高中物理 第4章 電磁波與現(xiàn)代通信 4_3信息的獲取-傳感器教師用書 滬科版選修1-1
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4.3 信息的獲取——傳感器 1.(2分)(多選)下列說法正確的是( ) A.發(fā)射出去的無線電波,可以傳播到無限遠(yuǎn)處 B.雷達(dá)是利用無線電波測(cè)定物體位置的無線電設(shè)備 C.波長(zhǎng)越短的無線電波,越接近直線傳播 D.移動(dòng)電話是利用無線電波進(jìn)行通訊的 【解析】 無線電波在傳播過程中,遇到障礙物就被吸收一部分,能量不斷減少.雷達(dá)和移動(dòng)電話的傳輸都利用了無線電波,波長(zhǎng)越短,傳播方式越接近直線傳播.故B、C、D均正確. 【答案】 BCD 2.(2分)(多選)下列過程屬于電磁波接收過程的是( ) A.調(diào)諧 B.調(diào)頻 C.檢波 D.調(diào)幅 【解析】 調(diào)頻和調(diào)幅過程屬調(diào)制的兩種方式,是發(fā)射電磁波時(shí)必須要進(jìn)行的,所以B,D不屬于接收過程,C中檢波是對(duì)調(diào)幅波解調(diào)時(shí)的表述方法,所以屬于接收過程. 【答案】 AC 3.(3分)(多選)電視機(jī)在室內(nèi)接收電視臺(tái)向空中發(fā)射的電磁信號(hào),下列判斷正確的是( ) A.當(dāng)電視機(jī)所在處離電視發(fā)射塔較近時(shí),用室內(nèi)天線也可以接收信號(hào),這是電磁波的衍射現(xiàn)象 B.用室內(nèi)天線接收時(shí),電視機(jī)安放在室內(nèi)不同位置接收效果不同,這是電磁波在室內(nèi)反射后產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象 C.離電視發(fā)射塔遠(yuǎn)處要用架設(shè)室外天線的方法接收信號(hào),這是由于發(fā)送電視信號(hào)用的是微波,波長(zhǎng)短,基本上是直線傳播 D.有線電視的信號(hào)也是通過電磁波傳播 【解析】 電磁波繞過障礙物進(jìn)入室內(nèi)而被電視機(jī)天線接收,這是電磁波的衍射現(xiàn)象,故A正確.室內(nèi)不同位置,由于電磁波在墻壁和其他器物表面反射,然后疊加,形成有的地方強(qiáng),有的地方弱的現(xiàn)象是波的干涉現(xiàn)象,故B正確.電視信號(hào)用的是微波,波長(zhǎng)短,基本上是直線傳播,在離發(fā)射塔較遠(yuǎn)處,由于微波不能直接傳送到電視機(jī)天線,就要架設(shè)室外天線來接收微波.有線電視通過傳輸中的振蕩電流來傳送信號(hào),不通過空中的電磁波傳送,故D錯(cuò)誤. 【答案】 ABC 4.(3分)江蘇人民廣播電臺(tái)的頻率是702 kHz電磁波在空氣中傳播的速度約為3108 m/s, 則江蘇臺(tái)節(jié)目的波長(zhǎng)是多少米?( ) 【解析】 由c=λf,得λ== m=427.2 m. 【答案】 427.2 m 課 標(biāo) 導(dǎo) 思 1.知道傳感器具有將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的特性.對(duì)常見的傳感器的種類有所了解. 2.了解各類敏感元件的物理特性. 3.了解常見傳感器在生產(chǎn)、生活和科研以及航空航天中的應(yīng)用,體會(huì)傳感器的應(yīng)用給人們帶來的方便. 一、什么是傳感器? 1.傳感器的特性:是一種能感知和識(shí)別信息的裝置,能將感知和測(cè)量到的非電學(xué)量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妼W(xué)量. 2.傳感器的組成:傳感器由敏感元件和電路組成.敏感元件是傳感器中的關(guān)鍵性元件,承擔(dān)著“感知”和轉(zhuǎn)換外界信息的任務(wù). 二、敏感元件的物理特性 1.光敏元件能把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào).它利用了光敏電阻阻值隨光照強(qiáng)度變化而改變的特性. 2.聲敏元件是聲電轉(zhuǎn)換器件.它能把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào). 3.紅外測(cè)溫儀是一種將紅外輻射波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感裝置,能非接觸快速測(cè)溫,又不會(huì)造成交叉感染. 4.?dāng)?shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)中的敏感元件叫電荷耦合器件,它能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào),再通過A/D轉(zhuǎn)換器就可轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào),以便于計(jì)算機(jī)處理. 5.智能傳感器是將傳感器和電子計(jì)算機(jī)組合在一起. 6.微型傳感器由亞微米至亞毫米范圍內(nèi)的電子元件和機(jī)械元件制成,是一種將傳感、處理、執(zhí)行諸功能融為一體的微機(jī)電系統(tǒng).它的優(yōu)點(diǎn)是尺寸小、集成化程度高,功能強(qiáng)大. 