- 电磁波及其应用
- 共2372题
可以作为一碳单位原料的氨基酸是
正确答案
解析
一碳单位是指某些氨基酸在分解代谢过程中可以产生含有一个碳原子的基团的总称，如甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基、亚氨甲基等。转运一碳单位的辅酶为四氢叶酸。一碳单位主要来源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸和色氨酸的分解代谢。
氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测．它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察仪表指针就能判断一氧化碳是否超标．有一种氧化锡传感器，其电阻的倒数与一氧化碳的浓度成正比，那么，电压表示数U与一氧化碳浓度C之间的对应关系正确的是（ ）
正确答案
如图所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器，当传感器所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（ ）
正确答案
压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置，其工作原理图如图所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动过程的某一段时间内，发现电流表的示数I不变，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，在这段时间内（ ）
正确答案
空调、电冰箱等家用电器中有一个很重要的温控元件，它就是热敏电阻，对应一个热敏电阻值一定有一个和它电阻所处的环境对应的温度．如下图甲所示，电源的电动势E=12.0V，内电阻r=1kΩ，G为灵敏电流计，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如下图乙所示，闭合开关S，当R的温度等于20℃时，电流表示数I1=2mA；当电流表的示数I2=3.0mA时，热敏电阻的温度是（ ）
正确答案
如（a）图，质量为M的滑块A放在气垫导轨B上，C为位移传感器，它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移-时间（s-t）图象和速率-时间（v-t）图象．整个装置置于高度可调节的斜面上，斜面的长度为l、高度为h．（取重力加速度g=9.8m/s2，结果可保留一位有效数字）
（1）现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度，A的v-t图线如（b）图所示．从图线可得滑块A下滑时的加速度a=______m/s2，摩擦力对滑块A运动的影响______．（填“明显，不可忽略”或“不明显，可忽略”）
（2）此装置还可用来验证牛顿第二定律．实验时通过改变______，可验证质量一定时，加速度与力成正比的关系；实验时通过改变______，可验证力一定时，加速度与质量成反比的关系．
（3）将气垫导轨换成滑板，滑块A换成滑块A′，给滑块A′一沿滑板向上的初速度，A′的
s-t图线如（c）图．图线不对称是由于______造成的，通过图线可求得滑板的倾角θ=______（用反三角函数表示），滑块与滑板间的动摩擦因数μ=______．
正确答案
（1）从图象可以看出，滑块上滑和下滑过程中的加速度基本相等，所以摩擦力对滑块的运动影响不明显，可以忽略．根据加速度的定义式可以得出a=
（2）牛顿第二定律研究的是加速度与合外力和质量的关系．当质量一定时，可以改变力的大小，当斜面高度不同时，滑块受到的力不同，可以探究加速度与合外力的关系．由于滑块下滑加速的力是由重力沿斜面向下的分力提供，所以要保证向下的分力不变，应该使Mg•
（3）滑板与滑块间的滑动摩擦力比较大，导致图象成抛物线形．
从图上可以读出，滑块上滑和下滑时发生位移大小约为x=0.84m-0.20m=0.64m
上滑时间约为t1=0.4s，下滑时间约为t2=0.6s，上滑时看做反向匀加速运动，
根据动学规律有：x=
下滑时，有x=
联立解得sinθ=0.58，θ=arcsin0.58，μ=0.27
故答案为：（1）6 不明显，可忽略
（2）斜面高度h 滑块A的质量M及斜面的高度h，且使Mh不变
（3）滑动摩擦力 arcsin0.58 0.27
温度传感器是应用最广泛的传感器之一，一般由半导体材料的热敏电阻制成，它可以把热信号转换为电信号，进行自动控制，电饭锅、电饭煲的自动加热和保温就是借助于温度传感器来完成的。电饭锅中应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体，感温铁氧体是用氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成的，它的特点是：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了，这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里点”。电饭锅的结构如图所示，试回答以下问题：
（1）开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？
（2）煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？
（3）饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？
（4）如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？
