专题35+电感、电容、传感器（精练）-2019年高考物理双基突破（二）

专题35+电感、电容、传感器（精练）-2019年高考物理双基突破（二）

‎1．（多选）如图，变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，原线圈所接交变电压u＝25sin 100πt（V），C为电容器，L为自感线圈，刚开始开关S断开，下列说法正确的是 A．开关闭合前，交流电压表示数12.5 V ‎ B．开关闭合稳定后，灯泡比闭合前暗 C．只增加交变电流的频率，灯泡变亮 ‎ D．只增加交变电流的频率，电压表读数变大 ‎【答案】AB ‎【解析】电压表测的是有效值，由题可知，原线圈两端电压有效值为25 V，根据变压器的电压与匝数关系可知，开关闭合前，交流电压表示数，即副线圈两端的电压：U2＝·U1＝×25 V＝12.5 V，故A正确；开关闭合后灯泡与电容器并联，电路中的电流值增大，线圈对电路中电流的阻碍作用增大，则线圈上分担的电压增大，所以灯泡比闭合前暗，故B正确；交流电的频率越大，电感线圈对交流电的阻碍作用就越大，电容器对交变电流的阻碍作用越小，故灯泡的亮度要变暗，故C错误；交流电的频率对变压器的变压关系没有影响，故D错误。 ‎ ‎6．温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的。如图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E＝9.0 V，内阻不计；G为灵敏电流表，其内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示，闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是 A．60 ℃　　　B．80 ℃　　　‎ C．100 ℃　　　D．120 ℃‎ ‎【答案】D　‎ ‎7．对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的。某同学将RT和两个适当的固定电阻R1、R2连成图甲虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围。为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下RL的阻值，测量电路如图甲所示，图中电压表内阻很大。RL的测量结果如表所示。‎ 温度t（℃）‎ ‎30.0‎ ‎40.0‎ ‎50.0‎ ‎60.0‎ ‎70.0‎ ‎80.0‎ ‎90.0‎ 阻值RL（Ω）‎ ‎54.3‎ ‎51.5‎ ‎48.3‎ ‎44.7‎ ‎41.4‎ ‎37.9‎ ‎34.7‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）根据图甲所示的电路，在图乙所示的实物图上连线。‎ ‎（2）为了验证RL与t之间近似为线性关系，在图丙坐标纸上作RL－t关系图线。‎ ‎（3）在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图丁所示。电流表的读数为_____，电压表的读数为______。此时等效电阻RL的阻值为________；热敏电阻所处环境的温度约为______。‎ ‎【答案】（1）见解析（2）见解析（3）115 mA 5.00 V 43.5 Ω 64.0 ℃‎ ‎ ‎ ‎（3）电流表读数：I＝115 mA，电压表读数：U＝5.00 V。‎ RL＝＝ Ω≈43.5 Ω，对照图乙找出相应温度约为64.0 ℃。 ‎ ‎8．为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx）。某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表：‎ ‎（1）根据表中数据，请在如图所示的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。‎ ‎（2）如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2 V 时，控制开关自动启动照明系统。请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 lx 时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。（不考虑控制开关对所设计电路的影响）‎ 提供的器材如下：光敏电阻RP（符号，阻值见上表）；直流电源E（电动势3 V，内阻不计）‎ ‎；定值电阻：R1＝10 kΩ，，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ（限选其中之一并在图中标出）；开关S及导线若干。‎ ‎【答案】（1）图见解析 电阻的阻值随光照度的增大而减小（2）见解析 ‎（2）根据串联电阻的正比分压关系，E＝3 V，当照度降低至1.0 lx时，其电压升至2 V，由图线甲知，此时光敏电阻RP＝20 kΩ，URP＝2 V，串联电阻分压UR＝1 V，由＝＝2得R＝＝10 kΩ，故选定值电阻R1，电路原理图如图乙所示。‎ ‎9．（多选）如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时 A．电压表的示数增大 ‎ B．R2中电流减小 C．小灯泡的功率增大 ‎ D．电路的路端电压增大 ‎【答案】ABC　‎ ‎10．某种角速度计，其结构如图所示。