高中物理沪科版1第四章电磁波与现代通信教师用书第4章2

信息的获取——传感器1．(2分)(多选)下列说法正确的是()A．发射出去的无线电波，可以传播到无限远处B．雷达是利用无线电波测定物体位置的无线电设备C．波长越短的无线电波，越接近直线传播D．移动电话是利用无线电波进行通讯的【解析】无线电波在传播过程中，遇到障碍物就被吸收一部分，能量不断减少．雷达和移动电话的传输都利用了无线电波，波长越短，传播方式越接近直线传播．故B、C、D均正确．【答案】BCD2．(2分)(多选)下列过程属于电磁波接收过程的是()A．调谐 B．调频C．检波 D．调幅【解析】调频和调幅过程属调制的两种方式，是发射电磁波时必须要进行的，所以B，D不属于接收过程，C中检波是对调幅波解调时的表述方法，所以属于接收过程．【答案】AC3．(3分)(多选)电视机在室内接收电视台向空中发射的电磁信号，下列判断正确的是()A．当电视机所在处离电视发射塔较近时，用室内天线也可以接收信号，这是电磁波的衍射现象B．用室内天线接收时，电视机安放在室内不同位置接收效果不同，这是电磁波在室内反射后产生的干涉现象C．离电视发射塔远处要用架设室外天线的方法接收信号，这是由于发送电视信号用的是微波，波长短，基本上是直线传播D．有线电视的信号也是通过电磁波传播【解析】电磁波绕过障碍物进入室内而被电视机天线接收，这是电磁波的衍射现象，故A正确．室内不同位置，由于电磁波在墙壁和其他器物表面反射，然后叠加，形成有的地方强，有的地方弱的现象是波的干涉现象，故B正确．电视信号用的是微波，波长短，基本上是直线传播，在离发射塔较远处，由于微波不能直接传送到电视机天线，就要架设室外天线来接收微波．有线电视通过传输中的振荡电流来传送信号，不通过空中的电磁波传送，故D错误．【答案】ABC4．(3分)江苏人民广播电台的频率是702kHz电磁波在空气中传播的速度约为3×108【解析】由c＝λf，得λ＝eq\f(c,f)＝eq\f(3×108,702×103)m＝m.【答案】m课标导思1.知道传感器具有将非电学量转化为电学量的特性．对常见的传感器的种类有所了解．2．了解各类敏感元件的物理特性．3．了解常见传感器在生产、生活和科研以及航空航天中的应用，体会传感器的应用给人们带来的方便.一、什么是传感器？1．传感器的特性：是一种能感知和识别信息的装置，能将感知和测量到的非电学量转变为电学量．2．传感器的组成：传感器由敏感元件和电路组成．敏感元件是传感器中的关键性元件，承担着“感知”和转换外界信息的任务．二、敏感元件的物理特性1．光敏元件能把光信号转变为电信号．它利用了光敏电阻阻值随光照强度变化而改变的特性．2．声敏元件是声电转换器件．它能把声音信号转变为电信号．3．红外测温仪是一种将红外辐射波转换成电信号的传感装置，能非接触快速测温，又不会造成交叉感染．4．数码相机和摄像机中的敏感元件叫电荷耦合器件，它能将光信号转换成模拟电信号，再通过A/D转换器就可转换为数字电信号，以便于计算机处理．5．智能传感器是将传感器和电子计算机组合在一起．6．微型传感器由亚微米至亚毫米范围内的电子元件和机械元件制成，是一种将传感、处理、执行诸功能融为一体的微机电系统．它的优点是尺寸小、集成化程度高，功能强大.一、传感器及其工作原理1．传感器能像人的感觉器官那样感受外界信息，并能按照一定的规律和要求把这些信息转换成可用输出信息的器件或装置，就叫传感器．【深化探究】人如何感知信息？提示：人是通过下面五种感觉(如图)接收外界信息的，因此人本身就是高级传感器．2．组成：传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成．eq\x(非电学量)→eq\x(敏感元件)→eq\x(转换元件)→eq\x(转换电路)→eq\x(电学量)(1)敏感元件是传感器的核心部分，它是利用材料对某一物理量敏感的特性制成的．常用的敏感元件有：双金属片、光敏电阻、热敏电阻、声敏电阻等．(2)转换元件的作用是把敏感元件输出的与被测物理量满足一定关系的非电信号转换为电信号的电子元件．(3)转换电路的作用是将转换元件转换的电信号转换成易于传播或测量的电学量输出．3．作用：传感器的作用是将感受到的非电学量如力、热、光、声、化学、生物等量转换成便于测量的电学量或信号．二、常用传感器1．