新教材人教版高中物理選擇性必修第二冊(cè) 5.1 5.2認(rèn)識(shí)傳感器 教學(xué)講義

1、精品文檔 精心整理精品文檔 可編輯的精品文檔第五章傳感器第1節(jié)認(rèn)識(shí)傳感器第2節(jié)常見(jiàn)傳感器的工作原理及應(yīng)用【素養(yǎng)目標(biāo)】了解傳感器的概念,知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的技術(shù)意義,感受傳感器在信息時(shí)代的作用。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)知道光敏電阻、熱敏電阻和霍爾元件的工作原理、性能及作用。【必備知識(shí)】知識(shí)點(diǎn)一、認(rèn)識(shí)傳感器1、傳感器：能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量,并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量,或轉(zhuǎn)換為電路的通斷的元件。2、大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)制作的。3、傳感器的分類（1）根據(jù)被測(cè)量的不同，可分為聲、光、壓力、位移、加速度、溫度等傳感器。（2）根據(jù)具體工作原理的不同，可分

2、為電阻式、電容式、電感式、光電式、熱電式、壓電式、磁電式等傳感器。知識(shí)點(diǎn)二、常見(jiàn)的傳感器1、光敏電阻(1)特點(diǎn):光照越強(qiáng),電阻越小。(2)原因:無(wú)光照時(shí),載流子極少,導(dǎo)電性能不好;隨著光照的增強(qiáng),載流子增多,導(dǎo)電性變好。(3)作用:把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。2、熱敏電阻和金屬熱電阻溫馨提示：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高不一定減小。正溫度系數(shù)的熱敏電阻(PTC),其阻值隨溫度的升高而增大,而負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(NTC),其阻值隨溫度的升高而減小。若題目中無(wú)特別說(shuō)明,一般是指負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。電阻應(yīng)變片是一種使用非常廣泛的力敏原件。電容式傳感器電容器的電容C決定于極板的正對(duì)面積

3、S、極板間的距離d以及極板間的電介質(zhì)這三個(gè)因素。如果某個(gè)物理量的變化能引起上述某個(gè)因素的變化，從而引起電容的變化，那么，通過(guò)測(cè)定電容器的電容就可以確定這個(gè)物理量的變化，由此可以制成電容式傳感器。5、霍爾元件(1)構(gòu)造:很小的矩形半導(dǎo)體薄片上,制作4個(gè)電極E、F、M、N。(3)作用:能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量。 【課堂檢測(cè)】1.手機(jī)接收到來(lái)電信號(hào)時(shí)，指示燈發(fā)光并發(fā)出聲音（或振動(dòng)）；撥打別人的手機(jī)，如對(duì)方接收不到信號(hào)，會(huì)聽(tīng)到“您撥打的用戶暫時(shí)無(wú)法接通”的提示現(xiàn)用兩部手機(jī)、硬紙鞋盒和金屬點(diǎn)心盒做“探究不同材料對(duì)接收電磁波的影響”實(shí)驗(yàn)：將一部手機(jī)先后放到鞋盒和點(diǎn)心盒內(nèi)（蓋嚴(yán)盒蓋），

4、再用另一部手機(jī)撥打盒內(nèi)手機(jī)，參見(jiàn)圖在下列判斷盒內(nèi)手機(jī)能否接收到信號(hào)的方法中，不可靠的是（） A.聽(tīng)是否有“暫時(shí)無(wú)法接通”的提示B.盒內(nèi)手機(jī)設(shè)為振動(dòng)，觸摸盒子感覺(jué)是否振動(dòng) C.盒內(nèi)手機(jī)設(shè)為響鈴，聽(tīng)是否傳出聲音D.在盒蓋上開(kāi)一個(gè)小孔，看盒內(nèi)手機(jī)指示燈是否發(fā)光【答案】 D 【解析】A、聽(tīng)是否有“暫時(shí)無(wú)法接通”的提示，若有則說(shuō)明盒內(nèi)手機(jī)能接收到信號(hào)，否則，則說(shuō)明盒內(nèi)手機(jī)不能接收到信號(hào)所以此選項(xiàng)可以達(dá)到探究目的； B、接收到信號(hào)的手機(jī)的振動(dòng)可以傳播到盒子表面，通過(guò)手的觸摸可以感覺(jué)到是否有有手機(jī)的振動(dòng)若有則說(shuō)明盒內(nèi)手機(jī)能接收到信號(hào)，否則，則說(shuō)明盒內(nèi)手機(jī)不能接收到信號(hào)所以此選項(xiàng)可以達(dá)到探究目的；C、聲音也可