一、傳感器及其工作原理 1.傳感器 能像人的感覺器官那樣感受外界信息,并能按照一定的規(guī)律和要求把這些信息轉(zhuǎn)換成可用輸出信息的器件或裝置,就叫傳感器. 【深化探究】 人如何感知信息? 提示:人是通過下面五種感覺(如圖)接收外界信息的,因此人本身就是高級(jí)傳感器. 2.組成:傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成. →→→→ (1)敏感元件是傳感器的核心部分,它是利用材料對(duì)某一物理量敏感的特性制成的.常用的敏感元件有:雙金屬片、光敏電阻、熱敏電阻、聲敏電阻等. (2)轉(zhuǎn)換元件的作用是把敏感元件輸出的與被測(cè)物理量滿足一定關(guān)系的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的電子元件. (3)轉(zhuǎn)換電路的作用是將轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于傳播或測(cè)量的電學(xué)量輸出. 3.作用:傳感器的作用是將感受到的非電學(xué)量如力、熱、光、聲、化學(xué)、生物等量轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的電學(xué)量或信號(hào). 二、常用傳感器 1.雙金屬片溫度傳感器:利用兩片金屬的熱膨脹系數(shù)不同,在溫度變化時(shí)兩片金屬伸長(zhǎng)或縮短量不同而彎曲,從而控制電路的通斷. 應(yīng)用:電熨斗、恒溫箱等. 2.熱敏電阻溫度傳感器:利用熱敏電阻器的電阻值隨溫度變化而改變的特點(diǎn),在溫度變化時(shí),熱敏電阻器的電阻值發(fā)生變化,從而引起電路中電流和電壓的變化. 應(yīng)用:空調(diào)、電冰箱、微波爐、消毒柜等. 3.光敏電阻傳感器:利用光敏電阻器的電阻值隨光照的強(qiáng)度變化而改變的特點(diǎn).無光照時(shí),光敏電阻器的電阻值很大,有光照時(shí),光敏電阻器的電阻值變小,從而引起電路中電流和電壓的變化. 應(yīng)用:工業(yè)自動(dòng)化控制、光電計(jì)數(shù)器,樓道燈開關(guān)等. 4.紅外線傳感器:接收攜帶信息的紅外線,轉(zhuǎn)換成電信號(hào),從而獲得紅外線輻射源的相關(guān)信息. 應(yīng)用:航空攝影、衛(wèi)星遙感遙測(cè)、自動(dòng)門、紅外線測(cè)溫儀、防盜防火警報(bào)器、家用電器遙控器等. 5.另外還有壓力傳感器、生物傳感器、氣味傳感器、智能傳感器等. 傳感器的工作原理及應(yīng)用 (多選)關(guān)于傳感器的下列說法正確的是( ) A.電視機(jī)遙控器就是一個(gè)傳感器 B.傳感器是一種能夠?qū)⒎请妼W(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的檢測(cè)裝置 C.傳感器是實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要器件 D.無人管理的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)是溫度傳感器在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 【導(dǎo)析】 根據(jù)傳感器的特性、原理及應(yīng)用來分析. 【解析】 電視機(jī)的遙控器是一種發(fā)射和接收紅外線的裝置,不是傳感器,故A錯(cuò);自動(dòng)灌溉系統(tǒng)是一種利用濕度傳感器判斷農(nóng)田水分蒸發(fā)情況、自動(dòng)決定供水和停水的裝置,故D錯(cuò).故選B、C. 【答案】 BC 對(duì)傳感器的理解 傳感器是一種感受外部信息,并將其按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件或裝置,是實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié). 唱卡拉OK用的話筒內(nèi)有傳感器,其中有一種是動(dòng)圈式的,它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈,線圈處于永磁體的磁場(chǎng)中,當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí),就將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),下列說法正確的是( ) A.該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)進(jìn)行工作的 B.該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理進(jìn)行工作的 C.膜片振動(dòng)時(shí),穿過金屬線圈的磁通量不變 D.膜片振動(dòng)時(shí),金屬線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 【解析】 當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí),膜片后的線圈就跟著振動(dòng),從而使處于永磁體磁場(chǎng)的線圈切割磁感線,穿過線圈的磁通量變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流.