)量刻度不均勻,A錯誤;若使用前質(zhì)量示數(shù)大于零,電流偏小,應(yīng)減小電阻,故應(yīng)將R2的滑片向左滑動,B錯誤;電子秤的示數(shù)越大,電路中電流越小,電源的總功率P=EI越小,C錯誤;電池的內(nèi)阻增大,電動勢不變,若能調(diào)零,電流表仍可以滿偏,稱量值仍準(zhǔn)確,D正確。故選D。 8.D　0~t1時間內(nèi)升降機(jī)勻速下降,物塊受力平衡;t1~t2時間內(nèi)電路中電流比升降機(jī)勻速下降時小,說明壓敏電阻的阻值比升降機(jī)勻速下降時大,所受的壓力比升降機(jī)勻速下降時小,所受壓力小于物塊的重力,對物塊有mg-FN=ma,由于電流先減小后增大,可知壓敏電阻的阻值先增大后減小,壓力的大小先減小后增大,升降機(jī)加速度的大小先增大后減小,A錯誤。t2~t3時間內(nèi)電路中的電流等于升降機(jī)勻速運(yùn)動時的電流,由于t1~t2時間內(nèi)升降機(jī)在加速運(yùn)動,所以t2~t3時間內(nèi)升降機(jī)處于勻速運(yùn)動狀態(tài),B錯誤。t3~t4時間內(nèi)電路中的電流大于升降機(jī)勻速運(yùn)動時的電流,說明壓敏電阻的阻值比升降機(jī)勻速運(yùn)動時小,所受的壓力大于物塊的重力,物塊處于超重狀態(tài),升降機(jī)可能一直減速下降,C錯誤,D正確。故選D。 9.BC　根據(jù)波長與頻率的關(guān)系可得c=λf,解得λ=cf=3×10824×109 m=0.012 5 m=1.25 cm,故A錯誤;波長越短,準(zhǔn)直性越好,反射性越強(qiáng),繞射能力越弱,B正確;頻率越高,可能加載的信息密度也越高,C正確;電磁波在真空中的波速等于光速,電磁波在介質(zhì)中的波速與介質(zhì)性質(zhì)及電磁波的頻率有關(guān),在同一介質(zhì)中,電磁波的頻率越高,其波速越小,故D錯誤。 10.AC　單刀雙擲開關(guān)S撥到1時,電容器C充電,其上極板帶正電,A正確;單刀雙擲開關(guān)S撥到2,電容器放電過程中,電流逐漸增大,B錯誤;電容器C放電的過程中,電場能減小,磁場能增大,線圈L產(chǎn)生的磁場增強(qiáng),C正確;根據(jù)C=εrS4πkd可知,減小電容器C兩極板正對面積,電容減小,根據(jù)T=2πLC可知振蕩電流的周期將變小,D錯誤。故選A、C。 11.BD　當(dāng)測重臺沒有站人時,有2x=vt0,站人時,有2(x-h)=vt,解得人的身高h(yuǎn)=12v(t0-t),A錯誤,B正確;測重臺沒有站人時,U0=kM0g,站人時,U=k(M0g+mg),解得人的質(zhì)量m=M0U0(U-U0),C錯誤,D正確。故選B、D。 12.BC　滑動變阻器R的滑片P向上移動時,R接入電路的阻值減小,則電容器兩端的電壓減小,電容器放電,但是由于二極管具有單向?qū)щ娦允沟秒娙萜魃系碾姾闪坎蛔?場強(qiáng)不變,則液滴不動,選項(xiàng)A錯誤;液滴受向上的電場力和向下的重力作用,將熱敏電阻R0加熱,則阻值減小,滑動變阻器R兩端電壓變大,則電容器兩端的電壓變大,兩板間場強(qiáng)變大,則液滴向上運(yùn)動,選項(xiàng)B正確;開關(guān)K斷開后,電容器兩端的電壓等于電源的電動勢,則電容器兩板間的場強(qiáng)變大,液滴向上運(yùn)動,選項(xiàng)C正確;電容器C的上極板向上移動,d增大,則電容C減小,若U不變,則由Q=CU得Q應(yīng)變小,即電容器應(yīng)放電,但由于二極管具有單向?qū)щ娦?