当整个装置绕轴OO′转动时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器（传感器内阻无限大）接收相应的电压信号。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，装置静止时滑片P在变阻器的最左端B端，当系统以角速度ω转动时，则 A．电路中电流随角速度的增大而增大 B．电路中电流随角速度的增大而减小 C．弹簧的伸长量为x＝ ‎ D．输出电压U与ω的函数式为U＝ ‎【答案】D　‎ ‎11．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m，当升降机静止时电流表示数为I0。某过程中电流表的示数为2I0，如图乙所示，则在此过程中 A．物体处于失重状态 ‎ B．物体可能处于匀速运动状态 C．升降机一定向上做匀加速运动 D．升降机可能向下做匀减速运动 ‎【答案】D　‎ ‎【解析】升降机静止时电流表示数为I0，而某过程中电流表示数为2I0，说明该过程中物体对压敏电阻的压力大于G，根据牛顿第三定律，物体受向上的力也大于G，故物体存在向上的加速度，处于超重状态，但不能判定物体是做向上的匀加速运动还是做向下的匀减速运动，D正确。‎ ‎12．如图甲所示装置可以用来测量硬弹簧（即劲度系数较大的弹簧）的劲度系数k。电源的电动势为E，内阻可忽略不计；滑动变阻器全长为L，重力加速度为g。为理想电压表，当木板上没有放重物时，滑动变阻器的触头位于图中a点，此时电压表示数为零。在木板上放置质量为m的重物，滑动变阻器的触头随木板一起下移。由电压表的示数U及其他给定条件，可计算出弹簧的劲度系数k。 ‎ ‎（1）写出m、U与k之间所满足的关系式_________________。‎ ‎（2）已知E＝1.50 V，L＝12.0 cm，g＝9.80 m/s2。测量结果如下表：‎ ‎ m/kg ‎1.00‎ ‎1.50‎ ‎3.00‎ ‎4.50‎ ‎6.00‎ ‎7.50 ‎ U/V ‎0.108‎ ‎0.154‎ ‎0.290‎ ‎0.446‎ ‎0.608‎ ‎0.740‎ ‎①在图乙给出的坐标纸上利用表中数据描出m－U图线； ‎ ‎②m －U图线的斜率为________ kg/V；‎ ‎③弹簧的劲度系数k＝________ N/m。（结果均保留三位有效数字 ‎【答案】（1）m＝U（2）①见解析②10.0 kg/V③1.23×103 N/m ‎③因m＝U，故＝k＝·＝10.0× N/m≈1.23×103 N/m ‎13．一些材料的电阻随温度的升高而变化。如图甲是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图象，若用该电阻与电池（电动势E＝1.5 V，内阻不计）、电流表（量程为5 mA，内阻不计）、电阻箱R′串联起来，连接成如图乙所示的电路，用该电阻做测温探头，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“金属电阻温度计”。‎ ‎（1）电流刻度较大处对应的温度刻度________；（选填“较大”或“较小”）‎ ‎（2）若电阻箱阻值R′＝150 Ω，当电流为5 mA时对应的温度数值为________℃。‎ ‎【答案】（1）较小（2）50 ℃‎ ‎（2）电流为5 mA时，电路总电阻为300 Ω，电阻箱阻值R′＝150 Ω，则R＝150 Ω，由题图甲得对应的温度为50 ℃。‎ ‎14．某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件。如图所示为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，现需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：电流表A1，量程 ‎0～50 mA，内阻约为50 Ω；电流表A2，量程0～200 mA，内阻约为10 Ω；电压表V1，量程0～3 V，内阻约为10 kΩ；电压表V2，量程0～15 V，内阻约为25 kΩ；滑动变阻器R1，阻值范围0～15 Ω，允许最大电流1 A；滑动变阻器R2，阻值范围0～1 kΩ，允许最大电流100 mA；直流电源E，输出电压6 V，内阻不计；电键S、导线若干 ‎（1）为提高实验结果的准确程度，电流表应选用________；电压表应选用________；滑动变阻器应选用________。（以上均填器材代号）‎ ‎（2）为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号。‎ ‎【答案】（1）A2 V1 R1（2）见解析 ‎（2）该元件约几十欧，RV≫R，电压表的分流作用可以忽略，所以采用电流表外接法。‎ ‎15．如图为某一热敏电阻（电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感）的I－U关系曲线图。‎ ‎（1）为了通过测量得到如图所示I－U关系的完整曲线，在图甲和乙两个电路中应选择的是图________；简要说明理由：________________。（电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω）‎ ‎ ‎ ‎（2）在如图所示电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω ‎。由热敏电阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________V；电阻R2的阻值为________Ω。‎ ‎【答案】（1）甲 电压调节范围大（2）4.0 V 117.6 Ω