（18分）
現(xiàn)代技術(shù)中，傳感器是指這樣一類元件：它能夠?qū)⒅T如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等大量電學(xué)量按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為電學(xué)量。如圖所示的裝置就是一種測壓強(qiáng)的傳感器。圖中A、B為大小、形狀完全相同的金屬板，它們構(gòu)成一個電容器，其中A權(quán)被固定，兩金屬板的正對面積為S。金屬板是空氣的介電常數(shù)為，靜電力常量為k。C、D是兩根完全一樣的輕質(zhì)彈簧，它們的勁度系數(shù)為兩彈簧一端固定，另一端與金屬板B上的絕緣桿相連。傳感器未工作時，彈簧處于自然長度，兩金屬板間的距離為
（1）現(xiàn)將兩金屬板與直流電源相連對電容器進(jìn)行充電，充至電容器兩極間電壓為U后與電源斷開。由于兩金屬板帶電導(dǎo)致的兩板間距的變化忽略不計，求電容器所帶電荷量；
（2）若僅已知現(xiàn)對極板B的右側(cè)施加一均勻向左的待測壓強(qiáng)P，甲同學(xué)說：可以通過測量施加壓強(qiáng)前后兩極板間的電壓U₀，對壓強(qiáng)進(jìn)行測量；乙同學(xué)說：可以通過測量施加壓強(qiáng)前后電容器的帶電量對壓強(qiáng)進(jìn)行測量。
a．你選擇上述哪種方法，指出這種方法中開關(guān)所處的狀態(tài)，并簡要說明理由。
b．根據(jù)你選擇的方法，通過推導(dǎo)寫出壓強(qiáng)的表達(dá)式。

（6分）某同學(xué)利用光電門傳感器設(shè)計了一個研究小物體自由下落時機(jī)械能是否守恒的實驗，實驗裝置如圖所示，圖中A、B兩位置分別固定了兩個光電門傳感器．實驗時測得小物體上寬度為d的擋光片通過A的擋光時間為t₁，通過B的擋光時間為t₂．為了證明小物體通過A、B時的機(jī)械能相等，還需要進(jìn)行一些實驗測量和列式證明．

（1）（單選）選出下列必要的實驗測量步驟

A．用天平測出運動小物體的質(zhì)量m

B．測出A、B兩傳感器之間的豎直距離h

C．測出小物體釋放時離桌面的高度H

D．用秒表測出運動小物體通過A、B兩傳感器的時間△t

（2）若該同學(xué)用d和t的比值來反映小物體經(jīng)過A、B光電門時的速度，并設(shè)想如果能滿足________________________關(guān)系式，即能證明在自由落體過程中小物體的機(jī)械能是守恒的．
（3）該同學(xué)的實驗設(shè)計可能會引起明顯誤差的地方是（請寫出一種）：
____________________________________________________________________________．

（8分）運用玻意耳定律可以測量小晶體的密度，實驗步驟如下：
Ⅰ．取適量小晶體，用天平測出其質(zhì)量，然后將小晶體裝入注射器內(nèi)；
Ⅱ．緩慢推動活塞至某一位置，記錄活塞所在位置的容積刻度V₁，通過壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器從計算機(jī)上讀取此時氣體的壓強(qiáng)P₁；
Ⅲ．重復(fù)步驟Ⅱ，記錄活塞在另一位置的容積刻度V₂和讀取相應(yīng)的氣體的壓強(qiáng)P₂；
Ⅳ．處理記錄的數(shù)據(jù)，算出小晶體的密度．

（1）為了減小實驗誤差，現(xiàn)采用作直線圖線的方法來處理表格中的實驗數(shù)據(jù)．按此要求，右邊方格圖的縱坐標(biāo)應(yīng)標(biāo)明的物理量是_____________，橫坐標(biāo)則應(yīng)標(biāo)明_____________，根據(jù)表格數(shù)據(jù)在方格圖中畫出相應(yīng)圖線；

（2）如果圖線的斜率用k表示，則注射器內(nèi)小晶體的體積v₀與容積刻度V、氣體的壓強(qiáng)P的關(guān)系表達(dá)式為：v₀=__________________；
（3）實驗測得這些小晶體的質(zhì)量為6.48×10^-3kg，則小晶體的密度大小為________kg/m³．

如圖所示為用于火災(zāi)報警的離子式煙霧傳感器原理圖，在網(wǎng)罩1內(nèi)，有電極板2和3，a、b端接電源，4是一塊放射性同位素镅241，它能放射出一種很容易使氣體電離的粒子。平時镅放射出來的粒子使兩個電極間的空氣電離，形成較強(qiáng)的電流，發(fā)生火災(zāi)時，煙霧進(jìn)入網(wǎng)罩內(nèi)，煙的顆粒吸收空氣中的離子和镅放射出來的粒子，導(dǎo)致電流變化，報警器檢測出這種變化，發(fā)出報警。有關(guān)這種報警器的下列說法正確的是（    ）