電容器只能充電,無法放電,則電容器的電荷量不變,由U=QC知電容器兩端的電壓增大,由C=εrS4πkd,E=Ud,U=QC得,E=4πkQεrS,因?yàn)闃O板上的電荷量不變,所以電場強(qiáng)度E不變,液滴仍然靜止,選項(xiàng)D錯誤。 13.答案　(1)15(2分)　200(2分)　(2)5.1(2分)　(3)140kE-5(Ω)(2分) 解析　(1)設(shè)毫安表的內(nèi)阻為Rg,毫安表一個格對應(yīng)的電流為I0,根據(jù)題意有I0=1V1800.0Ω+Rg,4I0=1V300.0Ω+Rg,聯(lián)立解得I0=0.5 mA,Rg=200 Ω,則毫安表的最大測量值為Ig=30I0=15 mA。 (2)設(shè)在毫安表上并聯(lián)的定值電阻阻值為R1,則有Im=Ig+IgRgR1 解得R1=IgRgIm-Ig=15×200600-15 Ω≈5.1 Ω (3)改裝后的電流表的內(nèi)阻為RA=R1RgR1+Rg=5.1×2005.1+200 Ω≈5 Ω, 當(dāng)流過原毫安表的電流為I時,電路總電流為I總=60015I=40I, 由歐姆定律可得I總=UR'+RA=1VR'+5Ω=40I, 可得光敏電阻的阻值R'與光照強(qiáng)度E之間的關(guān)系式為R'=140I-5=140kE-5(Ω) 14.答案　(1)1.9(3分)　(2)1.8(3分)　低于(3分) 解析　(1)由歐姆定律得,此時熱敏電阻的阻值為Rt=UI=5.73 kΩ=1.9 kΩ (2)當(dāng)環(huán)境溫度為60 ℃時,由題圖乙可得此時熱敏電阻的阻值約為0.6 kΩ,由于熱敏電阻的阻值隨著溫度升高而降低,而題意要求R2兩端的輸出電壓隨溫度升高而增大,所以R1為熱敏電阻。開始報警時,R1=0.6 kΩ,輸出電壓U=9 V,由閉合電路歐姆定律得I=E-UR1=5×10-3 A,則定值電阻的阻值為R2=UI=95×10-3 Ω=1.8 kΩ。開始報警時熱敏電阻阻值是R1=E-UI,若電源電動勢E大于12 V,則R1>0.6 kΩ,故開始報警時的溫度低于60 ℃。 15.答案　(1)20(2分)　(2)10(2分)　(3)cd(2分)　(4)不斷增大(2分) 解析　(1)開關(guān)S斷開時,極板間有一帶電灰塵恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),所受電場力與重力平衡;當(dāng)開關(guān)S閉合時開始計時,由于振蕩周期為T=4 s,2 s時,電容器極板電性與0時刻時相反,但電荷量大小與0時刻時相同,帶電灰塵受到的電場力方向豎直向下,大小等于重力,則灰塵的加速度大小為a=mg+qEm=2g=20 m/s2。 (2)線圈中電流最大時,線圈的磁場能最大,電容器的電場能最小,電容器內(nèi)的電場強(qiáng)度剛好為零,則灰塵的加速度大小為a'=mgm=g=10 m/s2。 (3)電路的磁場能在減小,則電容器的電場能增大,電容器正在充電,由于電容器上極板帶負(fù)電,則電路對應(yīng)cd時間段。 (4)由于灰塵受到向上的最大電場力大小等于重力,灰塵不可能向上運(yùn)動,且灰塵的加速度不可能向上,灰塵在遇到極板之前,灰塵的速度方向向下且不斷增大。 16.答案　(1)圖見解析　(2)60 Ω　(3)2 Ω　72 W 解析　(1)要求溫度高于45 ℃時,電熱絲停止加熱,溫度低于45 ℃時,電熱絲開始加熱,所以電磁鐵應(yīng)與溫度計連接,溫度高于45 ℃,溫度計與電路接通,電磁鐵將銜鐵吸下,電熱絲所在的電路立刻斷開,停止加熱;當(dāng)溫度低于45 ℃時,溫度計液面下降,電路斷開,電磁鐵失去磁性,銜鐵被松開,C、D觸點(diǎn)會接觸,加熱電路會接通,電熱絲加熱。