5、以傳播到盒子表面，若有聲音傳出，若有則說(shuō)明盒內(nèi)手機(jī)能接收到信號(hào)，否則，則說(shuō)明盒內(nèi)手機(jī)不能接收到信號(hào)所以此選項(xiàng)可以達(dá)到探究目的；D、因?yàn)槿绻趦蓚€(gè)盒上都開(kāi)一個(gè)小孔，就相當(dāng)于盒里盒外相通了，電磁波可以在空氣中傳播，相當(dāng)于把手機(jī)放在沒(méi)有遮擋的地方所以選項(xiàng)D是不可靠的；本題選擇不可靠的選項(xiàng)，故選D【分析】此實(shí)驗(yàn)是“探究不同材料對(duì)接收電磁波的影響”，將蓋嚴(yán)盒蓋，它的用處就是要研究不同材料的封閉環(huán)境對(duì)手機(jī)信號(hào)接收的影響，由此分析每個(gè)選項(xiàng)的正誤2.如圖所示，一束復(fù)色光以入射角i從玻璃界面MN射向空氣時(shí)分成a、b、c三束光，則下列說(shuō)法正確的是( )A.在玻璃中傳播速度最大的是c光B.三束光中，c光的光子能量最

6、大C.若用三束光分別照射某金屬板時(shí)均能發(fā)生光電效應(yīng)，則用a光照射該金屬板時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能最大D.若分別用三束光通過(guò)同一裝置做光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，則c光的干涉條紋間距最大【答案】 B 【解析】A、傳播速度越大，這種光在介質(zhì)中的折射率越小，折射角越小，所以在玻璃中傳播速度最大的是a光；錯(cuò)誤B、三束光中，c光的光子頻率最高，根據(jù)E=hv ， c光的光子能量最大；正確C、根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可知，光子能量越高逸出的光電子最大初動(dòng)能最大，故用c光照射該金屬板時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能最大；錯(cuò)誤D、由x=Ld光波波長(zhǎng)越長(zhǎng)，干涉條紋間距最大，故a光的干涉條紋間距最大；錯(cuò)誤故選B?！舅仞B(yǎng)作業(yè)】1.下列

7、關(guān)于電磁波的說(shuō)法正確的是（ ）A.雷達(dá)使用X光來(lái)確定物體位置的設(shè)備B.電磁波既可能是橫波，也可能是縱波C.均勻變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)D.用紅外線照射時(shí)，大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會(huì)發(fā)出可見(jiàn)光【答案】 C 【解析】解：A、雷達(dá)是利用微波工作的；不是利用X光；故A錯(cuò)誤；B、電磁波均為橫波；故B錯(cuò)誤；C、均變化化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)；故C正確；D、紅外線不具有熒光效應(yīng)；只有用紫外線照射時(shí)，大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會(huì)發(fā)出可見(jiàn)光；故D錯(cuò)誤；故選：C【分析】明確電磁波的性質(zhì)，根據(jù)各電磁波的特點(diǎn)明確它們各自的應(yīng)用即可答題2.關(guān)于電磁波的應(yīng)用，下列說(shuō)法不正確的是（ ） A.一切動(dòng)物、墻壁、

8、地面、車輛、飛機(jī)等都在不停地發(fā)射紅外線B.一切物體都能夠發(fā)射紫外線，如太陽(yáng)、弧光燈發(fā)出的光中就包含紫外線C.x射線能使包在黑紙里的照相底片感光D.射線對(duì)人體正常細(xì)胞有很強(qiáng)的破壞作用【答案】 B 【解析】A、一切物體都在不停地發(fā)射紅外線，A不符合題意； B、紫外線光子能量較高，如果原子處于較低的能級(jí)上，可能不能發(fā)射紫外線，B錯(cuò)誤，符合題意；C、x射線穿透性強(qiáng)，能使包在黑紙里的照相底片感光，C不符合題意；D、 射線光子的能量大，對(duì)人體細(xì)胞有很強(qiáng)的破壞作用，D不符合題意；故答案為：B【分析】有溫度的物體都可以發(fā)射紅外線；紫外線的能量高不是所有物體都能發(fā)出；X射線穿透性強(qiáng)所以容易使相片感光；射線能量高

9、所以對(duì)人體細(xì)胞有很強(qiáng)的破壞作用。3.新冠病毒疫情已被我國(guó)有效控制。為了戰(zhàn)勝疫情，我們的志愿者在社區(qū)、機(jī)場(chǎng)等公共場(chǎng)所不顧個(gè)人安危，為行人量體溫、查信息，嚴(yán)防死守，確保一方平安。志愿者使用的體溫探檢器通過(guò)非接觸的方法感應(yīng)人體的體溫以此來(lái)排查新型冠狀病毒的疑似感染病例。請(qǐng)問(wèn)這種體溫探檢器是利用了哪種電磁波的特性（ ） A.紅外線B.紫外線C.X射線D.射線【答案】 A 【解析】體溫探檢器是利用了紅外線的輻射原理，A符合題意BCD不符合題意。 故答案為：A。【分析】人并不能看到所有的光，只能觀察到波長(zhǎng)大約在400nm-700nm范圍內(nèi)的光，波長(zhǎng)為1mm的光并不在此范圍內(nèi)，故看不到。4.下列關(guān)于電磁波的

