- 信息化社会
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图示为某同学在探究活动中设计的一种电子秤，已知电源的电动势为E，内阻不计，电阻分布均匀的可变电阻总长为L，总电阻为R，弹簧的劲度系数为k，连接电压表的导线可自由伸缩，不测量时指针P在a处（如图中虚线所示），使电压表的示数与所称重力对应便成为电子秤。
（1）不称重时，图中的电压表的示数为_____________。
（2）所称物体的重力G与电压表的示数U以及E、k、L的关系为_____________。
（3）该设计的电路对应电表上重力刻度线是否均匀？_____________。
正确答案
（1）0
（2）
（3）是
新华社：上海2003年5月4日电（记者张学全）：“人在一般的台式电脑屏幕前走过，只需1至2秒钟就可测出体温是多高．当一群一群的人通过时，如果其中有人体温高于正常值就会被‘卡住’，请其接受进一步的健康检查，这是防‘非典’快速非接触式红外体温测温仪显露的高招．”试分析这是什么仪器，它是使用什么原理制成的？
正确答案
这是一种红外检测仪，是根据有温度的物体能发出电磁波辐射和发射红外线的原理制成的．它用了高灵敏度红外探测器、红外光学、高集成信息处理技术，把红外光学镜头接收的被测物体的温度转变成信号，然后再变成温度数字．
如图所示，将磁铁靠近干簧管时发生的现象是红灯______，绿灯______．（填“亮”或“不亮”）
正确答案
当将磁铁靠近干簧管时有磁场继干簧管中的触电闭合，电磁继电器通电，将上方的磁铁吸引下来与右边的绿灯接触组成闭合回路，故绿灯亮，而红灯与触电断开，红灯不亮．
故答案为：不亮；亮．
下图所示的电容式话筒是何种传感器？说明它的工作原理．
正确答案
电容式话筒也是利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作的，话筒的振动膜涂有薄薄的金属层，膜后相距几十微米处有一个金属片，它们构成电容器的两个极板．声波使振动膜发生振动，电容器的电容不断变化，电容器产生充、放电电流，声信号就被话筒转化为电信号输出。
如图所示，P，Q是偏振片，R是电阻值随入射光强度增强而减小的光敏电阻，R1是定值电阻，C是一平行板电容器，电源电动势为E、内阻为r。现有一束平行光自左向右射向偏振片P，则当偏振片Q由图示位置转过90°的过程中，电阻R的阻值将_________；电容器所带的电荷量将__________（填“增大”“减小”或“不变”）。
正确答案
增大，增大
气体传感器利用物质的化学反应将某种气体的浓度转换成电信号输出，如图所示，B为将可燃气体或有毒气体（CO，CH4瓦斯煤气）浓度转换为电信号的传感器，简称电子鼻，根据如下材料，U=220V电源、M为排风扇、G为继电器、A为控制电源、S为控制开关．请设计一个家用自动排烟电路，在图中完成连线图．
正确答案
由题意可知，当可燃气体或有毒气体时，则B转换成电信号，从而使E被吸引下来，导致灯泡被点亮．
因此构成两部分电路，如图所示；
传感器是一种采集信息的重要器件。如图是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，则当压力F增大时，电容器的电容将____________ （填“增大”或“减小”）。
正确答案
增大
某同学利用如图装置研究磁铁下落过程中的重力势能与电能之间的相互转化．内阻r=40Ω的螺线管固定在铁架台上，线圈与电流传感器、电压传感器和滑动变阻器连接．滑动变阻器最大阻值40Ω，初始时滑片位于正中间20Ω的位置．打开传感器，将质量m=0.01kg的磁铁置于螺线管正上方静止释放，磁铁上表面为N极．穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止（磁铁下落中受到的阻力远小于磁铁重力，不发生转动），释放点到海绵垫高度差h=0.25m．计算机屏幕上显示出如图的UI-t曲线．
（1）磁铁穿过螺线管过程中，螺线管产生的感应电动势最大值约为______V．
（2）（多选题）图象中UI出现前后两个峰值，对比实验过程发现，这两个峰值是在磁铁刚进入螺线管内部和刚从内部出来时产生的，对这一现象相关说法正确的是______
（A）线圈中的磁通量经历先增大后减小的过程
（B）如果仅略减小h，两个峰值都会减小
（C）如果仅略减小h，两个峰值可能会相等
（D）如果仅移动滑片，增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大
（3）在磁铁下降h=0.25m的过程中，可估算重力势能转化为电能的效率是______．
正确答案
（1）由UI-t曲线可知线圈的最大输出功率为：P出=0.0063W ①
线圈输出功率表达式为：P出=I2R外 ②
根据闭合电路欧姆定律得：E=I（R内+R外） ③
联立①②③将R内=40Ω，R外=20Ω代入得E=1.06V （1.0～1.1都对）
故答案为：1.06V．
（2）磁铁进入线框时，磁通量增大，当磁铁从线框出来时，磁通量减小，故A正确；
当h减小时，磁铁进入线框的速度减小，导致线框中磁通量的变化率减小，因此两个峰值都会减小，且两个峰值不可能相等，故B正确，C错误；
根据闭合电路欧姆定律可知，当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大，本题中滑动变阻器的最大阻值与内阻相等，因此增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大，故D正确．
故选ABD．
（3）下落过程减小的重力势能为：EP=mgh=0.025J
根据图象物理意义可知：图象与横轴围成面积大小等于下落过程中电源的输出电能：E出=6.67×10-5J ①
所以总能量为：E=
重力势能转化为电能的效率为：
联立①②③得重力势能转化为电能的效率为：0.8% （0.7%～0.9%都对）
故答案为：0.8%．
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