電路圖如下: 　　　　 (2分) (2)當(dāng)滑動變阻器調(diào)至最左端時,接入電路的電阻為零,此時電路中只有水銀溫度計達(dá)到45 ℃時的等效電阻,根據(jù)歐姆定律,此時電路中的電流為I=ER等=6VR等 (1分) 當(dāng)滑動變阻器調(diào)至R=20 Ω、E1'=8 V時,電接點(diǎn)水銀溫度計達(dá)到45 ℃,電路中的電流為I=E'R等+R=8VR等+20Ω (2分) 聯(lián)立解得R等=60 Ω(1分) (3)當(dāng)電源E2=24 V、內(nèi)阻r2=2 Ω時, 電熱絲的發(fā)熱功率為P=I2R熱=E22(R熱+r2)2R熱=E22(R熱-r2)2R熱+4r2 (2分) 當(dāng)電熱絲的電阻R熱=r2=2 Ω時,電熱絲的功率最大, (1分) 最大功率為Pm=E224r2=2424×2 W=72 W(1分) 17.答案　(1)εrS4πkL　(2)左　(3)4πkqL24πkqL+εrSU 解析　(1)已知空氣的相對介電常數(shù)為εr,靜電力常量為k,初始時,極板距離為L,極板正對面積為S,該電容器初始時的電容大小為C=εrS4πkL (2分) (2)實(shí)驗(yàn)操作中發(fā)現(xiàn)當(dāng)距離變化時,有電流從右往左流過電流傳感器,可知電容器在充電。 (2分) 電容器所帶電荷量增大,根據(jù)C=QU,可知電容器的電容增大。 (1分) 根據(jù)C=εrS4πkd可知極板間距離減小,則與物體相連的右極板向左移動。 (1分) (3)設(shè)與物體相連的右極板移動的距離為x,則有Q1=C1U=εrS4πkLU (2分) Q2=C2U=εrS4πk(L-x)U (2分) 又q=Q2-Q1 (1分) 聯(lián)立解得x=4πkqL24πkqL+εrSU (1分) 18.答案　(1)80 ℃　(2)a.10 Ω　b.25 ℃　c.I=1500200-0.5t 解析　(1)電流表的最大測量值為10 mA,電路的總電阻最小值為Rmin=EImax=1.510×10-3 Ω=150 Ω(1分) 可知此時熱敏電阻的阻值為R=Rmin-RA=150 Ω-40 Ω=110 Ω(1分) 由R-t圖像可知R=150-0.5t(Ω) (1分) 解得所能測的最高溫度t=80 ℃(1分) (2)a.將該熱敏電阻R做防水處理后放入100 ℃的沸水中,由圖像可知此時熱敏電阻R的阻值為100 Ω; (1分) 過一段時間后閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器R1,使毫安表指針滿偏, 此時滑動變阻器接入電路的阻值為 R1=Rmin-RA-R=150 Ω-40 Ω-100 Ω=10 Ω(2分) b.當(dāng)毫安表的示數(shù)為8.0 mA時,電路的總電阻R總=EI=1.58.0×10-3 Ω=187.5 Ω(1分) 熱敏電阻的阻值為R=187.5 Ω-40 Ω-10 Ω=137.5 Ω(1分) 可得溫度為t=150-137.50.5 ℃=25 ℃(1分) c.由題意可得1.5I×10-3-40 Ω-10 Ω=150 Ω-0.5t (1分) 毫安表的電流值I(單位:mA)和溫度t(單位:℃)的關(guān)系式為 I=1500200-0.5t (2分)1.C2.B3.B4.A5.C6.B7.D8.D9.BC10.AC11.BD12.BC