10、特性和應(yīng)用，說(shuō)法正確的是（ ） A.紅外線和X射線都有很高的穿透本領(lǐng)，常用來(lái)在醫(yī)學(xué)上做透視人體B.過(guò)強(qiáng)的紫外線照射有利于人的皮膚健康C.電磁波中頻率最大的是射線，最容易用來(lái)觀察衍射現(xiàn)象D.紫外線和X射線都可以使照像底片感光【答案】 D 【解析】電磁波具有能量，紫外線和X射線都能使底片感光。紅外線穿透本領(lǐng)很小，不能用來(lái)透視人體，過(guò)強(qiáng)的紫外線照射人體時(shí)有害健康，射線波長(zhǎng)最短最不易衍射。 D符合題意。故答案為：D【分析】過(guò)強(qiáng)的紫外線照射會(huì)傷害人的皮膚；紅外線穿透能力小不能透視人體；射線的波長(zhǎng)最小不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象。5.按頻率由小到大，下列電磁波譜排列順序正確的是( ) A.紅外線、無(wú)線電波、紫外線、

11、可見(jiàn)光、射線、X射線B.無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、射線C.射線、X射線、紫外線、可見(jiàn)光、紅外線、無(wú)線電波D.無(wú)線電波、紫外線、可見(jiàn)光、紅外線、X射線、射線【答案】 B 【解析】波長(zhǎng)越長(zhǎng)、頻率越小，比可見(jiàn)光頻率小，按照波長(zhǎng)逐漸變小，即頻率逐漸變大的順序，電磁波譜可大致分為：無(wú)線電波，紅外線，可見(jiàn)光，紫外線，X射線， 射線（伽馬射線）。 故答案為：B?！痉治觥堪凑针姶挪l率逐漸增大的順序?yàn)椋簾o(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、Y射線。6.測(cè)溫是防控新冠肺炎的重要環(huán)節(jié)。額溫槍是通過(guò)傳感器接收人體輻射的紅外線，對(duì)人體測(cè)溫的。下列說(shuō)法正確的是（ ） A.紅外線是波長(zhǎng)比紫外線短的電磁

12、波B.紅外線可以用來(lái)殺菌消毒C.體溫越高，人體輻射的紅外線越強(qiáng)D.紅外線在真空中的傳播速度比紫外線的大【答案】 C 【解析】A由電磁波譜可知，紅外線是波長(zhǎng)比紫外線長(zhǎng)的電磁波，A不符合題意； B紫外線可用于殺菌消毒，紅外線具有熱效應(yīng)，B不符合題意；C體溫越高的人體發(fā)射的紅外線越強(qiáng)，C符合題意；D紫外線和紅外線都是不可見(jiàn)光，在真空中的傳播速度相同都等于3108m/s，D不符合題意。故答案為：C?！痉治觥繉?duì)于黑體輻射，溫度越高，輻射強(qiáng)度也會(huì)增加，同時(shí)輻射的頻率會(huì)增加，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)會(huì)減小。7.關(guān)于紅光和紫光，下列說(shuō)法正確的是（ ） A.紅光的頻率大于紫光的頻率B.在同一種玻璃中紅光的速度小于紫光的速度C

13、.用同一裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，紅光的干涉條紋間距大于紫光的干涉條紋間距D.當(dāng)紅光和紫光以相同入射角從玻璃射入空氣時(shí)，若紫光剛好能發(fā)生全反射，則紅光也一定能發(fā)生全反射【答案】 C 【解析】A、紅光的頻率小于紫光的頻率 . A不符合題意； B、紅光的頻率小，折射率小，根據(jù) v=cn 知，紅光在玻璃磚傳播的速度大 . B不符合題意；C、紅光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，通過(guò)雙縫干涉條紋的間距公式 x=Ld 得，紅光的干涉條紋間距大于紫光的干涉條紋間距 . C符合題意；D、根據(jù) sinC=1n 知，紫光的頻率大，則臨界角小，紫光剛好能發(fā)生全反射，則紅光不會(huì)發(fā)生全反射 . D不符合題意故答案為：C【分析】紅光的頻率小于紫光；利用折射率和頻率的大小可以比較光速的大??；由于紅光波長(zhǎng)大所以條紋間隔也大；利用折射定律可以判別紫光比紅光更容易發(fā)生全反射。8.對(duì)下列圖片解釋正確的是（） A.內(nèi)窺鏡是利用光的全反射原理制成的一種醫(yī)療設(shè)備B.雷達(dá)是利用電磁波中的長(zhǎng)波來(lái)測(cè)定物體位置的無(wú)線電設(shè)備C.肥皂泡在陽(yáng)光下呈現(xiàn)彩色是光的折射現(xiàn)象D.微波爐是利用微波使食物中的水分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，溫度升低【答案】 A 【解析】A、光線在內(nèi)窺鏡中發(fā)生全射性，故內(nèi)窺鏡是利用光的全反射原理制成的一種