高中物理沪科版1第四章电磁波与现代通信 2023版第4章4．3信息的获取-传感器

4．3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3×108m/s,则江苏台节目的波长是多少米？【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、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，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时()【导学号：17592049】图4­3­1A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱【解析】R2与灯L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当热敏电阻温度降低时，电阻R2增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯L两端电压增大，灯泡亮度变强，R1两端电压减小，故C正确．【答案】C4．完成人类的五种感觉与有关传感器的对应关系(连线)．eq