A．镅放射出來的是α粒子	B．镅放射出來的是β粒子
C．有煙霧時電流減弱	D．有煙霧時電流增強(qiáng)

9．如圖所示，豎直輕彈簧兩端分別與物塊A、B相連，物塊A、B所受重力均為mg，物塊B放在固定于水平面上的壓力傳感器上，物塊A在初始位置處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)對物塊A施以大小為F＝mg的力將其下壓一段距離x保持靜止，然后撤去力F，當(dāng)物塊A向上運動到初始位置上方距離也是x時
A．壓力傳感器的讀數(shù)是零    B．壓力傳感器的讀數(shù)是mg/2
C．壓力傳感器的讀數(shù)是2mg   D．壓力傳感器的讀數(shù)是mg

（16分）實驗小組為了測量一棟26層的寫字樓每層的平均高度（層高）及電梯運行情況，請一質(zhì)量為m="60" kg的同學(xué)站在放于電梯的水平地板上的體重計上，體重計內(nèi)安裝有壓力傳感器，電梯從一樓直達(dá)26樓，已知t=0至t="1" s內(nèi)，電梯靜止不動，與傳感器連接的計算機(jī)自動畫出了體重計示數(shù)隨時間變化的圖線，如下圖．求：
（1）電梯啟動和制動時的加速度大�。�
（2）該大樓每層的平均層高．

如題17圖所示的電容式話筒就是一種電容式傳感器，其原理是：導(dǎo)電性振動膜片與固定電極構(gòu)成了一個電容器，當(dāng)振動膜片在聲壓的作用下振動時，兩個電極之間的電容發(fā)生變化，電路中電流隨之變化，這樣聲信號就變成了電信號．則當(dāng)振動膜片向左振動時，以下說法中正確的是

①電容器電容值增大
②電容器帶電荷量減小
③電容器兩極板間的場強(qiáng)增大
④電阻R上電流方向自左向右

A．①③

B．①④

C．②③

D．②④

（18分）
利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域。
如圖1，將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場B中，在薄片的兩個側(cè)面a、b間通以電流I時，另外兩側(cè)c、f間產(chǎn)生電勢差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中的移動電荷受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，于是c、f間建立起電場E_H，同時產(chǎn)生霍爾電勢差U_H。當(dāng)電荷所受的電場力與洛倫茲力處處相等時，E_H和U_H達(dá)到穩(wěn)定值，U_H的大小與I和B以及霍爾元件厚度d之間滿足關(guān)系式U_H＝R_H，其中比例系數(shù)R_H稱為霍爾系數(shù)，僅與材料性質(zhì)有關(guān)。

（1）設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬度（c、f間距）為l，請寫出U_H和E_H的關(guān)系式;若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的，請判斷圖1中c、f哪端的電勢高;[
（2）已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為n，電子的電荷量為e，請導(dǎo)出霍爾系數(shù)R_H的表達(dá)式。（通過橫截面積S的電流I＝nevS，其中v是導(dǎo)電電子定向移動的平均速率）;
（3）圖2是霍爾測速儀的示意圖，將非磁性圓盤固定在轉(zhuǎn)軸上，圓盤的周邊等距離地嵌裝著m個永磁體，相鄰永磁體的極性相反�；魻栐�件置于被測圓盤的邊緣附近。當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動時，霍爾元件輸出的電壓脈沖信號圖像如圖3所示。
a.若在時間t內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為P，請導(dǎo)出圓盤轉(zhuǎn)速N的表達(dá)式。
b.利用霍爾測速儀可以測量汽車行駛的里程。除此之外，請你展開“智慧的翅膀”，提出另一個實例或設(shè)想。

下列說法中正確的是

A．干簧管是一種能夠感知電場的傳感器

B．霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這個電學(xué)量

C．話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號

D．樓道里的燈只有天黑時出現(xiàn)聲音才亮，說明它的控制電路中只有聲傳感器

在《傳感器的應(yīng)用實驗》的光控電路中，用發(fā)光二極管LED模仿路燈，R_G為光敏電阻所示。當(dāng)光敏電阻R_G受到光照時，斯密特觸發(fā)器的輸出端Y出現(xiàn)     電平（填“高”或“低”）；當(dāng)把光遮住時，輸入端A出現(xiàn)    電平（填“高”或“低”）；如果試驗中發(fā)現(xiàn)天很暗時路燈還沒點亮，應(yīng)將可變電阻R．的阻值調(diào)____一些（填“大”或“小”）。