正确答案
（1）开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不会恢复到图示状态，这样触点接通，电热板通电加热；
（2）水沸腾后，由于锅内保持100℃不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热一直到饭煮熟，温度大致不变；
（3）饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度会升高，当温度升高到“居里点”103℃时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，自动切断电源，从而停止加热；
（4）如果用电饭锅烧水，在水沸腾后因为水温保持在100℃，故不能自动断电。只有水烧干后，温度升高到103℃才能自动断电。
本题为选做题，考生只选择一题作答，若两题都作答，则按（1）题计分．
（1）（本题供使用选修1一1教材的考生作答．）
在现代生活中，许多地方需要传感器，例如，电冰箱制冷系统的自动控制就要用到______
A．压力传感器
B．声传感器
C．光传感器
D．温度传感器
（2）（本题供使用选修3一1教材的考生作答．）
一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点过程中，电场力做了2×10-6 J的正功，那么______
A．电荷的电势能减少了2×10-6 J
B．电荷的动能减少了2×10-6 J
C．电荷在B处时具有2×10-6J的电势能
D．电荷在B处时具有2×10-6 J的动能．
正确答案
（1）电冰箱制冷系统需要根据温度的高低进行自动调温控制的，因此需要用温度传感器，故ABC错误，D正确．
故选D．
（2）电场力做功对应着电势能的转化，而不是说明电荷具有多少电势能．本题中电场力做了2×10-6 J的正功，说明电势能减小了2×10-6 J，动能增加了2×10-6 J，而不能说明电荷具有多少动能或电势能，故BCD错误，A正确．
故选A．
有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R（是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表G（其实质是电流表）．已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示：
设踏板和杠杆组件的质量可忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.68V，则：
（1）该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘______mA处？
（2）利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式为______．
正确答案
（1）踏板空载时，由表格可知F=0，电阻R=300Ω，而压力传感器两端的电压恒为U=4.68V，由欧姆定律I=
（2）根据表格中的数据可知：压力F增大时，电阻减小，根据数学归纳法得出R=300-0.6F．
故答案为：15.6；R=300-0.6F．
如图所示，图甲是某中学在研究性学习活动中，吴丽同学自制的电子秤原理示意图，目的是利用理想电压表的示数指示物体的质量。托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器的滑片与弹簧上端连接，当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器R的最上端，此时电压表示数为零，设变阻器总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力。
（1）推出电压表示数U与所称物体质量m的关系式；
（2）为使电压表示数与待测物体质量成正比，请利用原有器材进行改进，在乙图的基础上完成改进后的电路原理图，并求出电压表示数U'与所称物体质量m的关系式。
正确答案
解：（1）当在托盘中放质量为m的物体后，弹簧被压缩x，则有mg=kx，此时滑动变阻器滑片以上的阻值设为R1，则
由闭合电路欧姆定律得
电压表的示数为U，U=IR1由以上各式解得
（2）如图所示，设电流为I'，
电压表的示数为U'，U'=I'R1联立解得
“加速度计”作为测定物体加速度的仪器，已被广泛应用，如图所示为应变式加速度计的原理图。支架AB固定在待测系统上，滑块穿在AB之间的水平光滑杆上，并用轻弹簧连接在A端，其下端有一活动臂可在滑动变阻器上自由滑动，随着系统沿水平方向做变速运动，滑块相对于支架将发生位移，并通过电路转化为电信号从电压表输出，已知电压表量程为8V，滑块质量为m=0.1 kg，弹簧劲度系数k=20 N/m，电源电动势E=10 V，内阻不计，滑动 阻器总电阻R=40Ω，有效总长度l=8 cm，当待测系统静止时，滑动触头P位于变阻器R的中点，取A→B方向为速度正方向。
（1）确定该加速度计测量加速度的范围。
（2）为保证电压表能正常使用，则电路中R0至少应为多大？
（3）根据R0的最小值，写出待测系统沿A→B做变速运动时，电压表的输出电压Ux与加速度a的关系式。
（4）根据R0的最小值，将电压表上的表盘改成适当的加速度刻度，将对应的加速度值填入图中的小圆内。
正确答案
解：（1）加速度计最大测量范围由弹簧最大形变量决定
因xm=4 cm，所以
（2）变阻器最大电压为8V，则串联的分压电阻R0上电压为U0=2 V
由
（3）弹簧长度的形变量在变阻器中点两侧4 cm以内，设弹簧形变量为x，则电压表示数的改变量为△U=
而
当变阻器滑片处于中点位置时，电压表示数为4V，所以输出电压与加速度的关系为