從而將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào).可見這是利用了電磁感應(yīng)原理,故只有B正確. 【答案】 B 1.隨著生活質(zhì)量的提高,自動(dòng)干手機(jī)已經(jīng)進(jìn)入家庭.洗手后,將濕手靠近自動(dòng)干手機(jī),機(jī)內(nèi)的傳感器便驅(qū)動(dòng)電熱器加熱,有熱空氣從機(jī)內(nèi)噴出,將手烘干.手靠近自動(dòng)干手機(jī)能使傳感器工作,是因?yàn)? ) A.改變了濕度 B.改變了溫度 C.改變了磁場(chǎng) D.改變了電容 【解析】 自動(dòng)干手機(jī)內(nèi)的傳感器應(yīng)用的是電容原理,當(dāng)手靠近傳感器時(shí),相當(dāng)于在電容器間增加了一個(gè)電介質(zhì),改變了電容的大小,使自動(dòng)干手機(jī)開始工作. 【答案】 D 2.(多選)下列說法正確的是( ) A.熱敏電阻和熱電阻都是溫度敏感元件,二者具有相同的電阻—溫度特性 B.傳感器是由敏感元件、處理電路及輔助電源組成的裝置 C.溫度傳感器是一種將外部溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的電子裝置 D.向空調(diào)傳遞室內(nèi)溫度信息的設(shè)備是一種濕度傳感器 【解析】 熱敏電阻和熱電阻具有不同的電阻—溫度特性.熱敏電阻的特性是電阻值隨溫度升高而減小,而熱電阻的特性是電阻值隨溫度升高而增大,故A錯(cuò),向空調(diào)傳遞室內(nèi)溫度信息的是一種溫度傳感器,故D錯(cuò),B、C選項(xiàng)正確. 【答案】 BC 3.如圖431所示是一火警器的部分電路示意圖,其中R2為熱敏電阻做成的傳感器,(當(dāng)環(huán)境溫度急劇升高時(shí),電阻變小)電表為值班室的顯示器,a、b之間接報(bào)警器.當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí),顯示器的電流I、報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):22940033】 圖431 A.I變大,U變大 B.I變大,U變小 C.I變小,U變大 D.I變小,U變小 【解析】 敏感元件是半導(dǎo)體負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻,當(dāng)該電阻所在處出現(xiàn)火警時(shí),溫度急劇升高,電阻R2變小,使得電路總電阻減小,干路總電流增大,路端電壓減小,即U變小,因干路電流的增大而帶來R1上的電壓增大,所以并聯(lián)部分的兩端電壓是減小的,使得電流表的示數(shù)減?。x項(xiàng)D正確. 【答案】 D 4.完成人類的五種感覺與有關(guān)傳感器的對(duì)應(yīng)關(guān)系(連線). 【解析】 光傳感器(視覺),氣味傳感器(嗅覺),聲音傳感器(聽覺),味覺傳感器(味覺),壓力傳感器(觸覺). 【答案】 見解析 學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)測(cè)評(píng)(十二) (建議用時(shí):45分鐘) 1.下列物理量中是電學(xué)量的是( ) A.壓力 B.聲音 C.溫度 D.電流強(qiáng)度 【解析】 壓力、聲音、溫度等都是非電學(xué)量,而電流強(qiáng)度是電學(xué)量.故選D. 【答案】 D 2.空調(diào)實(shí)際利用了下面哪種傳感器( ) A.壓力傳感器 B.溫度傳感器 C.光傳感器 D.磁傳感器 【解析】 空調(diào)器中利用溫度和濕度傳感器分別“感覺”室內(nèi)的溫度和濕度的變化,故選B. 【答案】 B 3.火災(zāi)報(bào)警器使用的是( ) A.光傳感器 B.溫度傳感器 C.紅外線傳感器 D.超聲波傳感器 【解析】 火災(zāi)時(shí)煙霧會(huì)使光線發(fā)生變化,引起傳感器報(bào)警. 【答案】 A 4.交通警察用來檢測(cè)駕駛員酒精含量的檢測(cè)器使用的傳感器是( ) A.溫度傳感器 B.壓力傳感器 C.濕度傳感器 D.氣體傳感器 【解析】 交通警察用檢酒器檢測(cè)駕駛員呼氣中酒精含量,使用了氣體傳感器. 【答案】 D 5.(多選)如圖432是一個(gè)自動(dòng)門的紅外線傳感器安裝示意圖,下列說法正確的是( ) 圖432 A.當(dāng)人進(jìn)入位置“+”時(shí),傳感器會(huì)啟動(dòng)門 B.當(dāng)人進(jìn)入位置零時(shí),電動(dòng)門停止運(yùn)動(dòng) C.當(dāng)人在位置“+”、位置零以外時(shí),門關(guān)閉 D.此紅外線傳感器只能在白天應(yīng)用 【解析】 利用紅外線傳感器可進(jìn)行非接觸測(cè)量,自然界幾乎所有的物體都能輻射波長(zhǎng)在0.76~1 000 μm的紅外線,因此被廣泛應(yīng)用.人體能發(fā)射波長(zhǎng)一定的紅外線,當(dāng)人走進(jìn)傳感器控制區(qū)域時(shí),傳感器就會(huì)工作,由于人體的溫度大體恒定,故不管白天、晚上,所發(fā)射的紅外線是一樣的,都能使用. 【答案】 ABC 6.用遙控器調(diào)換電視機(jī)頻道的過程,實(shí)際上就是傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的過程.