双金属片温度传感器：利用两片金属的热膨胀系数不同，在温度变化时两片金属伸长或缩短量不同而弯曲，从而控制电路的通断．应用：电熨斗、恒温箱等．2．热敏电阻温度传感器：利用热敏电阻器的电阻值随温度变化而改变的特点，在温度变化时，热敏电阻器的电阻值发生变化，从而引起电路中电流和电压的变化．应用：空调、电冰箱、微波炉、消毒柜等．3．光敏电阻传感器：利用光敏电阻器的电阻值随光照的强度变化而改变的特点．无光照时，光敏电阻器的电阻值很大，有光照时，光敏电阻器的电阻值变小，从而引起电路中电流和电压的变化．应用：工业自动化控制、光电计数器，楼道灯开关等．4．红外线传感器：接收携带信息的红外线，转换成电信号，从而获得红外线辐射源的相关信息．应用：航空摄影、卫星遥感遥测、自动门、红外线测温仪、防盗防火警报器、家用电器遥控器等．5．另外还有压力传感器、生物传感器、气味传感器、智能传感器等．传感器的工作原理及应用(多选)关于传感器的下列说法正确的是()A．电视机遥控器就是一个传感器B．传感器是一种能够将非电学量转换为电学量的检测装置C．传感器是实现信息自动检测和自动控制的首要器件D．无人管理的自动灌溉系统是温度传感器在农业生产中的应用【导析】根据传感器的特性、原理及应用来分析．【解析】电视机的遥控器是一种发射和接收红外线的装置，不是传感器，故A错；自动灌溉系统是一种利用湿度传感器判断农田水分蒸发情况、自动决定供水和停水的装置，故D错．故选B、C.【答案】BC对传感器的理解传感器是一种感受外部信息，并将其按照一定规律转换成电信号的器件或装置，是实现信息自动检测和自动控制的首要环节．唱卡拉OK用的话筒内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是()A．该传感器是根据电流的磁效应进行工作的B．该传感器是根据电磁感应的原理进行工作的C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电流【解析】当声波使膜片前后振动时，膜片后的线圈就跟着振动，从而使处于永磁体磁场的线圈切割磁感线，穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流．从而将声音信号转化为电信号．可见这是利用了电磁感应原理，故只有B正确．【答案】B1．随着生活质量的提高，自动干手机已经进入家庭．洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将手烘干．手靠近自动干手机能使传感器工作，是因为()A．改变了湿度 B．改变了温度C．改变了磁场 D．改变了电容【解析】自动干手机内的传感器应用的是电容原理，当手靠近传感器时，相当于在电容器间增加了一个电介质，改变了电容的大小，使自动干手机开始工作．【答案】D2．(多选)下列说法正确的是()A．热敏电阻和热电阻都是温度敏感元件，二者具有相同的电阻—温度特性B．传感器是由敏感元件、处理电路及辅助电源组成的装置C．温度传感器是一种将外部温度信号转换为电信号的电子装置D．向空调传递室内温度信息的设备是一种湿度传感器【解析】热敏电阻和热电阻具有不同的电阻—温度特性．热敏电阻的特性是电阻值随温度升高而减小，而热电阻的特性是电阻值随温度升高而增大，故A错，向空调传递室内温度信息的是一种温度传感器，故D错，B、C选项正确．【答案】BC3．如图4­3­1所示是一火警器的部分电路示意图，其中R2为热敏电阻做成的传感器，(当环境温度急剧升高时，电阻变小)电表为值班室的显示器，a、b之间接报警器．当传感器R2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()【导学号：22940033】图4­3­1A．I变大，U变大 B．I变大，U变小C．I变小，U变大 D．I变小，U变小【解析】敏感元件是半导体负温度系数热敏电阻，当该电阻所在处出现火警时，温度急剧升高，电阻R2变小，使得电路总电阻减小，干路总电流增大，路端电压减小，即U变小，因干路电流的增大而带来R1上的电压增大，所以并联部分的两端电压是减小的，使得电流表的示数减小．选项D正确．【答案】D4．完成人类的五种感觉与有关传感器的对应关系(连线)．