（4）由以上关系式可知，当U=0时，a=8m/s2；当U=2V时，a=4m/s2；当U=4V时，a=0；当U=6V时，a=-4 m/s2；当U=8V时，a=-8 m/s2。刻度如图所示
如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个温控开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（103℃）时，会自动断开。S2是一个自动温控开关，当温度低于70℃时，会自动闭合；温度高于80℃时，会自动断开。红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯。分流电阻R1=R2=500Ω，加热电阻丝R3=50Ω。两灯电阻不计。
（1）分析电饭煲的工作原理。
（2）计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比。
（3）简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？
正确答案
解：（1）电饭煲接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态。加热到80℃时，S2自动断开，S1仍闭合。水烧干后，温度升高到“居里点”103℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态。由于散热，待温度降至70℃时，S2自动闭合，电饭煲重新加热。温度达到80℃时，S2又自动断开，再次处于保温状态，如此循环
（2）加热时电饭煲消耗的电功率
保温时电饭煲消耗的电功率
两式中R并=
从而有
（3）如果不闭合开关S1，开始S2是闭合的，R1被短路，功率为P1；当温度上升到80℃时，S2自动断开，功率降为P2；温度降低到70℃，S2自动闭合……温度只能在70℃~80℃之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭
某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示，测量时先调节输入的电压，使转换器空载时的输出电压为零；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。
现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个，开关及导线若干，待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。
请完成对该物体质量的测量。
（1）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，画出完整的测量电路图；
（2）简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m；
（3）请设想实验中可能会出现的一个问题。
正确答案
（1）设计的电路图如图所示
（2）测量步骤与结果：
①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零
②将砝码放在转换器受压面上，记下输出电压U0③将待测物放在转换器受压面上，记下输出电压U
则有：U0=km0g，U=kmg
由以上两式得
（3）可能出现的问题：待测物体的质量超过转换器的量程
如图所示为检测某传感器的电路图。传感器上标有“3V 0.9 W”的字样（传感器可看做一个纯电阻），滑动变阻器R0上标有“10Ω 1A”的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V。求：
（1）传感器的电阻和额定电流。
（2）为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最大值是多少？
（3）如果传感器的电阻变化超过标准值1Ω，则该传感器就失去作用。实际检测时，将一个恒压电源加在图中a、b之间，闭合开关S，通过调节R0，来改变电路中的电流和R0两端的电压．检测记录如下：
若不计检测电路对传感器电阻的影响，你认为这个传感器是否仍可使用？此时a、b间所加的电压是多少？
正确答案
解：（1）
（2）最大电流I=I传=0.3 A
电源电压最大值Um=U传+U0U传为传感器的额定电压，U为R0m=10Ω时R0两端的电压，即U0=I传R0m=0.3×10 V=3 V
Um=U传+U0=3 V+3 V=6 V
（3）设实际检测时加在a、b间的电压为U，传感器的实际电阻为R传'，根据第一次实验记录数据有：U=I1R传'+U1
根据第二次实验记录数据有U=I2R传'+ U2
代入数据，解得：R传'=9.5Ω，U=3 V
传感器的电阻变化为△R=R传－R传'=10Ω－9.5Ω=0.5Ω＜1Ω，所以此传感器仍可使用
现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干，如图所示，试设计一个温控电路。要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图，说明工作过程。
正确答案
热敏电阻R1与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路
（1）电路图如图所示
（2）工作过程：闭合S，当温度低于设计值时，热敏电阻阻值大，通过电磁继电器电流不能使它工作，K接通，电炉丝加热。当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，K断开，电炉丝断电，停止供热。当温度低于设计值，又重复前述过程。
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