下列屬于這類傳感器的是( ) A.紅外報(bào)警裝置 B.走廊照明燈的聲控開關(guān) C.自動(dòng)洗衣機(jī)中的壓力傳感裝置 D.電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器 【解析】 紅外線報(bào)警器是當(dāng)有人或物通過時(shí),將紅外線遮住,從而使得光信號(hào)被遮住,有光電效應(yīng)則無電流通過,紅外線報(bào)警器則通過另外的裝置聯(lián)系采取一定的動(dòng)作. 【答案】 A 7.(多選)如圖433,R1是一個(gè)熱敏電阻,下列說法正確的是 ( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):22940034】 圖433 A.當(dāng)R1處溫度升高時(shí),電壓表電壓升高 B.當(dāng)R1處溫度升高時(shí),電壓表電壓降低 C.當(dāng)R1處溫度降低時(shí),電壓表電壓沒有明顯變化 D.當(dāng)R1處溫度降低時(shí),電壓表電壓降低 【解析】 當(dāng)R1處溫度升高時(shí),R1的阻值減小,電路中總電阻減小,電流增大,所以電壓表示數(shù)升高,反之降低. 【答案】 AD 8.演示位移傳感器的工作原理如圖434所示,物體M在導(dǎo)軌上平移時(shí),帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑桿P,通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)來反映物體位移的大小x,假設(shè)電壓表是理想的,則下列說法正確的是( ) 圖434 A.物體M運(yùn)動(dòng)時(shí),電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化 B.物體M運(yùn)動(dòng)時(shí),電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化 C.物體M不動(dòng)時(shí),電路中沒有電流 D.物體M不動(dòng)時(shí),電壓表沒有示數(shù) 【解析】 電阻完全接入電路,所以電流不受M位移的影響,而電壓表與一部分電阻并聯(lián),當(dāng)M向右運(yùn)動(dòng)時(shí),電表示數(shù)增大;當(dāng)M向左運(yùn)動(dòng)時(shí),電表示數(shù)減小,當(dāng)M不動(dòng)時(shí),在電阻中間位置仍會(huì)有電壓值. 【答案】 B 9.將普通光敏電阻R、數(shù)字電流表A 、電源E按圖連接,閉合開關(guān)S,當(dāng)太陽光直接照射光敏電阻R時(shí),電流表示數(shù)為I1;當(dāng)用課本擋住直射到光敏電阻R上的太陽光時(shí),電流表示數(shù)為I2;當(dāng)用黑紙把光敏電阻R完全包裹起來時(shí),電流表示數(shù)為I3,則I1________I2________I3.(填“>”“=”或“<”) 圖435 【解析】 光敏電阻器的電阻隨光照強(qiáng)度的增大而減小.光直接照射光敏電阻R時(shí),電阻最?。挥煤诩埌压饷綦娮鑂完全包裹起來時(shí),電阻最大.因此,I1最大,I3最?。? 【答案】 > > 電磁繼電器 繼電器是一種電子控制器件,它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路),通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中,它實(shí)際上是用較小的電流、較低的電壓去控制較大的電流、較高的電壓的一種“自動(dòng)開關(guān)”.故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用. 電磁繼電器一般由電磁鐵、銜鐵、彈簧片、觸點(diǎn)等組成,其工作電路由低壓控制電路和高壓工作電路兩部分構(gòu)成.只要在線圈兩端加上一定的電壓,線圈中就會(huì)流過一定的電流,銜鐵就會(huì)在電磁鐵吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯.從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)(常開觸點(diǎn))吸合.當(dāng)線圈斷電后,電磁鐵的吸力也隨之消失,銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力下返回原來的位置,使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)(常閉觸點(diǎn))吸合.這樣吸合、釋放,從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的.對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn),可以這樣來區(qū)分:繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn),稱為“常開觸點(diǎn)”;處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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