eq\x(味觉) eq\x(光传感器)eq\x(听觉) eq\x(气味传感器)eq\x(触觉) eq\x(声音传感器)eq\x(视觉) eq\x(味觉传感器)eq\x(嗅觉) eq\x(压力传感器)【解析】光传感器(视觉)，气味传感器(嗅觉)，声音传感器(听觉)，味觉传感器(味觉)，压力传感器(触觉)．【答案】见解析学业达标测评(十二)(建议用时：45分钟)1．下列物理量中是电学量的是()A．压力 B．声音C．温度 D．电流强度【解析】压力、声音、温度等都是非电学量，而电流强度是电学量．故选D.【答案】D2．空调实际利用了下面哪种传感器()A．压力传感器 B．温度传感器C．光传感器 D．磁传感器【解析】空调器中利用温度和湿度传感器分别“感觉”室内的温度和湿度的变化，故选B.【答案】B3．火灾报警器使用的是()A．光传感器 B．温度传感器C．红外线传感器 D．超声波传感器【解析】火灾时烟雾会使光线发生变化，引起传感器报警．【答案】A4．交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的传感器是()A．温度传感器 B．压力传感器C．湿度传感器 D．气体传感器【解析】交通警察用检酒器检测驾驶员呼气中酒精含量，使用了气体传感器．【答案】D5．(多选)如图4­3­2是一个自动门的红外线传感器安装示意图，下列说法正确的是()图4­3­2A．当人进入位置“＋”时，传感器会启动门B．当人进入位置零时，电动门停止运动C．当人在位置“＋”、位置零以外时，门关闭D．此红外线传感器只能在白天应用【解析】利用红外线传感器可进行非接触测量，自然界几乎所有的物体都能辐射波长在～1000μm的红外线，因此被广泛应用．人体能发射波长一定的红外线，当人走进传感器控制区域时，传感器就会工作，由于人体的温度大体恒定，故不管白天、晚上，所发射的红外线是一样的，都能使用．【答案】ABC6．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换为电信号的过程．下列属于这类传感器的是()A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器【解析】红外线报警器是当有人或物通过时，将红外线遮住，从而使得光信号被遮住，有光电效应则无电流通过，红外线报警器则通过另外的装置联系采取一定的动作．【答案】A7．(多选)如图4­3­3，R1是一个热敏电阻，下列说法正确的是()【导学号：22940034】图4­3­3A．当R1处温度升高时，电压表电压升高B．当R1处温度升高时，电压表电压降低C．当R1处温度降低时，电压表电压没有明显变化D．当R1处温度降低时，电压表电压降低【解析】当R1处温度升高时，R1的阻值减小，电路中总电阻减小，电流增大，所以电压表示数升高，反之降低．【答案】AD8．演示位移传感器的工作原理如图4­3­4所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x，假设电压表是理想的，则下列说法正确的是()图4­3­4A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化C．物体M不动时，电路中没有电流D．物体M不动时，电压表没有示数【解析】电阻完全接入电路，所以电流不受M位移的影响，而电压表与一部分电阻并联，当M向右运动时，电表示数增大；当M向左运动时，电表示数减小，当M不动时，在电阻中间位置仍会有电压值．【答案】B9．将普通光敏电阻R、数字电流表eq\a\vs4\al(○)A、电源E按图连接，闭合开关S，当太阳光直接照射光敏电阻R时，电流表示数为I1；当用课本挡住直射到光敏电阻R上的太阳光时，电流表示数为I2；当用黑纸把光敏电阻R完全包裹起来时，电流表示数为I3，则I1________I2________I3.(填“>”“＝”或“<”)图4­3­5【解析】光敏电阻器的电阻随光照强度的增大而减小．光直接照射光敏电阻R时，电阻最小；用黑纸把光敏电阻R完全包裹起来时，电阻最大．因此，I1最大，I3最小．【答案】>>电磁继电器继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流、较低的电压去控制较大的电流、较高的电压的一种“自动开关”．故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用．电